“水文地质学基础”课程的数值模拟可视化教学探讨.pdfVIP

中国地质教育 EDUCATION 2014年第4期 CHINESEGEOLOGICAL 75 “水文地质学基础课程的数值模拟可视化教学探讨 施小清，吴剑锋 南京大学地球科学与工程学院，江苏南京 210023 摘 要：在多媒体教学的基础上引人数值模拟可视化技术，应用于“水文地质学基础”课程教学中区域地下 程中的优缺点。对课堂教学效果的调查表明，数值模拟可视化教学手段的引入，不但增强了课堂教学表现力 和教学效果，而且有利于促进科学研究的方法和成果与教学实践的结合。 关键词：水文地质学基础；数值模拟；可视化技术 中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006—9372(2014)04—0075—05 一、引言 互动性，不利于学生在课堂上对教学内容进行回 “水文地质学基础”是水文与水资源工程和地 味，有碍于培养学生独立思考的能力。培养科学 下水科学与工程等本科专业的一门重要主干基础 思维能力、分析问题能力以及动手能力，是“水 专业课程…。该课程是研究地下水圈系列课程的 文地质学基础”课程教学的核心目标H。。因此在教 先行课程，需要在数理化理论基础课程以及地质 学过程中，我们常常思考，如何才能改进多媒体 基础课程的基础上进行教学。通过课堂教学和讨 教学的效果，让学生积极参与到教学中，采用“参 论、课外作业、室内实验、野外实习，使学生对 与式”的教学法‘50达到强化学生思维、动手、设 水文地质学的基本概念、基本原理和方法有比较 计，以及发现、分析与解决问题的能力。 系统的认识和理解，初步培养学生正确运用所学 数值模拟可视化是新兴发展的计算机技术， 的水文地质学基本知识定性分析问题和解决实际 将实际物理问题通过计算模拟以图形或图像直观 问题的能力。同时该课程也是后续对地下水运动 地显示出来以达到研究目的。在多媒体教学的基 进行定量刻画的专业课程“地下水动力学”的启蒙 础上，我们强调引入数值模拟可视化技术，以实 课程，涉及一些重要的基本公式和概念，例如达 时动态模拟可视化教学手段将抽象的公式和概念 西定律、流网、区域地下水流动系统等，在课程 (例如“抽象的地下水流况”)表达具体化和形象 教学时，学生对此常常感到非常抽象且不易理解。 化，以加强学生对计算模拟结果的感官认识，加 这些教学难点的理解和掌握程度，又很大程度上 深对知识的理解，从而提高学生的动手实践能力， 体现并决定了学生的水文地质基本功，例如达西 提高教学效果。已有部分学者开始尝试将数值模 定律，不仅是地下水运动的基本规律，也是定性 拟引入到水文地质专业课程的教学中来¨’铲¨。由 分析水文地质现象和定量计算的关键比。31。 于本科生的课程安排比较密集，受课时限制，野 随着计算机技术的快速发展，多媒体技术已 外实习教学相对薄弱，学生较难通过野外水文地 经被广泛地运用到该课程的教学中H。。多媒体教 质实习获取实践经验来加深对基本概念和原理的 学改变了传统黑板板书单一、呆板的表现形式， 理解，导致学生“学过就算，学过就忘”H’8·。为 具有信息量大、交流方便等优点，能将知识点和 解决这一问题，我们在多媒体教学的过程中增加 图片、动画有机结合起来，直观地展示给学生。 数值模拟可视化教学环节，增加了本科学生动手