《普通水文气象学》课程教学改革研究

张叶晖 杨娜

【摘要】《普通水文气象学》是南京信息工程大学水文与水资源工程学院开设的一门专业基础课，是水文学和气象学相结合的交叉学科。本文结合近几年实际教学过程中存在的问题，从课程体系、内容的改革、教学实验环节的改革等方面探讨了该课程教学改革的实施方案和具体措施，以提高《普通水文气象学》课程的教学质量。

【关键词】交叉学科 水文气象 教学改革

【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）31-0155-01

气象和水文两大科学体系是关乎我国国民经济发展的重要科学，两者对自然灾害的关注和研究具有重要的交叉性。气象关注气象灾害，如暴雨、干旱、台风、龙卷等，而水文关注地表灾害，如洪水、城市内涝、干旱、山洪泥石流等。近年来，我国各种突发性气象灾害和洪涝灾害的频发，单方面人才的培养已经不能满足社会发展的需要，水文与气象的交叉和融合已势在必行，水文气象交叉学科的发展是气象专业和水文专业教学改革和培养应急人才的必由之路。《普通水文气象学》是水文气象交叉学科中重要的一门基础课程。

1.教学内容的改革

普通水文气象学是水文气象学科中重要的一门专业基础课。该课程的目的在于讲述气象学在水文问题上的应用，培养学生通过气象学与水文学相结合的手段来解决工程水文本身解决不了的问题，例如：工程防洪设计中的可能最大降水估算；水文频率计算中应用地区分析时的水文气象一致区的划分；河流水文预报和山洪预警预报中预见期期间的定量降雨估算，以及21世纪兴起的研究全球气候变化的陆-气相互（反馈）作用，等等。极端水文气象事件诸如洪涝、干旱和山洪泥石流等自然灾害皆发生在地圈和气圈的界面上。随着全球气候变化影响的加剧，极端水文气象事件的发生越来越频繁，应用水文气象学所研究的内容与人类生活、工程建设和国民经济的联系也越来越密切。国家对水文气象专门人才的需求比要求高校加大培养水文气象专门人才的力度。

目前，《普通水文气象学》课程包含以下方面内容：绪论，介绍水文气象学研究对象、发展历程和现状等；水文循环和能量循环，主要介绍水文气象学科里常用的水量平衡和能量平衡等相关原理过程；降水，主要讲解降水的形成条件、过程、影响因素等，以及降水的时空表示方法、统计分析、监测手段等；暴雨，这一部分主要强调中国区域性暴雨分布情况，可能最大降水的概念、水汽输送特征、暴雨成因分析，以及典型大暴雨分析；设计暴雨的估算，介绍防洪设计标准的概念，以及点暴雨量和面暴雨量频率计算方法；蒸散发，主要介绍不同蒸发面的蒸散发物理过程及其测得，以及流域实际蒸散发概念；陆面大气耦合反馈，主要讲解土壤湿度对大气降水的反馈机制；水文气象在生产实际中的应用。

该课程目前是通过课堂授课和上机实践相结合的模式，使学生能够学以致用，如何用课堂上学习的知识来解决实际的生产问题，锻炼学生解决实际问题的能力。然而，根据几年的实际教学经验，也发现不少问题。比如，有的学生就会提出一些内容与其他课程存在一定的重复，但是授课过程中又发现要用到这些重复内容时，大部分的学生要么不记得要么不知所云。因此，需要对现有的教学内容进行有效的凝练，既要尽量避免与学生们已经学习的前期课程重复过多，又能确保学生对水文气象相互联系的部分能够有较深的理解。

通过分析比较，发现重复内容较多的部分主要在降水和蒸散发这两章节。但是，这两部分又是水文气象学的基础，这两个过程就是联系水文与大气的媒介，不可不讲。在实际教学过程中，可以把一些基本概念通过习题，或是实际案例模式，加入课堂。这样既能激发学生的兴趣，也能提高他们解决问题的能力。

除此之外，有些内容其实是单独的一门课程，比如说，设计暴雨的估算章节。在高年级有单独的一门专业主干课程《水文分析与水力计算》，整个课程64个课时，其中水文分析部分就是重点讲解如何进行设计暴雨的估算，从数据选样、暴雨资料的插补延展、极大值处理、经验频率公式、线型和参数估计方法的选择、到最后对成果合理性检查，一一做了详细讲解。相比较，在《普通水文气象学》课程里面，这一章节内容没办法把方法原理讲得很细致，如果只是作为概论讲授，学生曾经反映这一章感觉很突兀，不知所云。因此，可以考虑将这一章节的内容进行删减，或者和降水统计章节进行合并，只需要介绍防洪设计标准等概念即可。

另外，在近几年的授课过程中，也发现每一级学生都具有独特性，他们对知识的理解程度和已学课程的掌握程度都不同，因此，需要针对每一级学生的特性，对授课内容进行调整，以达到最优效果。

2.教学手段的改革

目前，该课程共有64个课时，其中理论课58课时，上机6课时。对于理论课时，采用多媒体课件和传统的教学方法相结合的方式。在授课过程中，发现采用教、学互动式、教学、科研互动式等新型教学方法能够很好的调动学生的积极性。例如，在讲授降水分类的时候，让学生分组列举实例介绍身边的降水案例，甚至是暴雨个例，然后略加分析成因、影响范围等等。另外，学生对于水文气象学科一些前沿的研究很感兴趣，例如，在讲授可能最大暴雨估算的概念时，作者就拿实际做的科研项目为例介绍该概念的重要性等，学生也反映这种讲授方式印象较深刻。

3.实验教学环节

基本理论知识固然重要，但更应该注重学生的实际动手能力的培养，如何将课本上学到的知识运用到实际生产项目中去。根据近几年的授课经历发现，大部分本科生这一方面还是较为薄弱。目前，该课程是安排了6个课时的实验环节，主要是运用课内学到的基本知识，结合科研项目，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。从实际实施情况来看，效果并不好，总结原因主要有兩个方面：一是本科学生会用的处理数据的工具太少，拿到数据资料不知道从何下手，也不知道用什么软件或者方法处理；二是对项目的理解能力有限，大部分学生不明白实习内容和目标是什么。作者从这两方面入手，首先将实验内容分模块，然后针对每个模块对照流程图，结合课内的理论知识讲授如何从第一到完成整个模块；其次，教授一些较简单实用的处理数据工具，让学生能够由一些简单的步骤开始动手处理数据等。通过一系列的操作，引导学生尝试完成整个实验内容。学生也反映通过实验课程学习，能够真正体会到如何把课本上的知识用到实际项目中去。目前，6课时的实验课程相对来说时间较紧凑，后阶段，应该增加实验教学课时，为学生提供更多动手解决问题的机会。

4.结语

随着全球气候变化影响的加剧，极端水文气象事件的发生越来越频繁，应用水文气象学所研究的内容与人类生活、工程建设和国民经济的联系也越来越密切。国家对水文气象专门人才的需求比要求高校加大培养水文气象专门人才的力度。建设好《普通水文气象学》不仅可以提升人才培养的质量，也为国内其他高校开设相关课程提供宝贵的经验。

参考文献：

[1]杨娜，张叶晖.关于水文与气象交叉学科建设的几点思考 [J].时代教育，2017（8）：148.