專門水文地質學課程案例教學模式探索

閆佰忠 李鐸 李安娜 畢攀 肖霄 張先富

摘? 要：專門水文地質學作為水工環專業的必修課，是一門實踐性和針對性很強的專業必修課。課程涵蓋水文地質調查方法、供水水文地質和礦床水文地質等內容，其以特殊的課程地位，在培養學生工程意識方面起著不可忽視的作用。但是目前教材體現形式有限，傳統的PPT配合板書講授式的教學很難調動學生的積極性。文章以專門水文地質學課程案例教學為基礎，探討課程教學案例建設方案，擬形成教師和學生直接參與，共同對水文地質相關問題進行學習、討論的教學模式，以期提高教學質量并深化課程改革。

關鍵詞：專門水文地質學;課程案例;教學模式;教學改革

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）03-0118-04

Abstract： Special Hydrogeology as hydraulic ring professional required course is a practical and highly specific professional required course. The course covers hydrogeology survey method， the hydrogeology of water supply and deposit hydrogeological content， such as its position in a special course， in training students' engineering consciousness plays a role cannot be ignored. But the current teaching materials reflect the limited form， traditional PPT with blackboard writing teaching type teaching is difficult to arouse the enthusiasm of students. Based on "Special Hydrogeology" the basis of the case teaching， discussion teaching case construction scheme， the quasi teachers and students directly involved in the formation， the hydrogeological problems related to learning， discussed common teaching mode， in order to improve the teaching quality and deepening the reform of curriculum.

Keywords： Special Hydrogeology; course case; teaching mode; teaching reform

一、專門水文地質學課程的特點

專門水文地質學是水文與水資源工程專業、地下水科學與工程專業及勘察技術與工程專業的主要專業課之一，主要研究地下水調查及其應用的技術理論和方法[1-2]。課程總體分為三個部分：第一部分為水文地質調查方法，是從事水文地質工作的基礎和基本技術;第二部分是供水水文地質，是課程的核心和重點內容，主要為供水水文地質概論、供水水質評價、地下水水量計算與評價、地下水資源合理開發利用、保護和管理;第三部分為礦床水文地質，是課程的另一個核心和重點內容，并且應用性和針對性很強，主要介紹礦床水文地質基礎知識、礦坑涌水量預測、礦床水文地質調查和坑礦水防治方法等[3-4]。

專門水文地質學是一門應用實踐性很強的課程，內容涉及眾多的地下水調查方法、手段和技術、地下水資源計算和評價的數學模型和數值方法、礦區復雜的水文地質條件和工程建筑等，是一門難度大且在工程技術領域實用的課程，也是本科階段培養學生處理復雜水文地質問題、鍛煉綜合應變能力的核心課程。但是目前該課程教學中在學生實踐能力、工程意識培養方面存在諸多不足，主要表現在四個方面：（1）教師工程意識淡薄;（2）教材內容缺乏工程實例;（3）教學方法落后;（4）考核方式片面[5]。其中因為專門水文地質學涉及的知識點非常多，限于總體篇幅，教材中無法放入太多工程實例，且教材內容相對穩定，具有一定的普遍意義，也限制了教材中不能有太多工程實例，導致問題（2）成為該課程最難解決的問題之一。

