4.课程描述
4-1 本课程校内发展的主要历史沿革
《水文学》课程作为给水排水工程专业一门专业基础课,是研究水文现象的变化规律及其在给水排水工程上应用的学科,主要讲授与城市供水系统的取水和雨、污水收集排放相关的水文学知识。结合专业需要,使学生了解水文现象基本特点,掌握水文学基本原理,学会水文分析计算基本方法,熟悉和掌握水文资料的搜集、整理与应用,完成专业培养计划要求的有关基本训练,为后续专业课程的学习和以后从事专业工作解决水文问题打下良好的基础。
1. 初期阶段( 1956-1978 )
给水排水工程专业在 1956 年建校时成立,全国 50 年代设置该专业的包括清华大学、哈尔滨工业大学、同济大学、湖南大学、天津大学等 8 所高校,没有统一编写的教材,基本上都是沿用前苏联的教学模式。在该阶段的专业培养计划中就单独设置了《水文学》课程,并将其列为专业基础课,为专业课《给水工程》中的地表水取水工程的学习奠定必要的基础。
在上世纪 70 年代初的文革后期的教学计划中,将水文学与取水工程合并为一门课程《水源与取水工程》,为了适应教学计划和课程内容的调整,本校马学尼、于泮池、曹翀等几位教师组织编写了《水源与取水工程》教材。
2 建设阶段 ( 1979-1997 )
1977 年恢复高考招生后,给水排水工程专业培养计划进行了适当调整,当时缺少一本较为适宜于本专业教学的水文学教材。在 1978 年的全国给水排水工程专业教学委员会会议上,《水文学》又被确立为一门独立的专业基础课程,并讨论通过了该课程的教材编写大纲,由我校前身——西安冶金建筑学院的马学尼副教授主编新版教材。
通过搜集与整理大量文献资料,我校马学尼老师主编了给水排水工程专业使用的首版《水文学》全国统编教材,并于 1979 年 12 月由中国建工出版社出版。此后,经八年的教学实践,于 1987 年以我校(马学尼)主编和湖南大学副主编对第一版《水文学》教材进行了修订再版;并起草了《水文学》课程教学大纲和教学基本要求。
《水文学》课程的教学组织实施在我校一直由给排水教研室承担,在 1994 年以前主要由马学尼和贾玉新 2 位教师承担该课程的教学任务。由于教学编制和管理隶属于给排水教研室,使他们每年有更多机会参与给排水专业其他课程的实践教学环节,从而在《水文学》教材内容编写与课程教学过程中能更紧密地结合给排水专业的需求和发展。
1994 年后,该课程教师队伍进一步扩大和加强,课程教学特色更趋明显。
3 发展阶段 ( 1998-至今)
为了适应新形势的发展,全国高等教育给水排水工程学科专业指导委员会对专业课程设置和培养计划进行了大幅调整和完善,引入了教材竞争编写机制。《水文学》(第三版)就是在此背景下,于 1996 年 7 月经过西安建筑科技大学、同济大学、湖南大学三所学校间的公开竞争和评审,我校获得主编权(马学尼、黄廷林主编)。结合自身的教学经验,并充分考虑其它院校使用第二版《水文学》教材 10 年的教学实践经验,对第二版教材进行了重新编写、修订和完善,于 1998 年 5 月由中国建筑工业出版社发行。
《水文学》(第三版)作为全国统编教材, 2001 年度获西安建筑科技大学优秀教学成果一等奖; 2002 年被建设部列为普通高等教育土建专业学科 “ 十五 ” 重点规划建设教材; 2003 年获陕西省教学成果一等奖; 2005 年由陕西省推荐申报国家教学成果奖。
第三版《水文学》教材又经过 8 年的教学实践于 2006 年进行了修订和完善。《水文学》第四版被列为国家 “ 十一五 ” 重点规划建设教材; 2007 年由中国建工出版社推荐申报国家精品教材。截至 2008 年 04 月已累计 22 次印刷,发行 91800 册,为恢复高考 30 年来我国给排水专业人才的培养发挥了重要作用。
2003 年,针对教材内容和专业教学要求,根据专业培养方案和课程建设需要,又重新起草修订了《水文学》课程教学基本要求。
2005 年, “ 水文学 ” 课程被评为校级精品课程和省级精品课程,给水排水工程专业被评为 “ 陕西省名牌专业 ” , 进一步增强了教师队伍对该课程建设的动力和信心,在课程负责人的领导下,经常开展课程建设与教学研讨,积极开展教学改革,改进教学方法和手段;另外,我们还承担完成了该领域多项科研、工程设计等工作,并取得较为显著的成果,为社会经济发展做出了一定贡献。
随着给水排水工程专业的发展和社会的需求,《水文学》课程还需要在教材内容、教学方法等方面不断更新和完善,学术研究和工程实践进一步加强。我们现有的《水文学》课程建设基础已经为将该课程建设成为我国给水排水工程学科的国家级精品课程创造了良好条件,我们也有信心、将尽最大努力去实现这一目标。
4-2 理论课和理论(含实践)课教学内容
4-2-1 结合本校的办学定位、人才培养目标和生源情况,说明本课程在专业培养目标中的定位与课程目标
