水文地质学基础是地质学、地质工程、土木工程的专业基础课, 水文地质学是研究地下水的科学。它研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律, 并研究如何运用这些规律去兴利除害, 为人类服务。通过对它的学习可以掌握水文地质学的基本概念和基本理论, 而且可以为后续的“专门水文地质学”、“地下水动力学”等专业课程的学习奠定良好的基础, 为此, 如何搞好这门课的教学显得尤其重要。
随着我校2003年提出了构建研究型本科教育体系的思路后, “研究+学习”的模式为专业课的教学提供了一条新思路。为此, 本文结合这个思路, 根据目前水文地质学基础的授课特点, 提出自己的体会。
1 水文地质学基础教育中存在的问题
1.1 授课者大多仍然沿用传统教学模式, 听课者专业兴趣不高
在专业课的讲授中, 大多数老师仍然“以课堂为中心”、“以课本为中心”、“以教师为中心”的教学模式, 大学生的学习定势也非常明显, 学生的注意力主要集中在接受教师传授的现成知识上, 学习围绕课本和考试, 沿袭着上课记笔记、下课抄笔记、考试背笔记的传统学习方式。再加上有些同学本身对地质的就业方面方向不明, 造成了学生听课的积极性不高。
1.2 授课内容仍然维持1856年以来的理论方法, 新内容较少
水文地质学的定量研究以1856年的达西定律作为标志, 因此, 在水文地质学基础重点集中在达西定律、地下水动态与均衡等的课程内容, 这些内容以已有的理论为主, 缺少目前新的研究成果。
1.3 适合课堂教学的计算机辅助教学软件 (又称“课件”) 太少
目前水文地质学的CAI课件非常少, 而且侧重点又不一样, 因此, 适合矿业特色的水文地质课堂教学的软件就更缺了。
2 水文地质学基础改革设想
2.1 进一步明确研究型教学目标
对于地质工程、地质学、土木工程专业学生, 进行水文地质教育的目的并不是要把他们都培养成为水文地质专家或专门从事水文地质科学研究的专业人员, 而是让他们掌握应用水文地质的基本概念和基本理论, 能够将水文地质技术应用于其工作领域, 成为既熟悉本其他地质专业业务又掌握水文地质基础的复合型人才。因此, 对这些专业学生进行水文地质教育, 应该是面向各个地质工程、地质学、土木工程领域的应用, 而不是只面向水文与水资源学科, 要以掌握理论, 实践应用为目的。水文地质学基础教育实质上是水文地质概念、理论、应用的教育。显然, 其目的和教学内容应该和水文水资源专业有所不同, 要根据现在和将来的应用需要来确立知识体系, 选择教学内容。
2.2 发挥多媒体形象直观的教学优势
在水文地质学基础教育从应试教育向素质教育转化的过程中, 教学方法、教学模式的改革是尤为重要的。水文地质学基础课程应用性、实践性较强, 如果沿用传统的教学方法, 如, 黑板+粉笔的模式进行教学, 与目前学生猎奇新事物的心理相违背, 教学效果显然是极不理想。
随着计算机技术特别是多媒体技术的迅速发展, 为多媒体的形象、直观教学提供了很大的方便。一些难懂的水文地质实验理论, 诸如降水入渗系数的地中渗透仪方法, 如何利用马里奥特瓶进行水位调整, 可用flash或者其他动画制作软件演示出来。在教学过程中, 可针对水文地质的具体教学内容 (地球上的水循环、岩石中的孔隙与水分、地下水的赋存、地下水运动的基本规律、毛细现象与包气带水的运动、地下水的化学成分及其形成作用、地下水的补给与排泄、地下水系统、地下水的动态与均衡、孔隙水、裂隙水、岩溶水、地下水资源、地下水与环境等) 、学习目标及地质工程、地质学、土木工程专业的学生特点等具体情况, 采用不同的媒体 (例如, 幻灯机、投影仪、程序教学机及其相应的软件等声像媒体) 进行教学。这种教学形式可以充分发挥学生的视觉、听觉、触觉等器官功能, 使之相互促进, 相互补充, 并且使学生在轻松愉快的环境中, 以有限的时间获得更多的信息和知识。若能结合专业特点以及课程内容设计一些课件, 会使教学活动更加丰富多彩, 也可以为学生提供良好的自学条件和练习的机会, 对发展学生的智力、培养自学能力也具有重要的作用。以现代化的教学手段促进计算机基础教育改革, 这是教学方法和教学手段动态演示的具体实现过程。
2.3 采用新时期的教学模式
