研究型教學在《工程水文學》中的應用

胡龍頌

摘要：為了充分調動學生在課堂中的積極性和主動性，提高學習效果，文章以“由流量資料推求設計洪水”為例，在《工程水文學》中開展了研究型教學的探討，按照“提出問題—分析問題—總結結論”的思路進行教學方案的實施。課前“提出問題”有助于學生進行充分的準備，課堂“分析問題”能夠引導學生進行知識點的梳理，課后“總結結論”對提高教學效果有重要作用。

關鍵詞：研究型教學;《工程水文學》;設計洪水

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）37-0192-02

《工程水文學》是農業水利工程專業的一門重要的專業基礎課程，綜合性較強，幾乎囊括了水文學的所有專業基礎知識，再加上農業水利工程專業的學生沒有關于水文學的背景知識，學生學習起來普遍覺得比較難，這樣就導致了學生的學習積極性不高，學習效果差。為了讓學生積極主動地參與到課堂中，在這門課程的教學中應用研究型教學，對提高學生的學習興趣和效果有顯著意義。研究型教學法可概括為“提出問題—分析問題—總結結論”三個步驟[1]。本文以第八章《由流量資料推求設計洪水》為例，在實際教學中應用研究型教學方法對各個教學環節的內容進行了規劃和設計，提高了學生的積極性，達到了良好的教學效果。

一、主要教學內容

設計洪水實質上是指具有規定功能的一場特定洪水，其具備的功能是：以頻率等于設計標準的原則，求得該頻率的設計洪水，以此為據而規劃設計出的工程，其防洪安全事故的風險應恰好等于指定的設計標準[2]。推求設計洪水包括三個主要要素的計算，分別是設計洪峰流量、不同時段設計洪量以及設計洪水過程線。在引出設計洪水的概念和意義的基礎上，重點討論方法的原理和步驟，分別闡明設計洪水三要素具體的推求方法。

1.目的與意義。在進行水利水電工程規劃設計時，為了保證水工建筑物本身和下游防護區的安全，水工建筑物的設計必須選擇一個相應的洪水標準作為依據。若此洪水標準定得過大，雖然工程比較安全，但會使造價增多而不經濟;若此洪水標準定得過小，雖然工程造價降低，但遭受洪水破壞的風險增大[3]。因此選擇合適的洪水標準作為水工建筑物的設計依據非常必要，我國有強制性國家標準來確定水利水電工程等級劃分以及洪水標準。

2.原理與思路。推求設計洪水實質上就是對設計洪水三要素的推求。具體的推求過程如下圖所示。

設計洪峰流量和不同時段設計洪量的推求使用“適線法”，該方法已在第六章學習，可鞏固。為了提高設計洪水的準確性，在此要加入歷史特大洪水資料后再進行洪峰和洪量的推求，以提高流量資料系列的可靠性和代表性。規范確定了洪水標準之后，就可以用“適線法”確定的統計參數推求設計標準下的設計洪水的洪峰和不同時段的洪量，再用“同倍比”或者“同頻率”法放大某一典型洪水過程線得到設計洪水過程線。至此，完成了由流量資料推求洪水過程線的整個步驟。

二、教學方案內容與實施

（一）提出問題

提出問題是教學方案實施的前提。可以結合國內比較著名的水利工程，如三峽大壩、葛洲壩等大型水利樞紐工程，提出問題“水工建筑物的規模是如何確定的？依據的標準是什么？”激發學生的學習興趣。提出問題以后讓學生做充分的課前準備，帶著疑問去思考解決問題的方法。為了達到預期的教學效果，教師要給學生預設課前思考題及公布擬定的課堂教學程序[4]。針對本文涉及的教學內容，教師提出的思考問題包括基本題和拓展題兩方面，具體內容如下。

1.基本題。基本題主要是引導學生學會分析問題，層層深入地剖析問題，從而解決問題，主要包括洪水資料的“三性審查”包括哪三方面？各方面的審查該如何進行？樣本的選取該采用什么方法？歷史洪水調查該如何進行？加入歷史特大洪水資料后如何進行排位分析？不連序樣本的經驗頻率如何計算？用“適線法”推求洪峰流量與不同時段洪量的基本步驟是什么？典型洪水過程線該如何選取？設計洪水過程線該如何由典型洪水過程線進行放大？

