专门水文地质学课程案例教学模式探索

闫佰忠 李铎 李安娜 毕攀 肖霄 张先富

摘  要：专门水文地质学作为水工环专业的必修课，是一门实践性和针对性很强的专业必修课。课程涵盖水文地质调查方法、供水水文地质和矿床水文地质等内容，其以特殊的课程地位，在培养学生工程意识方面起着不可忽视的作用。但是目前教材体现形式有限，传统的PPT配合板书讲授式的教学很难调动学生的积极性。文章以专门水文地质学课程案例教学为基础，探讨课程教学案例建设方案，拟形成教师和学生直接参与，共同对水文地质相关问题进行学习、讨论的教学模式，以期提高教学质量并深化课程改革。

关键词：专门水文地质学;课程案例;教学模式;教学改革

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2022）03-0118-04

Abstract： Special Hydrogeology as hydraulic ring professional required course is a practical and highly specific professional required course. The course covers hydrogeology survey method， the hydrogeology of water supply and deposit hydrogeological content， such as its position in a special course， in training students' engineering consciousness plays a role cannot be ignored. But the current teaching materials reflect the limited form， traditional PPT with blackboard writing teaching type teaching is difficult to arouse the enthusiasm of students. Based on "Special Hydrogeology" the basis of the case teaching， discussion teaching case construction scheme， the quasi teachers and students directly involved in the formation， the hydrogeological problems related to learning， discussed common teaching mode， in order to improve the teaching quality and deepening the reform of curriculum.

Keywords： Special Hydrogeology; course case; teaching mode; teaching reform

一、專门水文地质学课程的特点

专门水文地质学是水文与水资源工程专业、地下水科学与工程专业及勘察技术与工程专业的主要专业课之一，主要研究地下水调查及其应用的技术理论和方法[1-2]。课程总体分为三个部分：第一部分为水文地质调查方法，是从事水文地质工作的基础和基本技术;第二部分是供水水文地质，是课程的核心和重点内容，主要为供水水文地质概论、供水水质评价、地下水水量计算与评价、地下水资源合理开发利用、保护和管理;第三部分为矿床水文地质，是课程的另一个核心和重点内容，并且应用性和针对性很强，主要介绍矿床水文地质基础知识、矿坑涌水量预测、矿床水文地质调查和坑矿水防治方法等[3-4]。

专门水文地质学是一门应用实践性很强的课程，内容涉及众多的地下水调查方法、手段和技术、地下水资源计算和评价的数学模型和数值方法、矿区复杂的水文地质条件和工程建筑等，是一门难度大且在工程技术领域实用的课程，也是本科阶段培养学生处理复杂水文地质问题、锻炼综合应变能力的核心课程。但是目前该课程教学中在学生实践能力、工程意识培养方面存在诸多不足，主要表现在四个方面：（1）教师工程意识淡薄;（2）教材内容缺乏工程实例;（3）教学方法落后;（4）考核方式片面[5]。其中因为专门水文地质学涉及的知识点非常多，限于总体篇幅，教材中无法放入太多工程实例，且教材内容相对稳定，具有一定的普遍意义，也限制了教材中不能有太多工程实例，导致问题（2）成为该课程最难解决的问题之一。

