海水入侵实践教学方法及技能强化训练

摘 要：海水入侵引发的地下水及环境问题已引起国内外学者的广泛关注，有必要将相关的理论及调查方法融入地下水、环境相关专业的实践教学中，提升学生解决海水入侵问题的能力。该文针对如何开展海水入侵教学实习强化学生技能这一问题开展讨论。除在课内加强基础知识讲解及实验技能训练外，还联合企业工程师针对实际场地调查进行指导，实习团队教师亦结合科研项目及应用类项目的要点，有针对性地对学生进行指导。教学团队引导本科生进行研究生组会式报告及讨论使其在本科阶段了解并初步掌握基本的文献阅读分析、数据分析讨论及科研报告的规范性撰写方法。在大量投入师资及教务处的助教指导政策的推动下，采用小班化教学指导以及助教的介入式教学均可以保证教学实习的质量。尽管近年来在海水入侵教学实习过程中教师团队作了较多努力，但是对于综合性大学的工科专业而言，仍然期待与更多的企业及科研院所合作为同学们创造更多技能强化的机会。

关键词：海水入侵；优化师资；小班研讨；基础夯实；技能强化

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2024）24-0124-04

Abstract： Seawater intrusion is a pressing environmental issue that has garnered attention from scholars worldwide. In order to equip groundwater and environment-related majors with the knowledge and skills to tackle this problem， it is imperative that relevant theories and investigation methods be integrated into practical teaching. This article outlines how to effectively carry out seawater intrusion teaching practices to strengthen students' abilities. In addition to reinforcing basic knowledge and experimental skills in the classroom， the department collaborates with engineers to provide guidance on conducting site surveys. Our internship team's teachers offer targeted guidance to students based on the key points of scientific research and application projects. Under the guidance of our teaching team， undergraduates conduct group meetings， where they present and discuss reports that cover basic literature reading analysis， data analysis， discussion， and standardized scientific report writing methods. Thanks to the significant investments made in our department's teachers and the guidance provided by the academic affairs office， we employ small class teaching and intervention-based teaching assistant guidance to ensure high-quality teaching practices. Despite our team's considerable efforts in seawater intrusion teaching practices in recent years， we are still seeking opportunities to cooperate with more enterprises and research institutes to provide students with additional opportunities to hone their skills.

Keywords： seawater intrusion; optimizing teaching staff; small-group seminars; foundation strengthen; skill enhancement

随着全球气候变化和海平面上升，海水入侵问题日益严峻，对沿海地区的地下水资源和生态环境造成了潜在威胁。海水入侵不仅影响地下水的可用性和质量，还对农业、工业和居民生活产生影响。因此，将海水入侵的相关理论和实践调查分析方法融入环境工程及地下水科学与工程等专业的教学中，显得尤为必要。

本研究结合吉林大学环境工程专业的实践教学经验，探讨了如何通过优化教学方法和强化技能训练，提升学生解决海水入侵问题的能力。通过与企业合作、引入研究生助教制度、开展小班化分组指导等多种方式，努力提高教学实习的质量和效果，为学生打下坚实的理论基础和实践技能，培养其在实际工作中解决复杂环境问题的能力。

本文将详细介绍海水入侵实践教学的背景、教学方法以及取得的主要成果，以期为相关专业的实践教学提供有益参考。

一 海水入侵实践教学环节背景及面临的主要问题

世界上约70%的人口生活在滨海地区，居民生活和工农业生产大量开采地下水导致地下水位下降，引起海水入侵现象，而全球气候变化海平面上升进一步加剧海水入侵程度[1]。海水入侵已成为困扰沿海地区经济社会发展的重大资源、环境问题，严重影响沿海地区地下水资源[2]。如果能借助实践教学让学生对其有充分地了解，将有助于提高学生解决实际问题的能力并为后续的学习和研究工作打下良好的基础。吉林大学环境工程、地下水科学与工程专业分别由原长春科技大学（原长春地质学院）的环境工程专业和水文地质专业发展而来，具有鲜明的地球科学特征。环境工程专业对学生在科学研究和工程实践领域的培养目标：经过5～10年的实践锻炼，学生能够具备扎实的专业知识、科学研究和工程实践创新能力以及深厚的人文素养，能够胜任工程师或与之相当的业务岗位工作。地下水科学与工程专业的培养目标：毕业生在专业领域经过5年的实践锻炼，具备工程师（或相应职称的）专业技术能力和良好的工程素养，预期能够胜任生产、教学和科学研究等业务岗位工作。结合培养目标加之吉林大学兴城实践教学基地得天独厚的教学资源能为学生实践教学提供良好的条件。因此，这两个专业为大二的学生开设了海水入侵实践教学的内容。两个专业结合培养目标在教学实习过程中各有侧重，且都面临问题，下面以环境工程专业为例具体说明。

