水文地球化學課程教學研究

孔慧敏 谷洪彪 張瑩 張艷 張耀文

摘 要：水文地球化學是地下水科學與工程專業的專業基礎課，在水文地質工作中占有非常重要的地位，課程教學注重理論與實際的結合。該文以防災科技學院《水文地球化學》課程的課堂教學為例，從與其它專業課程內容的優化整合，與專業實習的有效結合及應用，實踐教學的探索與提升三個方面討論并探索課程教學的改革。通過實踐能充分的提高學生學習的主動性及該門課程在專業領域的實用性，使理論與實踐教學體系很好的融合，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：水文地球化學 實踐教學 教學方法

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）01（a）-0107-02

水文地球化學是地下水科學與工程專業的專業基礎課，它是在水文地質學及地球化學的基礎上發展起來的，主要研究對象是地下水化學成分的形成和演化，以及各種組分在地下水中的運移規律，是探索地球表層各帶地下水地球化學作用的一門新興學科[1]。

隨著經濟發展和人類對地下水資源的不斷開發和利用，地下水環境不斷惡化，地下水污染修復技術不斷的發展，對地下水科學與工程專業的學生也提出了新的要求，但是水文地球化學理論是解決這些問題的理論基礎。如何使學生有效的掌握水文地球化學的相關知識，提高學習的興趣以及增加在專業領域的實用性成為該課程教學過程中的主要解決的問題。

水文地球化學課程以課堂授課為主，以實驗為輔，該文結合實際教學過程中的經驗總結，就該課程與其它專業課程內容的優化整合，與專業實習的有效結合及應用，以及實踐教學的探索與提升三個方面進行課程教學的改革，達到提高課堂教學的水平，促進實踐教學的提升的目的。

1 與其它課程內容的優化整合

1.1 與先導課程的銜接

水文地球化學相關的先導課程包括：《普通化學》《物理化學》《普通地質學》《構造地質學》《巖石學》及《水文地質學基礎》等。

建議在《普通化學》《物理化學》的教學過程中可酌情對水文地球化學課程中應用到的知識點進行講解，比如溶解平衡、碳酸平衡、絡合物計算、氧化還原反應、吸附作用、熱力學的狀態函數等，并在對普通化學的實驗課程進行體現。

《普通地質學》《構造地質學》《巖石學》作為地質類基礎課程，為地下水課程與工程專業的學習奠定了良好的地質基礎，例如地表水及地下水的地質作用、構造裂隙的發育、三大巖類的形成及其特征等，都是地下水化學成分形成的基礎條件。

《水文地質學基礎》作為專業基礎課，與水文地球化學的教學聯系最為密切，“地下水化學成分及其形成作用”章節有部分交叉內容，因此要特別注意課堂教學中概念的統一。例如庫爾洛夫式的書寫、地下水化學分類與圖示方法。

1.2 與同期課程的有效結合

同期開設的課程有《環境水化學》或《水分析化學》，主要講授實驗室水化學分析方法，提高學生實際操作能力，為開展水文地球化學的綜合實驗奠定了良好的實驗室基礎。

1.3 為后續課程的鋪墊

與該課程聯系最緊密的后續專業課為《環境同位素水文地質》《地下水污染原理及防治》《環境與地質災害評價》，因此，水文地球化學的課堂教學中應將同位素的概念、地下水污染及地下水質量評價等內容有效與以上課程進行有效、避免重復。

2 與實習課程有效結合與應用

我國地學教育教學模式表明，實踐教學是人才培養的關鍵環節，充分的實驗室教學實習和野外實踐都是培養地學人才的重要途徑[3-6]。地下水科學與工程專業人才的培養需經歷地學思維至專業思維再至專業綜合能力過程的轉變，因此認識實習、地質教學實習、專業生產實習、畢業實習所組成專業實踐教學體系發揮了舉足輕重的作用，專業實習的教學質量直接影響該專業高素質人才的培養質量[6]，因此充分將實習實踐課程中的內容與水文地球化學的課堂教學相結合，能夠提高課堂教學的水平，也能夠促進實踐教學的提升。

