海綿城市建設(shè)戰(zhàn)略需求下的水文氣象專業(yè)課程設(shè)置探討

【摘要】大學(xué)的教育與學(xué)科發(fā)展應(yīng)瞄準(zhǔn)國際科技前沿，以國家目標(biāo)和戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向。本文瞄準(zhǔn)國家海綿城市建設(shè)重大戰(zhàn)略需求下的水文氣象學(xué)科發(fā)展，分析目前水文氣象專業(yè)課程建設(shè)現(xiàn)狀，指出存在問題，在此基礎(chǔ)上提出新形勢下課程建設(shè)與人才培養(yǎng)對策。為水文氣象學(xué)科的發(fā)展提供一定的建議。

【關(guān)鍵詞】海綿城市 水文氣象 交叉學(xué)科

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）10-0244-02

學(xué)科建設(shè)是世界一流大學(xué)建設(shè)的龍頭。學(xué)科交叉是優(yōu)勢學(xué)科的發(fā)展點，新學(xué)科滋生的源泉，是獲得科技創(chuàng)新的重要突破點。20世紀(jì)下半葉，各類交叉學(xué)科的應(yīng)用和興起解決了許多科學(xué)前沿問題。大學(xué)的教育與學(xué)科發(fā)展應(yīng)瞄準(zhǔn)國際科技前沿，以國家目標(biāo)和戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向。

1.國家海綿城市建設(shè)戰(zhàn)略需求

1.1 海綿城市內(nèi)涵解析

新時期大力推進(jìn)建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”，是黨中央和國務(wù)院確定的一項重大戰(zhàn)略，對于推進(jìn)新型城鎮(zhèn)發(fā)展，保護(hù)和改善城市生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義。海綿城市建設(shè)的核心是雨洪管理[1]。建設(shè)途徑主要有三方面：一是保護(hù)原有水生態(tài)系統(tǒng)。最大限度保護(hù)原有河湖水系、生態(tài)體系，維持城市開發(fā)前的自然水文特征；二是恢復(fù)被破壞的水生態(tài)?；謴?fù)傳統(tǒng)粗放建設(shè)破壞的生態(tài)，保持一定比例的城市生態(tài)空間，治理水污染；三是低影響開發(fā)。合理控制開發(fā)強度、減少對城市原有水生態(tài)環(huán)境的破壞，留足生態(tài)用地、增加水域面積、促進(jìn)雨水積存凈化。

1.2 急需人才緊缺

中國城市面臨三大水問題：洪澇災(zāi)害、水資源短缺、水體黑臭及水生態(tài)退化。海綿城市建設(shè)應(yīng)當(dāng)以解決城市內(nèi)澇、雨洪資源利用、黑臭水體治理為突破口。城市內(nèi)澇是水文氣象的極端事件，城市水循環(huán)中自然降雨量的多少是海綿城市依據(jù)的重要數(shù)據(jù)，是涉及氣象的核心問題。雨洪資源利用的前提是搞清城市水文規(guī)律，城市水問題是城市水文各環(huán)節(jié)及其伴生過程變化共同作用的結(jié)果，水文規(guī)律是海綿城市的科學(xué)基礎(chǔ)。整治黑臭水體、改善水環(huán)境、修復(fù)水生態(tài)是海綿城市的重要目標(biāo)之一。海綿城市戰(zhàn)略具有跨學(xué)科、跨專業(yè)的特點。因此，單靠氣象學(xué)科、水文學(xué)科或者環(huán)境學(xué)科等單一領(lǐng)域已無法培養(yǎng)出適用人才。加強水文氣象與生態(tài)環(huán)境等多學(xué)科的交叉與融合，培養(yǎng)出既懂氣象又懂水文還知曉生態(tài)環(huán)境的復(fù)合型人才是當(dāng)今社會和國家戰(zhàn)略發(fā)展的需求。

