土木工程專業(yè)《水文學》課程教學改革探討

1、土木工程專業(yè)水文學課程教學改革探討水文學是建設部高校土木工程學科專業(yè)指導委員會推薦 課程，有些高校把它設為專業(yè)必修課，也有的把它設為選修課。 該課程針對土木工程專業(yè)的特點和需要，闡述水文學的基本概 念、理論和方法，重點從土木工程對水文知識的需要角度出發(fā)， 將水文學知識、理論和方法與專業(yè)知識相結(jié)合，應用于土木工程 中。但從實際教學實踐來看， 土木工程專業(yè)的學生似乎并不十分 重視該課程。通過實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分土木工程專業(yè)的學生， 只對土木工程專業(yè)主干課程感興趣，而對水文學課程則學習 積極性低，學習效果差。進一步分析，造成這種教學被動局面的 根本原因，一方面固然有學生認識上的問題，但另一方面，也可

2、 以說是更重要的方面，還在于該課程的教學問題。鑒于此，本文試從水文學教學內(nèi)容編排、教學方法、實 踐教學等方面進行探討，提高學生學習的積極性，使本課程的教 學更好地服務于專業(yè)培養(yǎng)目標。一、改革教學內(nèi)容編排，將理論知識與課程實際應用緊密結(jié)合水文學該課程的主要任務是使學生掌握水文和橋涵孔徑 及沖刷計算的基本概念、基本理論和基本計算方法，并具有分析 問題和解決問題的能力。該課程以理論研究為主，如降水、蒸發(fā)、 下滲、產(chǎn)匯流的基本原理和規(guī)律，又十分強調(diào)應用方法的掌握，如相關(guān)分析方法、橋涵孔徑設計等。水文學教學理論課程和實驗課程的綜合化趨勢，是現(xiàn)代 科學技術(shù)交叉綜合整體化發(fā)展趨勢的必然體現(xiàn)。 一方面講授必要

3、 的基礎理論知識， 另一方面在實踐教學過程中要求學生掌握更多 的、特別是綜合性實驗技能， 從而鍛煉學生的綜合運用知識能力 和分析、解決問題的能力。在課程教學內(nèi)容的安排上，既不能面 面俱到， 導致課程重點內(nèi)容不突出， 學生抓不住課程的主線和重 點，也不能出現(xiàn)基本知識點的斷鏈情況， 從而導致課程內(nèi)容不連 貫，人為增加學生學習課程的難度。據(jù)此，筆者試提出教學內(nèi)容 的編排建議如下：1 緒論，含水文學的教學內(nèi)容與任務及其與土木工程 的關(guān)系。 2 河流水文，含水文學與水文測站，降水的觀測與流 域平均降雨量計算，蒸發(fā)與下滲，徑流的形成及表示方法，水文 循環(huán)和水量平衡，江河水位、流量、泥沙觀測及資料整理，水文

4、 資料的收集來源。 3 水文資料統(tǒng)計分析方法，含統(tǒng)計分析的任 務和方法，現(xiàn)行水文頻率計算方法一適線法，相關(guān)分析方法。 4 設計洪水推求， 含由流量資料推求設計洪水， 由暴雨資料推求設 計洪水，小流域設計洪水推求。 5 橋涵孔徑設計。 6 實驗與實 習，含水文測流實驗、水文站實習與上機實習等。二、采用靈活多樣的教學方法1 強調(diào)師生交往，構(gòu)建互動的師生關(guān)系、教學關(guān)系 教師與學生都是教學過程的主體， 教學是教師的教與學生的 學的統(tǒng)一，這種統(tǒng)一的實質(zhì)是交往。 水文學課程內(nèi)容的理論 性強，因此應處理好傳授知識與培養(yǎng)能力的關(guān)系， 激發(fā)學生的學 習積極性， 培養(yǎng)學生掌握和運用知識的態(tài)度和能力， 使每個學生

