“水文地質(zhì)學(xué)”實(shí)驗(yàn)“課程思政”教學(xué)改革探索

楊 陽 王 瓊* 毛無衛(wèi)

（[1]同濟(jì)大學(xué)巖土及地下工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 上海 200092；[2]同濟(jì)大學(xué)地下建筑與工程系 上海 200092）

水文地質(zhì)學(xué)以地下水為主要研究對(duì)象，通過分析巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈以及人類活動(dòng)作用下地下水水量和水質(zhì)的時(shí)空變化規(guī)律，達(dá)到合理利用地下水并防治其危害的目的。作為地質(zhì)資源與地質(zhì)工程的核心專業(yè)基礎(chǔ)課，“水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程先后列入同濟(jì)大學(xué)本科卓越課程計(jì)劃建設(shè)課程和2013年度上海市重點(diǎn)課程項(xiàng)目建設(shè)課程，并于2018年獲上海高校本科市級(jí)精品課程。

在一流大學(xué)、一流專業(yè)、一流課程的建設(shè)過程中，結(jié)合“三全育人”綜合改革，高校教學(xué)工作者們開始積極踐行“課程思政”育人理念，[1]挖掘蘊(yùn)含在專業(yè)課中的思政教育元素，把社會(huì)主義核心價(jià)值觀融入教書育人的全過程。水文地質(zhì)學(xué)具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐性，重視水文地質(zhì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)鞏固、深化理論教學(xué)知識(shí)點(diǎn)以及提高學(xué)生綜合分析問題、解決問題的能力十分重要。[2-3]本文將結(jié)合水文地質(zhì)學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，闡述其中的思政內(nèi)涵，促使學(xué)生進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)地下水系統(tǒng)及其與環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)之間關(guān)系的理解，在實(shí)踐過程中樹立可持續(xù)發(fā)展的理念，滿足新形勢(shì)下高等專業(yè)教育人才培養(yǎng)的需要。

1 水文地質(zhì)實(shí)驗(yàn)思政內(nèi)容與教學(xué)案例

結(jié)合水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)，同濟(jì)大學(xué)“水文地質(zhì)學(xué)”實(shí)驗(yàn)課共設(shè)置了“孔隙度、給水度和持水度”“達(dá)西滲流實(shí)驗(yàn)（常水頭、變水頭）”“毛細(xì)實(shí)驗(yàn)”“潛水含水層中的水流運(yùn)動(dòng)”以及“地下水中離子測(cè)定”在內(nèi)的六項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。作為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的重要平臺(tái)，水文地質(zhì)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)中的知識(shí)要點(diǎn)和技術(shù)手段均圍繞操作實(shí)踐展開，為大學(xué)生從事工程建設(shè)和科學(xué)研究補(bǔ)齊關(guān)于“地下水”的短板。[4]另一方面，在強(qiáng)調(diào)知識(shí)結(jié)構(gòu)與專業(yè)技能的基礎(chǔ)之上，該課程不僅與自然聯(lián)系密切，蘊(yùn)含著豐富的哲學(xué)思辨與人文價(jià)值，也與工程密不可分，處處體現(xiàn)著現(xiàn)代發(fā)展觀與環(huán)保生態(tài)理念。因此，有必要發(fā)揮其課程思政的作用，在育人過程中進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)科學(xué)價(jià)值觀的引領(lǐng)和思維觀念的塑造。為此，從實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容出發(fā)，提出以下思政教育融入點(diǎn)的建議。

1.1 地下水動(dòng)態(tài)均衡的哲學(xué)內(nèi)涵

地下水是全球水資源的一部分，與大氣水資源和地表水資源密切聯(lián)系、互相轉(zhuǎn)化。地下水儲(chǔ)量穩(wěn)定，處理成本低，科學(xué)合理地開發(fā)利用地下水資源對(duì)城市用水、農(nóng)田灌溉和工業(yè)生產(chǎn)意義重大。一旦過度開采，則容易引發(fā)不良環(huán)境效應(yīng)，甚至造成地面沉降、土壤鹽漬化等嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害。在給水度、持水度實(shí)驗(yàn)講解過程中，可以從地下水周期性、趨勢(shì)性的變化角度入手，逐步滲透自然界的平衡法則。以地下水的動(dòng)態(tài)與環(huán)境地質(zhì)作用的變化發(fā)展為基礎(chǔ)，引申到資源或?yàn)?zāi)害在外界環(huán)境下不斷發(fā)展變化，甚至相互轉(zhuǎn)換的實(shí)例，如蘇南太湖流域地下水過度開采引起地面沉降，而位于杭州的龍井泉，對(duì)開采開發(fā)嚴(yán)格限制，注重泉源保護(hù)，水質(zhì)清洌甘美，和與之相映生輝的龍井寺、龍井村構(gòu)成極具人氣的景觀。在享受資源帶來的便利時(shí)，必須用發(fā)展的眼光、普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)看問題，不能只顧眼前利益。使學(xué)生理解工程建設(shè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展要以資源環(huán)境承載能力為基礎(chǔ)，以自然規(guī)律為準(zhǔn)則，只有敬畏自然，方能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1.2 達(dá)西滲透定律的實(shí)踐意義

