立足水文气象专业，优化水文测验实习

王 洁

（南京信息工程大学 水文气象学院，江苏 南京 210044）

一、引言

水文气象学是一门以气象学和水文学理论和方法为基础、以水文工程应用为导向，运用气象学和水文学的基本原理和方法解决水文气象实际问题的新兴学科［1］［2］。本着以“气象学和水文学内涵式结合，以理论指导实践，以需求引导创新”的原则，根据当前阶段水文水利和气象等业务部门对高质量水文气象人才提出大量需求，我国首个培养水文气象学本科生的专业在南京信息工程大学水文气象学院 （后文简称：我院）应运而生，但传统水文学课程已经不适应社会新的需求。新的学科，新的需求，必然要求我们对传统水文课程进行改革。

水文测验、水文预报、水文与水利计算，简称“测、报、算”，是传统水文水资源专业的核心课程［3］。水文测验学是研究如何正确、经济、迅速地测定各种水文要素的数量及其在时间和空间上的变化过程，是水利类专业本科生的主干专业课程。实践性强是水文气象学基础系列课程的显著特点之一，在教学中特别强调理论要与实践结合。水文测验实习是将理论课程付诸实际生产实践的，从而使水文学本科生获得重要的专业技术训练的野外实践过程。本文结合水文气象学的新学科特点，以水文测验实习为例，其实习目的和实习内容是根据水文与水资源工程专业学生的培养目标制定的，直接照搬到水文气象学专业上，不符合水文气象专业学生的培养目标。笔者根据水文气象学的独特学科特点，优化传统水文测验实习目标和内容，使之更符合水文气象专业的培养目标，进而培养具备扎实基础、熟练水文测验技能专业背景的水文气象专业技术型人才，为今后从事水文气象行业相关的水信息采集，水文气象数据处理方面的工作打下基础。

二、水文气象学的必要性与独特性

水文气象学是我国、亚洲，乃至全球的新兴交叉学科，目前国际上只有俄罗斯、瑞典、英国、乌克兰四个国家拥有水文气象研究机构。气象学与水文学长期以来处于割裂状态，传统的水文学只研究降水落到地面之后的各种过程，气象学则只关注降水在空中未降落之前的各种过程，即水文学上不接天空，气象学下不接地气，二者之间“割裂性”使得很多社会实际问题不能有效解决。随着社会进步与经济发展，单纯的水文学或气象学已经不能满足实际发展的需要。而水文气象学作为纽带将水文学和气象学二者有机地、巧妙地结合起来，同时是气象学和水文学发展的新亮点，它使得气象学接地气，使得水文学往上游端发展，是理论与实际结合的典范。其产生与人类社会对洪涝灾害现象的认知水平、抗御灾害的能力、科学技术的进步和社会经济的发展密切相关，其内涵和研究的领域随之不断深化和发展。俄罗斯的水文气象着重研究高纬度地带融雪和降雨产生的降雨-径流机理及应用；美国的水文气象着重研究中低纬度的季风和热带气旋引起的降雨-径流机理及应用，尤其是飓风引起的极端暴雨洪灾的分析、计算和预报。

水文气象学本科学生的培养，既要考虑水文学与气象学知识的有机结合，又要考虑其较强的实践性。因此，本学科的学生既要学习气象学的知识，如天气动力学、动力气象学等，又要学习水文学的知识，如水文学原理、水文测验学等，更要学习水文气象交叉方面的知识，如水文气象学、水文气象集合预报等。水文气象学的这种有机性和实践性，要求教学过程要特别强调理论要与实践结合，同时要求在水文学课程中渗透气象学知识，在气象学课程中渗透水文学知识。

三、传统水文测验实习内容及存在的问题

水文测验学是水文气象专业的必修课程，实践性强，与具体生产业务密切相关，其实习教学环节是培养水利学科应用型人才实践能力和创新能力的重要渠道，是水利类教育教学的重要环节。根据水文气象专业自身特色，积极探索适合创新人才培养的水文测验实习模式具有重要意义。

水文测验实习的主要目的在于加强学生专业实践能力的培养，提高学生的操作实践能力；通过水文测站的生产实践，初步掌握测站的主要测验业务和技能，并加深对水文测验理论的理解，使学生将水信息采集和水文数据处理基本理论、基本方法付诸实践，进行基本水文测验专业技能训练。要求学生通过在站实践，增强对水文现象的感性认识，掌握各种水文要素的观测及测验方法；通过观测、测验报表的填写和成果的计算等基本技能的训练，结合教学、科研进行试验研究，培养分析问题、解决问题的能力。传统水文测验实习的主要内容包括水信息采集的野外仪器使用培训和实际水文数据处理两部分，重点和难点在于培养和训练学生水文测验的基本技能，具体包括以下几个方面：（1）降水与水位观测及其资料整理；（2）水准测量和大断面测量及技术：完成水准测量和河道大断面测量外业工作，并完成相应的资料整理，绘制大断面图；（3）流速测验与测速垂线精简：完成流速测验，并在保证流量计算结果精度的前提下，采用最少的测速垂线数目，并确定其在断面上的分布，点绘全断面精简后的测速垂线位置图；（4）流速脉动实验：通过流速脉动实验掌握流速脉动的特性、变化及分布规律，推求流速误差与测速历时的定量关系。（5）测站资料整编：对实习测站年实际数据的分析、计算、定线、推流，初步掌握受混合影响的水位流量关系的数据处理方法；悬移质泥沙数据处理的定线方法，并进一步了解测验工作与数据处理工作的互相关系。