二、专门水文地质学课程案例式教学研究现状

国内外相关高校均有对专门水文地质学课程的教学改革以及相关课程教学案例的建设。刘汉湖和郑世书[6]探讨了专门水文地质学课程教材的改革，认为国内煤炭高等院校目前利用的专门水文地质学课程教材不太适合煤炭院校的特点，教材中相对于供水水文地质部分内容，矿床水文地质学内容显得过于单薄，导致培养的毕业生进入煤矿单位从事矿井水文地质工作缺乏生产实践知识，遇到生产中实际问题时，显得束手无策，因此对服务于煤炭院校提出了修编专门水文地质学课程教材，增加矿床水文地质学内容的改革新要求。邓清海等[7]通过阐述在专门水文地质学课程教学中培养学生工程意识的意义，结合教学实践，从教师工程意识、教学内容、教学方法和考核方式四个方面分析了在课程教学中不利于工程意识培养的因素，并探讨了在教学中培养学生工程意识的途径。方荣杰等[8]探讨了专门水文地质学课程的案例教学方法，通过总结传统教学方法，介绍了案例教学法的特色与优点，提出了案例教学法的一般操作流程：（1）精选案例;（2）展示案例，提出问题;（3）理论学习;（4）讨论案例;（5）深入浅出，总结点评。突出了建立专门水文地质学课程案例库的重要性。蓝俊康等[9]研究了专门水文地质学课程设计的内容及其质量控制标准，在教学内容上应理论与实践相结合，将教学实践作为质量管控的重要环节。刘连成[10]提出了以抽水试验项目为载体的水文地质勘察技术课程设计，以实际项目为依托，转变师生角色分配，达到学生自我实践的目的。崔芳鹏等[11]提出了以案例教学为驱动，以研究为教学手段的专门水文地质学课程教学实践。李博[12]探讨了专门水文地质学课程的教学模式，认为在教授过程中首先要适当地优化课程安排，其次在课程的教学过程中要结合具体的工程实例，利用问题导向型教学模式，调动学生参与的积极性，同时也要解决理论教学与实践脱离的问题，提出采用问题引导式教学，并建议将专门水文地质学课程内容分为专门水文地质学理论和工程应用两个部分，突出了水文地质工程实例的重要性。

通过对以上现有专门水文地质学课程教学改革的分析，案例式教学在该课程中发挥了重要的作用，但是目前尚没有关于系统建设课程案例资源库的尝试。这将是本次课题的主要研究内容和方向。

三、专门水文地质学课程案例建设思考

專门水文地质学（第四版）教材共分为主体11个章节。具体案例分布详见表1。

绪论中主要介绍专门水文地质学的任务和内容;地下水资源分类的基本概念及其量的组成。重点讲授水资源、补给量、储存量、允许开采量的基本概念及其量的组成。

地下水资源调查一章中，主要介绍地下水资源调查的目的、任务及工作步骤;供水水文地质勘查阶段的划分及各阶段的任务和深度;地下水资源调查方法;地面调查的观测项目;不同地区地下水资源地面调查的任务和内容。重点讲授供水水文地质勘察阶段的划分、地图的使用及各个阶段的工作任务;水文地质测绘的概念及不同勘察阶段水文地质测绘的工作地图、观测路线、观测内容和观测精度要求;地貌、地层、地质构造、地下水露头、地表水及与地下水有关的环境地质问题调查的内容;建立平原区和山丘区水文地质调查案例。

水文地质钻探和水文地质物探一章中，主要介绍水文钻探的基本任务;水文钻探的技术要求;水文勘探钻孔的布置原则;地热井钻进基本要求;水文地质物探。重点讲授水文地质物探的方法、原理、应用条件及布置原则;水文地质钻探的基本任务、布置原则，钻孔的分类、设计及水文地质观测、编录等;建立平原区傍河水源地水文地质钻探孔布置和钻探孔施工案例，高密度电法和可控源大地音频电磁测深案例。

水文地质试验一章中，主要介绍抽水试验的目的和任务;抽水试验的分类和各种抽水试验方法的主要用途;抽水孔和观测孔的布置要求;抽水试验的主要技术要求;抽水试验资料的整理;其他水文地质野外试验。重点讲授各阶段的抽水试验，抽水试验的目的和任务;抽水试验的分类和方法;抽水孔与观测孔的布置要求;抽水试验的技术要求;渗水试验的方法及原理;建立单孔稳定流抽水试验和群孔干扰非稳定流抽水试验案例，双环渗水试验案例。

水文地质遥感一章中，主要介绍遥感技术概述;水文地质研究中的遥感;遥感技术应用展望。重点讲授各阶段的水文地质遥感目的和任务;水文地质遥感的分类和方法;水文地质遥感的工作方法和技术要求;水文地质遥感解译方法及原理。建立高光谱和热红外反演地表温度场案例。 地下水动态与均衡的研究一章中，主要介绍地下水动态与均衡;地下水动态的监测;地下水的均衡项目;地下水动态的成因类型及主要特征。重点讲授地下水动态观测的任务、要求及动态类型的划分;建立地下水动态成因类型识别案例。