達(dá)西定律是描述飽和土中水的滲流速度與水力坡降之間的線性關(guān)系的實(shí)驗(yàn)定律，通過達(dá)西滲流實(shí)驗(yàn)的教學(xué)與實(shí)踐，使學(xué)生掌握達(dá)西定律各參數(shù)之間的物理關(guān)系，加深對(duì)地下水滲流理論的認(rèn)識(shí)。隨著地下水在土體孔隙中滲透，由于滲透阻力的作用，沿程必然伴隨著能量的損失。達(dá)西定律中蘊(yùn)含著世界上一種普遍的規(guī)律，即流正比于勢(shì)，反比于阻。[5]結(jié)合水流、車流、人流等實(shí)例，以更加生動(dòng)形象的手法傳授理性的知識(shí)與概念。作為滲流中最基本的定律,達(dá)西定律形式簡(jiǎn)潔,最早是由實(shí)驗(yàn)證實(shí)。借助于精心設(shè)計(jì)的室內(nèi)試驗(yàn)，排除次要因素的干擾，將所要研究的對(duì)象控制于相對(duì)純粹的狀態(tài)。[6]老師在實(shí)驗(yàn)背景的講述中可以著重向?qū)W生介紹探索科學(xué)的過程和追求真理的歷程，以及假設(shè)條件對(duì)控制性實(shí)驗(yàn)的重要性，以此突出實(shí)踐的意義。與此同時(shí)，應(yīng)做進(jìn)一步引申：針對(duì)砂質(zhì)土體中的層流運(yùn)動(dòng)，達(dá)西定律應(yīng)用較好，但當(dāng)水力梯度較大而引發(fā)紊流，或在粘土和具有細(xì)裂隙的巖石中，達(dá)西定律已不再適用。以此為契機(jī)，向?qū)W生傳遞注重工程實(shí)際的重要性，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)理論與實(shí)踐相輔相成，互相促進(jìn)的過程。

1.3 地下水環(huán)境的保護(hù)意識(shí)

城市化進(jìn)程中因工業(yè)廢水和城市污水的不規(guī)范排放使得污染物進(jìn)入地表水和地下水中，造成含水層污染，引發(fā)水質(zhì)惡化。水文地質(zhì)學(xué)中有大量的涉及地下水環(huán)境的內(nèi)容，而“地下水中離子測(cè)定”的實(shí)驗(yàn)?zāi)康某私沂静煌煞趾统梢虻叵滤乃牡厍蚧瘜W(xué)作用之外，也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行環(huán)境保護(hù)教育，宣傳生態(tài)文明建設(shè)的絕佳機(jī)會(huì)，可以將國(guó)內(nèi)外典型的污水處理工程案例作為補(bǔ)充材料介紹給學(xué)生，如以日本琵琶湖水富治理歷程與經(jīng)驗(yàn)為例。[7]隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，工業(yè)廢水和生活污水的排入，琵琶湖水質(zhì)急劇惡化，逐漸向富營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)變，甚至爆發(fā)淡水赤潮和藍(lán)藻水華。1972年開始，通過引進(jìn)先進(jìn)的生物氮移除技術(shù)的污染源對(duì)策，結(jié)合控制雨水徑流、完善湖岸森林等生態(tài)修復(fù)對(duì)策，歷經(jīng)30余年，逐漸實(shí)現(xiàn)了生態(tài)恢復(fù)、防洪和供水的健康景象。琵琶湖流域人口密集，在水質(zhì)明顯改善后，配合湖濱公園和周邊景觀等建設(shè)，成為近畿地區(qū)的“生命之湖”。通過融入“綠水青山就是金山銀山”的理念，傳授我國(guó)最新的污水處理措施和地下水環(huán)境保護(hù)政策，引導(dǎo)學(xué)生建立正確的專業(yè)觀、價(jià)值觀、環(huán)保意識(shí)和天下意識(shí)。

