摘要：水土保持專(zhuān)業(yè)的“工程水文計(jì)算”課程教學(xué)不僅具有概念抽象、實(shí)踐應(yīng)用性強(qiáng)及相關(guān)知識(shí)多等普遍特點(diǎn)，還具有側(cè)重中小型水利水保工程、學(xué)生專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱、學(xué)習(xí)要求相對(duì)較低等特點(diǎn)。教師在教學(xué)環(huán)節(jié)中，采用野外課程實(shí)踐和課堂教學(xué)相結(jié)合的方法，Χ繞水利水保工程規(guī)劃設(shè)計(jì)與管理等對(duì)水文計(jì)算要求這一中心，加強(qiáng)課程基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力，并采用現(xiàn)代多ý體技術(shù)的圖、聲和動(dòng)畫(huà)制作等手段改進(jìn)課堂教學(xué)方法，使學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)能更深層次地掌握及運(yùn)用“工程水文計(jì)算”課程。
關(guān)鍵詞：水土保持；工程水文計(jì)算；課程教學(xué)；教學(xué)探索；教學(xué)實(shí)踐
由于水土保持（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“水�！保⿲�(zhuān)業(yè)主要目標(biāo)之一是培養(yǎng)從事水土保持工程高級(jí)技術(shù)與管理的人才，而水土保持工程從興建到運(yùn)行一般都要經(jīng)歷規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)及管理運(yùn)營(yíng)三個(gè)階段，其中ÿ階段都需要定量預(yù)估δ來(lái)水文情勢(shì)作為依據(jù)。為了得到較為準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)結(jié)果，必須對(duì)工程各個(gè)階段進(jìn)行相應(yīng)的水文計(jì)算。因此，有必要針對(duì)水保專(zhuān)業(yè)本科生開(kāi)設(shè)“工程水文計(jì)算”這門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課程。針對(duì)水土保持工程的性質(zhì)和需求，將水文學(xué)的基本理論和方法與工程實(shí)踐相結(jié)合，通過(guò)一系列分析與計(jì)算，為工程建設(shè)與管理提供水文依據(jù)。[1]然而，水保專(zhuān)業(yè)相對(duì)于水文與水資源工程等專(zhuān)門(mén)學(xué)習(xí)水文的專(zhuān)業(yè)來(lái)講，專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)目的、學(xué)習(xí)要求等各方面都有其自身特點(diǎn)，如水保專(zhuān)業(yè)學(xué)生在水文測(cè)驗(yàn)、水利工程等基礎(chǔ)知識(shí)方面較為薄弱，且其多側(cè)重于為淤地壩、谷坊、梯田建設(shè)等水土保持工程建設(shè)與管理服務(wù)，這就決定了該專(zhuān)業(yè)的“工程水文計(jì)算”課程教學(xué)必然存在其自身的特點(diǎn)，筆者在這方面進(jìn)行了一些初步的研究探索與實(shí)踐。
一、“工程水文計(jì)算”課程的教學(xué)特點(diǎn)
“工程水文計(jì)算”課程主要學(xué)習(xí)與涉水工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和管理運(yùn)營(yíng)有關(guān)的水文分析與計(jì)算問(wèn)題，涉及的內(nèi)容主要包含“水文測(cè)驗(yàn)、降雨徑流關(guān)系分析、水文分析與計(jì)算、水文預(yù)報(bào)”等，其具有相關(guān)概念較為抽象，[2，3]涉及水利工程方面的知識(shí)點(diǎn)較多，以及計(jì)算繁瑣、學(xué)習(xí)枯燥乏ζ的特點(diǎn)，這些給該課程的教和學(xué)均帶來(lái)一定的難度。因此，欲達(dá)到良好的教學(xué)效果，授課教師須結(jié)合該課程的特點(diǎn)，針對(duì)不同的學(xué)生實(shí)際情況，因材施教，制訂切實(shí)可行的教學(xué)方案，運(yùn)用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)手段，將其內(nèi)容簡(jiǎn)明直觀地予以呈現(xiàn)。[4]在教學(xué)中應(yīng)牢牢把握以下該課程特點(diǎn)。
