地下水动力学教学改革与实践初步探讨

文章　柴波

摘要：地下水动力学是水文地质领域或水文水资源领域相关专业的重要专业基础课，该课程的相关知识在水文地质、工程地质以及环境地质等诸多领域均发挥着重要作用。本文结合笔者近年来在我校（中国地质大学，武汉）从事该门课程教学的经验体会，对地下水动力学教学改革与实践提出了几点建议。

关键词：地下水动力学；教学改革；专业基础课

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）52-0101-02

一、前言

目前，在我校地下水动力学的教学分为两个层次，分别为64学时和40学时。长期以来，水文水资源工程、地下水科学与工程以及水资源与环境工程实验班均学习64学时地下水动力学课程，环境工程和土木工程专业地下水动力学课程为40学时，所用教材为陈崇希教授所编著的地下水动力学第五版（陈崇希等，2011）。2013年本科生培养方案修订以来，环境工程专业的地下水动力学课程也由原来的40学时增加到64学。由此可见，地下水动力学在水、工、环相关领域的重要性不容忽视。本文将结合近年来此门课程教学过程中的一些问题，对该门课程的教学改革与实践提供几点建议。

二、近3年学生成绩分析

近3年来，笔者每学期都承担地下水动力学课程的教学工作，具体情况如表1所示。对近三年学生的学习效果进行了分析，具体结果如表2和图1所示。从图1可以明显看出不及格率出现明显上升趋势，优秀率从一定程度上看存在下降趋势，尤其是在2013春季学期优秀率最低，这可能是因为该学期选修此门课程的为土木工程专业的学生，该专业培养方案中缺少了先修课程水力学，所以导致学生在接受地下水动力学知识的时候可能存在一定的困难。总体来讲，除了2012年春季学期学生考试成绩比较理想之外，其他学期成绩都不尽如人意。此外，从近几年本校学生在研究生入学考试复试过程中地下水动力学考试成绩来看，大多集中在60～70分左右，80分以上的考上非常少。由此可见，学生对地下水动力学课程的知识掌握不牢固，亟待进一步提高。

三、课程改革与实践初步探讨

从目前的教学效果来看，学生对地下水动力学内容的掌握程度并不理想。此外，随着科学技术的不断发展，工程规模的不断扩大，大型工程的勘察、设计与施工对地下水的认识也越来越高（王锦国等，2008）。为适应国家建设发展的新形势，适应社会经济发展对人才的新需求，笔者认为，我校的地下水动力学教学有必要进行改革。对此，笔者认为可以从以下几个方面来实施。

1.因材施教，教学内容改革。目前，我校学习该门课程的专业主要有水文与水资源工程、地下水科学与工程、环境工程以及土木工程。地下水动力学课程主要包括渗流和井流两部分核心内容，对于不同专业应该有所侧重，应该针对不同专业制订不同的教学方案，在具体教学内容的学时安排上应有所区别。而对于水文与水资源工程、地下水科学与工程专业的学生来说，由于毕业后主要从事水文地质勘察及相关工作，抽水试验是确定含水层水文地质参数的重要手段，因此，对于这两个专业的学生应该重点讲授相关井流的理论，并结合试验和习题加深理解。

2.实验条件落后，亟待改善。目前我校64学时的地下水动力学课程包括10学时的实验课和2学时的上机训练；40学时的地下水动力学课程包括6学时的实验课。目前除了非稳定达西实验装置和水电比拟实验比较充足外，其他实验设备严重不足，比如二维渗流槽实验装置和裘布依稳定井流实验装置都只有1台，每学期平均有近100人选修该课程，即使实验分小班进行上课，但一个班少则30人，多则40人，如此多人围着一台实验仪器进行实验很显然效果欠佳。此外，对于64学时地下水动力学安排了2学时上机练习，主要练习应用Aquifer Test软件进行含水层参数求参，此部分内容对学生掌握配线法和直线图解法的应用尤为重要，尤其是利用计算机等高科技手段进行含水层求参已成为当今社会的发展趋势。但现有的学习机房资源有限，机房的许多计算机与软件不兼容，影响了实习效果，另外上机实习2学时偏少，有待于进一步加强。

3.提倡小班上课，加强师资队伍建设。从表2可以看出，很多学期该课程选课人数超过100人，此门课程为专业基础课，涉及到数学公式推导较多，人数过多难免会影响教学质量。为了提高教学质量和教学效果，建议此门课程分小班上，每门次不超过2个班级，人数控制在60人左右。然而现有的师资难以满足小班上课的需求，因此，建议加强此门课程的师资队伍建设，进一步引进青年人才。此外，在适当的时候可以邀请生产单位工程技术人员讲授相关工程的地下水动力学问题，从而增强学生的学习兴趣。

4.将习题课搬入课堂，加强习题的训练。目前，本门课程的配套习题教材《地下水动力学实验与习题》（靳孟贵和成建梅，2010）经过改编后题量较大，具有一定的难度。学生在课下完成作业时抄袭问题严重，尽管所交的作业从结果上看是正确的，事实上有很多学生均抄袭他人的成果，并没有对所学知识真正的掌握。从近年来期末考试和研究生复试情况来看，许多习题册上的题目稍作变化学生便容易犯错。因此，在现有教学体制还没有办法杜绝作业抄袭现象的情况下，建议此门课程将习题课搬入课堂，在课程上给出一定的时间让学生当场完成习题，可以以小组讨论的形式，切实让每一位学生真正掌握相关的知识点，对习题册上的习题能做到举一反三。

5.增加课程设计，巩固课本知识。对于水文与水资源过程、地下水科学与工程专业的学生而言，地下水动力学课程显得尤为重要，是今后从事水文地质调查与研究及相关工作的基本理论工具。尽管目前64学时的地下水动力学课程安排了2学时Aquifer Test软件含水层求参的上机练习，但该练习是给定学生抽水试验数据，直接运行求结果，学生对于现场抽水试验仍然没有客观的认识。因此，建议水文与水资源工程和地下水科学与工程两个专业在课程结束后安排一周的课程设计，组织学生开展现场抽水试验，抽水试验可以在三峡秭归试验场进行，然后通过多种方法进行含水层参数求取，最终完成课程设计报告。

四、结语

随着经济社会的发展，南水北调工程、高速铁路的建设等大型工程的实施均需要对建设区进行水文地质调查，在大多工程施工过程中，尤其是隧道开挖过程中涌水量的估计与预测，均与地下水动力学的内容息息相关。希望我校地下水动力学教学更上一层楼，为国家培养高质量的人才。

参考文献：

[1]陈崇希，林敏，成建梅.地下水动力学[M].地质出版社，2011.

[2]王锦国，周志芳，张发明.地质工程专业地下水动力学课程教学改革初探[J].中国地质教育，2008，（4）：128-130.

[3]靳孟贵，成建梅.地下水动力学实验与习题[M].北京：中国水利水电出版社，2010.