專門水文地質(zhì)學(xué)課程案例教學(xué)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(zhì)學(xué)作為水工環(huán)專業(yè)的必修課，是一門實(shí)踐性和針對性很強(qiáng)的專業(yè)必修課。課程涵蓋水文地質(zhì)調(diào)查方法、供水水文地質(zhì)和礦床水文地質(zhì)等內(nèi)容，其以特殊的課程地位，在培養(yǎng)學(xué)生工程意識方面起著不可忽視的作用。但是目前教材體現(xiàn)形式有限，傳統(tǒng)的PPT配合板書講授式的教學(xué)很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。文章以專門水文地質(zhì)學(xué)課程案例教學(xué)為基礎(chǔ)，探討課程教學(xué)案例建設(shè)方案，擬形成教師和學(xué)生直接參與，共同對水文地質(zhì)相關(guān)問題進(jìn)行學(xué)習(xí)、討論的教學(xué)模式，以期提高教學(xué)質(zhì)量并深化課程改革。

關(guān)鍵詞：專門水文地質(zhì)學(xué);課程案例;教學(xué)模式;教學(xué)改革

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)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(zhì)學(xué)課程的特點(diǎn)

專門水文地質(zhì)學(xué)是水文與水資源工程專業(yè)、地下水科學(xué)與工程專業(yè)及勘察技術(shù)與工程專業(yè)的主要專業(yè)課之一，主要研究地下水調(diào)查及其應(yīng)用的技術(shù)理論和方法[1-2]。課程總體分為三個(gè)部分：第一部分為水文地質(zhì)調(diào)查方法，是從事水文地質(zhì)工作的基礎(chǔ)和基本技術(shù);第二部分是供水水文地質(zhì)，是課程的核心和重點(diǎn)內(nèi)容，主要為供水水文地質(zhì)概論、供水水質(zhì)評價(jià)、地下水水量計(jì)算與評價(jià)、地下水資源合理開發(fā)利用、保護(hù)和管理;第三部分為礦床水文地質(zhì)，是課程的另一個(gè)核心和重點(diǎn)內(nèi)容，并且應(yīng)用性和針對性很強(qiáng)，主要介紹礦床水文地質(zhì)基礎(chǔ)知識、礦坑涌水量預(yù)測、礦床水文地質(zhì)調(diào)查和坑礦水防治方法等[3-4]。