2 基于思政教育的實(shí)驗(yàn)教學(xué)全過程改革途徑

2.1 課前內(nèi)容準(zhǔn)備

目前，水文地質(zhì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)多圍繞背景介紹-儀器操作-結(jié)果整理的步驟進(jìn)行，教學(xué)模式程式化嚴(yán)重，往往只注重了專業(yè)知識(shí)的傳授，忽視了德育的培養(yǎng)，普遍存在思政元素挖掘不足的問題。作為教學(xué)活動(dòng)的主導(dǎo)人，實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)在充分了解實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的基礎(chǔ)之上，將水文地質(zhì)實(shí)驗(yàn)課中的思想教育和人文教育內(nèi)容融入教學(xué)資料中，并及時(shí)增添新理論、新技術(shù)、新案例，使水文地質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)向生動(dòng)、趣味、實(shí)用的方向發(fā)展。同時(shí)，應(yīng)積極參加校方組織的交流培訓(xùn)和思政學(xué)習(xí)活動(dòng)，與時(shí)俱進(jìn)，不斷提升自身的思想水平。積極申報(bào)各類思政教改項(xiàng)目，不斷完善已有的教學(xué)模式，從教學(xué)手法、教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行創(chuàng)新，并拓展豐富的實(shí)驗(yàn)教學(xué)相關(guān)活動(dòng)，以此提高學(xué)生的專業(yè)興趣和學(xué)習(xí)積極性。

2.2 課中操作實(shí)踐

根據(jù)水文地質(zhì)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，所有項(xiàng)目均需要配合完成，在小組內(nèi)明確分工，與同組成員溝通協(xié)調(diào)，積極配合，幫助學(xué)生樹立“團(tuán)結(jié)就是力量”的思想。在持水度、給水度測(cè)定、毛細(xì)上升高度測(cè)定和達(dá)西實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室通常會(huì)提供不同顆粒級(jí)配的砂土作為實(shí)驗(yàn)介質(zhì)，通過分析水在不同介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，幫助學(xué)生理解不同介質(zhì)的水理性質(zhì)。鑒于一組成員較難在有限時(shí)間內(nèi)完成所有介質(zhì)的實(shí)驗(yàn)工作，在實(shí)驗(yàn)過程中，教師應(yīng)做好引導(dǎo)工作，有意鍛煉學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，通過小組間關(guān)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析和深入討論，鼓勵(lì)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)中理解造成結(jié)果差異的根本原因，進(jìn)而聯(lián)系到工程實(shí)際，介紹基坑、隧道等地下工程中防水、疏水措施的意義，以此增加學(xué)生的專業(yè)興趣，培養(yǎng)服務(wù)于國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的遠(yuǎn)大志向。

2.3 結(jié)果整理分析

在實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析中引導(dǎo)學(xué)生從地下水資源和工程地下水的雙重角度，思考地下水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律在水資源開發(fā)利用、地下水污染治理以及地質(zhì)災(zāi)害方面的作用。從資源的角度，理解滲流對(duì)于地下水補(bǔ)給、排泄、污染物的遷移影響以及其與地下水系統(tǒng)、地下水環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系，建立綠色可持續(xù)發(fā)展理念；從工程的角度，了解水在土中流動(dòng)較快時(shí)則可能引起壩基滲流，基坑滲流、塌方、泥石流及流土等地質(zhì)災(zāi)害，建立尊重自然的思想。在此過程中，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行身為地質(zhì)工程專業(yè)人員的責(zé)任討論，使學(xué)生更加深刻地體會(huì)到所學(xué)專業(yè)的重要意義，樹立獻(xiàn)身水文地質(zhì)工程事業(yè)的信念。

2.4 課后拓展交流

課后，將專業(yè)知識(shí)點(diǎn)和課程思政要點(diǎn)進(jìn)行深度整合，圍繞“立德樹人”目標(biāo)，通過線上公開平臺(tái)如手機(jī)APP、公眾號(hào)等途徑發(fā)布思政閱讀材料及課外拓展學(xué)習(xí)資料。注重引入時(shí)事分析討論，及時(shí)更新水文地質(zhì)相關(guān)工程案例，如結(jié)合洋山深水港、世茂深坑洲際酒店、港珠澳大橋等，增加學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解與運(yùn)用能力，引導(dǎo)學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)之余，進(jìn)一步思考所學(xué)知識(shí)理論的實(shí)用價(jià)值。積極開展師生互動(dòng)，幫助學(xué)生樹立正確的人生觀和價(jià)值觀，加強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感，培養(yǎng)學(xué)生服務(wù)于國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的遠(yuǎn)大志向，為建設(shè)生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明社會(huì)做出貢獻(xiàn)。

3 結(jié)語

面對(duì)高校教育改革與發(fā)展的新形勢(shì)，高校思想政治教育已不單單局限于思政課教師，實(shí)驗(yàn)課教師也應(yīng)發(fā)揮思政教育的主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)。從專業(yè)視野、課堂文化、學(xué)科建設(shè)等方面，將水文地質(zhì)學(xué)的專業(yè)知識(shí)與社會(huì)主義核心價(jià)值觀有機(jī)融合。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全過程中，滲透思政教育細(xì)節(jié)，幫助學(xué)生從思政角度進(jìn)一步認(rèn)識(shí)、理解專業(yè)知識(shí)，為國(guó)家培養(yǎng)出更多富于使命感與責(zé)任感的水文地質(zhì)人才。