面向地理專業(yè)水文學(xué)課程的實驗教學(xué)改革探討

董李勤+程希平+鞏合德+王妍方+沈婭

摘要：水文學(xué)課程既是一門獨立的學(xué)科，又是地理專業(yè)的基礎(chǔ)。文章針對目前地理專業(yè)中水文學(xué)教學(xué)和實驗實踐中存在的形式單一、實驗與實踐融合性差等問題，提出實驗環(huán)節(jié)和課程設(shè)置的改進(jìn)方案，以尋求更有效的方式，提高辦學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：水文學(xué)；實驗教學(xué)；改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）42-0269-02

在“十三五”期間，國家對高等教育提出了新的戰(zhàn)略任務(wù)，即提高教學(xué)水平和創(chuàng)新能力，優(yōu)化學(xué)科專業(yè)布局和人才培養(yǎng)機(jī)制，具備條件的高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變。地理學(xué)專業(yè)作為一門古老的學(xué)科，自改革開放30多年來，已建立起比較完整的學(xué)科體系。現(xiàn)階段，地理學(xué)發(fā)展面臨著國家發(fā)展的大量需求，研究領(lǐng)域非常寬廣，發(fā)展空間很大。有傳統(tǒng)的領(lǐng)域，也有新型的領(lǐng)域，如全球變化的區(qū)域響應(yīng)、區(qū)域和城市的可持續(xù)發(fā)展、全球化和信息化導(dǎo)致的社會經(jīng)濟(jì)要素的空間重組等。特別是在自然和人文交叉的許多領(lǐng)域，具有大量的問題值得研究。這種廣闊的發(fā)展空間從根本上是由于地理學(xué)的綜合科學(xué)和交叉科學(xué)的科學(xué)性質(zhì)所決定的。鄭度和陳述彭先生曾指出：“地理學(xué)是一門研究地球表層自然要素與人文要素相互作用與關(guān)系及其時空規(guī)律的科學(xué)。它所面對的是復(fù)雜的地球表層巨系統(tǒng)，是由大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈與人類圈所構(gòu)成的統(tǒng)一整體，是由各種自然現(xiàn)象、人文現(xiàn)象組合在一起的復(fù)雜體系。”[1]

水文學(xué)作為地理學(xué)專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程，主要講述水循環(huán)原理，地表水、地下水和海水的組成與運動等理論知識，而針對水文學(xué)的實驗環(huán)節(jié)，主要集中在水文站水情測量觀摩，流速、流量的測量，水位水深測量，整個課程存在內(nèi)容結(jié)構(gòu)單一、室內(nèi)實驗與野外實習(xí)融合度較差、缺乏地理學(xué)視角等問題。

本文針對目前地理專業(yè)水文學(xué)課程學(xué)習(xí)中存在的問題，以知識體系與實驗實踐相結(jié)合為途徑，以強(qiáng)調(diào)水文學(xué)與地理專業(yè)間的聯(lián)系、實驗環(huán)節(jié)設(shè)置、激勵機(jī)制等內(nèi)容為核心，尋求一條可以提高學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的地理專業(yè)水文學(xué)教學(xué)新模式。

一、水文學(xué)與地理專業(yè)的關(guān)系

針對水文學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容的授課對象為地理專業(yè)本科學(xué)生，水作為地球表面的重要組成物質(zhì)之一，各種水體是組成地理環(huán)境的基本單元，因此，地理學(xué)習(xí)與水文學(xué)習(xí)始終有著密切的關(guān)聯(lián)。英國新版大百科全書[2]在地理學(xué)自然地理的分支中就寫過：“現(xiàn)代地理不僅對河流的水力和化學(xué)屬性感興趣，也對水量分布的地理環(huán)境作用感興趣……此外，洪水、干旱及正常徑流對人類所在地區(qū)的影響或者水文過程對地貌、植被的影響也為地理學(xué)所關(guān)心。”劍橋大學(xué)地理系的R.J喬里教授在主編的《水、地球和人類》[3]中也提出了水文研究的地理學(xué)綜合觀點，認(rèn)為水要素可以在理解自然和社會環(huán)境之間提供一個邏輯的聯(lián)系。

從水文學(xué)的發(fā)展來看，水文現(xiàn)象的成因、分布、規(guī)律，都離不開地理要素，也不能脫離地理空間來單獨分析。因此，在地理專業(yè)的水文學(xué)課程教學(xué)過程中，要增強(qiáng)水文學(xué)與地貌學(xué)、氣象學(xué)、氣候?qū)W、土壤、植物地理學(xué)等其他相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系，對水文學(xué)和地理學(xué)的進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究，都極為有用。

