“水文学原理”课程教学实践

点赞:5690 浏览:20101 近期更新时间:2024-01-11 作者:网友分享原创网站原创

摘 要:阐明了“水文学原理”课程的性质及其重要性,在论述课程内容基础上,分析了本门课程具有内容多、与先行课程关系密切、应用性强的特点.结合水文与水资源工程本科生教学提出了精心组织授课内容、注重积累教学方法和经验、讲究教学方法和艺术、突出重点、抓住关键和加强辅导等五点体会.

关 键 词:水文学原理;水文学与水资源工程;教学方式;实践

作者简介:向友珍(1973-),女,湖南怀化人,西北农林科技大学水利与建筑工程学院,讲师;巨娟丽(1976-),女,陕西乾县人,西北农林科技大学水利与建筑工程学院,讲师.(陕西杨凌712100)

基金项目:本文系西北农林科技大学2013年教学改革研究项目“水文学原理教学改革研究”(项目编号:JY1301007)的研究成果.

中图分类号:G642.0文献标识码:A文章编号:1007-0079(2014)05-0136-02

一、课程的性质和重要性

“水文学原理”课程是水文学与水资源工程专业基础课,主要研究水资源、洪水与干旱的形成、时空分布,预测预报,以及水利工程及其有关工程的规划、设计、施工、管理中的水文水利计算方法,为水资源合理开发利用保护和水旱灾害防治提供科学的水文数据.[1,2]

在从事本门课程的教学工作中,要深刻理解本课程的性质和重要性.应当明确,我国水资源的主要特点是地区分布不均,南方水多,北方水少,东部湿润,西部干旱;与人口、土地资源的分布不相适应,水资源不足是抑制经济社会发展的重要制约因素之一;此外,水资源年内和年际变化大,是世界上水旱灾害频发的国家之一.

按照课程大纲要求,本门课程主要任务是使学生掌握降水、土壤水、下渗、蒸散发、地下水、径流等水文要素的基本特点和变化规律,深入理解水循环与水平衡等概念,掌握径流形成过程的基本概念、基本理论及分析计算的基本原理.熟悉并掌握“水文学原理”的基本知识和水文分析与计算方法,研究水资源形成机理,进行水资源合理开发和保护、水旱灾害的预测预报和防护等.因此,“水文学原理”课程在经济社会可持续发展战略中占有重要的地位和实际意义.

二、课程内容及教学基本要求

“水文学原理”课程主要阐明各种水文现象、水文过程形成的机理和原因.课程内容主要包括水文循环、土壤水分运动、蒸散发、洪水波运动、产流、汇流等.通过研究各种水体的物理化学性质,运动、分布及变化规律以及各种水体与环境和人类活动的相互作用和相互影响,模拟和预测水量和水质的变化及发展动态,为洪水的防控及资源化、水资源的利用保护、生态的保护及恢复等提供科学依据.通过“水文学原理”课程的学习,可以使学生了解降水、下渗、蒸散发等水文现象的物理规律及其对产流的影响,掌握产汇流的物理机制、计算原理与计算方法,为后续课程的学习以及未来从事与水文或水资源专业相关的工作和科研奠定基础.

随着时代的发展,“水文学原理”课程教学内容越来越丰富,鉴于课程教学内容多、涉及面广、头绪多、叙述性强,[3]因此,课程教学的基本要求体现在:第一,应使学生了解水文学的概念和研究对象、水文现象的变化规律,掌握水文循环的概念和规律.第二,使学生能够理解水文现象及其过程的物理基础;掌握降水特性及区域平均降雨量的计算方法;掌握降水、下渗、蒸发等水文现象的物理规律以及它们对产流的影响;掌握河流及流域特征、河流水情的变化特征;掌握产流、汇流的物理机制、计算方法.第三,重点要掌握降水的空间分布规律、分析方法和区域平均降水量的计算方法.掌握基本概念,深入理解土壤水的运动和变化规律,及其在水分循环和径流形成过程中的重要意义.第四,通过课程学习,使学生能熟练运用有关公式进行计算.