1.概念抽象
“工程水文計(jì)算”課程涉及的概念和原理大多較為抽象，導(dǎo)致學(xué)生往往難以理解，從而對(duì)課程失去興趣和信心。教師在講述基本概念和原理時(shí)，如果只是照本宣科或只講理論知識(shí)，很難有好的教學(xué)效果。因而應(yīng)該首先從實(shí)踐需要出發(fā)，講清楚基本概念和原理產(chǎn)生的相關(guān)背景，并突出相關(guān)理論的實(shí)踐意義，其次要從復(fù)雜的工程實(shí)際背景中歸納總結(jié)出典型理論問(wèn)題，使抽象的概念原理形象具體化，便于學(xué)生理解并吸收掌握原理的內(nèi)涵，從而提高學(xué)習(xí)的積極性。[5]
如講到“頻率”這個(gè)抽象的概念時(shí)，可借助與其密切相關(guān)的“重現(xiàn)期”概念加以理解，所ν重現(xiàn)期是指某隨機(jī)變量的取值在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)平均多少年出現(xiàn)一次，即通常所說(shuō)的多少年一遇。對(duì)于這個(gè)概念，由于學(xué)生在實(shí)際生活中經(jīng)常聽(tīng)到，應(yīng)該很容易理解。在講授過(guò)程中可以舉例，“某地區(qū)發(fā)生了百年一遇的洪水”，表示洪水重現(xiàn)期為100年，則頻率為其倒數(shù)1/100，而“某水庫(kù)的設(shè)計(jì)洪水λ為千年一遇”，其設(shè)計(jì)洪水頻率為重現(xiàn)期1000年的倒數(shù)0.1/100，這樣學(xué)生就很容易結(jié)合實(shí)際生活來(lái)理解“頻率”這個(gè)概念了。
2.實(shí)踐應(yīng)用性強(qiáng)
作為一門(mén)應(yīng)用水文學(xué)課程，“工程水文計(jì)算”最終目標(biāo)是要求學(xué)生將課程中所學(xué)的基本理論、基本計(jì)算方法應(yīng)用到工程實(shí)踐中去，因此具有很強(qiáng)的實(shí)踐應(yīng)用性。在傳授學(xué)生理論知識(shí)的同時(shí)，教師應(yīng)該通過(guò)教學(xué)實(shí)習(xí)及課程實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)提高學(xué)生的實(shí)踐能力和解決問(wèn)題的能力，達(dá)到學(xué)以致用，并拓寬學(xué)生的知識(shí)面。[6]
如講到“水文信息采集”這部分內(nèi)容時(shí)，可以先在課堂上讓學(xué)生明白水文數(shù)據(jù)是設(shè)計(jì)年徑流、設(shè)計(jì)洪水計(jì)算等的基礎(chǔ)信息，是相關(guān)水利工程效益發(fā)揮和規(guī)模確定的主要依據(jù)，并在此基礎(chǔ)上，將水文信息采集方法及步驟講授清楚；隨后帶學(xué)生去水文站或相關(guān)實(shí)習(xí)基地進(jìn)行實(shí)習(xí)，并請(qǐng)工作人員實(shí)地操作講解降水、蒸發(fā)、水λ、流速、泥沙等水文要素的測(cè)驗(yàn)方法，可能的情況下讓學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，這樣學(xué)生就很容易將理論與實(shí)踐相結(jié)合來(lái)理解并掌握如何獲取水文數(shù)據(jù)了。
3.相關(guān)知識(shí)多
“工程水文計(jì)算”課程涉及到的內(nèi)容很豐富，具有很強(qiáng)的綜合性，因此該課程與其它大量相關(guān)課程內(nèi)容有密切聯(lián)系，要求學(xué)生掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，才可能達(dá)到較好的教學(xué)效果。其相關(guān)知識(shí)主要包括高等數(shù)學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)等數(shù)理基礎(chǔ)知識(shí)及水文學(xué)原理、水文統(tǒng)計(jì)學(xué)、水力學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。
二、水保專(zhuān)業(yè)“工程水文計(jì)算”課程的教學(xué)特點(diǎn)
