2018大气科学（水文气象）专业水文气象导论和水文学原理课程建设研究

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大气科学（水文气象）专业水文气象导论和水文学原理课程建设研究
近年来，全球各地出现了很多极端水文气象事件和破纪录事件，包括欧洲和俄罗斯的热浪、美国的卡特里娜（Katrina）飓风、缅甸的纳尔吉斯（Nargis）热带气旋、巴基斯坦的水灾和亚马逊盆地、澳洲及东非的旱灾，以及我国的泥石流和山体滑坡[1]。为解决洪涝、干旱、台风、山洪、泥石流等种种极端水文气象事件，拥有气象人才摇篮美誉的南京信息工程大学凭借在大气科学方面的雄厚实力，于2011年9月率先成立了大气科学（水文气象）本科专业，并开始招生，成为我国首家培养大气科学（水文气象）专业本科生的高校，同时也是目前我国唯一具有大气科学（水文气象）专业的高校。大气科学（水文气象）专业的成立，在国内外引起了广泛的关注。现本专业有3届本科生，总人数160人。
　　课程建设是教学建设的基本内容、教学质量的中心环节，是落实教学计划、提高教学质量、实现培养目标的奠基性工程。对于年轻的大气科学（水文气象）专业来说，迫切需要开展课程建设并完善研究。本文就大气科学（水文气象）专业水文气象导论和水文学原理课程建设和完善等方面，提出了一些思路和观点与各位同仁共同探讨。
　　1.水文气象导论课程的建设和完善
　　1.1课程设置的必要性
　　刚进大学的新生对所学专业及就业去向普遍感到比较迷茫和困惑，如果在学习基础课程阶段不及时引导，则会使学生学习动力不足，学习起来甚为被动，产生消极情绪，甚至可能会直接导致4年大学生活缺乏规划，得过且过。因此在大学一年级上学期开设专业导论课，甚为重要。它可以帮助学生了解所学专业的背景和基本概念，熟悉专业知识链的构成，掌握大学时期的学习方法，从而激发学生的学生兴趣[2]。水文气象导论是大气科学（水文气象）专业的入门课程，它是一门面向大学新生、引导学生了解大气科学（水文气象）专业的入门课程，是解决新生对未来大学生活疑问与困惑的课程。水文气象导论的开设，对大气科学（水文气象）专业的大学新生起着启蒙和指导作用，它在整个专业教学体系中占据着举足轻重的位置。
　　1.2课程知识体系的构建及授课方式探讨
　　水文气象导论课程主要回答学生对大气科学（水文气象）专业最关心的三个问题：大气科学（水文气象）专业是干什么的、学什么的和做什么的。其最终目的是让学生意识到：（1）大气科学（水文气象）专业是最好的；（2）大气科学（水文气象）专业很有用。以问题激发兴趣，以兴趣唤起求知欲，以求知欲带动学习，在一个个具体的水文气象问题案例中引发思索。
　　目前尚未有正式出版的《水文气象导论》书籍可以直接借鉴。构建水文气象导论课程知识体系时，首先，应通过一个个具体水文气象极端事件案例及前沿信息，使学生深有感触，通过分析和关键问题的延展式探讨，启发学生思索和了解大气科学（水文气象）专业是干什么的及为什么要学习大气科学（水文气象）专业，即使学生意识到作为大气科学（水文气象）专业学生的无比光荣的使命；其次，通过讲述水文气象学的发展简史，引申亟须解决的问题是什么，让学生了解为什么气象和水文相结合往往有助于更好地解决一些工程建设和实际生产课题，并对大气科学（水文气象）专业的科学研究方法有一个初步了解。在此节的讲述过程中，除了讲述水文气象学科发展过程中的重要发现和重要人物及当时的自然和社会背景之外，还应当重点剖析在这个发展过程中，科学思维所起到的重要作用。以本学科的重大发现激励学生，以学科奠基人的故事吸引学生，以科学家对待实验的态度引导学生，从而使学生树立科学的世界观、人生观和价值观；接下来以现在亟须解决的问题为引子，让学生积极主动地查阅文献，相互探讨教学方法，从而刺激学生求知欲与探索欲，达到训练思维的目的，培养学生初步的科研能力；最后在探讨结果的基础上，总结大气科学（水文气象）专业所需要学习的知识，使学生对本专业整体框架有一个了解。
　　2.水文学原理课程的建设和完善
　　2.1课程设置的必要性
　　大气科学（水文气象）专业主要的研究方向是水循环要素监测、精细降水预报、可能最大降水、防洪设计标准和水文气象集合预报和流量概率预报。水文学原理主要阐述水文现象的成因和机理，通常涵盖的主要内容有水文循环过程、蒸发及下渗过程与机理、土壤水形与运移、洪水波运动、产汇流机理等[3]。水文学原理具有鲜明的专业特征和基础特征，是大气科学（水文气象）专业的基础课程之一，考虑到本课程对学生前期知识体系的要求（此课程需要开设在高等数学、大学物理、水力学等先行课程之后），目前将其安排在大学二年级下学期开设。水文学原理起着联系基础课和专业课之间的桥梁作用，为专业课的学习奠定必要的基础。如果不打好该基础，不能牢固掌握灵活应用它，学生就无法学好工程水文学、水文气象集合预报等相关课程，因此，水文学原理在整个大气科学（水文气象）专业课程中起着承上启下的作用，在大气科学（水文气象）专业人才培养中占有重要的地位和作用。
　　2.2课程知识体系的构建及授课方式的探讨
　　目前南京信息工程大学大气科学（水文气象）专业所使用的水文学原理的教材是芮孝芳教授著的，中国水利水电科学出版社出版的《水文学原理》。该教材章节内容丰富、涉及知识广，难度相对较高。在教学计划中，本课程计划学时只有48学时，而水文学原理具有理论性较强的特点，仅仅从理论上进行分析和灌输，会使整个课程显得枯燥、乏味。水文学原理课程的特点，决定了在教学过程中，应当重视实践教学环节，采用提问及互动探讨授课法等多元化的教学方法；加上学时的限制，则要求教师除了认真钻研、精心备课外，还有一个重要的环节，就是准确构建本课程知识体系。
　　大气科学（水文气象）专业是一个新生的专业，构建水文学原理课程知识体系时，不能直接照抄照搬，复制克隆其他相关专业的课程知识体系，应根据自身专业的特点，敢于突破，搭建具有本专业特色的知识体系。譬如第九章地下水流、第十章地表水流第八节湖水运动、第十四章冰雪水文和第十五章水质及河流生态环境章节可以不做讲解；第八章产流机制和第十二章流域产流都是产流部分，可并做一章讲解；第十章地表水流和第十一章洪水演算也可并做一章讲解；鉴于天气学原理、雷达气象学、卫星气象学的开设，第四章降水第二节降水类型及影响因素，第五节雷达测雨可简单带过。教学的艺术不在于传授本领而在于激励、唤醒、鼓舞[4]。在每章的讲解中，以问题为先导，带动好奇，然后以好奇带动求知，各章节主线问题见表1所示。
　　表1 水文学原理课程章节主线问题
　　3.结语
　　针对大气科学（水文气象）专业学生，本文给出了水文气象导论和水文学原理课程建设和完善的一些建议。另外，建议教师可以尝试每次快结束时课预留10分钟做Q-A环节（questions and answer）。大部分美国教授讲课，每讲完一个问题，教授就要问Any questions？有问题立即解决。在我国则不能照搬，但Q-A环节的增加对学生和教师都有很大益处。石本无火，相撞方显灵光。水本无华，相荡方显涟漪。