摘 要：“供水水文地质”这门课是安徽建筑大学给排水专业和环境工程专业的基础课程之一，也是高校中许多与建筑或环境相关专业的必修课。它是人类工程活动“嵌入”于地表圈层之中，由此引发一系列水文与地质的问题，进而衍生出来的一门古老而又实用的科学。课程内容丰富，基础理论性很强。文章对目前供水水文地质课程教学中存在的问题进行总结，针对非地质学的不同专业对水文地质专业的需求不同，对课程内容的选择和授课方式的多样化等方面进行探索，充分发挥各种教学方法的优势，调动学生学习的积极性和创造性。
关键词：供水水文地质;教学改革;建筑与环境
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）19-0133-03
Abstract： The course "Water Supply Hydrogeology" is one of the foundation courses of water supply and drainage majors and environmental engineering majors of Anhui University of Architecture. It is also a compulsory course for many architecture or environment related majors in colleges and universities. It is an ancient and practical science derived from the "embedding" of human engineering activities in the surface circle， which leads to a series of geological problems. The course is rich in content and basic theoretical. This paper summarizes the problems existing in the teaching of water supply and hydrogeology courses， and explores the different needs of different professions for hydrogeology. It explores the selection of course content and the diversity of teaching methods， and carries out teaching reform on these issues. Give full play to the advantages of various teaching methods and mobilize the enthusiasm and creativity of students.
Keywords： Water Supply Hydrogeology; teaching reform; architecture and environment
一、概述
《供水水文地质》课程主要研究地表附近地下水的形成、富存、埋藏、以及成分分析和地下水的污染治理，以合理开发地下水、防治地下水污染的危害，以保护环境为目的。由于环境和地质科学的系统性特征，要学好供水水文地质，地质学基础学习是必不可少的。
从地质方面来看，我国是一个地貌多样，地质环境复杂，地质灾害频发的国家[1]，每年都会有大量的地质灾害发生，给国家带来巨大的损失，2008年的特大型地质灾害汶川大地震，造成经济损失两千亿元左右，伤亡人数高达十万左右，间接的经济损失十亿元左右，以及近几年出现的山体滑坡等泥石流灾害，地面塌陷山区水库与渠道渗漏等等的大型或中型的地质灾害，给我国政府以及人民财产带来巨大损失。因此需要学习矿物学基础，岩石学基础，地质构造等地质类基础学科。