三、“水文学原理”课程特点

1.教学内容特色明显

在“水文学原理”课程的教学内容上,国内各大学根据学校特点和所属地域特点具有不同的安排.如水利类院校偏重于水文计算,主要针对地表水资源,尤其是河川径流量的计算、水文测验与气象观测实习实验基本技能的掌握;在这方面可以河海大学、四川大学为代表;而武汉大学和清华大学等院校将其作为水利水电类专业的重要技术基础课,培养学生认识水文现象的一般规律,正确理解和初步掌握水文及水利计算的基本概念、基本原理和计算方法,为继续学习专业课打下基础,也为毕业后从事水文分析计算、水利水电工程规划、管理、科学研究打下基础;地学类院校——主要指由原地质类院校演变而来的——如吉林大学,长安大学等,则偏重于水文机理方面的研究与教学,其教学目的是让学生了解和掌握自然界水的形成、分布、运动及变化方面的基本知识.[4,5]以水文循环为核心、阐明水循环各要素和各种水体水文现象的物理机制与相互关系,以及时空分布,为学生深入学习地下水科学奠定坚实的基础.

西北农林科技大学(以下简称“我校”)为农林院校,地处中国北方,水文水资源专业的办学特点既不能像河海大学那样主要面对大江大河的水问题,也不能和地学类院校那样偏重于地下水.面向中国北方旱区,本专业的办学长期以来已经形成了自己的鲜明特色,即“地表水、河地下水并重”的“两条腿走路“特色.因此,在“水文学原理”课程内容安排上,除了使学生理解水文循环和水平衡的基本原理,认识陆地水文循环过程和机理,掌握水体转化的计算原理和方法,了解水文及其环境要素的相互关系,为后续相关课程提供背景知识外,还补充加强了有关地下水的相关知识,包括地下水形成、含水层及其地下水运动、地下水动态及其调控等.[6]

2.与先行、后续课程联系密切

由于“水文学原理”课程内容多,教学难度较大,因此,要想达到较好的教学目的,需要学生具有扎实的数理基础和专业基础知识.因此,我校08版水利类专业本科培养方案中均安排了本课程的先行课程,如“自然地理学”、“水力学基础”、“水文地质学”、“数理统计与概率论”等.所以,本门课程一班安排在第五学期.在教学过程中对一些与“水文学原理”联系密切的经典概念进行重点剖析,认真完成实践教学环节,才能掌握这门课程.因此,教学过程中不可避免地要涉及水文地质学的相关内容,如水文循环概念、水量平衡原理、地表水和地下水的联系与转化等知识.从这个意义上来看本门课程具有承上启下的作用,和先行课程与后续课程关系特别密切.3.课程具有很强的应用性

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“水文学原理”和“水资源学”是水资源可持续利用的科学基础.前者研究地球上水的时空分布与运动规律并应用于水资源开发利用与保护,后者的自然属性在于研究水资源再生机理等,是水文学在水文循环领域的延伸.[6]“水文学原理”作为水资源可持续利用的科学基础,将有力促进水资源实际问题的解决.自20世纪90年代以来,人们愈来愈认识到水资源的可持续利用是保障经济社会可持续发展的前提.而在这一过程中,“水文学原理”课程呈现出很强的应用性.[5]为此,应高度重视“水文学原理”方面的实践教学,要求教师面向生产与科研实际,培养学生分析问题和解决实际问题的能力.

四、课程教学方法的探讨

根据“水文学原理”课程的特点,结合我校水利类本科专业的特点,本门课程教学中既要突出课程的基本概念、基本结论和基本原理及有关分析方法,又要体现目前水文水资源领域的热点问题和国内外最新成果.作为一名从事本课程教学的年轻老师,笔者深感任务之重,压力之大,根据自己从事该门课程的教学实践,主要从听课、备课、授课等方面谈一下体会.

1.精心组织授课内容

精心组织授课内容是讲好课的先决条件.首先在备课过程中,对课程内容、教学大纲有透彻的了解,对各章节的主要知识点、难点和关键问题真正融会贯通,熟练掌握.其次,认真分析教材内容及其各部分间的内在联系,找出各章内容的主线,按这条主线考虑并制订授课方案.

为使课堂气氛活跃,紧密抓住学生思绪,讲课过程中应按照授课方案,注重根据教学内容或工程实际提出问题,引起同学的思考,激发同学的求知欲;有意识地引导学生思考分析和提出解决问题的方法,这样才能使学生随着教师的思路来理解和思考.如果能通过具体实例做验证,则更能激发学生的学习兴趣和热情.