笔者结合在国外多年求学和教学的科研经验，考虑不同的学科特色，与国外水文测验实习方面比较，传统水文测验实习主要存在以下几个问题。

1.实习方式老套，死板照条，不具有创新性：目前高校水文测验实习，学生多根据具体的实习任务，流水线式、按部就班地完成实习内容。某些学生实习结束后都不清楚为什么要做这些测量，这些测量的目的是什么，测量出的结果怎样应用在实际生产中。现存的实习方式不能实现预期实习目标。

2.实习内容陈旧，一成不变，未考虑具体学科特点：一直以来，现在水文测验实习内容没有发生过大的变化，笔者求学时如此，为师时亦如此。现有的水文测验教材反映的是陈旧、常规的测验内容和方法，远远适应不了实际教学需要，现代先进的测流、测深及水文气象自动测报系统等新理论、新技术、新方法都没有得到应有的反映［4］。与国外高校相比，我国大多数高校没有根据本校学科的特色，制定相应的实习内容。本课程应特别注重其实践性，日本美国等国家院校，水文测验实习的比重占50%左右［5］，而我国大部分院校的比重仅20%，甚至更低。相比而言，我国水文测验教学没有侧重其实践性，不利于培养学生理论联系实际能力和创新能力。

3.教学方法落后，教学仪器陈旧，考核方式单一：国内水文测验的教学主要以理论课和野外实习相结合的方式进行，两者本身是相辅相成的关系，但某些高校往往第一年安排理论课学校，第二年安排实习课，导致两者相互脱节；教学仪器陈旧，课堂上不能展示最新的水文测验技术方法。与国外相比，国内水文测验实习主要以实习报告形式展示实习效果，考核学生对实习内容的掌握程度。这种考核方式不能合理地反映学生的实际水平，也不能有效考查学生的创新能力。

四、新学科水文测验实习的挑战与改进

针对水文气象专业的独特性，我院以实验教学示范中心建设为契机，以培养能力、提高素质为主线，以培养创新型和应用型人才为目标，构建“一体化、三层次、多形式”的水文气象学实践教学体系［6］，并在这一基础体系上进行科学有效的实施和管理。一体化是指把相关的实验知识、技术和方法有机地组织在一起形成一个完整的体系；三层次是指将实践教学分为基础性试验、综合应用型实验和实践创新型实验三个层次；多形式是指实习实践的方式不拘一格，室内、室外相结合，讲授式、启发式、自学式、开放式等多种形式有机组合的实践教学。在我院这种有机实践教学体系下，针对我国水文测验学现存的问题，结合水文气象学的具体特点，并考虑我国水文测验发展的总体方向及现代化科学技术发展的趋势，我院水文测验实习的改进措施如下：

首先健全水文测验实习内容，在原有基础上增加气象学要素，使之体现水文气象有机结合的特色，如增加多时段降水、气温、风速、辐射、湿度及蒸发的观测，分析气象因子与流量、蒸发的相关关系，总结出对流量影响最大的一个或者一组气象因子，这可以对河流流量的影响因素有更深刻的理解，也可以更好地理解水文气象过程。

其次改进水文测验的实习实践形式。野外实习之前采取理论讲解与视频演示相结合的方式，让学生理解实习的方法和原理，初步掌握实习的相关技巧；到达具体实习场所，再采取现场演示，边讲边做、边做边讲，与学生共同完成实习所要求的内容。实习过程，务必保证每一个学生亲自动手，熟练掌握每一个实习内容。同时要改变传统单一、填鸭式的实验形式，增加开放式实验环节，让每个学生或每个小组自己提出问题，自己设计实验，自己动手完成，最大限度地激发学生的创新性。

此外，要改变单一的考核评价方式，采取实习报告与现场答辩相结合的考核方式。传统实习报告的形式可以系统地、全面地考核学生是否了解实验的目的、意义，是否掌握实验内容、实验方法，是否理解每一个实验过程，是否学会争取分析实验结果，此方法具有全面性的特点。但是传统报告的形式不能合理体现学生的创新能力和实际操作能力，现场答辩可以直接考核学生的动手操作能力，通过现场提问实验的关键过程，考核学生的临场应变能力、学生对实验掌握的熟练程度，答辩与提问相结合填补了传统实习报告的不足之处，完善了水文测验实习的综合考核评价体系。

［1］杨文峰，周辉，李明，等.水文气象预报研究述评［J］.陕西气象，2007，5：14-18.

［2］张小娜.水文气象专业设置初探［J］.教育教学论坛，2013，37：134-136.

［3］芮孝芳.水文学原理［M］.北京：中国水利水电出版社，2004.

［4］张利平，夏军，许建民，付小平.水文实验教学改革的研究与应用［J］.长江职工大学学报，2001，18（3）：36-38.

［5］康艳，宋松柏，王双银.水文测验类实验项目教学方法改革探索［J］.实验实践教学，2013，31：145-146.

［6］邵月红，胡颖文，张小娜，邓鹏.水文气象学实践教学体系的构建与管理［J］.文教资料，2013，14：162-164.