水保專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)“工程水文計(jì)算”課程，主要是為了讓學(xué)生在了解水文測(cè)驗(yàn)、水文統(tǒng)計(jì)等知識(shí)的基礎(chǔ)上，能運(yùn)用水文分析與計(jì)算的基本原理和方法，開(kāi)展水土保持工程規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理的水文計(jì)算和預(yù)報(bào)等。針對(duì)水保專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，該課程應(yīng)更加側(cè)重于在中小型水利水保工程，如淤地壩、谷坊等建設(shè)的水文計(jì)算方面，此外還應(yīng)增加林草生態(tài)恢復(fù)和梯田建設(shè)等對(duì)流域降雨徑流關(guān)系的影響分析等內(nèi)容。同時(shí)該專(zhuān)業(yè)學(xué)生特點(diǎn)也使其教學(xué)在具有上述普遍特點(diǎn)的同時(shí)也具備不同于其它專(zhuān)業(yè)的一些特點(diǎn)。
1.側(cè)重中小型水利水保工程
由于水土保持工程更多地分布于中小流域，且以中小型工程為主，因此應(yīng)當(dāng)突出中小流域和中小型工程的特點(diǎn)來(lái)講解。教學(xué)應(yīng)在滿(mǎn)足教學(xué)大綱要求的前提下，重點(diǎn)地講解中小型工程所需的水文分析與計(jì)算方法。特別是針對(duì)我國(guó)黃土高原水土流失嚴(yán)重地區(qū)，已建和在建大量的淤地壩工程，而其中很多工程存在一定的安全隱患，因此，在教學(xué)中應(yīng)分別針對(duì)不同規(guī)模的淤地壩規(guī)劃設(shè)計(jì)的水文計(jì)算過(guò)程給出詳實(shí)的講解和應(yīng)用說(shuō)明。此外，對(duì)于已建的小型水利水保工程，應(yīng)通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步了解如何優(yōu)化其水土保持效益發(fā)揮。 另一方面，在目前的小流域水土保持規(guī)劃中，林草生態(tài)恢復(fù)和梯田建設(shè)等措施被廣泛地應(yīng)用，而這些措施對(duì)流域降雨徑流關(guān)系會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。進(jìn)一步在進(jìn)行工程規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理所需的水文計(jì)算和預(yù)報(bào)時(shí)，就必須將這一影響予以分析考慮。這部分內(nèi)容也正是面對(duì)水保專(zhuān)業(yè)學(xué)生講授“工程水文計(jì)算”課程時(shí)所特有的。
2.專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱
由于水保專(zhuān)業(yè)主要是要培養(yǎng)水土保持領(lǐng)域的專(zhuān)門(mén)人才，且限于學(xué)制，因此在制訂專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃時(shí)，僅能開(kāi)設(shè)與水土保持緊密相關(guān)的課程，并不可能涉及很多與“工程水文計(jì)算”課程相關(guān)的技術(shù)基礎(chǔ)課程和專(zhuān)業(yè)理論課程。同時(shí)，該專(zhuān)業(yè)通常被定λ于農(nóng)科，比起水文與水資源工程等工科專(zhuān)業(yè)來(lái)講，無(wú)論是數(shù)理基礎(chǔ)，還是水文學(xué)原理、水力學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，可能都會(huì)相對(duì)薄弱一點(diǎn)。因此，在講授“工程水文計(jì)算”課程時(shí)，有必要對(duì)所需背景知識(shí)進(jìn)行相應(yīng)的適當(dāng)補(bǔ)充，以幫助學(xué)生理解和掌握該門(mén)課程的知識(shí)。
3.學(xué)習(xí)要求相對(duì)較低
對(duì)水保專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，“工程水文計(jì)算”通常是作為專(zhuān)業(yè)選修課的，學(xué)習(xí)要求相對(duì)較低。同時(shí)該課程的內(nèi)容較多，但授課學(xué)時(shí)非常有限（目前一般為32學(xué)時(shí)），因此在教學(xué)內(nèi)容的總體設(shè)計(jì)上需要有所取舍，不能在水文學(xué)知識(shí)和技能方面對(duì)學(xué)生有太高要求。
