地質學專業“水文地質學基礎”課程教學探索與實踐

姜春露 鄭劉根 程樺 向必偉

[摘 要]“水文地質學基礎”是與地下水有關的學科專業的重要基礎課，課程內容豐富，基礎理論性強。以安徽大學地質學專業為例，對“水文地質學基礎”課程兩年來的探索和實踐進行總結，包括優秀教材的對比選擇、四位一體的教學手段、任課教師的團隊化、考核方式多樣化等。通過上述內容的總結，可為以后的教學工作提供借鑒和指導，并且可供相關院校同類專業教師進行交流探討。

[關鍵詞]地質學專業 水文地質學基礎 教學探索

[中圖分類號] G642[文獻標識碼] A[文章編號] 2095-3437（2015）11-0146-03

一、引言

“水文地質學基礎”是水文與水資源工程、地下水科學與工程本科專業的一門重要主干基礎專業課程，同時也是地質工程、勘查技術與工程等工科專業的重要基礎課程，但國內理科地質學專業開設該課程的高校較少。

安徽大學立足安徽，服務區域經濟社會發展，在環境科學與工程、生態學、地理信息科學等相關專業基礎上，于2011年開設地質學專業。在我校地質學本科人才培養方案中，“水文地質學基礎”作為專業基礎課程開設，以培養學生具有地下水方面的知識和意識。本文就兩年來我校地質學專業“水文地質學基礎”課程教學過程中的探索和實踐進行歸納和總結，以便更好的指導今后的教學工作。

二、教學探索與實踐

（一）使用教材優中選優

在教學活動和教學改革中，教材占有重要的地位，是提高教學質量的重要保證。一本好的教材不僅要內容豐富、知識點全面，更要通俗易懂、深入淺出，使學生容易接受，而且要反映學科最近進展。[2]因此，需精心挑選教材。

目前，國內水文地質學基礎方面的教材主要有以下幾本。①張人權等編著，地質出版社出版的《水文地質學基礎》（第六版，2011年），該書是在我國水文地質學重要奠基人王大純先生主編的《水文地質學基礎》（前5版）基礎上修訂出版，是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。[1]②崔可銳主編，合肥工業大學出版社出版的《水文地質學基礎》（2010年），該書是安徽省高等教育巖土工程和工程地質專業系列規劃教材。[3]③陳南祥主編，中國水利水電出版社出版的《水文地質學》（2008年），該書是普通高等教育“十一五”規劃教材。[4]④肖長來等編著，清華大學出版社出版的《水文地質學》（2010年）。[5]⑤高宗軍等編著，中國礦業大學出版社出版的《水文地質學》（2011年），該書是普通高等教育“十二五”規劃教材。[6]③④⑤三本教材針對非水文地質專業方向，不僅包含“水文地質學基礎”課程的相關內容，還包括地下水運動、水文地質參數計算、水文地質勘察、地下水資源評價等內容。

考慮到：①我校地質學專業有地下水動力學、專門水文地質學等后續選修課程，因此在基礎課程教學中宜使用《水文地質學基礎》教材。②調研發現，國內多數高校在水文地質學入門課程使用張人權等編著的《水文地質學基礎》教材。該書著重闡明水文地質學的基本概念、基本原理及基本分析方法，廣泛吸收國內外最新研究成果，深入探討地下水資源及地下含水系統概念，引入地下水流系統理論，強調與地下水有關的生態環境問題。[1]因此，我們選用該書作為我校地質學專業本科教材。實踐表明，選用該教材是合適的，學生普遍反映該教材通俗易懂，概念清晰，內容豐富且新穎。

（二）教學手段四位一體

心理學研究表明，人通過不同器官獲取知識的能力不一樣。通過聽覺獲得的知識一般能記住15%，通過視覺獲得的知識能記住25%，同時使用這兩種器官能記住獲得知識的65%，在交流過程中對自己所說的內容能記住70%。而且，人通過不同媒介認識事物所需的時間也不同，通過實物、圖形圖像認識事物所需時間最短，通過語言描述認識事物的時間約是上述的2倍。[7]基于這一認識，本門課程采用課堂講授、隨堂討論與練習、實驗實習、上機操作等四位一體式教學手段，以增加知識的保持度，同時縮短學生對新事物認識所需時間。

