海绵城市建设战略需求下的水文气象专业课程设置探讨

【摘要】大学的教育与学科发展应瞄准国际科技前沿，以国家目标和战略需求为导向。本文瞄准国家海绵城市建设重大战略需求下的水文气象学科发展，分析目前水文气象专业课程建设现状，指出存在问题，在此基础上提出新形势下课程建设与人才培养对策。为水文气象学科的发展提供一定的建议。

【关键词】海绵城市 水文气象 交叉学科

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）10-0244-02

学科建设是世界一流大学建设的龙头。学科交叉是优势学科的发展点，新学科滋生的源泉，是获得科技创新的重要突破点。20世纪下半叶，各类交叉学科的应用和兴起解决了许多科学前沿问题。大学的教育与学科发展应瞄准国际科技前沿，以国家目标和战略需求为导向。

1.国家海绵城市建设战略需求

1.1 海绵城市内涵解析

新时期大力推进建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”，是党中央和国务院确定的一项重大战略，对于推进新型城镇发展，保护和改善城市生态环境，促进生态文明建设具有重要意义。海绵城市建设的核心是雨洪管理[1]。建设途径主要有三方面：一是保护原有水生态系统。最大限度保护原有河湖水系、生态体系，维持城市开发前的自然水文特征；二是恢复被破坏的水生态。恢复传统粗放建设破坏的生态，保持一定比例的城市生态空间，治理水污染；三是低影响开发。合理控制开发强度、减少对城市原有水生态环境的破坏，留足生态用地、增加水域面积、促进雨水积存净化。

1.2 急需人才紧缺

中国城市面临三大水问题：洪涝灾害、水资源短缺、水体黑臭及水生态退化。海绵城市建设应当以解决城市内涝、雨洪资源利用、黑臭水体治理为突破口。城市内涝是水文气象的极端事件，城市水循环中自然降雨量的多少是海绵城市依据的重要数据，是涉及气象的核心问题。雨洪资源利用的前提是搞清城市水文规律，城市水问题是城市水文各环节及其伴生过程变化共同作用的结果，水文规律是海绵城市的科学基础。整治黑臭水体、改善水环境、修复水生态是海绵城市的重要目标之一。海绵城市战略具有跨学科、跨专业的特点。因此，单靠气象学科、水文学科或者环境学科等单一领域已无法培养出适用人才。加强水文气象与生态环境等多学科的交叉与融合，培养出既懂气象又懂水文还知晓生态环境的复合型人才是当今社会和国家战略发展的需求。

2.水文气象专业课程设置现状

水文气象学是气象学与水文学之间的边缘学科，既是应用气象学的一个分支，又是水文学的重要组成部分[2]。目前国际上只有4家研究机构培养水文气象专门人才，国内只有南京信息工程一家于2011年开设水文气象专业。该专业的学科基础课和主干课主要包含三大类：第一类，气象类，天气学分析基础、天气学原理和方法、大气探测、动力气象学等；第二类，水文类，水文学原理、水文测验学、水文预报、水文分析与水利计算等；第三类、水文气象交叉课程，例如普通水文气象学、水文气象统计。此外，还设置了具有专业特色的选修课，例如水文气象集合预报、山洪泥石流灾害等，这些课程的设置从当前面临的重要水文气象灾害问题的考虑出发，运用所学的气象和水文交叉知识解决实际问题。经过六年的探索，水文气象专业课程的设置体现出交叉学科的典型性、代表性与新颖性，将水文学和气象学技术融合。已经能够培养具有良好氣象基础和水文专业背景的水文气象复合型人才。

3.课程建设存在问题分析

3.1 部分课程内容重合

目前，课程教学大纲的制定通常是以任课教师为主，不同课程之间的内容存在衔接和交叉，尤其是专业课程和专业基础课程之间。例如，水循环是水文学的核心，水文学原理、普通水文气象学等诸多专业课程是以水文循环为基础的，这些课程的讲授无可避免的要涉及水文循环及水平衡等相关概念和理论。再例如，产汇流机制是水文的基本原理之一，同时也是水文模拟的重要内容。此外，在学科基础课与专业课之间也存在内容重合，例如概率论与水文统计。因此，如何更好的规划课程间的衔接与交叉、合理安排各课程内容及各知识点学时需要、尽量减少课程内容的重合需要上下游课程教师之间的多方沟通和仔细斟酌，需要学院层面严格把关。

3.2 缺乏水环境基础课程

水文气象专业的培养要求之一为“掌握地圈和水圈之间的水文学、气象学、水环境等方面的专业理论，掌握水文、水资源、气象与水环境方面勘测、规划设计以及预测预报等方面的专业技能”。可见专业培养目标对学生水环境方面的理论和专业技能有一定的要求。而现行的教学大纲中没有水环境方面的学科基础课和专业主干课，仅有一门“环境水文学”的选修课。大部分学生对水环境方向知之甚少，更甚者部分毕业生对水环境中的一些常规水质指标都不了解，有的连名词都没听说过。可见，现行专业课程对学生水环境理论及专业技能方面的培养尚有欠缺。