2.拓展題。拓展題主要是開拓學生的思維，讓學生能從根本上理解解決問題的方法。為什么選樣采用的方法是“年最大值法”而不是其他方法？進行洪水調查的目的是什么？不連續樣本經驗頻率計算的兩種方法有什么異同點？“配線法”如何用計算機來實現？計算出洪峰流量和不同時段洪量之后，如何對成果的合理性進行檢查？設計洪水過程線的兩種方法的異同點是什么？在實際應用中該如何選取放大方法？

（二）分析問題

1.學生參與。在教學過程中要以學生為中心，采用提問的方式引導學生主動思考問題、分析問題。圍繞課前布置的思考題，教師可采用多種提問方式。首先，可采用搶答的方式進行提問，學生能迅速集中精神投入課堂，比如：洪水資料的“三性審查”包括哪三方面？可以采用搶答的方式提問？其次，對于涉及計算的思考題可采用即興講演的方法，邀請學生上講臺給其他學生講解，這樣可以提高學生的學習興趣，也能培養學生的表達能力，比如：不連續樣本的經驗頻率如何計算？可采用即興講演的方法。對于拓展題，可采用小組討論的方法，讓學生互相討論給出答案，這樣能夠活躍課堂氣氛，也能增加學生之間的交流。提問的方式也對學生的課前準備起到了監督的作用，提高學習效率。

2.教師主持。課堂雖要以學生為中心，但教師也要起到主導課堂的作用，從總體上去把握課堂，控制課堂的節奏。在學生回答問題后要給予評價，包括點評、補充和討論等，同時對于在課堂表現優秀的學生給予一定的獎勵，比如平時成績加一分，這樣能激勵學生，提高課堂的積極性，使課堂教學效果更好。在課堂教學中，可以借助PPT、流程圖和動畫等教學方法幫助學生更好地理解所學內容。在課堂的最后階段，教師要對本次課堂的教學內容加以總結，把整個解決問題的步驟進行梳理，并通過講解一個完整的例題來幫助學生更好地理解“由流量資料推求設計洪水”的完整步驟，將所有的知識點進行融合。

（三）總結結論

總結結論即課后反思分析，這是教學方案能夠得到更好的實施的必要條件。課堂結束后，教師的工作還要繼續，對于教學方案實施的效果要認真總結分析，取長補短。對于課前思考題的部分，要總結出題量與難度如何使學生才能更好地接受;對于教師與學生互動的環節中，要總結出如何把握課堂的活躍度才能達到最優效果;對于學生的學習效果，要總結出如何安排課堂才能達到最好的學習效果。課后總結結論對于教師教學效果的提高尤為重要，也為日后深入研究型教學奠定了基礎。

三、結語

研究型教學方法能夠在課前提出思考題讓學生預習所學內容，提高學習效率，學生在解決思考問題的過程中能充分利用“慕課”等先進的教學手段，對于翻轉課堂的教學方法起到一個初探的作用。在課堂中學生通過課前的充分準備可與教師互動起到活躍課堂的作用，這對于提高學習效果有較為明顯的作用。在實際教學過程中，要及時地發現研究型教學方法存在的問題，并及時進行改進，使這種教學方法能夠達到最好的效果。

參考文獻：

[1]彭遠新.研究型教學在大學教學中的應用探析——以水文學為例[J].科技信息（學術研究），2007，（07）：17-18.

[2]詹道江.工程水文學[M].北京：中國水利水電出版社，2010.

[3]靳玉芹.由流量資料推求水庫設計洪水[J].水利科技與經濟，2013，19（11）：74-75.

[4]仇錦先.“工程水文學”研究型教學方案探討[J].中國電力教育，2011，（08）：121，125.

Application of Research-based Teaching in "Engineering Hydrology"

—Taking "Design Flood from Flow Data" as an Example

HU Long-song

（School of Land Resource and Environment，Jiangxi Agricultural University，Nanchang，Jiangxi 330045，China）

Abstract：In order to mobilize the students' enthusiasm and initiative in class and improve the learning effect，this paper takes "designing flood from flow data" as an example，and conducts research-based teaching in "Engineering Hydrology"，implementing the teaching plan according to the idea of "propose questions -analyze the problem-summary conclusion"."Proposing questions" before class helps students to fully prepare.The "analysis problem" in class can guide students to sort out the knowledge points.After the class，"summary conclusion" plays an important role in improving the teaching effect.

Key words：research-based teaching;"Engineering Hydrology";design flood