基于創新實踐的融合式教學在水文地質學基礎課程中的思考

翁紅波

水文地質學基礎是地質類相關專業的一門理論與應用并重的專業核心課程，主要研究自然界中地下水的各種時空變化和運動規律，涉及的課程內容主要有地下水的分布、運動和形成規律，地下水的物理性質、化學成分及演變規律，地下水資源的評價、開發及利用，地下水動態檢測，地下水對工程建設、生態環境的不利影響及防治等[1-2]。該課程是研究地下水圈系列課程的入門必修課，具有很強的工程實踐性，教學過程中涉及的一些重要的公式和概念，例如達西定律、流網、地下水流系統等，由于內容比較抽象，學生不容易掌握理解。解決這個問題必須通過實驗和實踐。實踐教學是知識與能力、理論與實際相結合的關鍵，是訓練技能、培養創新意識的重要手段。重視創新實踐教學，不僅對鞏固、深化理論教學知識點以及提高學生綜合分析問題、解決問題的能力十分重要，也是培養學生科學思維能力，促進學生能力提升的內在要求[3]。

實驗、實踐教學改革是高校教學改革的重要組成部分，是高等院校一個永恒的主題，尤其是在當前就業形勢日趨嚴峻的情況下，也是提高工科專業學生社會競爭力的重要途徑[4]。水文地質學基礎是以地下水為研究對象，當代社會關于地下水環境還有諸多問題亟待解決，例如，人類引起的全球變暖對地下水的影響、地下水對采礦作業和礦山安全產生的不良影響、地下水的污染與防治問題等[5]。要解決這些問題，扎實的水文地質學知識是必不可少的，其中水文地質創新實踐和實驗在培養地質類專業學生服務社會的能力和職業素質方面尤為重要。

理論知識是實踐的前提，實踐是理論學習的最終目的。二者相輔相成，缺一不可。在水文地質學教學過程中，教育工作者必須摒棄“重理論、輕實踐”或“重實踐、輕理論”的陳舊思想，切實轉變教育理念，革新教學模式，深化教育教學改革，不斷探索以理論認知為基礎，以能力培養為中心的新型“融合式”教育方法，以實現現代教育培養全面發展的拔尖創新人才總目標[6-7]。

一、實驗教學是創新實踐的有效途徑

（一）提高學生在實驗過程中的主觀能動性

思想是行動的先導者。以往的實驗教學中學生對教師的依賴性較強，部分學生錯誤地認為上實驗課只需要聽講，不認真完成或是僅僅機械地完成相應任務，缺乏主動思考、動手鉆研的意識。為了徹底改變這種現狀，轉變學生思想是關鍵。教師可以采取以下措施激發學生求知的興趣和激情，不斷提高學生在實驗過程中的主觀能動性。首先，改變教學方法，強化學生的主導地位。在實驗操作課之前，要求學生提前預習實驗課程內容，熟悉實驗操作流程，激勵學生自主完成方案設計、前期準備、實驗操作和數據分析處理等工作，教師則給予必要的指導。其次，讓更多的學生參與教師的科研及實踐項目，帶著問題開展一系列相關科學實驗。最后，鼓勵學生在完成必修的實驗課內容之后，根據自己的興趣和愛好自選實驗題目，進行資料收集、方案設計、實驗操作及報告編寫，充分挖掘學生的潛力。

（二）豐富實驗教學內容

合理科學地設置實驗教學內容是實驗教學改革的重點，是完成培養目標、提高實驗教學質量的核心環節。目前河南工程學院環境與生物工程學院實驗中心占地面積為3100平方米，儀器設備2000余臺，總價值2100余萬元，擁有1個省級工程實驗室、2個省級工程技術中心、1個校級實驗教學示范中心，還擁有環境化學實驗室、環境檢測實驗室、環境工程原理實驗室、水污染控制實驗室、水災害控制實驗室、巖石與礦物實驗室、地質顯微鏡室、地球物理勘探實驗室等共計22個專業實驗室。根據水文地質學基礎課程教學大綱和河南工程學院的實驗室儀器配置情況，實驗內容設置上遵守循序漸進的規律，通過知識的學習和能力的培養逐步提升學生的綜合素質[8-9]。

實驗內容主要分為三個類別，分別為基礎類實驗、綜合類實驗和指導控制類實驗。基礎類實驗的主要目標是使學生掌握課程基礎理論概念和一般實驗技能，涉及的實驗有孔隙度、持水度和給水度的測定，達西滲流實驗和潛水、承壓水的模擬實驗，包氣帶毛細力測定實驗、孔隙水測定實驗、水質分析測定實驗等，這類實驗是開展綜合類實驗和指導控制類實驗的基礎和前提。綜合類實驗往往是選取水文地質相關的實際問題，重點培養學生分析、解決問題的綜合能力。比如為了讓學生掌握地下水在不同介質中的滲透規律，教師可以讓學生設計不同類型介質和不同水力條件下的多個類比實驗，通過查閱文獻、自行設計、實驗結果的對比分析，從而總結出實驗相關的科學規律，此類實驗能夠增強學生的求知欲，不斷拓寬學生的知識面，有利于提高學生的綜合素質。指導控制類實驗主要源于教師科研項目及實際生產實踐中經常用到的實驗方法和參數測試，也可以是學生感興趣的水文地質相關實驗，鼓勵學生自擬實驗題目，自行設計實驗方案，經教師指導加以實現，來培養學生的專業思維能力和獨立創新能力。