( 1 )培养目标和定位
西安建筑科技大学是一所以土木工程为主的工科高等院校,地处西部,生源中一半以上来自西部地区。经过多年的办学经验积累,针对西部人才短缺的现状,我校给水排水工程专业已经逐步形成了自己的具有特色的培养目标及定位:
以社会对给水排水工程专业人才需求为导向,培养基础扎实、知识结构合理、专业面宽、素质高、能力强、具有创新意识,能从事给水工程、排水工程、建筑给水排水工程等多个领域的规划、设计、施工、安装和运行管理等工作,并具有一定科学研究、技术开发能力的高级工程技术人才。
( 2 )课程定位
《水文学》课程既是给水排水工程专业的专业基础课,也是我校环境科学专业、城市规划专业、交通运输等专业的限选专业基础课,随着全球环境的变化、环保意识的加强,计划在今后 5 年内将该课程列为全校的通识课。
( 3 )课程目标
对于给水排水工程专业而言,《水文学》是在专业方向课学习前必修的一门重要的专业基础课,课程所阐述的理论和方法将为后续的专业方向课程奠定必要的基础,如河川径流的形成、影响,水文的观测及洪、枯径流等内容是“取水工程”的基础,降雨资料的整理和城市降雨特点分析等是“排水工程”、“管网系统”和“建筑给水排水工程”方向课的基础,水文现象及水文循环是“水资源利用与保护”所要熟悉与掌握内容的基础。由此,确定我校《水文学》课程目标为:
培养学生掌握水文学的基本理论、水工程水文分析计算的基本方法,了解水文学新理论和新技术及发展,在后续课程中能够较好地运用水文学课程的基本理论和计算方法,解决给水排水工程与科学研究中的相关问题。
4-2-2 知识模块顺序及对应的学时
( 1 )知识模块
《水文学》课程的知识内容可以划分为以下 6 个模块:
每个模块的知识内容穿插在教学过程中的教学内容及学时如下:
第 1 章 绪论( 2 学时)
介绍“水文现象及水文循环,水文学的研究领域及发展,水文学与给水排水工程的关系,水文现象的特性,水文现象的研究方法”等基础知识。
第 2 章 水文学的一般概念与水文测验( 6 学时)
讲授“河流和流域,河川径流及其表示方法,河川径流形成过程及影响径流的因素,流域水量平衡,水文资料的观测方法与收集,水位与流量关系曲线”等。
第 3 章 水文统计基本原理与方法( 8 学时)
讲授“水文统计的意义及基本概念,频率和概率,经验频率曲线,随机变量的统计参数,理论频率曲线,抽样误差,水文频率分析方法,相关分析,频率分析综合程序”。
第 4 章 年径流及洪、枯径流( 4 学时)
讲授“设计年径流量,设计年径流量的年内分配,设计洪水流量和水位,设计枯水流量和水位,径流调节,潮汐河口的设计水位”。
第 5 章 降水资料的收集与整理( 4 学时)
讲授“降水及分布、点雨量资料的整理、暴雨强度公式的推求、可能最大降水( PMP )”。
第 6 章 小流域暴雨洪峰流量的计算( 4 学时)
讲授“小流域暴雨洪峰流量计算的特点、设计净雨量的推求、流域汇流、暴雨洪峰流量的推理公式、地区性经验公式及水文手册的应用”。
第 7 章 城市降雨径流( 3 学时)
讲授“城市化与城市水文过程、城市化与城市暴雨径流、城市水文资料的收集、城市设计暴雨、城市降雨径流的水质特性 ”。
( 2 )课程 教学 内容和结构设计的特点
符合学科要求,知识结构合理,注意学科交叉
我校《水文学》课程教学的主要教师都是教材主编或参编人员,又有很好的给水排水工程专业的背景知识,因此在课程建设与教学过程中能够充分反映和体现给水排水工程专业的要求和发展需要,教学过程中本身就融汇了与后续专业方向课程相结合的内容,体现多学科知识的交叉与融合。
及时将最新发展成果和教改研究成果引入教学
历经《水文学》四版教材的编写,结合学科的发展和教改研究成果,教学过程中我们力求及时更新和补充教材内容。例如,将计算机技术应用于频率分析、回归分析和暴雨强度公式推求,编制了相应的计算分析软件;同时根据我国城市化进程加快引起的城市气候、环境变化,增补了城市降雨径流特点及泾流污染方面的内容;引入了目前常用和较新的水文分析理论和方法,补充了新的水文观测方法,以及流域汇流理论、城市降雨径流污染控制技术与方法;将教改科研成果作为典型实例,引入课堂教学和课外实践教学,激发学生学习兴趣,加深学生对知识的理解和掌握,同时培养学生的知识应用能力和创新能力。
经典与现代关系处理得当
在《水文学》课程教学过程中,充分对比传统经典的和现代的水文分析理论与方法,使学生深刻理解不同方法的适用性,并能灵活运用;在方法练习运用中,指导学生运用计算机软件替代传统的格纸、图表进行水文数据的分析与相关计算。
4-2-3 课程的重点、难点及解决办法
( 1)课程的重点
水文统计基本原理与常用分析方法
年径流及洪枯径流的设计计算
暴雨强度公式的推求方法及应用
小流域的暴雨洪水汇流和计算
城市暴雨径流的特性与 污染 控制