三、課程教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)處理
1.抓住課程特點(diǎn)，注重應(yīng)用性
教師在進(jìn)行講授時(shí)，應(yīng)基于水保專(zhuān)業(yè)“工程水文計(jì)算”課程的教學(xué)目的和大綱，抓住應(yīng)用性的特點(diǎn)，將ÿ一部分的教學(xué)目標(biāo)與實(shí)際工程需求緊密結(jié)合。課程內(nèi)容不應(yīng)受限于所選教材，而是應(yīng)在廣泛收集閱讀相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合教學(xué)團(tuán)隊(duì)多年的教學(xué)科研經(jīng)驗(yàn)，將課程理論知識(shí)與具體水土保持工程實(shí)例和最新科研成果相結(jié)合，以專(zhuān)業(yè)能力結(jié)構(gòu)分析教材內(nèi)容，對(duì)其進(jìn)行重新組織、加工精練、補(bǔ)充提高，重點(diǎn)突出工程應(yīng)用性強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容，如設(shè)計(jì)洪水推求、流域產(chǎn)匯流計(jì)算等。再如，對(duì)課本介紹的大流域的例子，不宜多講，而對(duì)中小流域的例子，則盡量多講、細(xì)講。
2.重視實(shí)踐能力培養(yǎng)
人類(lèi)認(rèn)識(shí)事物通常遵循“實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)”這一客觀規(guī)律。針對(duì)“工程水文計(jì)算”這樣具有很強(qiáng)實(shí)踐應(yīng)用性的課程，在教學(xué)中尤其需要加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)。[7]教師應(yīng)在課堂上對(duì)基本原理和方法予以介紹的基礎(chǔ)上，盡可能加強(qiáng)教學(xué)實(shí)習(xí)及課程實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐環(huán)節(jié)，從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。如可以這樣安排學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)：先借助實(shí)驗(yàn)室的小型氣象站，讓學(xué)生了解蒸發(fā)、降水等有關(guān)氣象數(shù)據(jù)的觀測(cè)整理方法；再帶學(xué)生去水文站參觀，并通過(guò)工作人員的講解，學(xué)習(xí)降水、蒸發(fā)、水λ、流速、泥沙等的實(shí)際測(cè)驗(yàn)方法；最后帶學(xué)生到有關(guān)水利水電設(shè)計(jì)研究院進(jìn)行實(shí)習(xí)，掌握在實(shí)際工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中推求設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值等的方法。通過(guò)這一系列實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)不僅得到鞏固，而且綜合利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力得到提高，學(xué)習(xí)興趣和求知欲也能得到增強(qiáng)。
3.抓住課程重點(diǎn)，適當(dāng)有所取舍
對(duì)于教材內(nèi)容，切不可“胡子üë一把抓”，而是要Χ繞水保專(zhuān)業(yè)“工程水文計(jì)算”課程的教學(xué)目的和大綱，分清主次，抓住重點(diǎn)，適當(dāng)取舍。在講授過(guò)程中，應(yīng)抓住基本原理方法，重點(diǎn)講授工程實(shí)踐中的普遍性問(wèn)題，使學(xué)生在牢固掌握水文分析計(jì)算理論知識(shí)的基礎(chǔ)上能初步將其應(yīng)用于簡(jiǎn)單的工程實(shí)踐。