2.水文氣象專業(yè)課程設(shè)置現(xiàn)狀

水文氣象學(xué)是氣象學(xué)與水文學(xué)之間的邊緣學(xué)科，既是應(yīng)用氣象學(xué)的一個分支，又是水文學(xué)的重要組成部分[2]。目前國際上只有4家研究機構(gòu)培養(yǎng)水文氣象專門人才，國內(nèi)只有南京信息工程一家于2011年開設(shè)水文氣象專業(yè)。該專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課和主干課主要包含三大類：第一類，氣象類，天氣學(xué)分析基礎(chǔ)、天氣學(xué)原理和方法、大氣探測、動力氣象學(xué)等；第二類，水文類，水文學(xué)原理、水文測驗學(xué)、水文預(yù)報、水文分析與水利計算等；第三類、水文氣象交叉課程，例如普通水文氣象學(xué)、水文氣象統(tǒng)計。此外，還設(shè)置了具有專業(yè)特色的選修課，例如水文氣象集合預(yù)報、山洪泥石流災(zāi)害等，這些課程的設(shè)置從當(dāng)前面臨的重要水文氣象災(zāi)害問題的考慮出發(fā)，運用所學(xué)的氣象和水文交叉知識解決實際問題。經(jīng)過六年的探索，水文氣象專業(yè)課程的設(shè)置體現(xiàn)出交叉學(xué)科的典型性、代表性與新穎性，將水文學(xué)和氣象學(xué)技術(shù)融合。已經(jīng)能夠培養(yǎng)具有良好氣象基礎(chǔ)和水文專業(yè)背景的水文氣象復(fù)合型人才。

3.課程建設(shè)存在問題分析

3.1 部分課程內(nèi)容重合

目前，課程教學(xué)大綱的制定通常是以任課教師為主，不同課程之間的內(nèi)容存在銜接和交叉，尤其是專業(yè)課程和專業(yè)基礎(chǔ)課程之間。例如，水循環(huán)是水文學(xué)的核心，水文學(xué)原理、普通水文氣象學(xué)等諸多專業(yè)課程是以水文循環(huán)為基礎(chǔ)的，這些課程的講授無可避免的要涉及水文循環(huán)及水平衡等相關(guān)概念和理論。再例如，產(chǎn)匯流機制是水文的基本原理之一，同時也是水文模擬的重要內(nèi)容。此外，在學(xué)科基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間也存在內(nèi)容重合，例如概率論與水文統(tǒng)計。因此，如何更好的規(guī)劃課程間的銜接與交叉、合理安排各課程內(nèi)容及各知識點學(xué)時需要、盡量減少課程內(nèi)容的重合需要上下游課程教師之間的多方溝通和仔細(xì)斟酌，需要學(xué)院層面嚴(yán)格把關(guān)。

3.2 缺乏水環(huán)境基礎(chǔ)課程

水文氣象專業(yè)的培養(yǎng)要求之一為“掌握地圈和水圈之間的水文學(xué)、氣象學(xué)、水環(huán)境等方面的專業(yè)理論，掌握水文、水資源、氣象與水環(huán)境方面勘測、規(guī)劃設(shè)計以及預(yù)測預(yù)報等方面的專業(yè)技能”。可見專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)對學(xué)生水環(huán)境方面的理論和專業(yè)技能有一定的要求。而現(xiàn)行的教學(xué)大綱中沒有水環(huán)境方面的學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)主干課，僅有一門“環(huán)境水文學(xué)”的選修課。大部分學(xué)生對水環(huán)境方向知之甚少，更甚者部分畢業(yè)生對水環(huán)境中的一些常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)都不了解，有的連名詞都沒聽說過?？梢姡F(xiàn)行專業(yè)課程對學(xué)生水環(huán)境理論及專業(yè)技能方面的培養(yǎng)尚有欠缺。

3.3 教材及師資資源匱乏

水文氣象專業(yè)是年輕的新興專業(yè)，專業(yè)的課程設(shè)置需兼融氣象學(xué)和水文學(xué)的主干課程，同時考慮水文和氣象、水文和水環(huán)境交叉的特色課程。特色課程需具有一定針對性，課程的交叉學(xué)科知識點如何取舍、如何有機結(jié)合仍然需要在實際教學(xué)中逐步探索和研究，沒有現(xiàn)成教材可用需要重新編寫。因此，對教師的要求相比傳統(tǒng)專業(yè)進(jìn)一步提高，需要教師自身具有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)同時具有一定的氣象和環(huán)境學(xué)科背景。而目前該方面的綜合型教師儲備不足、教材資源相對比較匱乏。

4.新形勢下學(xué)科課程建設(shè)及人才培養(yǎng)對策

4.1優(yōu)化整合課程教學(xué)內(nèi)容，加強教材建設(shè)