( 2)课程的难点
水位与流量关系曲线应用于中、高、低水位的延长
水文统计中理论频率的分析方法
加入特大值后洪水资料的处理和分析
暴雨强度公式推求中的资料选样和方法选用
下渗理论与小流域设计洪水量的计算
城市降雨径流污染与控制
( 3 )解决办法
本课程 是给水排水专业的专业基础课,培养学生理解水文现象的基本特点、掌握水文学基本原理、学会水文分析计算基本方法、熟悉水文资料的搜集、整理与应用,从而完成专业培养计划要求的基本训练,为后续专业课程的学习和以后从事专业工作并解决实际的水文问题打好基础,因此有较多的重点和难点,为了实现课程目标、保证教学质量,在教学过程中我们采取了一下方法:
课堂教学与网络教学相结合
对于重点与难点,教师在课堂要重点讲解,辅助以课件演示,要求学生课前预习课后通过作业复习,同时通过网络教学条件为学生在线答疑,达到学生与教师的紧密沟通。
课堂教学与实践教学相结合
实践教学条件是我校的优势,多年来已经为水文学课程教学建立了许多实习点,包括校外水文测站、校内雨量记录设施等,在教学中可以结合进度分部进行现场考察与参观,对加强学生感性认识、培养学生的动手能力起到了显著效果。
课程教学与科学研究相结合
结合本课程教师所承担的与水文学相关的科研任务,在课堂教学中安排讲解部分科研内容,加深学生对重点和难点的理解;同时通过让学生参加课题的形式,加强学生对水文学理论和方法的理解与掌握,培养学生分析水文问题的能力,提高对水文学知识的综合运用能力。
4-2-4 实践教学的设计思想与效果(不含实践教学内容的课程不填)
( 1 )实践教学的设计思想
实践教学是水文学 课程 教学的重要环节,我们在《水文学》课程教学中根据课程内容设计安排了相应的实践教学内容,主要包括校外实习、校内实习及参与科研教学:
通过校外实习基地现场考察,增强学生的感性认识
通过校内降雨与气象站观测实习,提高学生的实践能力
通过学生参与教师的科研活动,提高学生对水文学知识的应用与创新能力
( 2 )实践教学方法及效果
校外实习基地增强了学生对课程内容的感性认识: 按照专业的培养计划,在认识实习、生产实习的实践环节中,组织学生到西安市周边河流(渭河、灞河、沣河)及水文观测站、河流低坝取水工程(浐河)、水库取水工程(金盆水库、大峪水库)等实习基地参观考察和实习。增强了学生对水文测站、河川径流以及与给排水专业相关的河流、水库取水工程、河流排放口等方面的感性认识,开阔了眼界,加深了学生对教材第 2 章 “ 水文的一般概念与水文测验 ” 和第 4 章 “ 年径流与洪、枯径流 ” 内容的理解和掌握。
校内降雨与气象站观测实习提高了学生的实践能力: 充分利用校内建设的 SL1 型翻斗式遥测雨量计观测点和自动气象站( Davis weather stations ),方便学生随时观测降雨时自记雨量计及自动气象站的工作原理和过程,并结合雨量计记录,运用课堂讲授的方法分析降雨过程、雨型、推求暴雨强度。使学生了解雨量计和自动气象站的工作原理、熟悉操作方法与数据记录过程,培养学生的动手和处理问题的能力,增强学生对教材中第 5 章 “ 降水资料的收集与整理 ” 知识的认知与实践能力,并通过降雨过程的观察和数据分析,使学生尽快掌握降雨强度的计算方法,同时也巩固了第 3 章 “ 水文统计基本原理与方法 ” 中常用水文频率分析方法的理解和运用。
科研与工程实践提高了学生的知识应用与创新能力: 依托 教师承担的 “ 西宁市和暴雨强度公式推求 ” 、 “ 绵阳市暴雨强度公式推求 ” 、 “ 陕西片降雨特性分析 ” 、 “ 西安市雨水综合利用研究 ” 、 “ 渭河流域水文特征与径流污染控制 ” 、 “ 陕北延河流域石油径流污染特征与控制 ” 、 “ 西宁市雨水排水工程设计 ” 、 “ 汉中市雨水排水工程设计 ” 、 “ 西安泾渭工业园雨水排水工程设计 ” 等与水文学课程密切相关的科研项目和工程设计项目,鼓励部分学生利用课余时间参与相应的工作。一方面使部分学生将课堂所学的诸多水文学理论和方法适时运用于实践中,加深对所学知 识的理解和掌握,提高学生的知识应用能力,并通过这部分学生带动整个专业的学生对该课程的学习热情,增强学习该课程的动力和兴趣;另一方面,学生在实践中容易发现新的问题,有利于开拓思路、培养学生分析问题和解决问题的能力、培养学生的创新精神。
4-3 教学条件(含教材使用与建设;促进学生自主学习的扩充性资料使用情况;配套实验教材的教学效果;实践性教学环境;网络教学环境)
教材使用
目前本课程使用的是由我校主编的《水文学》(第四版)教材。
教材建设
自1977年恢复高考以来,给水排水工程专业的《水文学》教材从第一版至第四版一直由我校主编。据不完全统计,全国117所高校中有80余所高校给水排水专业的“ 水文学 ”课程也采用了该教材。从第一版迄今已有近 30 年的时间,累计印刷 22 次,发行 91800 册,为我国给水排水工程专业人才的培养发挥了重要作用。