5、都得到充分的發(fā)展。在教學過程中，強調(diào)師生間、學生間的動態(tài) 信息交流，實現(xiàn)師生互動、相互溝通、相互影響、相互補充。使 傳統(tǒng)意義上的教師教和學生學， 讓位于師生互教互學， 彼此將形 成一個真正的“學習共同體”。2 采用啟發(fā)式教學和反饋式教學相結(jié)合的教學方式 教師在授課時要提綱挈領，鼓勵學生發(fā)表自己的看法和見 解，鼓勵學生通過互助討論的方式解決問題， 教師在其中只起引 導作用。進行啟發(fā)式教學就要把全面、 系統(tǒng)地講授教材內(nèi)容改為首先 向?qū)W生介紹本章節(jié)知識結(jié)構(gòu)框架， 然后講授重點和難點。 根據(jù)教 學需要適時設置提問， 啟發(fā)學生積極思考。 例如在第八章產(chǎn)流機 制學習過程中，采用啟發(fā)式教學，讓學生思考：為什

6、么有時候降 雨能使河流水位上漲， 有時候卻不能使河流水位上漲。 要回答這 個問題，引入學習本章第一節(jié)降雨的損失、截留和填洼，部分水 分到達地表后， 就是包氣帶對水分的分配了， 于是接著學習第二 節(jié)包氣帶及其結(jié)構(gòu)和第三節(jié)包氣帶水分動態(tài)及對降雨的再分配 作用。分配過程中就有可能產(chǎn)生徑流。哪些情況產(chǎn)生徑流呢?于是進入第四節(jié)的學習，產(chǎn)流的基本物理條件。啟發(fā)式教學，剖析 章節(jié)知識結(jié)構(gòu)框架，學生學習自主性明顯增加。為了解決課程內(nèi)容多、 課時緊的矛盾， 對某些章節(jié)的內(nèi)容可 采用反饋式教學，課堂上只講基本內(nèi)容、基本思路，讓學生自學 并定期反饋自學情況。 如植物散發(fā)是流域蒸發(fā)的一部分， 但植物 散發(fā)原理規(guī)律學生

7、在之前的課程中已了解，可以提示性講解。3 采用以多媒體教學為主、傳統(tǒng)板書為輔的教學手段水文學課程涉及很多抽象概念、空間概念和動態(tài)過程。 教師用傳統(tǒng)的板書教學很難將這些概念及過程清晰地展現(xiàn)在學 生面前，而使用多媒體教學可以將抽象的解釋直觀化。比如在 “降雨徑流形成過程”一節(jié)的教學中，用三維動畫演示蒸發(fā)水汽輸送一降雨一下滲一徑流形成的整個過程， 就會讓學生 對比較抽象的內(nèi)容有一個比較直觀的理解， 還可以提高學生的學 習興趣。 再經(jīng)過教師的進一步講解和學生的積極參與， 常常會起 到事半功倍的作用， 大大地改進了課堂的授課效果， 提高了教學 效率。但是對于需要演算、 推導過程的基本理論內(nèi)容， 比如講解

8、新 安江模型時， 雖然用多媒體教學速度較快， 但學生難以跟上推導 過程，這部分內(nèi)容用傳統(tǒng)的板書教學，條理性好，速度慢，使學 生學得更扎實。4 適時運用案例教學法“設計洪水推求”這一章應用性極強， 要達到理想的教學效 果，就要根據(jù)情況適時運用案例教學法。 在對這一章進行教學時， 由于是敘述性的內(nèi)容， 表面文字沒有什么難度， 照本宣讀不僅枯燥乏味， 最重要的是學生不能領會它的重要性， 所以筆者通過一 些具體的工程實例來講解， 在這章內(nèi)容結(jié)束后， 就讓學生分小組 直接參與到“XX小型水庫設計洪水推求”工程項目中來，這樣學生的積極性就被調(diào)動起來，對教學內(nèi)容的學習掌握也就更有 效。近年來，筆者已經(jīng)陸續(xù)籽

