《风沙物理学》课程教学探索

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1、《风沙物理学》课程教学探索马瑞，赵锦梅（甘肃农业大学林学院，甘肃兰州730070）摘要：风沙物理学是一门年轻但发展较快的学科。本文基于风沙物理学的学科现状和发展特点，依据风沙物理学课程性质和教学要求对课堂教学、实验教学和实践教学方法进行了探索和分析，提出了以下教学设计方案：（1）课堂教学上，借助辅助资料，降低课程内容难度；重视教学策略，提升课堂教学质量；培养学术思想、促进学科发展；（2）实验教学上，减少验证性和演示性实验，增加设计性实验；（3）实践教学上，重视综合性实践教学，开设“风沙物理学野外综合实习”。..关键词：风沙物理学；学科现状；教学设计中图分类号：G642.0文献标识码：A：

2、1673-260X（2015）08-0213-03基金项目：甘肃农业大学教学研究项目“水土保持与荒漠化防治国家特色专业卓越农林人才培养实践教学模式改革研究”风沙物理学是介于沙漠科学和物理学之间的边缘学科，是沙漠学中以基础研究和应用为主的重要分支学科。该学科是以流体力学的基本原理为出发点，从力学和物理学过程研究风与各种沙质地表的相互作用机制及其风沙运动规律。国际上，一般将拜格诺在1941年出版的风沙物理学专著《风沙与荒漠沙丘物理学》作为风沙物理学诞生的标志，至今只有七十多年的历史，所以，风沙物理学是一门比较年轻的学科。1977年联合国沙漠化大会之后，沙漠化作为科学问题引起了全球范围内科学界

3、的重视。沙漠化是以风沙活动为主要特征，以各种风沙地貌为主要景观标志，因而首先表现为风沙问题。风沙物理学作为沙漠科学的重要分支学科，在全球沙漠化研究的背景下获得了重要的发展机遇，并取得了丰硕的成果[1]。因此，我们也可以说风沙物理学又是一门发展较快的学科。然而，年轻和发展快也说明着风沙物理学有不断被完善和提升的空间，尤其是自1998年中科院知识创新工程启动以来，伴随着实验手段和仪器设备的改进，风沙物理学的新观点和新理论不断推陈出新[2]。一些重要的研究成果，包括对拜格诺提出的沙质床面空气动力学粗糙度1/30定律的修订、对欧文效应的从新定义、对风沙电现象的研究、对风沙边界层风沙互馈机制的研究

4、等，被国际风沙物理学界认为是近年来风沙物理学取得的重要进展。而这些研究成果的出现对我们的教材也提出了新的挑战，如何选择授课内容，如何将这些新观点新理论融入我们的教学中来，这是一个需要认真思考和推敲的问题。1风沙物理学的课程性质与教学要求风沙物理学以风沙活动为研究对象，风沙运动是气固两相流的一个重要研究分支，并作为风沙物理学研究的核心内容备受重视。风沙工程中采取的各种措施，包括封闭、固定、阻拦、输导、改向和消散等措施类型都是基于风沙运动的特征和防治目标设定的[3]，因此，学习风沙物理学对《荒漠化防治工程》等相关课程的教学至关重要。风沙物理学作为高等院校水土保持与荒漠化防治专业的重要专业基础

5、课，通常开设于第5学期，总学时36学时，其中，课堂讲授学时为24学时，实验课为12学时，另于学期末开设综合实习。本课程主要涉及近地表风的基本特性；沙物质颗粒的起跳机制、运动规律以及风沙流的形成与结构、土壤的风蚀现象和各种风蚀风积地貌的特点、风沙运动的实验理论及研究方法等。开设该课程的主要目的是为本科生其它专业课程的学习和今后从事荒漠化防治工作、荒漠化防治科学研究及沙产业方面的工作建立牢固的理论基础及操作技能。通过对本课程的学习，要求学生达到下列基本要求：（1）掌握风沙物理学的基本概念、基本理论及应用方法；（2）能够理论联系实际，独立分析说明自然界中风沙运动的一般规律；（3）掌握风沙运动的

6、基本原理和方法，了解风沙物理学的发展现状及发展趋势。2风沙物理学教学设计目前，风沙物理学被各农林类高等院校定为水土保持与荒漠化防治专业的专业基础课，对于这样一门新兴学科，要树立怎样的学术思想？采取什么样的授课方式？授课过程中要注意哪些问题？这些问题不仅关系到学生对知识的理解和接纳程度，从长远考虑也关系到这一学科的发展。为此，我们从课堂教学、实验教学和实践教学等3个方面对风沙物理学的教学工作进行了设计和完善。2.1课堂教学2.1.1借助辅助资料，降低课程内容难度教材是体现教学内容和教学方法的知识载体，是进行教学的基本工具，也是深化教育教学改革，全面推进素质教育，培育创新人才的重要保证。风沙

7、物理学教材共有两版，第一版发行于1992年，共印刷了1次[4]，第二版发行于2010年9月，被定为普通高等教育“十一五”国家级规划教材和高等学校水土保持与荒漠化防治专业教材[5]。与第一版相比，第二版将流体力学基础理论作为单独的一章内容列出，在此基础上，对风及其基本性质、沙及其基本性质、风沙运动、风沙地貌的形成及演变、土壤风蚀、沙尘暴及风沙物理学研究方法等知识做了详细的介绍。这一内容上的重组和改进使得风沙物理学的课堂教学得以系统化，