我校主编的《水文学》(第四版)教材为高校给水排水工程学科专业指导委员会规划推荐教材、普通高等教育 “ 十一五 ” 国家级规划教材。该教材 2003 年获陕西省教学成果一等奖, 2005 年推荐申报国家教学成果奖, 2007 年被中国建筑工业出版社推荐申报国家精品教材。
《水文学》(第三版)教材使用了 8 年,得到同行专家和使用学生、技术人员的一致认同。第四版是在第三版的基础上经过两年的修编,于 2006 年 6 月由中国建筑工业出版社出版,现已 4 次印刷。
在进行 《水文学》教材建设的同时,我校还于 2003 年修订完善了《水文学》教学基本要求,并作为全国给水排水工程专业课程教学指导,收编在《全国高等学校土建专业本科教育培养目标和培养方案及主干课程教学基本要求——给水排水工程专业》中, 2003 年由中国建筑工业出版社出版发行。
扩充性资料使用情况
为了激励学生的学习兴趣和积极性,促进学生主动学习,提高学生感性认识和自学能力,为学生推荐了一些与本课程相关的参考书目、常用网站及国内外期刊等扩充性资料,以便学生充分利用多种 扩充性资料 获取与本课程相关的广泛信息资源。
( 1 )参考书目
1) 邓绶林.普通水文学(第二版).北京:高等教育出版社, 1985
2) 詹道江,叶守泽.工程水文学(第三版).北京:人民交通出版社, 1979
3) 雒文生.水文学.北京:中国建筑工业出版社, 2001
4) 金光炎.水文水资源分析研究.南京:东南大学出版社, 2003
5) D.K.Maidment . Handbook of Hydrology . McGraw-Hill , 1992
6) 周乃晟.贺宝根.城市水文学概论.上海:华东师范大学出版社, 1995
7) 金光炎.水文统计原理与方法.北京:中国水利水电出版社, 1995
8) 王俊德.水文统计.北京:中国水利水电出版社, 1993
9) 王家祁.中国暴雨.北京:中国水利水电出版社, 2002
10) 叶守泽.水文水利计算.北京:水利电力出版社, 1992
11) 王国安,李文家.水文设计成果合理性评价.郑州:黄河水利出版社, 2002
( 2 )网络资源
1 )中国水文信息网: http://www.hydroinfo.gov.cn
2 )中国可持续发展信息网水文水资源共享网站: http://sdinfo.chinawater.net.cn
3 )中国水网: http://www.h2o-china.com
4 ) 中国水星: http://www.waterchina.com
5 )中国国际环保网: http://www.65.com.cn
6 )中国水工业互联网: http://www.c-china.com.cn
7 )中国给水排水: http://www.chinawater.net
( 3 )期刊杂志
1 ) 水文
2 ) 流域水文
3 ) 水利水文自动化
4 ) Water Research
5 ) Science and Technology
( 4 )资源保障
我校图书馆藏书 141 万册,其中中文图书 109 万册,外文图书 17 万册,期刊 4421 种;订购有清华 CNKI 数据库、万方数据库、人大报刊资料镜像数据库;方正 Apabi 镜像和网络电子图书 50000 种;并且订购多种外文电子期刊、数据库及学位论文;收藏有一定数量的特种文献和视听资料;图书馆周开馆时间 95 小时。我校环境与市政工程学院资料室也有 5 万余册的藏书 . 。同时,我校还建有电子阅览室、国际联机检索室和远程教育中心。
上述均为促进学生主动学习提供了指导和便利,扩充性资料使用效果良好,锻炼和提高了学生查阅相关科技文献的能力,扩大了知识面。
配套实验教材的教学效果
《水文学》课程作为给水排水工程专业的一门专业基础课,主要以讲授水文学的基本知识和分析计算方法为主,根据教学大纲和课程教学基本要求,没有设置课内的实验教学内容。
实践性教学
( 1 )教学环境
校内:设置翻斗式遥测雨量计 ( SL1 型 ) 、自动气象站 ( Davis weather stations ) ;
校外:西安市主要河流 ( 渭河、灞河、沣河)水文观测站、河流低坝取水工程 ( 浐河)、水库取水工程 (黑河 金盆水库、大峪水库)等实习基地;
科研与工程实践:教师承担的多项相关科研项目和工程设计项目。
( 2 )教学特色
依托学科建设和相关科研项目,利用校内、校外良好的实践性教学环境,进行开放式、多元化实践教学。
网络教学
( 1 )教学环境
学校的网线已通入每个宿舍,校园宽带网和学院局域网保持开通,学生可在宿舍、网络中心、图书馆、学院机房等多处上网,为课堂教学和学生课外学习,以及师生及时沟通、互动、在线答疑等提供了良好的网络教学环境。
