基于创新实践的融合式教学在水文地质学基础课程中的思考

翁红波

水文地质学基础是地质类相关专业的一门理论与应用并重的专业核心课程，主要研究自然界中地下水的各种时空变化和运动规律，涉及的课程内容主要有地下水的分布、运动和形成规律，地下水的物理性质、化学成分及演变规律，地下水资源的评价、开发及利用，地下水动态检测，地下水对工程建设、生态环境的不利影响及防治等[1-2]。该课程是研究地下水圈系列课程的入门必修课，具有很强的工程实践性，教学过程中涉及的一些重要的公式和概念，例如达西定律、流网、地下水流系统等，由于内容比较抽象，学生不容易掌握理解。解决这个问题必须通过实验和实践。实践教学是知识与能力、理论与实际相结合的关键，是训练技能、培养创新意识的重要手段。重视创新实践教学，不仅对巩固、深化理论教学知识点以及提高学生综合分析问题、解决问题的能力十分重要，也是培养学生科学思维能力，促进学生能力提升的内在要求[3]。

实验、实践教学改革是高校教学改革的重要组成部分，是高等院校一个永恒的主题，尤其是在当前就业形势日趋严峻的情况下，也是提高工科专业学生社会竞争力的重要途径[4]。水文地质学基础是以地下水为研究对象，当代社会关于地下水环境还有诸多问题亟待解决，例如，人类引起的全球变暖对地下水的影响、地下水对采矿作业和矿山安全产生的不良影响、地下水的污染与防治问题等[5]。要解决这些问题，扎实的水文地质学知识是必不可少的，其中水文地质创新实践和实验在培养地质类专业学生服务社会的能力和职业素质方面尤为重要。

理论知识是实践的前提，实践是理论学习的最终目的。二者相辅相成，缺一不可。在水文地质学教学过程中，教育工作者必须摒弃“重理论、轻实践”或“重实践、轻理论”的陈旧思想，切实转变教育理念，革新教学模式，深化教育教学改革，不断探索以理论认知为基础，以能力培养为中心的新型“融合式”教育方法，以实现现代教育培养全面发展的拔尖创新人才总目标[6-7]。

一、实验教学是创新实践的有效途径

（一）提高学生在实验过程中的主观能动性

思想是行动的先导者。以往的实验教学中学生对教师的依赖性较强，部分学生错误地认为上实验课只需要听讲，不认真完成或是仅仅机械地完成相应任务，缺乏主动思考、动手钻研的意识。为了彻底改变这种现状，转变学生思想是关键。教师可以采取以下措施激发学生求知的兴趣和激情，不断提高学生在实验过程中的主观能动性。首先，改变教学方法，强化学生的主导地位。在实验操作课之前，要求学生提前预习实验课程内容，熟悉实验操作流程，激励学生自主完成方案设计、前期准备、实验操作和数据分析处理等工作，教师则给予必要的指导。其次，让更多的学生参与教师的科研及实践项目，带着问题开展一系列相关科学实验。最后，鼓励学生在完成必修的实验课内容之后，根据自己的兴趣和爱好自选实验题目，进行资料收集、方案设计、实验操作及报告编写，充分挖掘学生的潜力。

（二）丰富实验教学内容

合理科学地设置实验教学内容是实验教学改革的重点，是完成培养目标、提高实验教学质量的核心环节。目前河南工程学院环境与生物工程学院实验中心占地面积为3100平方米，仪器设备2000余台，总价值2100余万元，拥有1个省级工程实验室、2个省级工程技术中心、1个校级实验教学示范中心，还拥有环境化学实验室、环境检测实验室、环境工程原理实验室、水污染控制实验室、水灾害控制实验室、岩石与矿物实验室、地质显微镜室、地球物理勘探实验室等共计22个专业实验室。根据水文地质学基础课程教学大纲和河南工程学院的实验室仪器配置情况，实验内容设置上遵守循序渐进的规律，通过知识的学习和能力的培养逐步提升学生的综合素质[8-9]。

实验内容主要分为三个类别，分别为基础类实验、综合类实验和指导控制类实验。基础类实验的主要目标是使学生掌握课程基础理论概念和一般实验技能，涉及的实验有孔隙度、持水度和给水度的测定，达西渗流实验和潜水、承压水的模拟实验，包气带毛细力测定实验、孔隙水测定实验、水质分析测定实验等，这类实验是开展综合类实验和指导控制类实验的基础和前提。综合类实验往往是选取水文地质相关的实际问题，重点培养学生分析、解决问题的综合能力。比如为了让学生掌握地下水在不同介质中的渗透规律，教师可以让学生设计不同类型介质和不同水力条件下的多个类比实验，通过查阅文献、自行设计、实验结果的对比分析，从而总结出实验相关的科学规律，此类实验能够增强学生的求知欲，不断拓宽学生的知识面，有利于提高学生的综合素质。指导控制类实验主要源于教师科研项目及实际生产实践中经常用到的实验方法和参数测试，也可以是学生感兴趣的水文地质相关实验，鼓励学生自拟实验题目，自行设计实验方案，经教师指导加以实现，来培养学生的专业思维能力和独立创新能力。