3.3 教材及师资资源匮乏

水文气象专业是年轻的新兴专业，专业的课程设置需兼融气象学和水文学的主干课程，同时考虑水文和气象、水文和水环境交叉的特色课程。特色课程需具有一定针对性，课程的交叉学科知识点如何取舍、如何有机结合仍然需要在实际教学中逐步探索和研究，没有现成教材可用需要重新编写。因此，对教师的要求相比传统专业进一步提高，需要教师自身具有扎实的专业基础同时具有一定的气象和环境学科背景。而目前该方面的综合型教师储备不足、教材资源相对比较匮乏。

4.新形势下学科课程建设及人才培养对策

4.1优化整合课程教学内容，加强教材建设

水文气象专业目前按水文学“测、报、算、综合”划分4个课程组，分别负责水文测验、水文预报、水文计算和学科交叉方面的相关课程。课程设置及教学内容的优化整合可依托现行的课程组制度，“至下而上”逐步优化，最终形成完整的紧凑的学科体系和教学内容。首先由任课教师完成教学大纲的初稿，初步确定本课程的教学章节安排及各章节知识点。然后由课程组内教师一起讨论，对重合的课程内容进行优化整合，上游课程讲授过的知识点下游课程可适当削减教学学时，仅对相关知识点进行回顾无需详细展开。最后，专业所有教师在各课程组之间展开讨论，对课程组间的交叉内容进行优化整合。此外，目前高校内的专业选修课极少划分专业方向，学生选修课程的选择存在很大的盲目性。可根据主干学科体系细化专业方向，在大二或者大三学习专业课程前由学院层面对学生进行宣讲和引导，明确各个专业方向及各方向所需选修的课程，让学生根据个人兴趣自行但不盲目地选择，以便形成完整的知识结构。加大对教师出国进修的资助，尤其是交叉学科方向，提升教师教学和科研深度、拓宽科研广度。以课程组为单位，通过课程组间和不同专业背景间教师的不断沟通交流和碰撞，推进交叉课程和新兴课程教材建设。

4.2 补充和完善水文与水环境交叉课程体系

在优化整合过的课程体系基础上，补充和完善水文与水环境交叉课程体系。可根据培养方案的学时要求，适当增加一门水环境方向的学科基础课和一门专业主干课。学科基础课主要讲授环境科学的基本概念、基本原理，水环境污染控制的基本方法等核心知识。专业主干课程讲授人类活动影响下的环境要素的变化以及污染物在大气、水体、土壤中的迁移转化规律，以新发展理念从“大气-降水-径流-入渗”全过程视角探讨解决水环境问题的途径。此外，可根据国家海绵城市建设等重大战略需求，结合水文学开设例如环境水文学、生态水文学、水生态修复等水文与生态环境交叉课程，围绕水文过程与水环境生态系统的相互作用与相互关系，讲授水文过程中的生态环境效应和生态过程中的水文效应等。形成较为完善的水文气象专业水生态环境新方向的交叉课程体系，以培养能服务于国家重点战略需求的复合型人才。

5.结语

目前，我国气象学、水文学与生态学分化相对比较严重，各学科在各自领域里研究了大气系统、水文过程、生态环境演变的不同环节。当代科学发展的特点是综合问题领先，而不是学科领先，科学技术和生产发展中的重大问题的解决途径，已经不是一个学科的“独奏”，而是不同学科的“合奏”。当科学技术发展中最富有前途和取得丰硕成果的领域，大都是具有浓厚的综合研究色彩和学科间的综合性质。水文与气象、水文与水生态环境急需携起手来共同进行水文气象与生态水文的研究，共同去解决海绵城市建设中的洪涝灾害和雨洪水资源利用等重大问题。水资源保护和管理涵盖一系列的水文气象生态环境问题，培养“懂水懂气懂生态”的复合型人才，对这些问题进行深入研究，提出完备的技术体系结构，有利于解决国家重大战略需求，并推进气象、水文、生态交叉学科的发展。

参考文献：

[1]张建云， 王银堂， 胡庆芳， 贺瑞敏. 海绵城市建设有关问题讨论[J]. 水科学进展， 2016， 27（6）： 793-799.

[2]杨娜， 张叶晖. 关于水文与气象交叉课程建设的几点思考[J]. 时代教育， 2017， （17）： 148.

作者简介：

王健健（1988年11月-），江苏启东人，博士，讲师，从事湖泊富营养化机理研究。