1 ) 校园网络
我校校园网以信息资源开发为重点,以为教学、科研、管理创造良好的现代化网络信息环境为目标,现已建成设备先进、技术一流,集科研开发、网上教学、信息管理发布于一体的教学辅助单位。
我校校园网始建于 1997 年,是陕西省首批接入 CERNET 的高校之一,也是教育部按 A 类高校来投入建设的院校之一。 2000 年 3 月成立了信息网络中心, 办公面积 3000 多平米,设有一个视频会议室,二个多媒体教室、可同时容纳 240 多人的网络机房、新技术实验室、网络教学直播机房及数字建筑博物馆研究制作室等特色场所。
我校校园网现已与中国教育科研网 100 兆光纤互联,并能实现核心节点双向千兆互联、楼宇千兆互联、百兆到用户桌面的高速、可靠、稳定、安全的网络。网络覆盖了学校绝大多数教学楼、办公楼、学生宿舍楼及家属楼,为全校 2 万多名师生提供了一流的网络平台。
2 )学院网络
我校环境与市政工程学院也建有学院局域网、多媒体教室和多功能报告厅,装备有先进的可视化电教设备,如:数字投影仪、电子白板、视频展示台等,并配备了有关教学软件。
( 2 )教学特色
1 )学生可登录学校网络资源的“水文学”精品课程或学院局域网的主讲教师空间,通过教学录像、课件、教案等进行预习和复习,并通过在线答疑解决问题;
2 )学生可登录学校图书馆的电子资源网,检索或下载中、外文期刊全文数据库,中国硕士论文全文数据库、中国会议论文全文数据库等的论文、书籍信息等;
3 )课程教学中大部分采用了多媒体教学方式,下一步将根据学校电化教学和网络教学条件的完善程度,完善网上交互式教学。
4-4 教学方法与教学手段(举例说明本课程教学过程使用的各种教学方法的使用目的、实施过程、实施效果;相应的上课学生规模;信息技术手段在教学中的应用及效果;教学方法、作业、考试等教改举措)
教学设计 :
我校 “ 水文学 ” 课程教学在秉承传统教学方法的同时,非常重视运用现代教学理念改进教学方法和手段,针对学生的特点对课程内容和知识结构进行适宜调整,在传授基础理论知识的同时合理增添研究性和探究性教学内容,使学生在掌握水文学基本理论知识的基础上了解和熟悉最新研究成果,达到启发思维、培养创新能力的目的。
1. 基本理论与研究性学习相结合
( 1 )特色
以本课程的基本理论为主要教学内容,同时适时将国内外最新科研成果引入课堂教学和实践性教学环节,向学生介绍新技术、新成果所涉及的水文分析基本理论与方法,拓展学生的知识面,加深学生对所学基本理论的理解和掌握,同时培养学生对水文学的研究与应用能力。
( 2 )典型事例
近年来,本课程教学已经陆续将 “ 频率分析 ” 、 “ 暴雨强度公式推求 ” 、 “ 小流域的暴雨洪峰流量计算 ” 、 “ 城市降雨径流的污染与控制 ” 等方法、技术结合实际应用传授给学生,并收到了实效。
1 )给排水专业 94 、 95 和 96 级学生张小玲、卢金锁、窦浩等先后十余位同学参加了 “ 西宁市暴雨强度公式推求 ” 项目的研究工作,在教师的指导下,参与了从收集资料、数据整理到频率分析计算及暴雨强度公式推求的整个过程,该研究项目于 1998 年完成。
2 ) 2000 年,在完成 “ 西宁市暴雨强度公式推求 ” 项目的基础上,黄廷林教授主持并带领多名本科生又完成了 “ 西宁市排水系统管网的初步设计及施工图设计 ” 项目,得到好评。
3 ) 2004 年,给排水专业武海霞、郭超等 4 位学生参加了黄廷林教授主持的 “ 四川省绵阳市暴雨强度公式推求 ” 项目的研究工作,收集、整理了绵阳市多年的降雨资料,并进行了频率分析计算和方法比较,应用 “ 暴雨强度公式推求软件系统 ” ,首次推求出了适宜于绵阳市的高精度暴雨强度公式,结束了长期借用成都市暴雨强度公式的历史。
4 ) 黄廷林教授负责开发的 “ 暴雨强度公式推求软件系统 ” ,集数据整理、频率分析于一体,更加人性化,其开发工作有多名本科生参与并得到锻炼。
5 ) 2005 年,在建设部、共青团中央和国际水协第五届世界水大会筹备委员会联合举办的 “ 首届大学生城市水情调查大赛 ” 中,我校 2002 级给排水专业本科生章武首等 20 名同学的作品 “ 陕西关中经济开发带中心城市水情报告 ” 获得最佳成果奖。
6 ) 2006 年,本校 2003 级 8 名学生参加完成了黄廷林教授主持的 “ 西安泾渭工业园雨 / 污排水管网的初步设计 ” 项目,并顺利通过评审,目前工程实施接近尾声。
7 ) 长期以来,我校本科生一直利用校内两处自计雨量议的降雨记录数据,结合西安市气象站多年的年降雨量、月降雨量、日降雨量数据,按照教材中 “ 降雨资料的收集与整理 ” 、 “ 水文统计基本原理与方法 ” 、 “ 城市降雨径流 ” 的内容,分析研究西安市的降水量时间分布规律、单场降雨量出现概率、单场降雨强度出现概率等。