二、專門水文地質學課程案例式教學研究現狀

國內外相關高校均有對專門水文地質學課程的教學改革以及相關課程教學案例的建設。劉漢湖和鄭世書[6]探討了專門水文地質學課程教材的改革，認為國內煤炭高等院校目前利用的專門水文地質學課程教材不太適合煤炭院校的特點，教材中相對于供水水文地質部分內容，礦床水文地質學內容顯得過于單薄，導致培養的畢業生進入煤礦單位從事礦井水文地質工作缺乏生產實踐知識，遇到生產中實際問題時，顯得束手無策，因此對服務于煤炭院校提出了修編專門水文地質學課程教材，增加礦床水文地質學內容的改革新要求。鄧清海等[7]通過闡述在專門水文地質學課程教學中培養學生工程意識的意義，結合教學實踐，從教師工程意識、教學內容、教學方法和考核方式四個方面分析了在課程教學中不利于工程意識培養的因素，并探討了在教學中培養學生工程意識的途徑。方榮杰等[8]探討了專門水文地質學課程的案例教學方法，通過總結傳統教學方法，介紹了案例教學法的特色與優點，提出了案例教學法的一般操作流程：（1）精選案例;（2）展示案例，提出問題;（3）理論學習;（4）討論案例;（5）深入淺出，總結點評。突出了建立專門水文地質學課程案例庫的重要性。藍俊康等[9]研究了專門水文地質學課程設計的內容及其質量控制標準，在教學內容上應理論與實踐相結合，將教學實踐作為質量管控的重要環節。劉連成[10]提出了以抽水試驗項目為載體的水文地質勘察技術課程設計，以實際項目為依托，轉變師生角色分配，達到學生自我實踐的目的。崔芳鵬等[11]提出了以案例教學為驅動，以研究為教學手段的專門水文地質學課程教學實踐。李博[12]探討了專門水文地質學課程的教學模式，認為在教授過程中首先要適當地優化課程安排，其次在課程的教學過程中要結合具體的工程實例，利用問題導向型教學模式，調動學生參與的積極性，同時也要解決理論教學與實踐脫離的問題，提出采用問題引導式教學，并建議將專門水文地質學課程內容分為專門水文地質學理論和工程應用兩個部分，突出了水文地質工程實例的重要性。

通過對以上現有專門水文地質學課程教學改革的分析，案例式教學在該課程中發揮了重要的作用，但是目前尚沒有關于系統建設課程案例資源庫的嘗試。這將是本次課題的主要研究內容和方向。

三、專門水文地質學課程案例建設思考

專門水文地質學（第四版）教材共分為主體11個章節。具體案例分布詳見表1。

緒論中主要介紹專門水文地質學的任務和內容;地下水資源分類的基本概念及其量的組成。重點講授水資源、補給量、儲存量、允許開采量的基本概念及其量的組成。

地下水資源調查一章中，主要介紹地下水資源調查的目的、任務及工作步驟;供水水文地質勘查階段的劃分及各階段的任務和深度;地下水資源調查方法;地面調查的觀測項目;不同地區地下水資源地面調查的任務和內容。重點講授供水水文地質勘察階段的劃分、地圖的使用及各個階段的工作任務;水文地質測繪的概念及不同勘察階段水文地質測繪的工作地圖、觀測路線、觀測內容和觀測精度要求;地貌、地層、地質構造、地下水露頭、地表水及與地下水有關的環境地質問題調查的內容;建立平原區和山丘區水文地質調查案例。

水文地質鉆探和水文地質物探一章中，主要介紹水文鉆探的基本任務;水文鉆探的技術要求;水文勘探鉆孔的布置原則;地熱井鉆進基本要求;水文地質物探。重點講授水文地質物探的方法、原理、應用條件及布置原則;水文地質鉆探的基本任務、布置原則，鉆孔的分類、設計及水文地質觀測、編錄等;建立平原區傍河水源地水文地質鉆探孔布置和鉆探孔施工案例，高密度電法和可控源大地音頻電磁測深案例。

水文地質試驗一章中，主要介紹抽水試驗的目的和任務;抽水試驗的分類和各種抽水試驗方法的主要用途;抽水孔和觀測孔的布置要求;抽水試驗的主要技術要求;抽水試驗資料的整理;其他水文地質野外試驗。重點講授各階段的抽水試驗，抽水試驗的目的和任務;抽水試驗的分類和方法;抽水孔與觀測孔的布置要求;抽水試驗的技術要求;滲水試驗的方法及原理;建立單孔穩定流抽水試驗和群孔干擾非穩定流抽水試驗案例，雙環滲水試驗案例。

水文地質遙感一章中，主要介紹遙感技術概述;水文地質研究中的遙感;遙感技術應用展望。重點講授各階段的水文地質遙感目的和任務;水文地質遙感的分類和方法;水文地質遙感的工作方法和技術要求;水文地質遙感解譯方法及原理。建立高光譜和熱紅外反演地表溫度場案例。 地下水動態與均衡的研究一章中，主要介紹地下水動態與均衡;地下水動態的監測;地下水的均衡項目;地下水動態的成因類型及主要特征。重點講授地下水動態觀測的任務、要求及動態類型的劃分;建立地下水動態成因類型識別案例。