首先，在“廣度”方面要有所取舍，課程講授應(yīng)緊密Χ繞水保專(zhuān)業(yè)的學(xué)生今后面對(duì)較多的水土保持工程規(guī)劃設(shè)計(jì)管理所需要的工程水文計(jì)算知識(shí)來(lái)進(jìn)行，對(duì)于今后較少用到的教學(xué)內(nèi)容果斷略去或從簡(jiǎn)。同時(shí)，在“深度”上應(yīng)適當(dāng)取舍，通常來(lái)講，工程水文分析與計(jì)算所依據(jù)的基本原理必講無(wú)疑，但一些相對(duì)較深且與工程實(shí)踐應(yīng)用關(guān)系不大的理論問(wèn)題宜從簡(jiǎn)，如土壤蒸發(fā)模型、影響降水（暴雨）的天氣系統(tǒng)等內(nèi)容。[8]在水文分析與計(jì)算方面，重點(diǎn)讓學(xué)生掌握各種地區(qū)和資料條件通常所適用的方法。同時(shí)針對(duì)水保專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，對(duì)適用于無(wú)資料、短缺資料地區(qū)中小流域的有關(guān)計(jì)算方法應(yīng)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)。
4.注重教學(xué)方法改進(jìn)
針對(duì)水保專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，“工程水文計(jì)算”課程中有一些相對(duì)來(lái)說(shuō)較難理解和掌握的內(nèi)容，教師應(yīng)在教學(xué)方法和模式上下文章，采用現(xiàn)代多ý體技術(shù)的圖、聲和動(dòng)畫(huà)制作等手段，將看起來(lái)枯燥的課本知識(shí)用自己的語(yǔ)言生動(dòng)直觀地表達(dá)出來(lái)，使學(xué)生易于接受。例如框圖法是一種精煉而又形象直觀的內(nèi)容總結(jié)方式，是一個(gè)由平面知識(shí)到立體感知的過(guò)程。它的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)將相對(duì)零散的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行合理整合，使其有機(jī)銜接，有邏輯層次。對(duì)學(xué)生接受、理解與掌握教學(xué)內(nèi)容非常有利，可以讓學(xué)生在整體全局把握知識(shí)體系的同時(shí)，明確各知識(shí)點(diǎn)的相對(duì)λ置與相互聯(lián)系，在抓住知識(shí)主線(xiàn)的同時(shí)，順藤摸瓜，各個(gè)擊破。[9，10]筆者所在的教學(xué)團(tuán)隊(duì)多年教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，框圖法很適用于“工程水文計(jì)算”這類(lèi)解決問(wèn)題方法多樣化、知識(shí)點(diǎn)繁多且龐雜的課程的教學(xué)過(guò)程。
如講到“由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水”這部分內(nèi)容時(shí)，可用圖1所示的計(jì)算框圖。通過(guò)對(duì)這一框圖的展示與講解，學(xué)生就很容易從整體全局的角度把握由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算過(guò)程。
四、結(jié)語(yǔ)
水保專(zhuān)業(yè)的“工程水文計(jì)算”課程教學(xué)有其自己的特點(diǎn)，應(yīng)把握好教學(xué)大綱中教學(xué)目的，精心組織教學(xué)內(nèi)容，合理取舍，抓住課程特點(diǎn)和培養(yǎng)目標(biāo)，不斷探索教學(xué)方法，有效處理ÿ一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，才能持續(xù)提高課程教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)課程感染力，全方λ、多層面激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力和思維能力以及探索求知精神，使學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)能更深層次地掌握及運(yùn)用“工程水文計(jì)算”課程，并真切認(rèn)識(shí)到理論來(lái)源于實(shí)踐，又應(yīng)用服務(wù)于實(shí)踐的基本道理。
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