二、實驗環(huán)節(jié)設(shè)置

1.室內(nèi)試驗。（1）水位水深測量。水位是指河流或其他水體的自由水面相對于某一基面的高程。水文學(xué)試驗中，很多測量流速、流量的方法都?xì)w結(jié)于測量水位，因此，準(zhǔn)確測量水位，是做好水文實驗的重要基本功。對于地理專業(yè)的學(xué)生來講，水位測量也是必不可少的。水位水深的測量包括直接測量法和測針法，學(xué)生在實驗室可借助簡單的儀器設(shè)備完成。（2）流速測量。流速測量是進(jìn)行野外水文工作的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，掌握流速測量的原理和測量方法非常重要，通過對智能流速儀的學(xué)習(xí)和使用，為野外工作奠定基礎(chǔ)。（3）水位流量關(guān)系實驗研究。水位流量關(guān)系實驗的主要目的是指導(dǎo)學(xué)生掌握流量測速的流速面積法的基本原理和計算方法，并綜合應(yīng)用水位、流速測量的方法，根據(jù)流速面積法，測量、計算斷面流量，并學(xué)會分析水槽斷面的水位～流量、水位～面積、水位～流速之間的相關(guān)關(guān)系。

2.野外實習(xí)。目前，水文學(xué)的野外實習(xí)是合并到自然地理學(xué)綜合實習(xí)中，僅停留在觀察的階段和層面，沒有將水文學(xué)理論知識與野外實踐真正結(jié)合起來。

（1）水文測驗基地。與江河水庫的水文站建立長期合作關(guān)系，固定水文實驗場所，增加學(xué)生現(xiàn)場監(jiān)測和動手操作的機(jī)會，并學(xué)習(xí)先進(jìn)的水文觀測技術(shù)。（2）與地理綜合實習(xí)相結(jié)合。地理野外綜合實習(xí)包含水文、土壤、氣候、地質(zhì)地貌等各大要素，水文部分的實習(xí)應(yīng)與地理學(xué)其他要素有機(jī)結(jié)合，例如降水、徑流與土壤的關(guān)系，氣候?qū)λ囊氐挠绊懀牡孛驳男纬膳c變化等，使學(xué)生將所學(xué)知識綜合應(yīng)用到實踐中。

三、課程實踐教學(xué)改革

1.將科研項目與實驗教學(xué)相結(jié)合。整合學(xué)校、科研院所、企業(yè)等各類實驗實踐資源，將地理學(xué)中關(guān)于水文學(xué)的基本技能與各類科研項目相結(jié)合，使學(xué)生有機(jī)會參與課題研究，并在實踐中得到更多的學(xué)習(xí)和鍛煉機(jī)會。水文學(xué)課程中實驗環(huán)節(jié)可以根據(jù)學(xué)生所選導(dǎo)師自由設(shè)置，并根據(jù)學(xué)生完成情況給予1—2個實驗學(xué)分，除了可以使考核方式更加靈活多樣，還可激發(fā)學(xué)生參與項目、自主創(chuàng)新的興趣，發(fā)揮科研項目和實驗教學(xué)在學(xué)生動手能力和創(chuàng)新方面的重要作用。

2.將實踐與實驗相結(jié)合。室內(nèi)實驗是野外實踐的基礎(chǔ)，野外實踐是室內(nèi)試驗的延伸，通過將實踐與實驗相結(jié)合的方式，可以綜合學(xué)科課程與實驗實踐的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮主動性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，拓展學(xué)生視野，并促進(jìn)他們的全面發(fā)展。

3.建立虛擬綜合實驗室。地理學(xué)的很多基礎(chǔ)課程，包括《水文學(xué)》課程，有些實驗項目如徑流、降水、蒸散發(fā)等受到場地和天氣等條件限制，很難在野外進(jìn)行，因此可以借助虛擬綜合實驗室，模擬其發(fā)生過程，不僅可以加深對水文過程的理解，對野外實踐和科研工作也大有幫助。

因此，地理學(xué)專業(yè)中水文課程的教學(xué)和實踐還有很長的路要走，我們通過不斷實踐和探索，尋找更有效的方法，幫助學(xué)生成長和成才。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭度，陳述鵬.地理學(xué)研究進(jìn)展與前沿領(lǐng)域[J].地球科學(xué)進(jìn)展，2001，16（5）：599-606.

[2]The New Encyclopedia Britannica，London，1979.

[3]Chorley R J （ed）. "Water，Earth and Man，A Synthesis of Hydrology，Geomorphology and Sacio-Economic Geography"，Methuen & Co Ltd.，1969.endprint