（三）完善實驗考核方式

在教學過程中，考核方式要具備檢驗和激勵的雙重功能[10]，既要能全面、客觀、公平地檢驗學生的學習情況，又要具有激勵功能。以培養全面發展的拔尖創新人才為出發點，結合近年來實驗教學經驗及國內外實驗教學改革的成果，進一步完善實驗教學考核機制。實驗考核成績由學生的平時成績、試卷成績和實驗設計三部分組成，其中平時成績占總成績的10%，主要反映學生的出勤情況、課堂提問及課后作業的完成程度。試卷成績占總成績的30%，考查學生對實驗基本原理及注意事項的理解和處理能力。實驗設計占總成績的60%，學生可以從基礎類實驗、綜合類實驗和指導控制類實驗三大實驗類別里自由選擇題目，自主完成實驗方案設計、實驗數據處理及實驗報告的最終編寫。教師根據學生選擇題目難易程度、設計內容創新程度、操作步驟熟練程度及實驗報告的完整性等對學生實驗表現給出評價。將平時成績、試卷成績和實驗設計結合起來考核，更有利于培養學生獨立思考、動手操作的綜合能力，這樣的考核方式更加靈活、科學，可操作性較強。

二、創新實踐是理論教學的延伸和融合

（一）重視野外實踐環節

河南工程學院作為應用型大學，目標是培養職業化應用型人才。水文地質野外實習是水文地質相關專業必不可少的野外實踐教學環節，有助于提升學生動手實踐能力和解決實際問題的能力。提供較多的野外實習機會，便于學生運用所掌握的水文地質學基礎知識，通過野外實習不斷總結，查漏補缺，直觀感受水文地質現象，有助于學生加深對課本上抽象概念的理解。進一步而言，學生在參與野外實踐后，會不自覺地將野外觀察的現象與發現的問題跟書本上的理論知識進行對比、修正，從而自然深化其理論知識的認知水平。

（二）引入生產或科研項目案例開展教學

依據水文地質學基礎課程的內容和特點，該課程與實際生產和工程項目緊密聯系。近兩年來，為積極應對世界經濟結構發生重大轉向的產業轉型升級，社會對高校人才培養結構提出了新要求。河南工程學院逐漸構建了一支素質精良、與高級應用型人才培養相適應的“雙師型”教師隊伍。“雙師型”教師隊伍具有扎實的理論基礎和豐富的實踐經驗。在教學過程中，教師引入與水文地質相關的實際生產或科研項目案例，并把相關的部分研究過程和思路向學生進行講解。條件允許的話教師可以分批次帶學生野外踏勘，指導學生觀測各種典型的水文地質現象，研究它們的規律，積累經驗，培養他們運用理論知識解決實際問題的能力。由于學生親身經歷項目的全過程，其研究型科學思維方式在潛移默化中得到培養，創新實踐能力也得到了提升。

（三）多渠道推進產教融合、校企合作

普通本科院校向應用技能型高校轉型是一項長期艱巨的系統工程，校企合作和產教融合是突破口。河南工程學院堅持與各類企事業單位建立并保持緊密聯系，了解社會需求后將其落實到學校管理、教學的各個階段、各個環節，以提高教育教學質量，增強社會競爭力。同時，積極開拓相關專業校外實習基地，加強實踐育人平臺的建設，不斷探索校企合作的新路徑、新方法。產教融合、校企合作是一種新型人才培養模式，可以使產業發展與學校的人才培養目標緊密結合，不僅可以為地方經濟發展助力，還為大學教學引入了新技術、新方法、新思路。以企業需求為導向，以能力發展為核心，大力推進產教融合和校企合作，使教學與實踐有機地結合起來，可以為培養出社會所需要的應用型人才和學校的轉型發展添磚加瓦。

（四）“融合式”教學模式

理論知識是實踐的前提，實踐是理論學習的最終目的。在以往的教學過程中經常出現理論與實踐相脫節的現象，實踐教學課時偏少，內容單調，形式單一，絕大多數學生主動學習的積極性不高，嚴重背離了現代教育培養全面發展的拔尖創新應用型人才的總目標，未能達到滿意的教學效果[11]。結合近年來水文地質學基礎課程的教學經驗及兄弟院校教學改革的寶貴成果，河南工程學院不斷探索以理論認知為基礎、以能力培養為中心的新型“融合式”教學模式，提升學生動手、設計以及發現、分析與解決問題的能力。主要體現在：第一，在課堂授課過程中，大量采用“概念聯系工程實踐”“項目引導式”“案例啟發式”教學模式，以身邊的現實問題引導學生對水文地質學產生興趣并展開討論。第二，對水文地質學實驗教學改革進行了初步探索。第三，重視創新實踐，在多年的水文地質工作和教學研究的基礎上，多渠道、多層次拓寬了該課程的實踐教學路徑。第四，根據教學進度安排，不定期邀請相關專業的學術帶頭人或者校外重大項目的負責人到校開展學術講座，引導學生關注所學專業與社會發展的關系，快速了解本領域及相近領域的學術前沿，了解行業動態。開拓學生的科研思路，激發學生靈感，同時拓寬學生視野，使其掌握研究動態，培養科研興趣。可以使學生領略領域內著名專家的風采，給學生樹立標桿，激勵學生健康成長。

水文地質學基礎是地質類相關專業的一門專業核心課程，在生產實踐中發揮著舉足輕重的作用。新時代的高等教育不應局限于學生對基本概念和理論知識的理解與識記，還要注重學生思維能力和實踐能力的提升，不斷提高學生服務社會的綜合素質。本文從提高學生在實驗過程中的主觀能動性、豐富實驗教學內容、完善實驗考核方式、重視野外實踐環節、引入生產或科研項目案例開展教學、多渠道推進產教融合等方面對水文地質學基礎課程教學展開了一系列探索和實踐，構建了基于創新實踐的融合式教學模式。該模式的實施有利于提高學生分析問題和解決問題的能力，極大地提升了學生的綜合素質和社會競爭力。