水文地球化学课程教学研究

孔慧敏 谷洪彪 张莹 张艳 张耀文

摘 要：水文地球化学是地下水科学与工程专业的专业基础课，在水文地质工作中占有非常重要的地位，课程教学注重理论与实际的结合。该文以防灾科技学院《水文地球化学》课程的课堂教学为例，从与其它专业课程内容的优化整合，与专业实习的有效结合及应用，实践教学的探索与提升三个方面讨论并探索课程教学的改革。通过实践能充分的提高学生学习的主动性及该门课程在专业领域的实用性，使理论与实践教学体系很好的融合，取得了良好的教学效果。

关键词：水文地球化学 实践教学 教学方法

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）01（a）-0107-02

水文地球化学是地下水科学与工程专业的专业基础课，它是在水文地质学及地球化学的基础上发展起来的，主要研究对象是地下水化学成分的形成和演化，以及各种组分在地下水中的运移规律，是探索地球表层各带地下水地球化学作用的一门新兴学科[1]。

随着经济发展和人类对地下水资源的不断开发和利用，地下水环境不断恶化，地下水污染修复技术不断的发展，对地下水科学与工程专业的学生也提出了新的要求，但是水文地球化学理论是解决这些问题的理论基础。如何使学生有效的掌握水文地球化学的相关知识，提高学习的兴趣以及增加在专业领域的实用性成为该课程教学过程中的主要解决的问题。

水文地球化学课程以课堂授课为主，以实验为辅，该文结合实际教学过程中的经验总结，就该课程与其它专业课程内容的优化整合，与专业实习的有效结合及应用，以及实践教学的探索与提升三个方面进行课程教学的改革，达到提高课堂教学的水平，促进实践教学的提升的目的。

1 与其它课程内容的优化整合

1.1 与先导课程的衔接

水文地球化学相关的先导课程包括：《普通化学》《物理化学》《普通地质学》《构造地质学》《岩石学》及《水文地质学基础》等。

建议在《普通化学》《物理化学》的教学过程中可酌情对水文地球化学课程中应用到的知识点进行讲解，比如溶解平衡、碳酸平衡、络合物计算、氧化还原反应、吸附作用、热力学的状态函数等，并在对普通化学的实验课程进行体现。

《普通地质学》《构造地质学》《岩石学》作为地质类基础课程，为地下水课程与工程专业的学习奠定了良好的地质基础，例如地表水及地下水的地质作用、构造裂隙的发育、三大岩类的形成及其特征等，都是地下水化学成分形成的基础条件。

《水文地质学基础》作为专业基础课，与水文地球化学的教学联系最为密切，“地下水化学成分及其形成作用”章节有部分交叉内容，因此要特别注意课堂教学中概念的统一。例如库尔洛夫式的书写、地下水化学分类与图示方法。

1.2 与同期课程的有效结合

同期开设的课程有《环境水化学》或《水分析化学》，主要讲授实验室水化学分析方法，提高学生实际操作能力，为开展水文地球化学的综合实验奠定了良好的实验室基础。

1.3 为后续课程的铺垫

与该课程联系最紧密的后续专业课为《环境同位素水文地质》《地下水污染原理及防治》《环境与地质灾害评价》，因此，水文地球化学的课堂教学中应将同位素的概念、地下水污染及地下水质量评价等内容有效与以上课程进行有效、避免重复。

2 与实习课程有效结合与应用

我国地学教育教学模式表明，实践教学是人才培养的关键环节，充分的实验室教学实习和野外实践都是培养地学人才的重要途径[3-6]。地下水科学与工程专业人才的培养需经历地学思维至专业思维再至专业综合能力过程的转变，因此认识实习、地质教学实习、专业生产实习、毕业实习所组成专业实践教学体系发挥了举足轻重的作用，专业实习的教学质量直接影响该专业高素质人才的培养质量[6]，因此充分将实习实践课程中的内容与水文地球化学的课堂教学相结合，能够提高课堂教学的水平，也能够促进实践教学的提升。