2.1 與認識實習及地質實習的銜接

水文地球化學課程的教學在認識實習和地質實習之后，因此，在課堂教學中可有效結合野外實習內容，例如巖溶形成的機理、三大巖類與地下水賦存運移及水化學特征的關系、地形等自然地理因素對地下水化學成分的影響。

2.2 加強在生產實習中水文地球化學知識的應用

在地下水科學與工程專業的生產實習中充分加強對水文地球化學知識的應用，在柳江盆地的水文地質調查中的得到具體體現。例如：（1）分析地下水化學組分的成因及影響因素；（2）分析不同巖性的含水層地下水化學成分的特征；（3）利用水化學及同位素的手段探索泉的成因類型，判斷地下水的補給來源等；（4）對水質測試數據進行水文地球化學分類及水質評價。

3 實踐教學的探索與提高

3.1 提高實驗教學及水化學模擬軟件的應用

水文地球強調理論與實踐的結合，因此學生掌握水化學相關的實驗操作技能及相關水化學模擬軟件的基本原理與操作。

根據長期實驗教學的探索，建議加強水文地球化學實驗的開展，例如增加：（1）巖礦水解實驗；（2）水中碳酸平衡與pH關系測定實驗；（3）土壤介質對氨氮吸附平衡試驗；（4）溶濾實驗；（5）結合實際場地的綜合實驗。由于課時量有限，因此依照學生興趣分類分組開展單項實驗和綜合實驗設計，并在課下進行實驗成果的交流匯報。

AqQA或Aquachem等基礎的水化學數據分析軟件，可以進行水化學數據的可靠性驗證、基本指標的計算、水化學類型的劃分及基礎水化學圖件（如Piper三線圖）的繪制和水質評價，因此，可以結合實例進行課堂教學和實際操作，讓學生掌握基本水化學數據分析方法。

水文地球化學模擬軟件WATEQ/PHREEQC/MINEQA2等，可以進行水溶組分平衡分布計算、氧化還原平衡計算、液-氣平衡計算、礦物飽和指數計算[2]，對學生進行水文地球化學方面的研究提供了很好的技術支持，因此可篩選個別軟件（PHREEQC）講授基本原理及實例操作，課下讓學生自主進行軟件的實際操作與討論應用。

3.2 增加課程設計，調動學習主動性，探索開放式教學

以利用水文地球化學的基礎理論解決實際問題為出發點，結合地下水科學領域的研究熱點布置課程設計，例如：探討土壤鹽漬化與高氟地下水的關系；地下水環境與地方病；水的硬度對人類生活的影響；礦泉水與人體健康等。讓學生通過查閱文獻、網絡資料、新聞報道等全方位進行調研，并分組進行匯報討論，調動學習主動性。

4 結語

水文地球化學作為地下水科學與工程專業教學體系中重要的組成部分，在專業人才目標培養的實現上具有至關重要的作用。經過在課堂教學的改革，與實習課程的結合及實踐教學中的提升，能充分的提高學生學習的主動性及該門課程在專業領域的實用性，使理論與實踐教學體系很好的融合，取得了良好的教學效果，提高了地下水科學與工程專業人才質量。

參考文獻

[1] 沈照理，朱宛華.水文地球化學基礎[M].北京：地質出版社，1993.

[2] 錢會，馬致遠.水文地球化學[M].地質出版社，2005.

[3] 陳駿，胡文瑄，李成.地質學實踐教學現狀分析與對策 [J].中國地質教育，2007（3）：133-139.

[4] 楊倫.野外地質教學實習與學生人格培養[J].中國地質教育，1996（2）：53-54.

[5] 馬傳明.地下水科學與工程專業實習教學質量保障體系的構建與實踐[J].中國地質教育，2011（1）：45-49.

[6] 谷洪彪，遲寶明，姜紀沂.地下水科學與工程專業抽水試驗教學基地建設的思考[J].中國地質教育，2013（1）：82-85.