1.課堂講授

隨著計算機技術的快速發展，多媒體技術已經被廣泛地運用到該課程的教學中。[8]因此，課堂講授主要采用現代化的多媒體數字課件，輔以板書。本門課程的多媒體課件圖文并茂，文字簡潔精煉，圖片（照片）經典豐富，不但配有水文循環、潛水承壓水示意圖等經典圖片（彩色），而且還有黏性土的微觀掃描電鏡照片、淮南地區猴家山組灰巖（含裂隙）、巢湖地區南陵湖組板狀灰巖照片（含裂隙）等任課教師科研中積累的照片及我校學生實習照片，全部課件有照片近200張。給文字、圖片配以教師講解，使講授內容既豐富多樣，又提高了學生的興趣，吸引了學生的注意力。

2.隨堂討論與練習

隨堂討論與練習主要是為了給予學生思考、聯想、創新的啟迪，以及調動學生情緒，活躍課堂氣氛。在詳細了解學生以往所學過的地質學基礎課的基礎上，教師以實際問題為例，以啟發式的方法引導學生根據已有的知識來理解新的概念和專業術語。通過教師和學生互提問題，大家共同討論的方式，使同學們試圖為解決該問題提供思路以加深對概念的理解，而不只是對書本上的知識死記硬背。

比如在地下水運動的基本規律這一部分內容講授完之后，把學生分成10個小組，隨堂討論達西公式的應用條件、巖土介質滲透系數的測試方法等問題;并進行8個題目的練習，涉及實際流速與滲透流速的關系、地下水流向的判斷、水力梯度與單寬流量的計算、地下水水位線的繪制等達西定律的理解與應用問題。通過討論和練習，增加了學生對達西定律的認識和理解，并提出一些巖土介質滲透系數測試有意義的想法，更重要的是創造了一個輕松愉快的學習氛圍。

3.實驗實習

由于初學者缺乏對地下水的感性認識，同時，地下水科學具有綜合性，只有結合具體問題進行分析才能掌握理解。因此，實驗和實習顯得尤為重要，通過該環節的訓練，有利于提高學生分析和解決問題的能力，有利于培養學生的創新思維。[9]

我校根據中國地質大學（武漢）等知名高校教學實驗情況，從上海江科實驗設備有限公司定制水文地質實驗儀器28臺，開設了雷諾實驗、孔隙與水、達西滲流實驗、砂土中水的毛細運動、潛水模擬演示、承壓水模擬演示共6個實驗，進行編制潛水等水位線圖、達西定律的物理實質及其應用、地下水化學成分形成作用實例分析、讀水文地質圖等4個實習。

通過開設的實驗實習項目，促進了學生創新精神和實踐能力的培養，強化了學生對基本知識的掌握和基本技能的訓練，提高了我校復合型和應用型高素質人才的培養質量。

4.上機操作

數值模擬可視化是新興發展的計算機技術，以實時動態模擬可視化教學手段將抽象的公式和概念表達具體化和形象化，以加強學生對計算模擬結果的感官認識，加深對知識的理解，從而提高學生的動手實踐能力，提高教學效果。[10] [11]

使用GMS軟件，對學生進行了4個學時的上機操作訓練，采用直接建模法演練了有降雨入滲、河流排泄、人工取水等條件下的地下水流問題。多數學生在練習之后的報告中直接談到“通過上機模擬，直觀地觀察到地下水的運動狀態，同時，也將該課程的基礎理論與現代技術相結合，把研究問題可視化的呈現在我們面前”。

（三）任課教師團隊化

在教學過程中，組建教學科研團隊，將“一課一人上”變為“一課多人上”的教學模式，每個教師發揮自己科研領域的獨特優勢，將精力集中于自己擅長的一個或幾個部分，相比傳統教學模式，學生可領略不同教師的不同教學風格，豐富模塊的知識結構。

同時，任課教師把各自近幾年相關科研成果實施到教學工作中來，提前讓學生接觸科研，打破他們對于科研的“敬畏”，并組建創新團隊，對他們的新想法進行創新實驗。比如，2013級地質學5位學生在進行砂土中水的毛細運動實驗之后，積極思考，主動查找文獻，設計并進行了粉煤灰及其改良砂質土壤的毛細上升試驗，獲取了粉煤灰中毛細水上升規律和過程。

