適用于水文專業的“地球科學概論”課程教學研究

趙景宇 臧春娟 李建樓 王明梁 劉文沛

摘要：水文與水資源工程專業不是純粹的工程專業，是一門以地球科學基本理論為基礎，以“水”為核心研究對象的工程技術學科，既要體現出地學的特點，又要滿足為工程設計和運行管理服務的需求。地球科學概論作為該專業學生重要的基礎知識課程，筆者在該課程授課實踐過程中認識到，要想切實提高該課程的教育質量，教學環節中存在以下4個方面值得進一步深入思考：（1） 教學教材均為通用教材，沒有體現水文與水資源專業特色內容;（2） 教學實驗安排不合理，與水文專業結合不夠密切;（3） 野外實驗、實踐教學平臺構建不足，教學條件缺乏;（4） 教學方法單一，傳統的“標準化”授課模式教學效果不佳，缺乏混合式學習模式的探索。針對上述4個問題，筆者進行了調研思考，希望能夠為建設適合水文與水資源工程專業的“地球科學概論”課程體系構建提供思路和借鑒。

關鍵詞：水文與水資源工程;地球科學概論;教學研究

中圖分類號：N41 文獻標識碼：A

1 概述

水利建設事業事關經濟社發展全局，不僅關系防洪安全、供水安全、糧食安全，而且關系經濟安全、生態安全、國家安全等諸多方面。因此，大力發展水利類學科建設，培養能夠在國土資源、水利、城建、環境保護等部門從事水文分析與計算、水資源規劃與管理、水環境保護與治理、水利工程建設與設計等方面工作的應用研究型人才符合社會發展的需要，是促進經濟長期平穩較快發展與社會和諧穩定的保證。2018年，依托于國家工程技術研究中心、安徽省博士后科研工作站，我校新增了水文與水資源工程專業。

水文與水資源工程專業是一門研究地球系統中水的來源、運動、循環，水的時間變化和空間分布，水旱災害防治、水資源合理開發利用、水環境保護和生態系統修復提供科學依據的學科[1-2]，也是地球科學的重要分支之一，因此，對于水文與水資源工程專業的學生而言，需要具備詳細系統的有關地球科學的基本知識、基本概念和基本原理。在水文與水資源工程專業學生培養過程中，“地球科學概論”作為本專業的主干課程，系統地闡述了有關地球的基本知識，各種動力地質作用的基本原理和過程，地殼或巖石圈的運動規律及其發展演化的基本概念等[3]，為以后該專業學生更好的理解高年級要學習的“水文與水資源學”“地下水水文學”等課程奠定基礎。

水文與水資源工程專業是我校新增專業，學科建設仍處在探索過程中，筆者承擔了該專業的第一次“專業導論”野外實踐、第一門專業課程“地球科學概論”的教學任務，在教學和實踐過程中深感責任重大。通過教學實踐過程筆者認識到，教學環節中存在一些問題，筆者進行了調研思考，希望能夠通過本文的闡述，為建設適合水文與水資源工程專業的“地球科學概論”課程體系構建提供思路和借鑒。

2 “地球科學概論”課程的教學工作存在的問題

筆者通過“地球科學概論”課程的教學工作，認為本課程的教學環節中存在以下4個方面需要進一步改進。

2.1 教學教材均為通用教材，沒有體現水文與水資源專業特色內容

目前發行的幾本《地球科學概論》教材（如高等教育出版社的《地球科學導論》、石油工業出版社出版的《地球科學概論》[3]等）基本是通識教育教材，涉及地球科學的地質學、地球物理學、地理學、氣象學、海洋學、水文學、環境地學、地球系統科學等領域的基本知識，該類教材更適合于地質學、地球物理學、地理學、地質工程、資源勘查工程等專業教學工作。結合水文與水資源專業特色的內容較少，對于水文專業大方向把握的內容很少涉及，所以在上課的過程中要求授課教師根據目前經濟社會發展的趨勢，水文與水資源在社會中的需求，學科的發展方向，補充這方面的內容。同時這就要求教師具有深入的專業知識，一定的專業高度[4]。

2.2 教學實驗安排不合理，與水文專業結合不夠密切

從水文與水資源工程的學科特征來看，該門課程具有較強的工程實踐性。因此，對學生這門課程的能力培養，既離不開課堂的理論教學，也離不開必要的實驗環節[5]。“地球科學概論”的教學實驗安排中，以礦物的形態及物理性質、三大巖巖石標本鑒賞與描述、常見生物化石標本鑒賞與描述、構造模型及地質圖讀圖等為主，這些實驗安排更加適合地質、資勘等專業教學工作，對于水文與水資源專業應當適當將實驗課程安排在河流及其地質作用、地下水及其地質作用、海洋及其地質作用、湖泊及其地質作用等章節。

2.3 野外實驗、實踐教學平臺構建不足，教學條件缺乏

工科教育有別于中國其他學科高等教育最大的特點就是重實踐，重應用[6]。工科教育過程中，良好的實驗、實踐教學平臺是保證實驗教學質量的基礎。對于水文專業而言，實驗、實踐教學平臺應由室內實驗室及野外現場教學兩部分組成。室內實驗室完成教學過程中的地質學基礎實驗，如以礦物的形態及物理性質、三大巖巖石標本鑒賞與描述、常見生物化石標本鑒賞與描述等。野外現場教學完成教學過程中的課程設計與野外實際現象相結合部分，如河流及其地質作用、地下水及其地質作用等。目前，我校學生在上課過程中，室內實驗室能夠滿足教學要求，但是野外教學現場情況仍有待改善，因為是新增專業，很多與野外實踐教學相關的野外教學基地還在建設中。

