地下水動力學教學改革與實踐初步探討

文章　柴波

摘要：地下水動力學是水文地質領域或水文水資源領域相關專業的重要專業基礎課，該課程的相關知識在水文地質、工程地質以及環境地質等諸多領域均發揮著重要作用。本文結合筆者近年來在我校（中國地質大學，武漢）從事該門課程教學的經驗體會，對地下水動力學教學改革與實踐提出了幾點建議。

關鍵詞：地下水動力學；教學改革；專業基礎課

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）52-0101-02

一、前言

目前，在我校地下水動力學的教學分為兩個層次，分別為64學時和40學時。長期以來，水文水資源工程、地下水科學與工程以及水資源與環境工程實驗班均學習64學時地下水動力學課程，環境工程和土木工程專業地下水動力學課程為40學時，所用教材為陳崇希教授所編著的地下水動力學第五版（陳崇希等，2011）。2013年本科生培養方案修訂以來，環境工程專業的地下水動力學課程也由原來的40學時增加到64學。由此可見，地下水動力學在水、工、環相關領域的重要性不容忽視。本文將結合近年來此門課程教學過程中的一些問題，對該門課程的教學改革與實踐提供幾點建議。

二、近3年學生成績分析

近3年來，筆者每學期都承擔地下水動力學課程的教學工作，具體情況如表1所示。對近三年學生的學習效果進行了分析，具體結果如表2和圖1所示。從圖1可以明顯看出不及格率出現明顯上升趨勢，優秀率從一定程度上看存在下降趨勢，尤其是在2013春季學期優秀率最低，這可能是因為該學期選修此門課程的為土木工程專業的學生，該專業培養方案中缺少了先修課程水力學，所以導致學生在接受地下水動力學知識的時候可能存在一定的困難。總體來講，除了2012年春季學期學生考試成績比較理想之外，其他學期成績都不盡如人意。此外，從近幾年本校學生在研究生入學考試復試過程中地下水動力學考試成績來看，大多集中在60～70分左右，80分以上的考上非常少。由此可見，學生對地下水動力學課程的知識掌握不牢固，亟待進一步提高。

三、課程改革與實踐初步探討

從目前的教學效果來看，學生對地下水動力學內容的掌握程度并不理想。此外，隨著科學技術的不斷發展，工程規模的不斷擴大，大型工程的勘察、設計與施工對地下水的認識也越來越高（王錦國等，2008）。為適應國家建設發展的新形勢，適應社會經濟發展對人才的新需求，筆者認為，我校的地下水動力學教學有必要進行改革。對此，筆者認為可以從以下幾個方面來實施。

1.因材施教，教學內容改革。目前，我校學習該門課程的專業主要有水文與水資源工程、地下水科學與工程、環境工程以及土木工程。地下水動力學課程主要包括滲流和井流兩部分核心內容，對于不同專業應該有所側重，應該針對不同專業制訂不同的教學方案，在具體教學內容的學時安排上應有所區別。而對于水文與水資源工程、地下水科學與工程專業的學生來說，由于畢業后主要從事水文地質勘察及相關工作，抽水試驗是確定含水層水文地質參數的重要手段，因此，對于這兩個專業的學生應該重點講授相關井流的理論，并結合試驗和習題加深理解。

2.實驗條件落后，亟待改善。目前我校64學時的地下水動力學課程包括10學時的實驗課和2學時的上機訓練；40學時的地下水動力學課程包括6學時的實驗課。目前除了非穩定達西實驗裝置和水電比擬實驗比較充足外，其他實驗設備嚴重不足，比如二維滲流槽實驗裝置和裘布依穩定井流實驗裝置都只有1臺，每學期平均有近100人選修該課程，即使實驗分小班進行上課，但一個班少則30人，多則40人，如此多人圍著一臺實驗儀器進行實驗很顯然效果欠佳。此外，對于64學時地下水動力學安排了2學時上機練習，主要練習應用Aquifer Test軟件進行含水層參數求參，此部分內容對學生掌握配線法和直線圖解法的應用尤為重要，尤其是利用計算機等高科技手段進行含水層求參已成為當今社會的發展趨勢。但現有的學習機房資源有限，機房的許多計算機與軟件不兼容，影響了實習效果，另外上機實習2學時偏少，有待于進一步加強。

3.提倡小班上課，加強師資隊伍建設。從表2可以看出，很多學期該課程選課人數超過100人，此門課程為專業基礎課，涉及到數學公式推導較多，人數過多難免會影響教學質量。為了提高教學質量和教學效果，建議此門課程分小班上，每門次不超過2個班級，人數控制在60人左右。然而現有的師資難以滿足小班上課的需求，因此，建議加強此門課程的師資隊伍建設，進一步引進青年人才。此外，在適當的時候可以邀請生產單位工程技術人員講授相關工程的地下水動力學問題，從而增強學生的學習興趣。

4.將習題課搬入課堂，加強習題的訓練。目前，本門課程的配套習題教材《地下水動力學實驗與習題》（靳孟貴和成建梅，2010）經過改編后題量較大，具有一定的難度。學生在課下完成作業時抄襲問題嚴重，盡管所交的作業從結果上看是正確的，事實上有很多學生均抄襲他人的成果，并沒有對所學知識真正的掌握。從近年來期末考試和研究生復試情況來看，許多習題冊上的題目稍作變化學生便容易犯錯。因此，在現有教學體制還沒有辦法杜絕作業抄襲現象的情況下，建議此門課程將習題課搬入課堂，在課程上給出一定的時間讓學生當場完成習題，可以以小組討論的形式，切實讓每一位學生真正掌握相關的知識點，對習題冊上的習題能做到舉一反三。

5.增加課程設計，鞏固課本知識。對于水文與水資源過程、地下水科學與工程專業的學生而言，地下水動力學課程顯得尤為重要，是今后從事水文地質調查與研究及相關工作的基本理論工具。盡管目前64學時的地下水動力學課程安排了2學時Aquifer Test軟件含水層求參的上機練習，但該練習是給定學生抽水試驗數據，直接運行求結果，學生對于現場抽水試驗仍然沒有客觀的認識。因此，建議水文與水資源工程和地下水科學與工程兩個專業在課程結束后安排一周的課程設計，組織學生開展現場抽水試驗，抽水試驗可以在三峽秭歸試驗場進行，然后通過多種方法進行含水層參數求取，最終完成課程設計報告。

四、結語

隨著經濟社會的發展，南水北調工程、高速鐵路的建設等大型工程的實施均需要對建設區進行水文地質調查，在大多工程施工過程中，尤其是隧道開挖過程中涌水量的估計與預測，均與地下水動力學的內容息息相關。希望我校地下水動力學教學更上一層樓，為國家培養高質量的人才。

參考文獻：

[1]陳崇希，林敏，成建梅.地下水動力學[M].地質出版社，2011.

[2]王錦國，周志芳，張發明.地質工程專業地下水動力學課程教學改革初探[J].中國地質教育，2008，（4）：128-130.

[3]靳孟貴，成建梅.地下水動力學實驗與習題[M].北京：中國水利水電出版社，2010.