2.注重积累教学方法和经验

大学讲台上,年轻教师未经严格的教学训练就直接上讲台已屡见不鲜.这种现象虽然给年轻教师提供了锻炼和成长的机会,但是,年轻教师无论从对教科书中教学内容的理解,还是板书的安排、教学内容的表述、课堂经验的积累等等都缺乏应有的提高.

作为一名青年教师,经常聆听一些优秀教师的课,有助于提高教学方法和教学经验,转变教学思想,更新教学观念,改进教学实践,提高教学水平,保证教学质量.笔者在担任“水文学原理”教学任务助教时,专心听取老教师的课堂讲授,注重老教师对教学内容的理解、讲授.从他们对内容的安排,到对课程学时的分配,以及对关键问题的表达,注意总结他们的长处,并积极做到弥补自己的不足.

3.讲究教学方法和艺术

要达到好的教学效果难度很大.所以,一个年轻教师必须研究好的教学方法和讲课艺术,实现将讲课内容的科学性和教学方法的艺术性有机结合,协调统一.

现在的大学课堂多以讲授为主,注重对原理和方法的介绍,讲课中板书与多媒体演示相结合.诚然,多媒体教学有其图文并茂,直观可视,形象逼真,丰富教学内容,在较短的时间内传授给学生更多的知识等许多优点.比如在“降雨径流形成过程”教学中,用三维动画演示蒸发—水汽输送—降雨—下渗—径流形成的整个过程,学生对比较抽象的内容有比较直观的理解,再经过教师进一步讲解和学生的积极参与,常常会起到事半功倍的作用,大大地改进了课堂的授课效果,提高了教学效率.

但是,多媒体教学也有其最大的弊病,即学生往往注重多彩绚丽的图像,对一些数学公式的推导又容易一带而过,印象不深.特别是对于需要演算、推导过程的基本理论内容更有待改进.比如在地表水流一章中的“圣维南方程组”部分的主要公式推导,如果老师采用板书在黑板上一步步进行,效果肯定会好.但是多媒体往往一翻即逝,达不到应有的效果.


有鉴于此,笔者在课堂讲授中,采取灵活多样的教学方法,板书讲授和多媒体密切结合,注重学生的感性认识的培养,探讨水文现象的复杂性.特别是在涉及数学公式推导的内容时,采用板书进行,课堂上进行严密的推导,而对其他部分,则采用多媒体.这种教学方法可以启发学生的自觉性、主动性和求知欲,使课堂讲授具有吸引力,使讲授内容前后衔接、承上启下,逐步深入;学生不但学到了知识,掌握了具体方法,而且培养了逻辑思维能力.

4.突出重点,抓住关键

前已述及“水文学原理”课程内容多而复杂,相互联系密切,因此,课程讲授中,要合理安排教学内容与学时分配.内容合理性体现在主次分明,详略有度,重点突出,注重教学难点、疑点和关键点等知识的讲授,要讲深、讲透、讲清楚,次要的知识点可以一带而过,这样才能使学生达到举一反三、触类旁通的效果.[7]

5.加强辅导是课程学习的重要环节

加强辅导,特别是课外辅导是提高教学质量,帮助学生尽快适应课程教学要求的重要环节.所以,笔者在承担教学任务的时候,除每次上课课间时间外,还和学生约定每周固定时间进行课外辅导答疑,根据学生反映的问题及时辅导.[8]同时以当前水文学研究存在的一些问题进行专题讨论.[9]现在的大学生一般很少主动找老师问问题,所以老师要善于观察学生学习的反应.对学习较主动、成绩比较好的学生,要善于将他们从理论探讨及新技术应用上引向深入,引导他们参加老师的研究课题,增加他们学习的主动性和积极性.对学习上有困难或不善交际的学生,采用个别辅导、谈心和当面批改作业等办法,使他们掌握课程内容、基本原理、基本方法的掌握.对带有普遍性的共同问题,一般采取课堂集体辅导,反复讲解,这样才能及时为学生排疑解难,同时培养了学生的学习兴趣.