海綿城市建設戰略需求下的水文氣象專業課程設置探討

【摘要】大學的教育與學科發展應瞄準國際科技前沿，以國家目標和戰略需求為導向。本文瞄準國家海綿城市建設重大戰略需求下的水文氣象學科發展，分析目前水文氣象專業課程建設現狀，指出存在問題，在此基礎上提出新形勢下課程建設與人才培養對策。為水文氣象學科的發展提供一定的建議。

【關鍵詞】海綿城市 水文氣象 交叉學科

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）10-0244-02

學科建設是世界一流大學建設的龍頭。學科交叉是優勢學科的發展點，新學科滋生的源泉，是獲得科技創新的重要突破點。20世紀下半葉，各類交叉學科的應用和興起解決了許多科學前沿問題。大學的教育與學科發展應瞄準國際科技前沿，以國家目標和戰略需求為導向。

1.國家海綿城市建設戰略需求

1.1 海綿城市內涵解析

新時期大力推進建設自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”，是黨中央和國務院確定的一項重大戰略，對于推進新型城鎮發展，保護和改善城市生態環境，促進生態文明建設具有重要意義。海綿城市建設的核心是雨洪管理[1]。建設途徑主要有三方面：一是保護原有水生態系統。最大限度保護原有河湖水系、生態體系，維持城市開發前的自然水文特征；二是恢復被破壞的水生態。恢復傳統粗放建設破壞的生態，保持一定比例的城市生態空間，治理水污染；三是低影響開發。合理控制開發強度、減少對城市原有水生態環境的破壞，留足生態用地、增加水域面積、促進雨水積存凈化。

1.2 急需人才緊缺

中國城市面臨三大水問題：洪澇災害、水資源短缺、水體黑臭及水生態退化。海綿城市建設應當以解決城市內澇、雨洪資源利用、黑臭水體治理為突破口。城市內澇是水文氣象的極端事件，城市水循環中自然降雨量的多少是海綿城市依據的重要數據，是涉及氣象的核心問題。雨洪資源利用的前提是搞清城市水文規律，城市水問題是城市水文各環節及其伴生過程變化共同作用的結果，水文規律是海綿城市的科學基礎。整治黑臭水體、改善水環境、修復水生態是海綿城市的重要目標之一。海綿城市戰略具有跨學科、跨專業的特點。因此，單靠氣象學科、水文學科或者環境學科等單一領域已無法培養出適用人才。加強水文氣象與生態環境等多學科的交叉與融合，培養出既懂氣象又懂水文還知曉生態環境的復合型人才是當今社會和國家戰略發展的需求。

2.水文氣象專業課程設置現狀

水文氣象學是氣象學與水文學之間的邊緣學科，既是應用氣象學的一個分支，又是水文學的重要組成部分[2]。目前國際上只有4家研究機構培養水文氣象專門人才，國內只有南京信息工程一家于2011年開設水文氣象專業。該專業的學科基礎課和主干課主要包含三大類：第一類，氣象類，天氣學分析基礎、天氣學原理和方法、大氣探測、動力氣象學等；第二類，水文類，水文學原理、水文測驗學、水文預報、水文分析與水利計算等；第三類、水文氣象交叉課程，例如普通水文氣象學、水文氣象統計。此外，還設置了具有專業特色的選修課，例如水文氣象集合預報、山洪泥石流災害等，這些課程的設置從當前面臨的重要水文氣象災害問題的考慮出發，運用所學的氣象和水文交叉知識解決實際問題。經過六年的探索，水文氣象專業課程的設置體現出交叉學科的典型性、代表性與新穎性，將水文學和氣象學技術融合。已經能夠培養具有良好氣象基礎和水文專業背景的水文氣象復合型人才。

3.課程建設存在問題分析

3.1 部分課程內容重合

目前，課程教學大綱的制定通常是以任課教師為主，不同課程之間的內容存在銜接和交叉，尤其是專業課程和專業基礎課程之間。例如，水循環是水文學的核心，水文學原理、普通水文氣象學等諸多專業課程是以水文循環為基礎的，這些課程的講授無可避免的要涉及水文循環及水平衡等相關概念和理論。再例如，產匯流機制是水文的基本原理之一，同時也是水文模擬的重要內容。此外，在學科基礎課與專業課之間也存在內容重合，例如概率論與水文統計。因此，如何更好的規劃課程間的銜接與交叉、合理安排各課程內容及各知識點學時需要、盡量減少課程內容的重合需要上下游課程教師之間的多方溝通和仔細斟酌，需要學院層面嚴格把關。