（四）考核方式多樣化

在課程教學中，考核方式具備檢驗和激勵雙重功能。一方面要全面、客觀、公平的檢驗學生學習情況，另一方面要充分利用它的激勵功能，特別是在課外拓展學習中的激勵性。在該課程的考核方式中，細化考核因子，采用三級指標體系（圖1）進行考核。

圖1 ? 考核指標體系及權重

1.增加平時考核的適用性

平時成績是考核學生學習知識的重要方面，要客觀公平、全面，且要有實際可操作性。具體做法是把平時成績分成三個部分，包括出勤率（30%）、課堂知識回顧與提問以及小組討論情況（30%）、課后作業練習及文獻閱讀等（40%）。這種平時成績考核方式，不僅僅是要學生來到課堂，更重要的是激發學生自主思考，使學生由原來的被動“接受性”學習變為主動的“發現性”學習或“探究性”學習，從而真正成為學習的主體。

2.提高試卷考核的開放性

“水文地質學基礎”這門課程注重基本概念、基本原理的教學，但試卷考核題型應避免讓學生“死記硬背”，避免出現試卷分數很高，但只記住概念，不理解概念的現象，要提高試卷考核的開放性，把基本概念的考核融入圖件的繪制、實際問題的分析中。

比如，在考查含水層、隔水層、潛水、承壓水等基本概念時，比較簡單的做法是以名詞解釋或簡答題來考查學生。筆者考查的題型則是繪圖分析題，具體題目是“繪制一水文地質剖面圖，使之反映并表示出含水層、隔水層、潛水、承壓水、上層滯水，潛水含水層厚度、潛水埋深、承壓高度、承壓含水層厚度，以及潛水位、測壓水位。”該題型具有以下幾個特點：①既考查基本概念，又靈活開放，重點是考查學生對基本概念的理解，而不是簡單的背記概念;②綜合程度較高，該題目把地下水賦存的基本知識點包括在內，而且構成一個有機的整體，增加學生對地下含水系統概念的理解，而不是基本概念簡單機械的疊加;③該題目外延要求較高，而不但要求學生掌握地下水賦存的基本概念，而且要求學生對水文地質剖面圖的繪制有一定掌握，從另一個方面加強了學生的基本能力鍛煉，這在平時練習中也是重點鍛煉的。

三、結束語

通過優秀教材的比選，課堂講授、隨堂討論與練習、實驗實習、上機操作四位一體教學手段的構建，一課多人上的教學團隊化建設，三級考核指標的細化等措施的探索與實踐，有效提高了地質學專業“水文地質學基礎”課程的教學質量，為今后教學質量的進一步提高打下基礎，也為其他課程教學模式的探索提供了參考借鑒。

[ 注 釋 ]

[1] 張人權，梁杏，靳孟貴，等.水文地質學基礎（第六版）[M].北京：地質出版社，2011.

[2] 楊治東.對高校優秀教材研發要素的思考[J].教育探索，2013（10）：19-20.

[3] 崔可銳，趙川，查甫生，等.水文地質學基礎[M].合肥：合肥工業大學出版社，2011.

[4] 陳南祥.水文地質學[M].北京：中國水利水電出版社，2008.

[5] 肖長來，梁秀娟，王彪.水文地質學[M].北京：清華大學出版社，2010.

[6] 高宗軍，魏久傳，王敏.水文地質學[M].徐州：中國礦業大學出版社，2011.

[7] 徐慧，章國安，嚴燕.現代化教學手段下教學模式研究[J].南通大學學報（教育科學版），2005（1）：77-80.

[8] 郭會榮，梁杏，孫蓉琳，等.《水文地質學基礎》課程多媒體教學改革與實踐[J].湖南環境生物職業技術學院學報，2007（4）：74-77.

[9] 梁杏，郭會榮.水文地質學基礎實驗實習教程[M].北京：地質出版社，2009.

[10] ?夏源，劉漢樂，陳余道.地下水數值模擬的本科教學改革探討[J].當代教育理論與實踐，2012（4）：93-94.

[11] ?施小清，吳劍鋒.“水文地質學基礎”課程的數值模擬可視化教學探討[M].中國地質教育，2014（4）：75-79.

[責任編輯：鐘 嵐]