王遠坤　王棟　蔣建國　吳吉春

摘 要 水力學是水文與水資源工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎課，結合水力學課程特點與課程教學存在的問題，基于翻轉課堂教學模式，對課程教學理念與模式改革，探索水力學課程教學改革模式的新途徑，相關經(jīng)驗可為水文專業(yè)乃至水利類其他專業(yè)課程的教學改革提供借鑒與參考。

關鍵詞 水力學 翻轉課堂 教學改革

中圖分類號：G640 文獻標識碼：A

水力學是研究液體平衡和機械運動規(guī)律及其應用的一門學科，是水利類專業(yè)的重要專業(yè)基礎課之一。水力學不僅在水利建設中有廣泛的應用，比如航運、河道整治、防洪、和水力發(fā)電等方面，而且在環(huán)境、機械、土建、市政、石油和醫(yī)學等領域，也需要相當?shù)乃W知識。隨著人類活動加劇和環(huán)境變化，出于學科知識的交叉和融合，水力學與其他學科相結合形成了新的分支學科，如環(huán)境水力學、計算水力學、生態(tài)水力學和海岸動力學等。

建國以來，水力學教程不斷發(fā)展與完善，已經(jīng)形成了經(jīng)典的水力學教材，比如我校采用的國家級教學名師趙振興主編的《水力學》。由于水力學課程具有公式多、概念多、推導過程多等特點，傳統(tǒng)的板書+PPT也很難講清講透。眾多一線教師不斷嘗試水力學課程教學方法和教學手段改革與創(chuàng)新，但仍沒能擺脫以教師為中心的教學模式，學生一直處于被動學的狀態(tài)。因此，迫切需要新的教學方法或手段的出現(xiàn)。

翻轉課堂（Flipped Classroom）是近幾年國內(nèi)外教育者們關注較多的教學模式之一，其基本理念是將“課堂講授知識，課后完成作業(yè)”的教學模式徹底翻轉過來，將授課內(nèi)容移到課外，將家庭作業(yè)移到課內(nèi)。大量實踐證明，翻轉課堂在激發(fā)學生的學習主動性、提高考試成績和提升教師工作效率等方面都具有積極作用。翻轉課堂教學模式為提高水力學課程教學質(zhì)量提供了新的機遇。

1目前教學存在的問題

1.1填鴨式課堂教學

我國目前的教學方式主要是以教師為中心，對學生采取填鴨式教學。采用PPT等現(xiàn)代化教學手段在一定程度上確實豐富了教學方法，但是仍然沒能脫離教師為主講、學生被動學的模式。水力學課程包含大量的公式推導演繹過程和物理機制分析，且知識點具有很強的連續(xù)性，如果前期基礎知識點（如一元流三大方程）不能掌握，后面的復雜知識點如非恒定流、圣維南方程組等內(nèi)容則很難理解。填鴨式的教學不僅不會提高學生的學習的積極性，反而會進一步降低學生的積極性和主動性，只能疲于應付。

1.2教學內(nèi)容多，學時相對偏少

我校水文與水資源工程專業(yè)在地球科學與工程學院開設，具有很強的地學背景。隨著國家教育改革不斷推進，學校各專業(yè)的教學培養(yǎng)計劃不斷修訂。在這種環(huán)境下，水力學課程的學分/學時空間不斷被壓縮。另外，水力學課程內(nèi)容本身內(nèi)容多，大量公式的推導過程又占據(jù)了大量的課堂時間，使得水力學課堂教學面臨更嚴峻的挑戰(zhàn)。

1.3實踐教學少，動手能力弱

水力學課程具有很強的實踐性，實踐教學是課程學習的重要環(huán)節(jié)。通過動手實驗加深學生對知識點的理解與消化，同時培養(yǎng)學生的動手能力、觀察能力、分解問題和解決問題的能力。目前各大高校水力學實驗的開設模式主要是以老師把實驗把前期準備工作做好，學生僅僅在現(xiàn)場觀察和記錄數(shù)據(jù)。很少有學生會思考實驗中用到的各種儀器、設備的作用，是否有更好的實驗方法。這種教學實踐模式不利于培養(yǎng)學生的獨立思考和動手能力。