环境工程专业实践教学环节分为认识实习、教学实习、生产实习、毕业实习、毕业论文（设计），培养的学生既在传统环境工程水、气、固和声等领域具有扎实的技能，还具有鲜明的地球科学特征。

该专业主要培养学生掌握城市水、土、气环境污染调查、监测、评价的基本工作方法和技术要领。侧重于无机污染组分分析测试方法的训练；重点掌握污染场地的基本调查方法，污染现状的评价，污染风险的预测方法；侧重于有机污染组分分析测试方法的训练；培养学生主动获取和分析判断环境信息的能力，提高学生在城市环境，特别是污染场地的调查评价方面的应用能力、实践能力。

在近年来实际应用项目及科研项目开展过程中，发现部分研究生在基础的分析及数据分析等方面的能力仍待加强，因此针对学生的应用技能强化这一实际问题，在多年的教学实习经验基础之上结合借鉴的优秀方法进行改进总结，提出适用于环境工程教学实习的方法。

二 教学方法

（一） 专业教师工程经验强化及企业教师联合指导

只有教师的工程应用能力得到提升，才能够把相关的经验讲授给参与教学实习的同学们。近年来国家工程教育专业认证相关论证过程中，专家会根据实际情况在专业教师工程经验提升这一问题上给出了改进意见。针对专家反馈的相关问题，实践教学团队在纵向科研课题中逐渐强化研究内容的应用性，除纵向课题外，还与企业合作完成工程应用性较强的横向项目。在这些项目的完成过程中，专业教师的工程经验逐渐增强，且学生们也能在教学实习过程中接触到更多实践中会遇到的问题并给出合适的解决方案。

为了在教学过程中给学生提供更广阔的参与工程实践的平台，邀请企业或行业专家作为兼职教师，实践教学过程中邀请了吉化双苯厂工程师、中国石化石油化工科学研究院的研究员参与教学实习的指导，为实习提供意见和建议。

教师的工程经验与教学中工程应用知识点的讲授呈正相关关系，企业工程师具有丰富的现场经验，因此聘请企业工程师参与会促进工程经验的传授，使学生清晰地了解现场调查过程中常遇到的问题及解决方案。专业教师讲授理论内容，企业教师在现场讲授实际场地中的问题，两者配合，可以使学生在理论和应用领域得到相辅相成的训练，充分提高综合素质。值得一提的是，近来年，专业教师承担的应用型项目逐渐增多，在课程讲授过程中也逐渐强化了实际工程问题的讲解。

（二） 研究生组会式报告与讨论

教学团队成员在指导研究生开展科研的过程中发现，部分学生在本科阶段只是被动地接收知识，并没有形成主动探寻科学问题、进行文献综述及数据分析讨论的综合能力。近年来，大批学生在毕业后选择继续攻读研究生学位，2022年吉林大学环境工程专业这一比例达到62.86%。因此，有必要在本科阶段加强对学生科研基础技能的训练、开展与研究生科研密切相关的实习环节作为教学实习环节，以便他们更顺利地步入研究生生活轨道。

教师团队结合研究生在学习过程中需要提升的能力，在教学实习过程中逐渐强化其基础科研技能，不断探索新的教学方式，积极促进学生主动获取和分析判断环境信息的能力。为了让学生们开展充分讨论，每节课程在基础讲授之后，布置作业内容均安排小组讨论，其他各组同学均会针对报告内容进行提问质询，但此期间，指导教师发现部分同学会为了“问倒”其他同学而提问，因此应适时引导同学们在提问时注意问题的适宜度，讨论是针对应该解决的问题，而不是为了找到其他同学的知识盲点而显示自己的“博学”。总体而言，近年来讨论环节在宽松的氛围下进行，尽可能让大部分同学都参与讨论并了解参与团体讨论的必要性。

（三） 小班化分组指导

为保障教学效果，联合学校、企业教师、工程师、实验师等开展小班化分组指导，且《吉林大学一流本科实践教学提升行动计划（2021—2025年）》中提出“建立本科实践教学研究生助教制度”，在该计划的支持下，可有2位研究生助教参与辅助教学，丰富指导教师团队，可以保证在实习过程中对学生进行充分地指导，也可以保证小班化分组指导的实现。

（四） 线上教学资源建设与利用

2020年起在吉林大学教务处相关政策引导下，各专业相继建立了线上课程资源，所有课程的资源在教学群内均可获得。以“海水入侵”教学环节为例，自2018级引入6个英文原声动画视频以来，在授课前，每小组认领1个视频进行翻译及字幕制作。在课堂上播放相关机理讲解视频时，各小组均可看到其他小组翻译的视频，并且根据视频进行讨论，这种方式可以使学生在有限的时间内获得更丰富的知识。