專門水文地質(zhì)學(xué)是一門應(yīng)用實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，內(nèi)容涉及眾多的地下水調(diào)查方法、手段和技術(shù)、地下水資源計(jì)算和評價(jià)的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值方法、礦區(qū)復(fù)雜的水文地質(zhì)條件和工程建筑等，是一門難度大且在工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)嵱玫恼n程，也是本科階段培養(yǎng)學(xué)生處理復(fù)雜水文地質(zhì)問題、鍛煉綜合應(yīng)變能力的核心課程。但是目前該課程教學(xué)中在學(xué)生實(shí)踐能力、工程意識培養(yǎng)方面存在諸多不足，主要表現(xiàn)在四個(gè)方面：（1）教師工程意識淡薄;（2）教材內(nèi)容缺乏工程實(shí)例;（3）教學(xué)方法落后;（4）考核方式片面[5]。其中因?yàn)閷ｉT水文地質(zhì)學(xué)涉及的知識點(diǎn)非常多，限于總體篇幅，教材中無法放入太多工程實(shí)例，且教材內(nèi)容相對穩(wěn)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(shí)例，導(dǎo)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(zhì)學(xué)課程案例式教學(xué)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)外相關(guān)高校均有對專門水文地質(zhì)學(xué)課程的教學(xué)改革以及相關(guān)課程教學(xué)案例的建設(shè)。劉漢湖和鄭世書[6]探討了專門水文地質(zhì)學(xué)課程教材的改革，認(rèn)為國內(nèi)煤炭高等院校目前利用的專門水文地質(zhì)學(xué)課程教材不太適合煤炭院校的特點(diǎn)，教材中相對于供水水文地質(zhì)部分內(nèi)容，礦床水文地質(zhì)學(xué)內(nèi)容顯得過于單薄，導(dǎo)致培養(yǎng)的畢業(yè)生進(jìn)入煤礦單位從事礦井水文地質(zhì)工作缺乏生產(chǎn)實(shí)踐知識，遇到生產(chǎn)中實(shí)際問題時(shí)，顯得束手無策，因此對服務(wù)于煤炭院校提出了修編專門水文地質(zhì)學(xué)課程教材，增加礦床水文地質(zhì)學(xué)內(nèi)容的改革新要求。鄧清海等[7]通過闡述在專門水文地質(zhì)學(xué)課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生工程意識的意義，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，從教師工程意識、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式四個(gè)方面分析了在課程教學(xué)中不利于工程意識培養(yǎng)的因素，并探討了在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生工程意識的途徑。方榮杰等[8]探討了專門水文地質(zhì)學(xué)課程的案例教學(xué)方法，通過總結(jié)傳統(tǒng)教學(xué)方法，介紹了案例教學(xué)法的特色與優(yōu)點(diǎn)，提出了案例教學(xué)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(xué)習(xí);（4）討論案例;（5）深入淺出，總結(jié)點(diǎn)評。突出了建立專門水文地質(zhì)學(xué)課程案例庫的重要性。藍(lán)俊康等[9]研究了專門水文地質(zhì)學(xué)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及其質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，在教學(xué)內(nèi)容上應(yīng)理論與實(shí)踐相結(jié)合，將教學(xué)實(shí)踐作為質(zhì)量管控的重要環(huán)節(jié)。劉連成[10]提出了以抽水試驗(yàn)項(xiàng)目為載體的水文地質(zhì)勘察技術(shù)課程設(shè)計(jì)，以實(shí)際項(xiàng)目為依托，轉(zhuǎn)變師生角色分配，達(dá)到學(xué)生自我實(shí)踐的目的。崔芳鵬等[11]提出了以案例教學(xué)為驅(qū)動(dòng)，以研究為教學(xué)手段的專門水文地質(zhì)學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐。李博[12]探討了專門水文地質(zhì)學(xué)課程的教學(xué)模式，認(rèn)為在教授過程中首先要適當(dāng)?shù)貎?yōu)化課程安排，其次在課程的教學(xué)過程中要結(jié)合具體的工程實(shí)例，利用問題導(dǎo)向型教學(xué)模式，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的積極性，同時(shí)也要解決理論教學(xué)與實(shí)踐脫離的問題，提出采用問題引導(dǎo)式教學(xué)，并建議將專門水文地質(zhì)學(xué)課程內(nèi)容分為專門水文地質(zhì)學(xué)理論和工程應(yīng)用兩個(gè)部分，突出了水文地質(zhì)工程實(shí)例的重要性。

通過對以上現(xiàn)有專門水文地質(zhì)學(xué)課程教學(xué)改革的分析，案例式教學(xué)在該課程中發(fā)揮了重要的作用，但是目前尚沒有關(guān)于系統(tǒng)建設(shè)課程案例資源庫的嘗試。這將是本次課題的主要研究內(nèi)容和方向。

三、專門水文地質(zhì)學(xué)課程案例建設(shè)思考

專門水文地質(zhì)學(xué)（第四版）教材共分為主體11個(gè)章節(jié)。具體案例分布詳見表1。

緒論中主要介紹專門水文地質(zhì)學(xué)的任務(wù)和內(nèi)容;地下水資源分類的基本概念及其量的組成。重點(diǎn)講授水資源、補(bǔ)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(diào)查一章中，主要介紹地下水資源調(diào)查的目的、任務(wù)及工作步驟;供水水文地質(zhì)勘查階段的劃分及各階段的任務(wù)和深度;地下水資源調(diào)查方法;地面調(diào)查的觀測項(xiàng)目;不同地區(qū)地下水資源地面調(diào)查的任務(wù)和內(nèi)容。重點(diǎn)講授供水水文地質(zhì)勘察階段的劃分、地圖的使用及各個(gè)階段的工作任務(wù);水文地質(zhì)測繪的概念及不同勘察階段水文地質(zhì)測繪的工作地圖、觀測路線、觀測內(nèi)容和觀測精度要求;地貌、地層、地質(zhì)構(gòu)造、地下水露頭、地表水及與地下水有關(guān)的環(huán)境地質(zhì)問題調(diào)查的內(nèi)容;建立平原區(qū)和山丘區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查案例。