2.4 教學方法單一，傳統的“標準化”授課模式教學效果不佳，缺乏混合式學習模式的探索

教師在教學過程中，認真備課，課堂講授時盡心盡力，但學生聽課卻是心不在焉，這種傳統的“標準化”授課模式教學效果不佳，學生在學習過程中缺乏主動思考，課堂氣氛沉悶[7-8]。這種“標準化”授課模式，將所有的學生視為相同的個體，采用無差別化的培養模式，忽略了學生個體在興趣、認知水平、能力等各方面的差異，這勢必會造成“教”“學”“用”存在著一定的脫節，教學效果不佳。翻轉課堂是起源于可汗學院及其創始人薩爾曼·可汗，是近幾年獲得了國內外很多教育工作者們關注的教學模式，基本思路是學生在課前通過學習教師提供的教學視頻、查閱資料、完成一定數量的作業等方式進行知識的學習，在學生有一定的課前準備基礎上，教師進行疑惑解答、知識講解，由此實現了師生或生生之間的良性互動，轉變學生被動學習為主動學習的教育模式[9-11]。大量實踐證明，翻轉課堂在激發學生的學習主動性、改善教學效果等方面都具有積極作用[12-13]。

信息化環境下，通過計算機、手機、平板電腦等高科技設備的使用，學生與外界信息的接觸面更廣，利用自身的貯備知識及與之相匹配的設備、媒體和教材開展自主學習的渠道增多，學生學習特點個體差異性更為突出。特別是對于高等教育而言，基于班級授課制，強調知識傳遞、以教定學的知識傳授模式日益顯示出在現代信息化教育背景下的不適性，而強調問題中心、以學為主的整合探究模式的信息化教學方式體現出愈發明顯的優越性[14]。

這就促使高等教育必須在教育理念、教學目標、教學模式和教學手段等方面進行變革，既要繼續挖掘傳統課堂中教師引導、啟發和引導教學過程的積極作用，又要充分發揮學生主體自主學習的主動性、積極性和創造性，在信息化基礎上實現高層次的混合式學習。

3 關于問題解決的思考

針對上述問題，筆者將從以下幾個方面進行“地球科學概論”課程的教學改革探索研究。

（1）自編教學內容與傳統教學教材相結合，自編部分體現水文與水資源專業特色內容。“地球科學概論”作為地球科學最為基礎的專業課程，涵蓋了地球科學眾多知識，但在目前很多高校現行教學活動中，存在和知識體系設置不合理的問題。通過修訂宿州學院2019水文與水資源工程專業人才培養方案，申請者發現現行的“地球科學概論”知識體系中的部分內容與“自然地理學”或者是“第四紀地質學”或者是“地貌學”部分內容相互重復，主要包括河流地質作用、冰川地質作用、海洋地質作用等章節，雖然側重點不同，但內容重復嚴重;與此同時，“地球科學概論”知識體系中缺少氣象學知識，若該專業開設“氣象學”課程可彌補，若未開設“氣象學”課程，授課過程中應將氣象學知識添加進入“地球科學概論”知識體系中。

（2）積極尋找適合野外現場教學實驗基地，積極聯系校外水文局、水資源研究實驗室等單位，改善野外教學條件，彌補野外實驗、實踐教學平臺構建不足的問題。

（3）改變原有的教學模式，教學過程中探索性進行翻轉課堂+信息化混合式教學實驗。每次課課前布置觀看相關教學視頻、查閱資料、完成作業，并制作PPT，課前20分鐘分小組進行匯報，針對學生自學過程中暴露出的問題，有針對性地進行講解。依托學校網絡教學平臺，建設網絡課程及網絡討論平臺，并與學生進行郵件、QQ或微信的溝通與交流，就課程學習中遇到的問題和難點進行答疑解惑。

參考文獻

[1] 胡方榮，侯宇光.水文學原理（一）[M].北京：水利電力出版社，1988.

[2] 芮孝芳.水文學原理[M].北京：高等教育出版社，2013.

[3] 柳成志，冀國盛，許延浪.[M].北京：石油工業出版社，2008.

[4] 劉本培，蔡運龍.地球科學導論[M].北京：高等教育出版社，2003.

[5] 王益偉.《水文地質學》實驗教學環節保障體系的構建探討[J].教育教學論壇，2016（36）：275-276.

[6] 劉媛媛，王巧煥，馬文潔，等.水文與水資源工程專業實踐教學研究與探索[J].東華理工大學學報（社會科學版），2018，37（2）：192-195.

[7] 徐文杰.工程地質教學改革、創新與MOOC建設：以清華大學《工程地質》課程為例[C]..中國吉林長春：2015.

[8] 林國慶，鄭西來，陳友媛，等.地下水污染控制課程改革探索[J].大學教育，2018（6）：69-72.

[9] 趙興龍.翻轉教學的先進性與局限性[J].中國教育學刊，2013（4）：65-68.

[10] 楊彩紅，趙錦梅，李廣，等.基于翻轉課堂模式的水文與水資源學教學改革探索[J].內蒙古農業大學學報（社會科學版），2016，18（35）：77-82.

[11] 陳子超，蔣家傅.高校翻轉課堂教學模式探索與實踐[J].現代教育技術，2014（12）：112-117.

[12] 王長江，胡衛平，李衛東.“翻轉的”課堂：技術促進的教學[J].電化教育研究，2013（8）：73-78.

[13] 何朝陽，歐玉芳，曹祁.美國大學翻轉課堂教學模式的啟示[J].高等工程教育研究，2014（2）：148-151.

[14] 劉海涌，郭濤.混合式學習方法在傳熱學實驗課教學中的應用研究[J].現代教育技術，2018（11）：39-40.