地下水资源调查成果一章中，主要介绍水文地质图件;文字报告。重点讲授水文地质图的内容及绘制方法;水文地质图编图和文字报告案例。

水质评价与地下水环境影响评价一章中，主要介绍供水水质评价;矿泉水水质评价;地下水环境质量评价;地下水环境影响评价的基本方法与原理。重点讲授地下水质指标的分类和地下水质评价内容及方法;建立地下水水质评价案例，地下水环境影响评价案例。

地下水允许开采量的计算方法一章中，主要介绍地下水资源分类;地下水允许开采量计算;地下水资源评价。重点讲授水量均衡法、数值法、解析法、开采强度法、开采试验法等评价地下水资源量的方法、所需资料数据、适用条件;建立水均衡法和数值法求解地下水允许开采量案例。 地下水资源开发、保护一章中，主要介绍水源地的选择;取水建筑物的类型及适用条件;取水建筑物的合理布局;地下水资源合理开发模式。地下水资源的规划与管理;地下水资源的保护。重点讲授取水建筑物的类型和取水建筑物的合理布局，地下水饮用水水源地保护区的划分方法;地下水资源合理开发模式;建立傍河水源地地下水开采方案案例，稳定同位素溯源和放射性同位素定年案例。

矿床水文地质一章中，主要介绍矿床充水与矿床水文地质分类;矿井涌水量预测;矿井水防治;矿区主要地下水环境问题。重点讲授矿床充水因素分析;矿床疏干、矿坑涌水量、矿坑突水预测方法、应用条件与计算方法;矿床水文地质工作的特点;建立煤矿矿井涌水量计算案例。

同位素技术在地下水研究中的应用一章中，主要介绍稳定同位素、放射性同位素及人工放射性同位素的基本知识，阐述同位素在地下水年龄测定、地下水的起源和形成中的作用，测定水文地质参数等相关内容。重点讲授氢、氧、氚、碳、硫、锶等同位素在地下水中应用;建立同位素在吉林省靖宇县矿泉水和长白山地热研究应用案例。

四、结束语

案例式教学可将难于理解的理论课程知识点和繁琐的规范条框通过运用计算机技术和工程科研项目等素材，建立课程教学案例资源库，以比较优化的方式展示，便于学生理解、记忆，并且激发学生兴趣及学习主动性。可以真正地提高教学的有效性，提高学生的学习兴趣，充分调动学生的积极性和主动性，增强学生解决实际问题的能力。

参考文献：

[1]曹剑峰，迟宝明，王文科，等.专门水文地质学[M].北京：科学出版社，2006.

[2]王巧焕，何春锋，王麦玲.水文地质学系列课程教学改革的探讨[J].高校论坛，2008（11）：60-61.

[3]毕孔彰，胡轩魁.中国含地质类专业高等院校（系）简介[M].北京：地质出版社，2004.

[4]张发明，高正夏，袁宝远，等.地质工程专业创新人型才培养的实践[J].中国地质教学，2006（3）：60-65.

[5]陈南祥，杨素珍.水文地质学课程体系改革设想[J].华北水利水电学院学报：社会科学版，1998（2）：56-57.

[6]刘汉湖，郑世书.《专门水文地质学》教材改革探讨[J].煤炭高等教育，1996（2）：79-80.

[7]邓清海，张丽萍，冯建国.“专门水文地质学”教学中学生工程意识的培养[J].中国电力教育，2011（10）：105-106.

[8]方荣杰，郭纯青，代俊峰.“水文地质勘察”课程案例教学方法初探[J].当代教育理论与实践，2012（11）：115-116.

[9]蓝俊康，林华，朱义年.水文地质勘察课程设计的内容及其质量控制[J].成功（教育），2012（4）：9-10.

[10]刘连成.以抽水试验项目为载体的水文地质勘察技术课程设计[J].昆明冶金高等专科学校学报，2013（5）：78-82.

[11]崔芳鹏，仝亚男，崔芳静.专门水文地质学课程研究型教学实践[J].科教文汇（上旬刊），2012（4）：66-67.

[12]李博.《专门水文地质学》课程教学模式探讨[J].课程教育研究，2015（31）：215-216.