水文地質(zhì)鉆探和水文地質(zhì)物探一章中，主要介紹水文鉆探的基本任務(wù);水文鉆探的技術(shù)要求;水文勘探鉆孔的布置原則;地?zé)峋@進(jìn)基本要求;水文地質(zhì)物探。重點(diǎn)講授水文地質(zhì)物探的方法、原理、應(yīng)用條件及布置原則;水文地質(zhì)鉆探的基本任務(wù)、布置原則，鉆孔的分類、設(shè)計(jì)及水文地質(zhì)觀測、編錄等;建立平原區(qū)傍河水源地水文地質(zhì)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(zhì)試驗(yàn)一章中，主要介紹抽水試驗(yàn)的目的和任務(wù);抽水試驗(yàn)的分類和各種抽水試驗(yàn)方法的主要用途;抽水孔和觀測孔的布置要求;抽水試驗(yàn)的主要技術(shù)要求;抽水試驗(yàn)資料的整理;其他水文地質(zhì)野外試驗(yàn)。重點(diǎn)講授各階段的抽水試驗(yàn)，抽水試驗(yàn)的目的和任務(wù);抽水試驗(yàn)的分類和方法;抽水孔與觀測孔的布置要求;抽水試驗(yàn)的技術(shù)要求;滲水試驗(yàn)的方法及原理;建立單孔穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)和群孔干擾非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)案例，雙環(huán)滲水試驗(yàn)案例。

水文地質(zhì)遙感一章中，主要介紹遙感技術(shù)概述;水文地質(zhì)研究中的遙感;遙感技術(shù)應(yīng)用展望。重點(diǎn)講授各階段的水文地質(zhì)遙感目的和任務(wù);水文地質(zhì)遙感的分類和方法;水文地質(zhì)遙感的工作方法和技術(shù)要求;水文地質(zhì)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(dòng)態(tài)與均衡的研究一章中，主要介紹地下水動(dòng)態(tài)與均衡;地下水動(dòng)態(tài)的監(jiān)測;地下水的均衡項(xiàng)目;地下水動(dòng)態(tài)的成因類型及主要特征。重點(diǎn)講授地下水動(dòng)態(tài)觀測的任務(wù)、要求及動(dòng)態(tài)類型的劃分;建立地下水動(dòng)態(tài)成因類型識別案例。

地下水資源調(diào)查成果一章中，主要介紹水文地質(zhì)圖件;文字報(bào)告。重點(diǎn)講授水文地質(zhì)圖的內(nèi)容及繪制方法;水文地質(zhì)圖編圖和文字報(bào)告案例。

水質(zhì)評價(jià)與地下水環(huán)境影響評價(jià)一章中，主要介紹供水水質(zhì)評價(jià);礦泉水水質(zhì)評價(jià);地下水環(huán)境質(zhì)量評價(jià);地下水環(huán)境影響評價(jià)的基本方法與原理。重點(diǎn)講授地下水質(zhì)指標(biāo)的分類和地下水質(zhì)評價(jià)內(nèi)容及方法;建立地下水水質(zhì)評價(jià)案例，地下水環(huán)境影響評價(jià)案例。

地下水允許開采量的計(jì)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(jì)算;地下水資源評價(jià)。重點(diǎn)講授水量均衡法、數(shù)值法、解析法、開采強(qiáng)度法、開采試驗(yàn)法等評價(jià)地下水資源量的方法、所需資料數(shù)據(jù)、適用條件;建立水均衡法和數(shù)值法求解地下水允許開采量案例。 地下水資源開發(fā)、保護(hù)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(fā)模式。地下水資源的規(guī)劃與管理;地下水資源的保護(hù)。重點(diǎn)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(hù)區(qū)的劃分方法;地下水資源合理開發(fā)模式;建立傍河水源地地下水開采方案案例，穩(wěn)定同位素溯源和放射性同位素定年案例。

礦床水文地質(zhì)一章中，主要介紹礦床充水與礦床水文地質(zhì)分類;礦井涌水量預(yù)測;礦井水防治;礦區(qū)主要地下水環(huán)境問題。重點(diǎn)講授礦床充水因素分析;礦床疏干、礦坑涌水量、礦坑突水預(yù)測方法、應(yīng)用條件與計(jì)算方法;礦床水文地質(zhì)工作的特點(diǎn);建立煤礦礦井涌水量計(jì)算案例。

同位素技術(shù)在地下水研究中的應(yīng)用一章中，主要介紹穩(wěn)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(zhì)參數(shù)等相關(guān)內(nèi)容。重點(diǎn)講授氫、氧、氚、碳、硫、鍶等同位素在地下水中應(yīng)用;建立同位素在吉林省靖宇縣礦泉水和長白山地?zé)嵫芯繎?yīng)用案例。

四、結(jié)束語

案例式教學(xué)可將難于理解的理論課程知識點(diǎn)和繁瑣的規(guī)范條框通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和工程科研項(xiàng)目等素材，建立課程教學(xué)案例資源庫，以比較優(yōu)化的方式展示，便于學(xué)生理解、記憶，并且激發(fā)學(xué)生興趣及學(xué)習(xí)主動(dòng)性。可以真正地提高教學(xué)的有效性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

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