（三）完善实验考核方式

在教学过程中，考核方式要具备检验和激励的双重功能[10]，既要能全面、客观、公平地检验学生的学习情况，又要具有激励功能。以培养全面发展的拔尖创新人才为出发点，结合近年来实验教学经验及国内外实验教学改革的成果，进一步完善实验教学考核机制。实验考核成绩由学生的平时成绩、试卷成绩和实验设计三部分组成，其中平时成绩占总成绩的10%，主要反映学生的出勤情况、课堂提问及课后作业的完成程度。试卷成绩占总成绩的30%，考查学生对实验基本原理及注意事项的理解和处理能力。实验设计占总成绩的60%，学生可以从基础类实验、综合类实验和指导控制类实验三大实验类别里自由选择题目，自主完成实验方案设计、实验数据处理及实验报告的最终编写。教师根据学生选择题目难易程度、设计内容创新程度、操作步骤熟练程度及实验报告的完整性等对学生实验表现给出评价。将平时成绩、试卷成绩和实验设计结合起来考核，更有利于培养学生独立思考、动手操作的综合能力，这样的考核方式更加灵活、科学，可操作性较强。

二、创新实践是理论教学的延伸和融合

（一）重视野外实践环节

河南工程学院作为应用型大学，目标是培养职业化应用型人才。水文地质野外实习是水文地质相关专业必不可少的野外实践教学环节，有助于提升学生动手实践能力和解决实际问题的能力。提供较多的野外实习机会，便于学生运用所掌握的水文地质学基础知识，通过野外实习不断总结，查漏补缺，直观感受水文地质现象，有助于学生加深对课本上抽象概念的理解。进一步而言，学生在参与野外实践后，会不自觉地将野外观察的现象与发现的问题跟书本上的理论知识进行对比、修正，从而自然深化其理论知识的认知水平。

（二）引入生产或科研项目案例开展教学

依据水文地质学基础课程的内容和特点，该课程与实际生产和工程项目紧密联系。近两年来，为积极应对世界经济结构发生重大转向的产业转型升级，社会对高校人才培养结构提出了新要求。河南工程学院逐渐构建了一支素质精良、与高级应用型人才培养相适应的“双师型”教师队伍。“双师型”教师队伍具有扎实的理论基础和丰富的实践经验。在教学过程中，教师引入与水文地质相关的实际生产或科研项目案例，并把相关的部分研究过程和思路向学生进行讲解。条件允许的话教师可以分批次带学生野外踏勘，指导学生观测各种典型的水文地质现象，研究它们的规律，积累经验，培养他们运用理论知识解决实际问题的能力。由于学生亲身经历项目的全过程，其研究型科学思维方式在潜移默化中得到培养，创新实践能力也得到了提升。

（三）多渠道推进产教融合、校企合作

普通本科院校向应用技能型高校转型是一项长期艰巨的系统工程，校企合作和产教融合是突破口。河南工程学院坚持与各类企事业单位建立并保持紧密联系，了解社会需求后将其落实到学校管理、教学的各个阶段、各个环节，以提高教育教学质量，增强社会竞争力。同时，积极开拓相关专业校外实习基地，加强实践育人平台的建设，不断探索校企合作的新路径、新方法。产教融合、校企合作是一种新型人才培养模式，可以使产业发展与学校的人才培养目标紧密结合，不仅可以为地方经济发展助力，还为大学教学引入了新技术、新方法、新思路。以企业需求为导向，以能力发展为核心，大力推进产教融合和校企合作，使教学与实践有机地结合起来，可以为培养出社会所需要的应用型人才和学校的转型发展添砖加瓦。

（四）“融合式”教学模式

理论知识是实践的前提，实践是理论学习的最终目的。在以往的教学过程中经常出现理论与实践相脱节的现象，实践教学课时偏少，内容单调，形式单一，绝大多数学生主动学习的积极性不高，严重背离了现代教育培养全面发展的拔尖创新应用型人才的总目标，未能达到满意的教学效果[11]。结合近年来水文地质学基础课程的教学经验及兄弟院校教学改革的宝贵成果，河南工程学院不断探索以理论认知为基础、以能力培养为中心的新型“融合式”教学模式，提升学生动手、设计以及发现、分析与解决问题的能力。主要体现在：第一，在课堂授课过程中，大量采用“概念联系工程实践”“项目引导式”“案例启发式”教学模式，以身边的现实问题引导学生对水文地质学产生兴趣并展开讨论。第二，对水文地质学实验教学改革进行了初步探索。第三，重视创新实践，在多年的水文地质工作和教学研究的基础上，多渠道、多层次拓宽了该课程的实践教学路径。第四，根据教学进度安排，不定期邀请相关专业的学术带头人或者校外重大项目的负责人到校开展学术讲座，引导学生关注所学专业与社会发展的关系，快速了解本领域及相近领域的学术前沿，了解行业动态。开拓学生的科研思路，激发学生灵感，同时拓宽学生视野，使其掌握研究动态，培养科研兴趣。可以使学生领略领域内著名专家的风采，给学生树立标杆，激励学生健康成长。

水文地质学基础是地质类相关专业的一门专业核心课程，在生产实践中发挥着举足轻重的作用。新时代的高等教育不应局限于学生对基本概念和理论知识的理解与识记，还要注重学生思维能力和实践能力的提升，不断提高学生服务社会的综合素质。本文从提高学生在实验过程中的主观能动性、丰富实验教学内容、完善实验考核方式、重视野外实践环节、引入生产或科研项目案例开展教学、多渠道推进产教融合等方面对水文地质学基础课程教学展开了一系列探索和实践，构建了基于创新实践的融合式教学模式。该模式的实施有利于提高学生分析问题和解决问题的能力，极大地提升了学生的综合素质和社会竞争力。