3.2 缺乏水環境基礎課程

水文氣象專業的培養要求之一為“掌握地圈和水圈之間的水文學、氣象學、水環境等方面的專業理論，掌握水文、水資源、氣象與水環境方面勘測、規劃設計以及預測預報等方面的專業技能”。可見專業培養目標對學生水環境方面的理論和專業技能有一定的要求。而現行的教學大綱中沒有水環境方面的學科基礎課和專業主干課，僅有一門“環境水文學”的選修課。大部分學生對水環境方向知之甚少，更甚者部分畢業生對水環境中的一些常規水質指標都不了解，有的連名詞都沒聽說過。可見，現行專業課程對學生水環境理論及專業技能方面的培養尚有欠缺。

3.3 教材及師資資源匱乏

水文氣象專業是年輕的新興專業，專業的課程設置需兼融氣象學和水文學的主干課程，同時考慮水文和氣象、水文和水環境交叉的特色課程。特色課程需具有一定針對性，課程的交叉學科知識點如何取舍、如何有機結合仍然需要在實際教學中逐步探索和研究，沒有現成教材可用需要重新編寫。因此，對教師的要求相比傳統專業進一步提高，需要教師自身具有扎實的專業基礎同時具有一定的氣象和環境學科背景。而目前該方面的綜合型教師儲備不足、教材資源相對比較匱乏。

4.新形勢下學科課程建設及人才培養對策

4.1優化整合課程教學內容，加強教材建設

水文氣象專業目前按水文學“測、報、算、綜合”劃分4個課程組，分別負責水文測驗、水文預報、水文計算和學科交叉方面的相關課程。課程設置及教學內容的優化整合可依托現行的課程組制度，“至下而上”逐步優化，最終形成完整的緊湊的學科體系和教學內容。首先由任課教師完成教學大綱的初稿，初步確定本課程的教學章節安排及各章節知識點。然后由課程組內教師一起討論，對重合的課程內容進行優化整合，上游課程講授過的知識點下游課程可適當削減教學學時，僅對相關知識點進行回顧無需詳細展開。最后，專業所有教師在各課程組之間展開討論，對課程組間的交叉內容進行優化整合。此外，目前高校內的專業選修課極少劃分專業方向，學生選修課程的選擇存在很大的盲目性。可根據主干學科體系細化專業方向，在大二或者大三學習專業課程前由學院層面對學生進行宣講和引導，明確各個專業方向及各方向所需選修的課程，讓學生根據個人興趣自行但不盲目地選擇，以便形成完整的知識結構。加大對教師出國進修的資助，尤其是交叉學科方向，提升教師教學和科研深度、拓寬科研廣度。以課程組為單位，通過課程組間和不同專業背景間教師的不斷溝通交流和碰撞，推進交叉課程和新興課程教材建設。

4.2 補充和完善水文與水環境交叉課程體系

在優化整合過的課程體系基礎上，補充和完善水文與水環境交叉課程體系。可根據培養方案的學時要求，適當增加一門水環境方向的學科基礎課和一門專業主干課。學科基礎課主要講授環境科學的基本概念、基本原理，水環境污染控制的基本方法等核心知識。專業主干課程講授人類活動影響下的環境要素的變化以及污染物在大氣、水體、土壤中的遷移轉化規律，以新發展理念從“大氣-降水-徑流-入滲”全過程視角探討解決水環境問題的途徑。此外，可根據國家海綿城市建設等重大戰略需求，結合水文學開設例如環境水文學、生態水文學、水生態修復等水文與生態環境交叉課程，圍繞水文過程與水環境生態系統的相互作用與相互關系，講授水文過程中的生態環境效應和生態過程中的水文效應等。形成較為完善的水文氣象專業水生態環境新方向的交叉課程體系，以培養能服務于國家重點戰略需求的復合型人才。

5.結語

目前，我國氣象學、水文學與生態學分化相對比較嚴重，各學科在各自領域里研究了大氣系統、水文過程、生態環境演變的不同環節。當代科學發展的特點是綜合問題領先，而不是學科領先，科學技術和生產發展中的重大問題的解決途徑，已經不是一個學科的“獨奏”，而是不同學科的“合奏”。當科學技術發展中最富有前途和取得豐碩成果的領域，大都是具有濃厚的綜合研究色彩和學科間的綜合性質。水文與氣象、水文與水生態環境急需攜起手來共同進行水文氣象與生態水文的研究，共同去解決海綿城市建設中的洪澇災害和雨洪水資源利用等重大問題。水資源保護和管理涵蓋一系列的水文氣象生態環境問題，培養“懂水懂氣懂生態”的復合型人才，對這些問題進行深入研究，提出完備的技術體系結構，有利于解決國家重大戰略需求，并推進氣象、水文、生態交叉學科的發展。

參考文獻：

[1]張建云， 王銀堂， 胡慶芳， 賀瑞敏. 海綿城市建設有關問題討論[J]. 水科學進展， 2016， 27（6）： 793-799.

[2]楊娜， 張葉暉. 關于水文與氣象交叉課程建設的幾點思考[J]. 時代教育， 2017， （17）： 148.

作者簡介：

王健健（1988年11月-），江蘇啟東人，博士，講師，從事湖泊富營養化機理研究。