土木工程专业《水文学》课程教学改革探讨

1、土木工程专业水文学课程教学改革探讨水文学是建设部高校土木工程学科专业指导委员会推荐 课程，有些高校把它设为专业必修课，也有的把它设为选修课。 该课程针对土木工程专业的特点和需要，阐述水文学的基本概 念、理论和方法，重点从土木工程对水文知识的需要角度出发， 将水文学知识、理论和方法与专业知识相结合，应用于土木工程 中。但从实际教学实践来看， 土木工程专业的学生似乎并不十分 重视该课程。通过实际调查发现，大部分土木工程专业的学生， 只对土木工程专业主干课程感兴趣，而对水文学课程则学习 积极性低，学习效果差。进一步分析，造成这种教学被动局面的 根本原因，一方面固然有学生认识上的问题，但另一方面，也可

2、 以说是更重要的方面，还在于该课程的教学问题。鉴于此，本文试从水文学教学内容编排、教学方法、实 践教学等方面进行探讨，提高学生学习的积极性，使本课程的教 学更好地服务于专业培养目标。一、改革教学内容编排，将理论知识与课程实际应用紧密结合水文学该课程的主要任务是使学生掌握水文和桥涵孔径 及冲刷计算的基本概念、基本理论和基本计算方法，并具有分析 问题和解决问题的能力。该课程以理论研究为主，如降水、蒸发、 下渗、产汇流的基本原理和规律，又十分强调应用方法的掌握，如相关分析方法、桥涵孔径设计等。水文学教学理论课程和实验课程的综合化趋势，是现代 科学技术交叉综合整体化发展趋势的必然体现。 一方面讲授必要

3、 的基础理论知识， 另一方面在实践教学过程中要求学生掌握更多 的、特别是综合性实验技能， 从而锻炼学生的综合运用知识能力 和分析、解决问题的能力。在课程教学内容的安排上，既不能面 面俱到， 导致课程重点内容不突出， 学生抓不住课程的主线和重 点，也不能出现基本知识点的断链情况， 从而导致课程内容不连 贯，人为增加学生学习课程的难度。据此，笔者试提出教学内容 的编排建议如下：1 绪论，含水文学的教学内容与任务及其与土木工程 的关系。 2 河流水文，含水文学与水文测站，降水的观测与流 域平均降雨量计算，蒸发与下渗，径流的形成及表示方法，水文 循环和水量平衡，江河水位、流量、泥沙观测及资料整理，水文

4、 资料的收集来源。 3 水文资料统计分析方法，含统计分析的任 务和方法，现行水文频率计算方法一适线法，相关分析方法。 4 设计洪水推求， 含由流量资料推求设计洪水， 由暴雨资料推求设 计洪水，小流域设计洪水推求。 5 桥涵孔径设计。 6 实验与实 习，含水文测流实验、水文站实习与上机实习等。二、采用灵活多样的教学方法1 强调师生交往，构建互动的师生关系、教学关系 教师与学生都是教学过程的主体， 教学是教师的教与学生的 学的统一，这种统一的实质是交往。 水文学课程内容的理论 性强，因此应处理好传授知识与培养能力的关系， 激发学生的学 习积极性， 培养学生掌握和运用知识的态度和能力， 使每个学生

5、都得到充分的发展。在教学过程中，强调师生间、学生间的动态 信息交流，实现师生互动、相互沟通、相互影响、相互补充。使 传统意义上的教师教和学生学， 让位于师生互教互学， 彼此将形 成一个真正的“学习共同体”。2 采用启发式教学和反馈式教学相结合的教学方式 教师在授课时要提纲挈领，鼓励学生发表自己的看法和见 解，鼓励学生通过互助讨论的方式解决问题， 教师在其中只起引 导作用。进行启发式教学就要把全面、 系统地讲授教材内容改为首先 向学生介绍本章节知识结构框架， 然后讲授重点和难点。 根据教 学需要适时设置提问， 启发学生积极思考。 例如在第八章产流机 制学习过程中，采用启发式教学，让学生思考：为什

6、么有时候降 雨能使河流水位上涨， 有时候却不能使河流水位上涨。 要回答这 个问题，引入学习本章第一节降雨的损失、截留和填洼，部分水 分到达地表后， 就是包气带对水分的分配了， 于是接着学习第二 节包气带及其结构和第三节包气带水分动态及对降雨的再分配 作用。分配过程中就有可能产生径流。哪些情况产生径流呢?于是进入第四节的学习，产流的基本物理条件。启发式教学，剖析 章节知识结构框架，学生学习自主性明显增加。为了解决课程内容多、 课时紧的矛盾， 对某些章节的内容可 采用反馈式教学，课堂上只讲基本内容、基本思路，让学生自学 并定期反馈自学情况。 如植物散发是流域蒸发的一部分， 但植物 散发原理规律学生