必须认真考虑地质工程、地质学、土木工程专业学生的特点, 在教学中必须采取学生容易接受和理解的方式, 使他们尽快进入地下水知识的大门, 要善于用通俗易懂的方法阐明复杂的概念。在传统的理论课程教学中, 采用的是提出概念、解释概念、举例说明的三部曲:先理论, 后实际;先抽象, 后具体;先一般, 后个别。而在教学实践中, 从实际到理论, 从具体到抽象, 从个别到一般, 这种方法取得了明显的效果。
2.4 水文地质学基础教育教学改革中需要解决好的两个问题
2.4.1 水文地质学基础课程的教学目标确定
在水文地质学的教学目标上, 存在两种截然不同的观点。一种为“重理论派”, 认为应当注重理论方向提高, 多学一些水文地质方面的专业知识;而另一种为“重实践派”, 注重水文地质知识的应用方面, 将所学知识应用于实践。
我校在2003年根据“研究生的招生数量和本科生的招生数量持平”的现状, 提出了构建研究型大学本科人才培养的设想, 创造研究环境, 培养实践和创新能力, 使得本科生的科研实践能力得到很好的锻炼, 也得到了用人单位的好评。因此, 作为有特色的专业基础课之——水文地质学基础, 也将教学目标界定为重实践的课程。
2.4.2 水文地质课程体系的把握
当前, 构建水文地质课程体系包括水文地质学基础、地下水动力学、专门水文地质学等3门课, 这对水文地质知识的把握仍然不系统。应该是传统的理论知识的遴选和新知识的增选的模式。对这三门课应有所重点教学。尤其是水危机在1972年联合国第一次环境与发展大会即已指出在石油危机之后, 下一个危机便是水以来, 世界各国都重视环境水文地质的研究。因此, 应该在水文地质学基础中添加有关环境水文地质方面的内容。
3 水文地质学基础教育教学体会
3.1 将研究型本科教学意识贯穿于水文地质教学中
美国博耶研究型大学委员会提出了“研究为本”的学习模式, 将长期以来把学生作为接受者的教育传统进行了革命性变革, 让学生从被动接受变为主动探求, 成为学习的探索者。在对大学生的水文知识的教育中, 除了厘清水文地质学基础的基本概念、基本理论外, 必须结合目前地下水利用现状, 并结合我校在科研工作的方面的优势, 提倡基于研究的教学和以探索为本的学习。例如, 在“水文地质学基础”课程中, 大胆创新, 组织了“地表水与地下水的重要性”的辩论赛, 地质1和地质2分别为正方和反方, 各自阐述“地表水比地下水重要”和“地下水比地表水重要”的观点。同学们经过查阅科研资料和向老师研究生请教, 大大活跃了学习气氛, 不仅使得学生学到了许多有关地下水和地表水的知识, 而且也大大增强了对本课学习的积极性, 该方法受到了同学们的一致好评。
3.2 精选内容, 凸显研究成果, 构建研究型课程体系
在水文地质学基础教学中, 有侧重点的精讲, 结合自己的课题, 打破常规、创造条件, 让大学生参加到科研中, 从而使得他们尽早地接受科研方法的训练, 这对培养大学生的创新能力有重要的作用。另外, 采用研究生助教的方式, 结合其从事的研究成果, 丰富教学内容和形式。由于研究生和本科生年龄相仿, 而且又是本科生奋斗的目标, 因此, 研究生助教可以大大提升大学生的专业兴趣。
3.3 开发有矿业特色的水文地质学基础CAI软件
由于近年来计算机应用在学校的普及, CAI软件十分流行。这也迎合了大学生猎奇的心理, 提高了学习兴趣。根据我校的特点, 适当引入一些煤矿水文地质的内容, 利用V B开发了一套水文地质学基础的CAI系统, 把自己的教学经验变成软件, 提高了教学效率。在CAI的内容设计上, 充分利用动画来模拟难以理解的理论。例如, 在讲流网时, 引入如何判断矿区的潜水含水层和地表水的补给关系的内容, 利用动画模拟地下水的流动方向, 从而判断它们之间的补给关系。这些直观的演示加深了流网的认识。
摘要：本文阐述了目前高校水文地质学基础教育所遇到的问题, 提出水文地质学基础教育教学改革设想。并结合长期教学体会, 提出了水文地质学基础的研究型教育的方法。
关键词：高校,水文地质学基础教育,教学改革
参考文献
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[2] 刘肖琳, 于起峰, 张小苗.略谈CAI课件的定位、作用与教学模式[J].高等工程教育研究, 2002 (2) .