水文氣象專業(yè)目前按水文學(xué)“測、報、算、綜合”劃分4個課程組，分別負(fù)責(zé)水文測驗、水文預(yù)報、水文計算和學(xué)科交叉方面的相關(guān)課程。課程設(shè)置及教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化整合可依托現(xiàn)行的課程組制度，“至下而上”逐步優(yōu)化，最終形成完整的緊湊的學(xué)科體系和教學(xué)內(nèi)容。首先由任課教師完成教學(xué)大綱的初稿，初步確定本課程的教學(xué)章節(jié)安排及各章節(jié)知識點。然后由課程組內(nèi)教師一起討論，對重合的課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化整合，上游課程講授過的知識點下游課程可適當(dāng)削減教學(xué)學(xué)時，僅對相關(guān)知識點進(jìn)行回顧無需詳細(xì)展開。最后，專業(yè)所有教師在各課程組之間展開討論，對課程組間的交叉內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化整合。此外，目前高校內(nèi)的專業(yè)選修課極少劃分專業(yè)方向，學(xué)生選修課程的選擇存在很大的盲目性?？筛鶕?jù)主干學(xué)科體系細(xì)化專業(yè)方向，在大二或者大三學(xué)習(xí)專業(yè)課程前由學(xué)院層面對學(xué)生進(jìn)行宣講和引導(dǎo)，明確各個專業(yè)方向及各方向所需選修的課程，讓學(xué)生根據(jù)個人興趣自行但不盲目地選擇，以便形成完整的知識結(jié)構(gòu)。加大對教師出國進(jìn)修的資助，尤其是交叉學(xué)科方向，提升教師教學(xué)和科研深度、拓寬科研廣度。以課程組為單位，通過課程組間和不同專業(yè)背景間教師的不斷溝通交流和碰撞，推進(jìn)交叉課程和新興課程教材建設(shè)。

4.2 補充和完善水文與水環(huán)境交叉課程體系

在優(yōu)化整合過的課程體系基礎(chǔ)上，補充和完善水文與水環(huán)境交叉課程體系?？筛鶕?jù)培養(yǎng)方案的學(xué)時要求，適當(dāng)增加一門水環(huán)境方向的學(xué)科基礎(chǔ)課和一門專業(yè)主干課。學(xué)科基礎(chǔ)課主要講授環(huán)境科學(xué)的基本概念、基本原理，水環(huán)境污染控制的基本方法等核心知識。專業(yè)主干課程講授人類活動影響下的環(huán)境要素的變化以及污染物在大氣、水體、土壤中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，以新發(fā)展理念從“大氣-降水-徑流-入滲”全過程視角探討解決水環(huán)境問題的途徑。此外，可根據(jù)國家海綿城市建設(shè)等重大戰(zhàn)略需求，結(jié)合水文學(xué)開設(shè)例如環(huán)境水文學(xué)、生態(tài)水文學(xué)、水生態(tài)修復(fù)等水文與生態(tài)環(huán)境交叉課程，圍繞水文過程與水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的相互作用與相互關(guān)系，講授水文過程中的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)和生態(tài)過程中的水文效應(yīng)等。形成較為完善的水文氣象專業(yè)水生態(tài)環(huán)境新方向的交叉課程體系，以培養(yǎng)能服務(wù)于國家重點戰(zhàn)略需求的復(fù)合型人才。

5.結(jié)語

目前，我國氣象學(xué)、水文學(xué)與生態(tài)學(xué)分化相對比較嚴(yán)重，各學(xué)科在各自領(lǐng)域里研究了大氣系統(tǒng)、水文過程、生態(tài)環(huán)境演變的不同環(huán)節(jié)。當(dāng)代科學(xué)發(fā)展的特點是綜合問題領(lǐng)先，而不是學(xué)科領(lǐng)先，科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)發(fā)展中的重大問題的解決途徑，已經(jīng)不是一個學(xué)科的“獨奏”，而是不同學(xué)科的“合奏”。當(dāng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展中最富有前途和取得豐碩成果的領(lǐng)域，大都是具有濃厚的綜合研究色彩和學(xué)科間的綜合性質(zhì)。水文與氣象、水文與水生態(tài)環(huán)境急需攜起手來共同進(jìn)行水文氣象與生態(tài)水文的研究，共同去解決海綿城市建設(shè)中的洪澇災(zāi)害和雨洪水資源利用等重大問題。水資源保護(hù)和管理涵蓋一系列的水文氣象生態(tài)環(huán)境問題，培養(yǎng)“懂水懂氣懂生態(tài)”的復(fù)合型人才，對這些問題進(jìn)行深入研究，提出完備的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)，有利于解決國家重大戰(zhàn)略需求，并推進(jìn)氣象、水文、生態(tài)交叉學(xué)科的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]張建云， 王銀堂， 胡慶芳， 賀瑞敏. 海綿城市建設(shè)有關(guān)問題討論[J]. 水科學(xué)進(jìn)展， 2016， 27（6）： 793-799.

[2]楊娜， 張葉暉. 關(guān)于水文與氣象交叉課程建設(shè)的幾點思考[J]. 時代教育， 2017， （17）： 148.

作者簡介：

王健健（1988年11月-），江蘇啟東人，博士，講師，從事湖泊富營養(yǎng)化機理研究。