7、在之前的课程中已了解，可以提示性讲解。3 采用以多媒体教学为主、传统板书为辅的教学手段水文学课程涉及很多抽象概念、空间概念和动态过程。 教师用传统的板书教学很难将这些概念及过程清晰地展现在学 生面前，而使用多媒体教学可以将抽象的解释直观化。比如在 “降雨径流形成过程”一节的教学中，用三维动画演示蒸发水汽输送一降雨一下渗一径流形成的整个过程， 就会让学生 对比较抽象的内容有一个比较直观的理解， 还可以提高学生的学 习兴趣。 再经过教师的进一步讲解和学生的积极参与， 常常会起 到事半功倍的作用， 大大地改进了课堂的授课效果， 提高了教学 效率。但是对于需要演算、 推导过程的基本理论内容， 比如讲解

8、新 安江模型时， 虽然用多媒体教学速度较快， 但学生难以跟上推导 过程，这部分内容用传统的板书教学，条理性好，速度慢，使学 生学得更扎实。4 适时运用案例教学法“设计洪水推求”这一章应用性极强， 要达到理想的教学效 果，就要根据情况适时运用案例教学法。 在对这一章进行教学时， 由于是叙述性的内容， 表面文字没有什么难度， 照本宣读不仅枯燥乏味， 最重要的是学生不能领会它的重要性， 所以笔者通过一 些具体的工程实例来讲解， 在这章内容结束后， 就让学生分小组 直接参与到“XX小型水库设计洪水推求”工程项目中来，这样学生的积极性就被调动起来，对教学内容的学习掌握也就更有 效。近年来，笔者已经陆续籽

9、“频率分析”、“暴雨强度公式推 求”、“小流域的暴雨洪峰流量计算”等方法、 技术结合实际应 用传授给学生，并收到了实效。5 课外查阅资料和课堂讨论相结合 为了提高学生的学习热情， 针对目前水文学研究中存在的一 些问题，开展不同专题的讨论，分成 45组，组织查阅相关文 献，通过阅读论文、科研报告，使学生对水文学发展中存在的问 题有所了解，同时，也提高他们的积极性和主动性，让他们各抒 己见，学生真正感受到本课程在实际工作中的重要性。三、加强和改进实践教学环节 水文学课程的实践环节分为课间实验 （2 学时） 、上机实 习（4 学时）与课程实习 （1 天）。为了加强实践教学，提高实践教 学质量，笔者根

10、据学校实际情况，编写了切实可行的水文学实 验大纲、实验指导书和水文学实习大纲、实习指导书，提 前将实验、实习计划和指导书发给学生，让学生提前熟悉实验、 实习内容。同时严格考核标准，实验、实习均按百分制评定，课 间实验根据考勤、态度、外业及上机操作熟练程度、实验报告内 容等进行考核；实习按平常考核 （占 20） 、仪器操作考核 （占 30 ） 、实习小结考核 （占 30） 、成果质量考核 （占 20） ，分别 予以打分。1 课间实验 课间实验通常采用“现场实物教学”，通过“先讲后练”、 “边讲边练”、“先练后讲”的方法，先由教师演示操作过程， 再由学生自己操作，教师指导，直到学生能够独立操作为止

11、。课 间实验的主要目的是让学生对水文测验和仪器操作有一个初步 的认识， 以熟悉各种水文测试仪器的基本操作和数据处理； 通过 实验，及时巩固课堂教学的内容，加深对基础理论的认识，同时 可以为以后的集中实习打好基础。2 上机实习 一般情况下，分配水文学课程上机实习 4 个学时，主要 目的有：熟悉气象资料/水文测验的收集与整理； 掌握流域 产汇流计算方法；及时把新思想、新理论、新技术、新方法反 映到课程教学之中，指导学生运用计算机相应计算分析软件完 成。如：EXCEL MATLAB SPSS等等，既适应现代学科的发展， 又锻炼学生计算机应用技能。 由于上机实习内容丰富， 计算量大， 需要边讲边上机，

12、 课时安排不够可以适当延长。 这样最终能使学 生对这些方法步骤和过程有一个了解， 巩固了课堂教学内容， 提 高了学习的积极性。3 课程实习在总结过去实习经验的基础上， 我们提出了“点线结合、 全 面与重点、 方便与实效”的实习点确定原则。 这一原则针对课间 实习具有时间短、次数少的特点，重点强调实习的内容和效果。 “点线结合”是指实习点是由预先选定的若干观测点连接构成 的；“全面与重点”是指在选择观测点和路线时， 一定要使实习 内容既全面又重点突出，所选地点要典型、有代表性；“方便与 实效”是指实习地点在交通和费用方面既便利又合理， 同时又能 保证实习效果。笔者的做法是：首先，组织学生去广州五山气象站参观，听 专业工程师讲解整个气象观测要领， 观测卫星云图， 并了解天气 预报的整个过程。然后组织学生去广东省 XX局水文站参观水位 流速测流过程，同时，与之相结合的有，借助以建成的小型气 象观测站，在学生中开展降雨、蒸发观测，按照两人一组，每天 在早 8时、晚 8 时观测，并采用流速仪在室内测断面流速。指导 具有科研兴趣的学生对收集来的降雨观测资料进行分析， 了解测 站代表区域降雨情况。 其次，组织学生参观广东省水利试验基地， 该基地是具有现代化水平的水利科学试验研究基地和工程研究 中心