2. 合理增加探究性学习内容
( 1 )特色
近年来,在本课程的教学过程中,教师密切关注国内外水文学科领域的研究重点和热点问题,准确把握学科发展方向,并适时将学科发展动态介绍给学生,在教学过程中合理增加探究性学习内容,有效激发了学生的探索性学习兴趣,培养了学生的创新思维能力和创新精神。
( 2 )典型事例
将国内外流域水文模拟研究领域的水箱模型、 SCS 模型、分布式流域水文模型、数字高程模型( DEM )、遥感( RS )及地理信息系统( GIS )等新模型、新方法和新技术引入课堂教学。
1 ) 2005 年为 2003 级学生授课期间,引导学生接触城市小流域降水分析新成果:以西安市皂河为计算实例,考虑降水-蒸发-径流的自然水文循环以及人文社会各因素对流域产流、汇流及河流水质的影响,在已有水文气象资料基础上,构建了适合皂河小流域的多层水箱模型,将复杂的降水径流过程简单概化为流域的蓄水与出流关系,模拟流域的降水径流过程,计算流域径流量。
2 ) 2006 年为 2004 级学生授课期间,结合课程基本内容为学生介绍了我校与日本九州大学国际合作项目 “ 渭河流域水环境污染研究 ” 的最新研究成果,以渭河流域陕西片为计算实例,划分流域为较小的计算单元(每个计算单元内的土壤类型、前期土壤湿润程度及土地利用均一),应用地理信息系统( GIS )分析流域的地形、土壤类型、土地利用、高程、地面坡度及坡面漫流速度等与流域径流模拟相关的地理参数,采用 SCS 模型模拟流域的降水径流过程,计算流域径流量等。学生很感兴趣。
教学方法:
1. 启发式教学 : 课堂教学以教师讲授为主,学生讨论为辅,采用启发式教学,增加师生的互动,调动学生学习的主观能动性。
2. “ 传统板书 + 多媒体 ” 有机结合 :针对本课程内容的统计性与经验性较强、水文基本概念难以建立且易造成计算方法出错的特点,授课中借助多媒体的表现形式如表格、框图、示意图等加以说明和表示,使抽象内容动态化与图象演示,实现了视频、图象资料及配音相结合的方式,达到感性阐述重点内容的目的,取得了较好的效果。
3. 以实践教学强化学生对理论知识的掌握 :近年来,建立了多处校外实习基地,校内也建有两处雨量监测点,供学生参观实践。一方面让学生更好地掌握课程的理论知识和分析计算方法,培养学生的分析问题和解决问题的能力;另一方面,通过水文观测、河流径流、河流水库取水工程现场考察实习,增加对水文学知识点的感性认识,开阔眼界。
4. 参与科研活动和工程实践 : 引导学生参与教师主持承担的相关科研课题和工程实践活动,激发学生学习兴趣、培养实践能力和创新意识。
5. 及时把新思想、新理论、新技术、新方法反映到教材建设及课程教学之中 :如作业练习中,建议并指导学生运用计算机相应计算分析软件完成,如: EXCEL 、 MATLAB 、 SPSS 等等,既适应现代学科的发展,又锻炼学生计算机应用技能。
6. 充分发挥老教师的传帮带作用 :课程教学团队中的马学尼、贾玉新长期从事水文学课程的教学工作,积累了丰富的教学经验,长期聘请他们作为本课程的教学顾问,对各专业的课程教学全面负责,组织课程组教师对备课、教材处理、授课、辅导答疑、考试等环节进行讨论,从而保证了本课程的教学质量,促进了本课程整体水平的提高。
7. 实行 “ 教学监督 ” 及 “ 及考教分离 ” 制度 :坚持督导专家听课制度、干部听课制度、学生评教制度、年度教学评优制度、工作业绩与劳动报酬挂钩制度等,起到了奖勤罚懒、激励先进的作用。
教学手段:
教学手段从过去传统的黑板加粉笔的单一方法,已逐步转化为运用多媒体课件等现代化教学手段与传统方法的有机结合。在课程教育与教学改革过程中尽量采用多媒体在短时间内传输、储存、提取或呈现大量的图形、图像、活动画面等方面的信息,也大大缩短了学生的认知过程。通过多媒体课件能收集大量的课堂讲授的素材,信息量加大、讲授效率提高,并能及时更新内容,改进备课方式,从而能很好地保证课堂教学质量。另外,课前的演示能为课堂教学做好准备,合理安排每堂课的教授内容,便于控制课堂教学进度。
目前教学课件多为 PowerPoint 形式,形式还过于单一,本课程新的动态演示课件正在制作中,部分已应用于教学,多媒体教学图文并茂、更加丰富多彩。为了积累更多的素材,教师们正通过网络等多种途径加紧收集大量有关文献资料,不断更新和丰富课程教学内容。
为了培养学生的创新能力,教学过程中采取课堂理论教学与实践现场讲解结合手段,激发学生的求知、求新欲望。
4-5 教学效果(含校外专家评价、校内教学督导组评价及有关声誉的说明;校内学生评教指标和校内管理部门提供的近三年的学生评价结果 )
根据校外专家、校内教学督导组以及校内教学管理部门对本课程的评价,以及学生对教学的评教结果,综合反映出本校开设的“水文学”课程具有较高的教学水平,教学效果优秀,达到了国家级精品课程的要求。