从供水水文学的发展来看，水文现象的成因、分布规律都离不开地质要素，也不能脫离地质空间来单独分析。因此，在给排水专业和环境工程专业以水文学为主干课程教学过程中要结合地质学等相关学科的学习，从而为以后从事专业技术工作的同学提供理论依据。因此，作为供水水文地质的授课教师，教好非地质专业“供水水文地质”课程的教学实践工作，将理论转向实践为重要目的。
现阶段的教学设备，除了很成熟的多媒体教学和视频讲解教学方法之外，具有生动、形象和野外现场景观逼真的计算机虚拟仿真技术在高校教学领域越来越受到重视。是一门新型的综合性信息技术，它涵盖了多媒体技术、传感器技术、图像处理和人工智能等多个计算机技术，对现实世界进行全面仿真，可以做到图文并茂，三维动画，构建一个形象的、交互的虚拟环境，可以非常直观的显示试验过程，使学生获得身临其境的感觉和体会[2]。“供水水文地质学”运用这种新型多媒体以及仿真模拟方法，极大地满足对学习媒体的自然交互性和情景化的要求，增强学生的注意力和观察力，可以主动的提高学生的学习，拓展学生的认知思维模式，也为教学改革提供了新的手段。
二、课程性质和特点
《供水水文地质》是水文与地下水资源工程、地下水科学与工程、给排水工程等地学相关专业的基础课。课程是研究地下水资源的开发利用，地下水在与五大圈层的联系和人类活动相互作用下，其地下水量和地下水水质在三维空间上的变化，内容主要包括地下水赋存空间的特征，地下水的形成条件与分布规律，地下水的埋藏条件和运动机制与规律，地下水的物理化学成分及地下水化学形成的作用，地下水资源评价与保护、基本定律、基本微分方程和定解条件，地下水补给、径流与排泄，地下水的动态与均衡，以及地下水资源与环境等基本概念与基本原理等。其教学目的是要求学生掌握分析与解决水文地质问题的方法与思路，并为后续的专业课奠定基础。
由于本课程涉及到水文与水资源、地下水水质安全与污染修复、给排水科学与工程等多学科的专业知识，所以其具有如下特点：
1. 应用型和实践性强
因为课程涉及的学科范围广，所以除了要掌握水文学与水资源或者水力学的一些主干专业课程之外，还需要掌握地质学、地下水科学和给水排水等学科的专业课程，比如：《水力学》、《地下水科學与工程》和《水文与水资源》等，否则无法理解各种农田污水、地热效应所引起的地下水污染的处理工艺及适用条件。因此，“供水水文地质”课程具有很强的应用性和实践性，对基础理论知识的掌握具有很高的要求。学习“供水水文地质”这门课程之前，需要对污水处理的工艺流程和污水处理方法、给水排水工程、排水管网以及地下水污染评价与修复的专业基础课和其他相关学科的专业课程进行学习，因此，一般情况下“供水水文地质”这门课程安排在基础课程之后开设。
2. 内容丰富庞杂
《供水水文地质》课程是各种地质学、地质构造，水文学，水资源以及水力学和污水治理等的总述和综合，课程的内容源于工程实践又应用于实际。课程的主要研究内容均为由于水文现象以及不合理利用地下水所引起的一些地质灾害的考查以及预防和治理。除了室内的一些测试实验外，还进行野外的一些采样、调查以及勘探。除了培养学生的基础知识学习能力、地下水利系统的理解能力之外，更重要的是让学生掌握实际工程应用的能力，使学生具有解决实际水文地质灾害的一般技术问题的能力。所以，理论课程知识和实践工程应用内容丰富庞杂。
3. 研究方法更新迅速
《供水水文地质》课程针对的是由于一些自然因素造成的地质灾害以及不合理利用地下水所造成的一些地质灾害的预防与治理，但是不同的水文水力条件以及不同的地质条件使得研究内容和研究方法极为复杂，地质岩石中和地下水中所含污染物的种类和污染物的含量也不尽相同，导致对应的处理方法基本上涵盖了所有的沉积物污染处理方法和水污染处理方法。并且现阶段要求的处理方法不断像可持续利用与循环经济方向发展，所以本课程涉及的处理技术和方法范围广。随着现在国家对环境管理的力度加大和对产业结构的优化升级，使得工业产业不断向节能、减排和环保等方向延伸[3]，这就对环境当中产生的一些地质灾害的预防和治理技术方法提出了更高的标准，那么相应的研究方法应随之更新，与时俱进。