（五） 研究生助教介入式辅助教学与实习生活

如前所述，吉林大学教务处发布了《吉林大学一流本科实践教学提升行动计划（2021—2025年）》，2022年的实习中吸纳了一名博士研究生及一名硕士研究生助教，两名研究生在年龄上与进行实习的同学相仿，比教学岗的老师更有共同语言，能够更充分地了解除学习以外的需求，积极向教师团队反馈，以增强对实习学生的人文关怀。

三 基于培养目标的技能强化训练

为培养具有爱国情怀、批判性思维、创造创新能力，懂交流、善合作，具备数学、物理、化学、生物、地学和计算机等知识基础，掌握给水与废水、废气、固体废弃物、土壤污染、地下水污染及其他污染控制与治理基本理论，具备以工程手段研究解决复杂环境污染问题能力的多学科交叉方面应用复合型和专业创新型人才。使学生毕业后可在相关学科领域继续深造，或在环境相关领域从事环境工程设计、技术研发、科学研究和工程管理等工作，在教学方法创新的基础上，强化学生的基础技能和专业技能具有必要性。

（一） 专业实验基础技能夯实

环境工程教学实习的先修课程分析化学、环境监测、水文地质学基础所学的基础知识可以在教学实习中得到夯实。在海水入侵等实践教学环节中主要针对地表水、地下水、土壤环境调查及分析测试，地表水及地下水的监测以无机指标为主，包括Cl-、电导率、HCO3-、CO32-、SO42-、NO3-、K+、Na+、Ca2+和Mg2+等；土壤环境的监测以金属指标为主，包括Cu、Pb、Cr、Cd、Zn、Fe和Mn等。针对以上指标进行环境样品的室内处理、分析测试及误差检验。同时后续课程水处理实验、水质工程学（水样全分析）所需的基础实验技能也在本次实习的过程中得到了预习。

在实习过程中所有学生均有机会充分地进行水质分析，分析技能培养可以为三年级专业课以及后续工作或研究生科研训练打下良好的基础，让本科生具有较为坚实的专业基础。除在未来工作及研究生学习中的受益外，近来年，本科生多人次在全国大学生市政环境类创新竞赛中获得了国家（地区）级奖项。

（二） 教学实习各环节技能强化培养

在背景资料讲解过程中，授课团队教师主要讲解研究区基础情况并给出调查任务，此后的调查任务分工由各组同学讨论确定，教师在必要时给予引导。在国家级实习基地内，有国内多家地质类知名院校，学生除在线上查阅资料外，还可与知名地质院校的优秀学子进行交流获取线下资料。

在调查方案设定的过程可以采用直接向学生布置调查区域，为学生指定调查方案的方式。为提高学生的方案设计能力，更推荐自调查方案制定伊始就逐步引导学生完成。在调查过程中，每一小班均根据研区现状各自开展调查方案的编制，在编制方案后，进行大班讨论，针对小班中的不同意见进行分析并修改完善相关方案。这样可以使同学们调研前对各自的研究区域具有更充分的了解。在调查方案的制定过程中，存在不完善的点，需要进行引导，而不是盲目的否定。

部分同学在本科学习阶段没有形成积极进行文献检索的意识，而在研究生的第一学期为了准备开题报告需要大量阅读文献，但是常常不得法，因此，在教学实习的过程中，提前讲述基本的文献检索知识，并在小班教学过程中引导学生针对不同需求进行精读和泛读。

主要实施方式是在备课过程中，团队教师搜索6篇与海水入侵相关的国内外著名（知名）刊物的文献[3-8]，《水文地质工程地质》为领域内高水平中文核心期刊，《高校地质学报》为地质类专业期刊。《Journal of Hydrology》为水文水资源领域顶级期刊，除此之外还有《Nature》子刊《Nature Communications》，文献的刊物选择涵盖综合类/专业类的著名/知名期刊。在文献内容选择方面，从世界范围内的海水入侵介绍到国内的模型研究，涵盖了多个方向的研究。

在现场调查过程中，每一小班均有团队教师或助教进行现场指导。现场引导学生借助地图软件标记调查的点位并记录调查点信息，提升学生地图使用能力，为后续的野外学习、工作奠定基础。在海水入侵调查之后各组进行数据汇总，2018—2021年各组采用共享表格的形式进行数据汇总，2022年各小班采用传统的Excel进行数据汇总，针对数据汇总方式出现的“倒退”现象，需要提示学生。在2018年调研时，缺少往年数据，因此在判断海水入侵情况时，尚不充分，到2022年，团队已经有五年的数据，因此对2018年（2016级本科生）和2022年（2020级本科生）的结果分析提出的要求也产生了变化，2022年的分析结果需要结合前几年的数据，以判断海水入侵的变化，以及部分区域的海水楔是否是正常的涨退。