校外专家评价
西安建筑科技大学主编的全国统编教材《水文学》(第一至四版),被全国设有给水排水工程专业的 80多所高校普遍采用,享有较高的声誉。中国工程院李圭白院士、张杰院士、李佩成院士、沈晋教授、沈冰教授、张世芳教授等国内著名专家对西安建筑科技大学主编的《水文学》教材及教学效果给予了高度评价,认为《水文学》“……教材内容符合认识规律和教学大纲要求,份量适当,内容和结构具有科学性、先进性与合理性,达到国内高校教材的先进水平,是一本被广泛采用和参考的优秀教材……”;“……二十余年的教学实践证明,该教材适用性强,教学效果显著,为给水排水工程、土木工程及环境工程等专业大量高级技术人才的培养发挥了非常积极和重要的作用……”。
西安理工大学沈冰教授、李怀恩教授等多名国内著名的水文学专家在本科教学评估、专业评估过程中,在深入课堂亲自听课的基础上,对西安建筑科技大学水文学课堂教学和《水文学》教材评价为:“课堂教学能合理、恰当地利用多媒体等先进教学手段,教学方法灵活多样,富有感染力,能有效调动学生学习的积极性;具有完好的实践教学环境与条件,开放式教学效果明显,课堂教学效果好 ”,教材“……内容适当,是一本具有科学性、先进性的优秀教材,达到国内高校教材的先进水平……。
校内教学督导组评价
《水文学》课程一直是我校重点建设课程,校教学督导组非常重视对该课程教学过程的监督和检查。近几年,学校督导组每学期对全校所有课程评比两次(学期中期及期末各进行一次),结果显示:《水文学》课程的综合教学效果连续三年达到优秀。
校督导组专家耿维树教授、张希衡教授等多次深入 “ 水文学 ” 课堂听课,一致反映教学效果优秀,认为 “ 授课内容能够贯彻课程的知识点,符合教学大纲的要求,与后续专业课程衔接较好 ” , “ 讲课教师精神饱满,讲授内容深入浅出、重点突出、难点解答清楚,课堂时间控制很好,适时采取互动教学、课堂气氛活跃 ” , “ 教学效果优秀 ” 。
给水排水工程专业的曹翀教授、马学尼副教授长期关心并参与我校水文学课程建设及青年教师的培养,多次评价: “ 该课程的课堂教学效果好,其教学内容与专业教学内容的结合方面特色明显,对我校为社会培养高质量给排水高级技术人才起到了至关重要的作用 ” 。
校内教学管理部门评价
近几年,由教务处每学期的检查结果显示:
(1) “ 水文学 ” 教学文件能够严格按教务处教学规范执行;教学大纲和课程简介符合课程教学要求;教学周历清楚,被学校作为示范周历进行展示;考试后的教学小结内容全面、缺点和不足分析透彻,改进措施切实可行,改进效果明显,教学效果逐年稳步提升。
(2)考试试卷内容符合教学大纲,难易程度适中,内容形式多样灵活;卷面清楚,考卷格式和答案符合学校规范要求;考卷批改认真、规范。
(3) “ 水文学 ” 课程很少调课,极个别调课也是严格按照教务处规定的制度执行。
(4)学生基本做到了不迟到、不早退、不缺课,课堂秩序较好。
(5)教师师德、讲课水平、遵守纪律情况均为优良。
学院及教研室评价
按照学校教学规定,学院及教研室领导和同事需定期深入课堂听课,监督课程进度,并对课程教学效果进行评价。对近年学院及教研室领导对 “ 水文学 ” 课程进行的课堂教学质量调查统计结果表明:( 1 )水文学授课老师遵守纪律、无迟到、提前下课和找人代课现象;( 2 )讲课有热情,精神饱满,富有感染力,能吸引学生的注意力,并能调动学生情绪,课堂气氛活跃;( 3 )对问题的阐述简练准确,重点突出,思路清晰,深入浅出,能给予学生思考、联想、创新的启迪;( 4 )授课教师对课程内容娴熟、运用自如,教学内容充实,能反应或联系学科发展的新思想、新概念、新成果;( 5 )教学方法与手段配合恰当,能有效地利用各种教学媒体。
学生评教指标及评价结果
( 1 )学生评教指标
学生评教由教务处组织,在每学期中期进行,采取全体学生无记名填表及量化打分方式,学生评教分 “ 课程期中教学检查调查表 ” 和 “ 课程教师教学质量评估成绩表 ” 两种表格,通过汇总统计对课程进行评比。
“ 课程期中教学检查调查表 ” 包括 7 项指标: ①讲课条理性及重点难点交代;②实验课内容安排及指导方式与报告批改;③作业分量及难易程度与批改情况;④辅导答疑情况;⑤严格管理及考勤情况;⑥教师教书育人情况;⑦对教学管理及后勤工作意见。
“ 课程教师教学质量评估成绩表 ” 包括 10 项指标: ①教学勤勉热忱,能按时上下课,不擅自停课、调课;②上课能严格要求,认真辅导答疑,及时批改作业;③关心学生学习,虚心听取学生的意见和建议并及时改进工作;④讲课思路清晰,有一定深度,重点难点突出;⑤能理论联系实际,及时介绍学科发展动态;⑥本课程教材质量好,适合教学要求;⑦语言清晰流畅,层次分明,板书设计合理、字迹工整;⑧启迪学生思维,有效调节课堂气氛,调动学生的学习积极性;⑨恰当运用现代化辅助教学手段提高教学效果;⑩总体来说,该门课程的授课教师教学效果好;学习这门课程的收获大。