三、课程现状
（一）教学内容限制于现阶段教学学时要求
利用计算机虚拟仿真技术教学手段后，首先要在教学内容的安排上做优化，在理论授课课时不断压缩的情况下，就要求我们精选教学内容，合理安排授课章节，每节课讲课之前要设置问题的引入，注重引导学生从具体原理引出具体结论，结合具体工程实例去分析结论，很好的培养学生分析问题和解决实际工程问题的能力，在用计算机虚拟仿真技术教学手段后，通过动画式的对地下水系统过程进行模拟，加深学生对重难点的理解。如在讲解达西定律的质量守恒和能量守恒的内容时，首先通过达西渗流装置的动态模拟，进一步加深学生对地下水渗流的概念和影响因素的理解，地下水在渗流场的运动。因此，教学的内容明显限制于现阶段教学学时的要求，如何使二者相得益彰，是教学工作所面临的新挑战。
（二）教学方法和手段滞后于发展要求
“供水水文地质”课程的教学方法主要还是依靠多媒体图片式的教学为主，以教师、课本为中心，尤其是当教学内容多时，易出现“填鸭式”教学。虽然课件内容丰富、所涵盖的信息量大，但基本还是教材内容的翻版，教学过程主要在教室里完成，学生的活跃度不够，参与实际的工程案例较少，这对地下水力系统的抽象问题难以理解。我们的学生主要保持传统的学习习惯，单纯对听课记忆做练习题来应付考试，学生处于被动学习，对学习内容缺少思考。例如讲解岩土中的空隙与水，单纯的以图片的形式呈现就不易被理解，教师讲授的累，学生理解起来也困难，导致学习的积极性下降，学生的创造力和积极性难以被激发出来，导致教学效果缺失，学生似懂非懂，一知半解[4]。
（三）分析问题忽视计算机软件的合理利用
随着计算机的普及以及与虚拟仿真教学手段的结合，定量计算越来越方便，水文地质的实践工作需要绘制各种水文地质图件，需要进行大量的数字统计与结果模拟总结，这些都需要用到相应的计算机软件来实现。例如讲解不同地貌地下水的赋存位置时，需要绘制潜水等水位线图以及承压水等水位线图，这就需要借助大量的地质图件，这在传统的分析方法上得到理想的结果是非常困难的，画图需要耗费大量的时间和纸张，水文地质图在绘制过程中还需严格按照专业规范要求做[5]。用规范去完成图的绘制。在实际教学过程中应多开设计算机软件的使用方法课程，安排实操训练，提高学生利用计算机软件的技能以及专业技术水平。
四、课程改革的探索
“供水水文地质”是一门应用型的课程，课程内容丰富繁杂，涉及的知识点范围广。在有限的课时里面要求学生掌握所有的理论知识外，还需培养学生的实践技能和创新能力，这就需要在教学改革过程中改变教学手段、合理安排课程、开展实验与实践课程、训练学生计算机软件的运用技能，建多元化教学体系，探索出一条培养创新应用型人才的特色教学之路。
（一）进行不同专业的地质学科体系建设
根据师生以及教研室会议的教学信息反馈，不断改进教学是“供水水文地质”教学实践中一直坚持的原则[6]。《供水水文地质》课程会涉及到很多地质构造、地下含水系统的结构等，因此涉及的专业非常多，包括环境工程学、污水处理、地下水污染治理、水文与水资源、构造地质学、矿物岩石学、工程地质学等学科，资源、环境、灾害、工程多问题并存;宏观、微观、定性、定量全面结合，就需要多学科交叉渗透研究与处理问题。例如，讲解地下水资源的评价与管理时，撇开水文与水资源以及地质学基础知识，单分析地下含水系统的结构和地下水运动的动态，是无法正确评价与管理地下水资源的，又比如在讲解岩溶发育条件和岩溶水受污染处理方法时，就会涉及到地质地貌学中不同地貌单元的地下水特征以及地表水体污染的修复方法，以及目前地下水污染的微生物处理方法，此时就需要建立起地下水资源与环境微生物学乃至岩石圈学科体系相结合，优势互补，能够获得最优的教学效果，最终使学生更容易理解并掌握岩溶地貌对岩溶水的形成影响及原理，为今后在工作中能够合理调查以及预防、利用岩溶地貌等打下良好的基础。这些充分说明多学科交叉教学有助于学生创新能力的培养。
（二）构建多样化的教学方法