针对本科二年级学生，所有实验能数据分析工作之后，报告的成文仍然需要规范化方面的培训，在团队的教学过程中，制定了教学实习报告的相关撰写规范，但是在后续的大学生创新训练计划过程中，发现仍有部分同学会忘记相关的规范性撰写，因此，在近年来的教学中，除了提示同学们在本门课的报告撰写中遵守相应的规范外，还应不断提示同学们在本门课所习得的技能在其他科研训练环节亦适用。

四 主要成果

团队成员结合本科教学及学生在后续研究生阶段开展科研过程中存在的问题，引导学生在环境工程教学实习课程中强化基础科研技能。团队教师积极指导学生利用教学实习过程中习得的技能在环境工程领域相关的本科生学科竞赛中积极探索，获得多项环境工程相关的国内高水平学科竞赛奖项。除指导学生获奖外，团队老师“以赛代练”，积极参与学校组织的教学大赛，以实际行动和学生共同进步，践行环境工程专业国家工程教育认证指标点中的“终身学习”[9]。

2018—2023年，团队成员依托教学实习课程指导本科生23人次获得国家（地区）级、省级各项实践教学竞赛奖项，其中包括全国大学生市政环境类实践创新竞赛、“节能减排”环境科技创新竞赛及“挑战杯”课外学术科技作品竞赛的国家级奖项以及吉林省大学生环境科技创新竞赛等省级奖项。自2018年起，团队教师指导本科生发表一作SCI论文8篇，亦有同学成功申请到国家留学基金委的国际短期实习项目并进一步强化自身的专业技能。

五 结束语

综上所述，环境工程教学实习作为将专业基础知识与实验技能和实际场地调查相结合的实习环节，对于学生的应用技能培养具有现实意义。在实习过程中充分借鉴企业教师的实践经验，有针对性地培养学生解决实际问题的能力，对于学生的应用技能提高具有较好的效果。教学团队引导本科生进行研究生组会式报告及讨论使其在本科阶段了解并初步掌握基本的文献阅读分析、数据分析讨论及科研报告的规范性撰写方法。在系内大量投入师资及教务处的助教指导政策的推动下，师生比1∶6的小班化教学指导以及助教的介入式教学均可以保证教学实习的质量。在各年度实习中均会发现学生有不同的特长，有的同学擅长实验分析，有的同学擅长报告的视觉展示，有的同学擅长视频制作与讲解并具有熟练的专业软件操作能力，可以结合学生的特长鼓励其在团体合作中发挥积极的作用。

尽管近年来在教学实习过程中，环境工程教学实习团队作了较多努力，但是仍然需要不断进步，作为研究型大学的工科专业，在企业实践基地的建立领域期待有更多的企业可以合作，建立实习基地，为同学们创造更多提升经验的机会。

参考文献：

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[2] 王佳琪，郭芷琳，田勇，等.海水入侵模拟方法VFT3D及应用[J].水文地质工程地质，2022，49（2）：184-94.

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[4] CAO T， HAN D， SONG X. Past， present， and future of global seawater intrusion research： A bibliometric analysis [J]. J Hydrol， 2021（603）126844.

[5] JASECHKO S， PERRONE D， SEYBOLD H， et al. Groundwater level observations in 250，000 coastal US wells reveal scope of potential seawater intrusion[J].Nature communications， 2020，11（1）：1-9.

[6] 张汉雄，胡晓农，马震.莱州湾潍河入海口海水入侵数值模拟[J].环境科学与技术，2017（S1）：110-8.

[7] 董健，曾献奎，吴吉春.不同类型海岸带海水入侵数值模拟研究进展[J].高校地质学报，2018，24（3）：442.

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[9] 张春鹏， 秦传玉， 杨朝格. 教学知识点过载的挑战与应对——阶梯课程协同配合策略及多源教学资源比选重构[J].中国大学教学，２０２４（Ｚ１）：８８－９５．

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.24.028

基金项目：教育部产学合作协同育人项目“环境工程专业创新创业实践能力强化：校企联合培养下的综合训练体系建设”（230803975214253）；吉林省高教科研课题“基于多源在线教学素材比选的《环境监测》教学内容可视化改进研究”（JGJX2023D12）；吉林大学本科教学改革研究项目“环境监测教学知识点过载的挑战与应对策略研究”（2023XYB102）；国家自然科学基金青年基金项目“多孔介质介导超限电流驱动FCDI净化含砷地下水的机制与效能”（42107483）

第一作者简介：张春鹏（1986-），男，汉族，黑龙江哈尔滨人，博士，副教授，硕士研究生导师。研究方向为水处理及污染场地生态环境风险评价。