( 2 )评教结果
近三年该课程期中教学检查调查的学生评教结果:水文学主讲教师教学质量评估分项得分高出校平均分 0.5-1 分,总成绩高出校平均分 10 左右,高达 96.04 。评教结论: “ 水文学课程教学效果优秀,学生满意 ” 。
学生主要评语为:
1 )教师讲课思路清晰,条理性强,并对重点、难点进行富有针对性细致讲解;
2 )作业量适度适中,与课程重点难点结合较强,难度适宜,批改作业认真,并在课后能进行重点讲解分析;
3 )教师对同学要求严格,特别是课堂纪律和作业情况,对同学的出勤情况进行严格登记考核;
4 )教师结合多媒体方式进行教学,使得水文模型更加形象,讲课注重方法和实效;
5 )教师辅导答疑认真,并有针对性地加以指导讲解,使同学对知识更易掌握和理解。
4-6 课堂录像(课程教学录像资料要点)
本课程教学的录像资料目前还没有全部制作完成,目前制作完成的 3 位主讲教师的部分课堂教学录像片,学生、校内督导专家、教务管理部门等均认为质量优秀。
( 1 )暴雨强度公式的推求(主讲教师:黄廷林教授)
要点:总结图解法和数解法推求的优缺点;
重点:讲授采用非线性最小二乘法推求暴雨公式的原理、方法,并利用开发的暴雨强度公式推求软件实例,结合绵阳市的暴雨强度公式推求进行实例讲解。
( 2 )城市降雨径流的水质特性与控制(主讲教师:袁宏林副教授)
要点:复习城市化与城市水文过程及城市暴雨径流特点;
介绍城市径流中污染物的来源、种类及地表污染物的聚集及去向;
依据城市降雨径流水质控制的原则,重点介绍水质控制的措施与方法。
( 3 )流域汇流(主讲教师:王俊萍讲师)
要点:复习小流域暴雨洪水计算的特点、暴雨损失、下渗过程及原理;
结合降雨、下渗过程,讲授小流域暴雨洪水形成的过程;
介绍等流时线原理,应用等流时线原理推求不同产、汇流历时的暴雨洪峰流量。
( 4 )相关分析(主讲教师:张荔讲师)
要点:复习常用水文频率的分析方法;
介绍相关分析的意义、概念、类型;
重点介绍简单直线相关的图解法和数解法(最小二乘法)。
5.自我评价
5-1 本课程的主要特色及创新点(限200字以内,不超过三项)
(1) 主编全国统编教材和起草教学大纲和教学基本要求 1979 年以来的《水文学》教材第 1 至 4 版均由我校主编,为全国大多数高校所采用,并起草了课程教学大纲和教学基本要求;
(2) 理论与实践教学并重,与专业课教学紧密结合 承担完成多项与本课程或专业课程教学密切相关的教改 / 教研项目,成果丰富。
(3) 教研成果服务社会,突出能力培养,丰富课程内容 课程负责人带领多位教师及部分学生应用新方法推求了西宁市和绵阳市的暴雨强度公式,提高了教师、学生的实践能力,丰富了课程内容。
5-2 本课程与国内外同类课程相比所处的水平
1). 独立的一门必修专业基础课: 《水文学》课程在国内大部分院校(含我校)一直被列为给水排水工程专业必修的专业基础课程,有些院校将其与供水水文地质合为一门基础课。该课程是给水排水工程专业《水质工程学》、《给排水管道系统》、《水资源开发与利用》等核心课程学习必备的先修课程,同时也是环境工程、环境科学、城市规划、土木工程、交通工程等相近专业和相关专业的必修课程或限选课程。
2). 教学 方法 及手段居国内前列 :省内外的部分高校及科研单位多次来函要求学习最新的成套教学课件和教学录像,这也是在一定程度上对我校该课程内容的先进性和教学方法的灵活性给予的肯定。
3). 编写高质量教材: 本精品课程的特色之一就是尽 30 年来给水排水工程专业的《水文学》课程的全国统编教材一直由我校主编,一直是给水排水工程专业指导委员会推荐使用教材, 2003 年《水文学》(第三版)教材评为建设部 “ 十五 ” 规划建设教材; 2006 年《水文学》(第四版)被评为普通高等教育 “ 十一五 ” 国家级规划教材。
4).编制课程教学基本要求: 自 1979 年以来,水文学课程的教学大纲和教学基本要求一直被全国给水排水工程专业指导委员会推荐由我校编写和修订,并被全国 80 多所高校的给水排水工程专业和相关专业所使用。
5-3本课程目前存在的不足
(1)多媒体教学条件设施需要进一步改善 : 多媒体教学需要大量的教学设备,目前学校多媒体教学设施和学生的计算机拥有率还难以保证课程多媒体教学的有效实施,现阶段多媒体教学还只是处于展台和 ppt 投影教学阶段,现有的条件和设施有待于进一步完善;
(2)教学课件基本完成,需要进一步更新和完善;
(3)开发多媒体教材 : 结合多媒体等网络教学,有待于开发一本内容和形式上与之相匹配的现代化电子教材;
(4)完成授课录像 “ 水文学 ” 网络课程还未达到课堂教学全程授课录像上网,力争在三年内实现。