将多媒体教学、计算机虚拟仿真教学以及实践教学相结合，形成多元化教学体系后，使知识点丰富庞杂的“供水水文地质”课程的讲授具有鲜明的生动性、知识点易理解性。水文地质现象隐藏于地表之下，人们不能用肉眼感官，这在一定程度上使得水文地质现象和相关知识不易被学生理解和接受。而虚拟仿真是对真实的模拟，通过仿真软件，可以实现一个复杂过程的模拟[7]。还可以模拟地层结构以及地下含水系统的构造和地下水补给与排泄的影响因素等。这样就可以将地下的含水系统现场“拿”到课堂上，极大地丰富“供水水文地质”课程的教学模式和学习方式，让学生对地层结构以及地下含水系统以及水流水质情况有了更深的了解。如运用计算机仿真软件对由于地质作用引起的水库渗漏以及渗漏后对地下含水系统、水质以及水量通道的变化情况进行展示，就会直击学生眼球，震撼学生心灵。当学生看到水库渗漏对地下水的影响之后，就会学习到地下水与其赋存的岩体土是一个完整的力学体系，不合理的利用地下水如同地表水体的不合理利用一样，同样会造成环境污染以及环境生态的破坏，使得非地质专业的学生对供水水文地质这门课产生了更大的兴趣并体现了非地质专业学习供水水文地质这门课的必要性。
（三）以实践充实教学内容，使教学活跃化
“供水水文地质”课程是一门实践性很强的学科。教学过程中要加重课内实验的同时更要将实验成果与工程实践结合起来，要将实践环节教学与课程理论教学、实验教学放在同等重要的地位，使学生的思想与实际、理论与实验、自身与社会结合起来，将所学知识融会贯通，以过硬的技术适应社会需求的多样性和多变性。野外实习是在开设理论课之前进行的，在开课之前学生已经通过地质学的实习接触到部分水文地质学的知识，这对后续水文地质学的学习有重要的作用，主要让学生将理论知识应用到位。比如，像水资源开发利用引发的环境地质问题的一些大型的实践课程，就需要在野外建立实践基地，首先就要调查当地的水资源和水环境污染问题，接着要根据已有的地质学资料进一步调查近几年当地的地质灾害发生情况，调查周围地表水体的污染情况以及治理效果等。水资源开发对地质环境的影响情况，通过实践，学生才知道如何应用知识，将理论跟生产实践联系起来，使得地下水资源保护向可持续发展的方向进行;又如，为了使学生能够掌握利用相应的计算机软件模拟地下水渗流场或者绘制水文地质图，学校或学院需要有完善的实训设备和足够的计算机设备场地，同时为了充分发挥实训与课堂教学并行的教学模式，必须要保证计算机实验室能够全面开放，并激励学生们申报相关创新课题，让更多学生参与进来;学院也可依据已有的条件建立产学研的研究合作，使学生可以进行实际工程的学习，给非地质专业的学生成长成才提供更可靠、坚实的平台。
（四）在教学中应用科研成果
学会运用知识才是知识的真正力量，作为给排水工程专业和环境工程专业的“供水水文地质学”的授课老师，是希望学生能够真正掌握水文学与地质学的基本概念和基本原理，并将学到的理论知识应用到实际中去，在教学过程中，就要将教师查阅的或者参与的科研项目以及成果作为教学案例，在这些案例中铺展与教材相关的内容，加强与拓展学生理论应用到实际的思路，并在讲解科研成果的起初就要多设置问题引导学生并培养学生在项目研究中的思路和方法。如教师在讲到岩溶发育的基本条件以及岩溶水特征时，就将我国华北与西南岩溶地性质以及岩溶水的特征差异的调查论文或已结题的项目讲解给学生，学生就会明白不同岩溶地发育对人类带来的利弊，以及如何通过岩溶水的性质来预测未来该地区岩溶现象的发育情况，并如何进行人为干扰来改变对人类不利的因素。培养了学生综合知识体系的思维以及解答问题的能力。
五、结束语
对于“供水水文地质”课程的教学改革，进行多学科的交叉渗透体系建设，构建多样化的教学方法，如传统教学、实践教学和虚拟仿真技术等多种教学方式，教师在授课过程中应用现阶段的科研成果来拓宽知识面，逐步向工程实际应用方向转变，很好的将理论应用于实际中，同时可以锻炼本科生写小论文，将学到的知识用文字的形式梳理，可望克服传统教学的局限性。多元化教学体系的建立，能更全面、科学地评价学生的综合素质，培养出符合国家需求的高素质人才。
参考文献：
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