立足水文氣象專業，優化水文測驗實習

王 潔

（南京信息工程大學 水文氣象學院，江蘇 南京 210044）

一、引言

水文氣象學是一門以氣象學和水文學理論和方法為基礎、以水文工程應用為導向，運用氣象學和水文學的基本原理和方法解決水文氣象實際問題的新興學科［1］［2］。本著以“氣象學和水文學內涵式結合，以理論指導實踐，以需求引導創新”的原則，根據當前階段水文水利和氣象等業務部門對高質量水文氣象人才提出大量需求，我國首個培養水文氣象學本科生的專業在南京信息工程大學水文氣象學院 （后文簡稱：我院）應運而生，但傳統水文學課程已經不適應社會新的需求。新的學科，新的需求，必然要求我們對傳統水文課程進行改革。

水文測驗、水文預報、水文與水利計算，簡稱“測、報、算”，是傳統水文水資源專業的核心課程［3］。水文測驗學是研究如何正確、經濟、迅速地測定各種水文要素的數量及其在時間和空間上的變化過程，是水利類專業本科生的主干專業課程。實踐性強是水文氣象學基礎系列課程的顯著特點之一，在教學中特別強調理論要與實踐結合。水文測驗實習是將理論課程付諸實際生產實踐的，從而使水文學本科生獲得重要的專業技術訓練的野外實踐過程。本文結合水文氣象學的新學科特點，以水文測驗實習為例，其實習目的和實習內容是根據水文與水資源工程專業學生的培養目標制定的，直接照搬到水文氣象學專業上，不符合水文氣象專業學生的培養目標。筆者根據水文氣象學的獨特學科特點，優化傳統水文測驗實習目標和內容，使之更符合水文氣象專業的培養目標，進而培養具備扎實基礎、熟練水文測驗技能專業背景的水文氣象專業技術型人才，為今后從事水文氣象行業相關的水信息采集，水文氣象數據處理方面的工作打下基礎。

二、水文氣象學的必要性與獨特性

水文氣象學是我國、亞洲，乃至全球的新興交叉學科，目前國際上只有俄羅斯、瑞典、英國、烏克蘭四個國家擁有水文氣象研究機構。氣象學與水文學長期以來處于割裂狀態，傳統的水文學只研究降水落到地面之后的各種過程，氣象學則只關注降水在空中未降落之前的各種過程，即水文學上不接天空，氣象學下不接地氣，二者之間“割裂性”使得很多社會實際問題不能有效解決。隨著社會進步與經濟發展，單純的水文學或氣象學已經不能滿足實際發展的需要。而水文氣象學作為紐帶將水文學和氣象學二者有機地、巧妙地結合起來，同時是氣象學和水文學發展的新亮點，它使得氣象學接地氣，使得水文學往上游端發展，是理論與實際結合的典范。其產生與人類社會對洪澇災害現象的認知水平、抗御災害的能力、科學技術的進步和社會經濟的發展密切相關，其內涵和研究的領域隨之不斷深化和發展。俄羅斯的水文氣象著重研究高緯度地帶融雪和降雨產生的降雨-徑流機理及應用；美國的水文氣象著重研究中低緯度的季風和熱帶氣旋引起的降雨-徑流機理及應用，尤其是颶風引起的極端暴雨洪災的分析、計算和預報。

水文氣象學本科學生的培養，既要考慮水文學與氣象學知識的有機結合，又要考慮其較強的實踐性。因此，本學科的學生既要學習氣象學的知識，如天氣動力學、動力氣象學等，又要學習水文學的知識，如水文學原理、水文測驗學等，更要學習水文氣象交叉方面的知識，如水文氣象學、水文氣象集合預報等。水文氣象學的這種有機性和實踐性，要求教學過程要特別強調理論要與實踐結合，同時要求在水文學課程中滲透氣象學知識，在氣象學課程中滲透水文學知識。

三、傳統水文測驗實習內容及存在的問題

水文測驗學是水文氣象專業的必修課程，實踐性強，與具體生產業務密切相關，其實習教學環節是培養水利學科應用型人才實踐能力和創新能力的重要渠道，是水利類教育教學的重要環節。根據水文氣象專業自身特色，積極探索適合創新人才培養的水文測驗實習模式具有重要意義。

水文測驗實習的主要目的在于加強學生專業實踐能力的培養，提高學生的操作實踐能力；通過水文測站的生產實踐，初步掌握測站的主要測驗業務和技能，并加深對水文測驗理論的理解，使學生將水信息采集和水文數據處理基本理論、基本方法付諸實踐，進行基本水文測驗專業技能訓練。要求學生通過在站實踐，增強對水文現象的感性認識，掌握各種水文要素的觀測及測驗方法；通過觀測、測驗報表的填寫和成果的計算等基本技能的訓練，結合教學、科研進行試驗研究，培養分析問題、解決問題的能力。傳統水文測驗實習的主要內容包括水信息采集的野外儀器使用培訓和實際水文數據處理兩部分，重點和難點在于培養和訓練學生水文測驗的基本技能，具體包括以下幾個方面：（1）降水與水位觀測及其資料整理；（2）水準測量和大斷面測量及技術：完成水準測量和河道大斷面測量外業工作，并完成相應的資料整理，繪制大斷面圖；（3）流速測驗與測速垂線精簡：完成流速測驗，并在保證流量計算結果精度的前提下，采用最少的測速垂線數目，并確定其在斷面上的分布，點繪全斷面精簡后的測速垂線位置圖；（4）流速脈動實驗：通過流速脈動實驗掌握流速脈動的特性、變化及分布規律，推求流速誤差與測速歷時的定量關系。（5）測站資料整編：對實習測站年實際數據的分析、計算、定線、推流，初步掌握受混合影響的水位流量關系的數據處理方法；懸移質泥沙數據處理的定線方法，并進一步了解測驗工作與數據處理工作的互相關系。