2.1 与认识实习及地质实习的衔接

水文地球化学课程的教学在认识实习和地质实习之后，因此，在课堂教学中可有效结合野外实习内容，例如岩溶形成的机理、三大岩类与地下水赋存运移及水化学特征的关系、地形等自然地理因素对地下水化学成分的影响。

2.2 加强在生产实习中水文地球化学知识的应用

在地下水科学与工程专业的生产实习中充分加强对水文地球化学知识的应用，在柳江盆地的水文地质调查中的得到具体体现。例如：（1）分析地下水化学组分的成因及影响因素；（2）分析不同岩性的含水层地下水化学成分的特征；（3）利用水化学及同位素的手段探索泉的成因类型，判断地下水的补给来源等；（4）对水质测试数据进行水文地球化学分类及水质评价。

3 实践教学的探索与提高

3.1 提高实验教学及水化学模拟软件的应用

水文地球强调理论与实践的结合，因此学生掌握水化学相关的实验操作技能及相关水化学模拟软件的基本原理与操作。

根据长期实验教学的探索，建议加强水文地球化学实验的开展，例如增加：（1）岩矿水解实验；（2）水中碳酸平衡与pH关系测定实验；（3）土壤介质对氨氮吸附平衡试验；（4）溶滤实验；（5）结合实际场地的综合实验。由于课时量有限，因此依照学生兴趣分类分组开展单项实验和综合实验设计，并在课下进行实验成果的交流汇报。

AqQA或Aquachem等基础的水化学数据分析软件，可以进行水化学数据的可靠性验证、基本指标的计算、水化学类型的划分及基础水化学图件（如Piper三线图）的绘制和水质评价，因此，可以结合实例进行课堂教学和实际操作，让学生掌握基本水化学数据分析方法。

水文地球化学模拟软件WATEQ/PHREEQC/MINEQA2等，可以进行水溶组分平衡分布计算、氧化还原平衡计算、液-气平衡计算、矿物饱和指数计算[2]，对学生进行水文地球化学方面的研究提供了很好的技术支持，因此可筛选个别软件（PHREEQC）讲授基本原理及实例操作，课下让学生自主进行软件的实际操作与讨论应用。

3.2 增加课程设计，调动学习主动性，探索开放式教学

以利用水文地球化学的基础理论解决实际问题为出发点，结合地下水科学领域的研究热点布置课程设计，例如：探讨土壤盐渍化与高氟地下水的关系；地下水环境与地方病；水的硬度对人类生活的影响；矿泉水与人体健康等。让学生通过查阅文献、网络资料、新闻报道等全方位进行调研，并分组进行汇报讨论，调动学习主动性。

4 结语

水文地球化学作为地下水科学与工程专业教学体系中重要的组成部分，在专业人才目标培养的实现上具有至关重要的作用。经过在课堂教学的改革，与实习课程的结合及实践教学中的提升，能充分的提高学生学习的主动性及该门课程在专业领域的实用性，使理论与实践教学体系很好的融合，取得了良好的教学效果，提高了地下水科学与工程专业人才质量。

参考文献

[1] 沈照理，朱宛华.水文地球化学基础[M].北京：地质出版社，1993.

[2] 钱会，马致远.水文地球化学[M].地质出版社，2005.

[3] 陈骏，胡文瑄，李成.地质学实践教学现状分析与对策 [J].中国地质教育，2007（3）：133-139.

[4] 杨伦.野外地质教学实习与学生人格培养[J].中国地质教育，1996（2）：53-54.

[5] 马传明.地下水科学与工程专业实习教学质量保障体系的构建与实践[J].中国地质教育，2011（1）：45-49.

[6] 谷洪彪，迟宝明，姜纪沂.地下水科学与工程专业抽水试验教学基地建设的思考[J].中国地质教育，2013（1）：82-85.