9、“頻率分析”、“暴雨強度公式推 求”、“小流域的暴雨洪峰流量計算”等方法、 技術(shù)結(jié)合實際應 用傳授給學生，并收到了實效。5 課外查閱資料和課堂討論相結(jié)合 為了提高學生的學習熱情， 針對目前水文學研究中存在的一 些問題，開展不同專題的討論，分成 45組，組織查閱相關(guān)文 獻，通過閱讀論文、科研報告，使學生對水文學發(fā)展中存在的問 題有所了解，同時，也提高他們的積極性和主動性，讓他們各抒 己見，學生真正感受到本課程在實際工作中的重要性。三、加強和改進實踐教學環(huán)節(jié) 水文學課程的實踐環(huán)節(jié)分為課間實驗 （2 學時） 、上機實 習（4 學時）與課程實習 （1 天）。為了加強實踐教學，提高實踐教 學質(zhì)量，筆者根

10、據(jù)學校實際情況，編寫了切實可行的水文學實 驗大綱、實驗指導書和水文學實習大綱、實習指導書，提 前將實驗、實習計劃和指導書發(fā)給學生，讓學生提前熟悉實驗、 實習內(nèi)容。同時嚴格考核標準，實驗、實習均按百分制評定，課 間實驗根據(jù)考勤、態(tài)度、外業(yè)及上機操作熟練程度、實驗報告內(nèi) 容等進行考核；實習按平?？己?（占 20） 、儀器操作考核 （占 30 ） 、實習小結(jié)考核 （占 30） 、成果質(zhì)量考核 （占 20） ，分別 予以打分。1 課間實驗 課間實驗通常采用“現(xiàn)場實物教學”，通過“先講后練”、 “邊講邊練”、“先練后講”的方法，先由教師演示操作過程， 再由學生自己操作，教師指導，直到學生能夠獨立操作為止

11、。課 間實驗的主要目的是讓學生對水文測驗和儀器操作有一個初步 的認識， 以熟悉各種水文測試儀器的基本操作和數(shù)據(jù)處理； 通過 實驗，及時鞏固課堂教學的內(nèi)容，加深對基礎理論的認識，同時 可以為以后的集中實習打好基礎。2 上機實習 一般情況下，分配水文學課程上機實習 4 個學時，主要 目的有：熟悉氣象資料/水文測驗的收集與整理； 掌握流域 產(chǎn)匯流計算方法；及時把新思想、新理論、新技術(shù)、新方法反 映到課程教學之中，指導學生運用計算機相應計算分析軟件完 成。如：EXCEL MATLAB SPSS等等，既適應現(xiàn)代學科的發(fā)展， 又鍛煉學生計算機應用技能。 由于上機實習內(nèi)容豐富， 計算量大， 需要邊講邊上機，

12、 課時安排不夠可以適當延長。 這樣最終能使學 生對這些方法步驟和過程有一個了解， 鞏固了課堂教學內(nèi)容， 提 高了學習的積極性。3 課程實習在總結(jié)過去實習經(jīng)驗的基礎上， 我們提出了“點線結(jié)合、 全 面與重點、 方便與實效”的實習點確定原則。 這一原則針對課間 實習具有時間短、次數(shù)少的特點，重點強調(diào)實習的內(nèi)容和效果。 “點線結(jié)合”是指實習點是由預先選定的若干觀測點連接構(gòu)成 的；“全面與重點”是指在選擇觀測點和路線時， 一定要使實習 內(nèi)容既全面又重點突出，所選地點要典型、有代表性；“方便與 實效”是指實習地點在交通和費用方面既便利又合理， 同時又能 保證實習效果。筆者的做法是：首先，組織學生去廣州五山氣象站參觀，聽 專業(yè)工程師講解整個氣象觀測要領， 觀測衛(wèi)星云圖， 并了解天氣 預報的整個過程。然后組織學生去廣東省 XX局水文站參觀水位 流速測流過程，同時，與之相結(jié)合的有，借助以建成的小型氣 象觀測站，在學生中開展降雨、蒸發(fā)觀測，按照兩人一組，每天 在早 8時、晚 8 時觀測，并采用流速儀在室內(nèi)測斷面流速。指導 具有科研興趣的學生對收集來的降雨觀測資料進行分析， 了解測 站代表區(qū)域降雨情況。 其次，組織學生參觀廣東省水利試驗基地， 該基地是具有現(xiàn)代化水平的水利科學試驗研究基地和工程研究 中心