筆者結合在國外多年求學和教學的科研經驗，考慮不同的學科特色，與國外水文測驗實習方面比較，傳統水文測驗實習主要存在以下幾個問題。

1.實習方式老套，死板照條，不具有創新性：目前高校水文測驗實習，學生多根據具體的實習任務，流水線式、按部就班地完成實習內容。某些學生實習結束后都不清楚為什么要做這些測量，這些測量的目的是什么，測量出的結果怎樣應用在實際生產中。現存的實習方式不能實現預期實習目標。

2.實習內容陳舊，一成不變，未考慮具體學科特點：一直以來，現在水文測驗實習內容沒有發生過大的變化，筆者求學時如此，為師時亦如此。現有的水文測驗教材反映的是陳舊、常規的測驗內容和方法，遠遠適應不了實際教學需要，現代先進的測流、測深及水文氣象自動測報系統等新理論、新技術、新方法都沒有得到應有的反映［4］。與國外高校相比，我國大多數高校沒有根據本校學科的特色，制定相應的實習內容。本課程應特別注重其實踐性，日本美國等國家院校，水文測驗實習的比重占50%左右［5］，而我國大部分院校的比重僅20%，甚至更低。相比而言，我國水文測驗教學沒有側重其實踐性，不利于培養學生理論聯系實際能力和創新能力。

3.教學方法落后，教學儀器陳舊，考核方式單一：國內水文測驗的教學主要以理論課和野外實習相結合的方式進行，兩者本身是相輔相成的關系，但某些高校往往第一年安排理論課學校，第二年安排實習課，導致兩者相互脫節；教學儀器陳舊，課堂上不能展示最新的水文測驗技術方法。與國外相比，國內水文測驗實習主要以實習報告形式展示實習效果，考核學生對實習內容的掌握程度。這種考核方式不能合理地反映學生的實際水平，也不能有效考查學生的創新能力。

四、新學科水文測驗實習的挑戰與改進

針對水文氣象專業的獨特性，我院以實驗教學示范中心建設為契機，以培養能力、提高素質為主線，以培養創新型和應用型人才為目標，構建“一體化、三層次、多形式”的水文氣象學實踐教學體系［6］，并在這一基礎體系上進行科學有效的實施和管理。一體化是指把相關的實驗知識、技術和方法有機地組織在一起形成一個完整的體系；三層次是指將實踐教學分為基礎性試驗、綜合應用型實驗和實踐創新型實驗三個層次；多形式是指實習實踐的方式不拘一格，室內、室外相結合，講授式、啟發式、自學式、開放式等多種形式有機組合的實踐教學。在我院這種有機實踐教學體系下，針對我國水文測驗學現存的問題，結合水文氣象學的具體特點，并考慮我國水文測驗發展的總體方向及現代化科學技術發展的趨勢，我院水文測驗實習的改進措施如下：

首先健全水文測驗實習內容，在原有基礎上增加氣象學要素，使之體現水文氣象有機結合的特色，如增加多時段降水、氣溫、風速、輻射、濕度及蒸發的觀測，分析氣象因子與流量、蒸發的相關關系，總結出對流量影響最大的一個或者一組氣象因子，這可以對河流流量的影響因素有更深刻的理解，也可以更好地理解水文氣象過程。

其次改進水文測驗的實習實踐形式。野外實習之前采取理論講解與視頻演示相結合的方式，讓學生理解實習的方法和原理，初步掌握實習的相關技巧；到達具體實習場所，再采取現場演示，邊講邊做、邊做邊講，與學生共同完成實習所要求的內容。實習過程，務必保證每一個學生親自動手，熟練掌握每一個實習內容。同時要改變傳統單一、填鴨式的實驗形式，增加開放式實驗環節，讓每個學生或每個小組自己提出問題，自己設計實驗，自己動手完成，最大限度地激發學生的創新性。

此外，要改變單一的考核評價方式，采取實習報告與現場答辯相結合的考核方式。傳統實習報告的形式可以系統地、全面地考核學生是否了解實驗的目的、意義，是否掌握實驗內容、實驗方法，是否理解每一個實驗過程，是否學會爭取分析實驗結果，此方法具有全面性的特點。但是傳統報告的形式不能合理體現學生的創新能力和實際操作能力，現場答辯可以直接考核學生的動手操作能力，通過現場提問實驗的關鍵過程，考核學生的臨場應變能力、學生對實驗掌握的熟練程度，答辯與提問相結合填補了傳統實習報告的不足之處，完善了水文測驗實習的綜合考核評價體系。

［1］楊文峰，周輝，李明，等.水文氣象預報研究述評［J］.陜西氣象，2007，5：14-18.

［2］張小娜.水文氣象專業設置初探［J］.教育教學論壇，2013，37：134-136.

［3］芮孝芳.水文學原理［M］.北京：中國水利水電出版社，2004.

［4］張利平，夏軍，許建民，付小平.水文實驗教學改革的研究與應用［J］.長江職工大學學報，2001，18（3）：36-38.

［5］康艷，宋松柏，王雙銀.水文測驗類實驗項目教學方法改革探索［J］.實驗實踐教學，2013，31：145-146.

［6］邵月紅，胡穎文，張小娜，鄧鵬.水文氣象學實踐教學體系的構建與管理［J］.文教資料，2013，14：162-164.