地下水資源調查成果一章中，主要介紹水文地質圖件;文字報告。重點講授水文地質圖的內容及繪制方法;水文地質圖編圖和文字報告案例。

水質評價與地下水環境影響評價一章中，主要介紹供水水質評價;礦泉水水質評價;地下水環境質量評價;地下水環境影響評價的基本方法與原理。重點講授地下水質指標的分類和地下水質評價內容及方法;建立地下水水質評價案例，地下水環境影響評價案例。

地下水允許開采量的計算方法一章中，主要介紹地下水資源分類;地下水允許開采量計算;地下水資源評價。重點講授水量均衡法、數值法、解析法、開采強度法、開采試驗法等評價地下水資源量的方法、所需資料數據、適用條件;建立水均衡法和數值法求解地下水允許開采量案例。 地下水資源開發、保護一章中，主要介紹水源地的選擇;取水建筑物的類型及適用條件;取水建筑物的合理布局;地下水資源合理開發模式。地下水資源的規劃與管理;地下水資源的保護。重點講授取水建筑物的類型和取水建筑物的合理布局，地下水飲用水水源地保護區的劃分方法;地下水資源合理開發模式;建立傍河水源地地下水開采方案案例，穩定同位素溯源和放射性同位素定年案例。

礦床水文地質一章中，主要介紹礦床充水與礦床水文地質分類;礦井涌水量預測;礦井水防治;礦區主要地下水環境問題。重點講授礦床充水因素分析;礦床疏干、礦坑涌水量、礦坑突水預測方法、應用條件與計算方法;礦床水文地質工作的特點;建立煤礦礦井涌水量計算案例。

同位素技術在地下水研究中的應用一章中，主要介紹穩定同位素、放射性同位素及人工放射性同位素的基本知識，闡述同位素在地下水年齡測定、地下水的起源和形成中的作用，測定水文地質參數等相關內容。重點講授氫、氧、氚、碳、硫、鍶等同位素在地下水中應用;建立同位素在吉林省靖宇縣礦泉水和長白山地熱研究應用案例。

四、結束語

案例式教學可將難于理解的理論課程知識點和繁瑣的規范條框通過運用計算機技術和工程科研項目等素材，建立課程教學案例資源庫，以比較優化的方式展示，便于學生理解、記憶，并且激發學生興趣及學習主動性。可以真正地提高教學的有效性，提高學生的學習興趣，充分調動學生的積極性和主動性，增強學生解決實際問題的能力。

參考文獻：

[1]曹劍峰，遲寶明，王文科，等.專門水文地質學[M].北京：科學出版社，2006.

[2]王巧煥，何春鋒，王麥玲.水文地質學系列課程教學改革的探討[J].高校論壇，2008（11）：60-61.

[3]畢孔彰，胡軒魁.中國含地質類專業高等院校（系）簡介[M].北京：地質出版社，2004.

[4]張發明，高正夏，袁寶遠，等.地質工程專業創新人型才培養的實踐[J].中國地質教學，2006（3）：60-65.

[5]陳南祥，楊素珍.水文地質學課程體系改革設想[J].華北水利水電學院學報：社會科學版，1998（2）：56-57.

[6]劉漢湖，鄭世書.《專門水文地質學》教材改革探討[J].煤炭高等教育，1996（2）：79-80.

[7]鄧清海，張麗萍，馮建國.“專門水文地質學”教學中學生工程意識的培養[J].中國電力教育，2011（10）：105-106.

[8]方榮杰，郭純青，代俊峰.“水文地質勘察”課程案例教學方法初探[J].當代教育理論與實踐，2012（11）：115-116.

[9]藍俊康，林華，朱義年.水文地質勘察課程設計的內容及其質量控制[J].成功（教育），2012（4）：9-10.

[10]劉連成.以抽水試驗項目為載體的水文地質勘察技術課程設計[J].昆明冶金高等專科學校學報，2013（5）：78-82.

[11]崔芳鵬，仝亞男，崔芳靜.專門水文地質學課程研究型教學實踐[J].科教文匯（上旬刊），2012（4）：66-67.

[12]李博.《專門水文地質學》課程教學模式探討[J].課程教育研究，2015（31）：215-216.