1.4考試評估不合理

現(xiàn)行的考試制度主要是以期中考試和期末考試成績?yōu)橹鳎綍r成績?yōu)檩o。在這種考評形式下，部分學生會采取考前突擊的形式學習，弱化了平時的學習過程?？记巴粨魧W習在一定程度上提高了考試分數(shù)，但不利于培養(yǎng)良好的學習習慣和課堂學習氣氛，不利于知識的沉淀與積累，造成了考試結束后不久就忘記的現(xiàn)象。

2翻轉課堂特點與教學模式

翻轉課堂教學模式是美國近年來興起的一種全新教學模式，它由孟加拉裔美國人薩爾曼·可汗提出，很快便在美國引起了轟動。薩爾曼·可汗將他的教學視頻傳到網(wǎng)絡上，學生在觀看視頻后在課堂上與其他同學進行交流并且接受教師的輔導。這樣的方法讓學生們?nèi)〉昧撕芎玫某煽?，從而引起了林地公園高中兩位化學教師喬納森和亞倫的注意。因此他們開始在課堂上實踐這種教學方法，讓學生們在家里觀看視頻，學習知識，在課堂上完成作業(yè)并且與同學交流，同時教師進行輔導。這樣的教學方法符合學生自己的學習習慣，讓學生的學習效率提高，也減輕了教師的負擔，因此受到了學生和教師的歡迎。

翻轉課堂提供了更加靈活的學習環(huán)境。由于每個學生的基礎和接受能力有差別，課堂授課采用統(tǒng)一的進度，會使基礎差的學生跟不上，學習能力好的學生喂不飽。翻轉課堂教學模式下，學生通過網(wǎng)上視頻進行學習，遇到不懂的地方可以隨時停下來多次學習，根據(jù)自己的學習能力控制進度，大大提高了學習效果。在翻轉課堂中，以教為主的課堂教學活動被改變?yōu)橐詫W為主學習行為。課堂是深入探討知識點難點問題的地方，摒棄了傳統(tǒng)的教學行為，開創(chuàng)了以學生為主的學習方式，為學生創(chuàng)造更多的學習機會的地方。目前已有個別水利類專業(yè)課程進行翻轉課堂教學模式嘗試。

3水力學翻轉課堂建設

為深入推進 “三三制”本科教學改革，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，南京大學啟動了在線本科課程建設項目，水力學課程被列為我校首批翻轉課堂教改課程。南京大學水文與水資源工程專業(yè)實行小班化教學，為水力學課程開展翻轉課堂教學模式改革提供了便利條件。

3.1課前自主學習

結合教學大綱要求，提出了教學目標。根據(jù)水力學課程內(nèi)容，制作知識體系結構圖，并對知識點進行了分類整理。分析哪些內(nèi)容可以通過制作微視頻體現(xiàn)，哪些內(nèi)容通過圖件或相關視頻素材體現(xiàn)，哪些內(nèi)容需要共同探討的形式完成。

為使課堂討論互動活動能夠順利進行，幫助學生在課前明確應該學習的內(nèi)容，我們制定了相應的學習任務單和學習路線圖，并預留相應的探索思考題目，以便有效地組織翻轉課堂。首先，我們根據(jù)教學目標篩選和提煉出關鍵基礎知識點內(nèi)容，錄制了教學視頻，每個視頻時間控制在10-15分鐘。南京大學積極推進教學改革活動，為翻轉課堂提供了專業(yè)平臺網(wǎng)站。我們將制作的視頻發(fā)布在學校公共教學平臺上，同時給出相關的視頻連接供學生參考。結合每個知識點，布置了相應數(shù)量的作業(yè)。每個學生均可登錄平臺觀看學習，并按照要求完成相應的作業(yè)和思考題目。

據(jù)課程知識點特點，將學生分為若干學習小組，每小組3-4人。在個人完成的基礎上，團結協(xié)作共同完成課程任務，了解每個學生對知識點理解和掌握的差異程度，有助于促進對知識點的鞏固與深化。在學校公共平臺上，學生可以利用電腦、平板電腦和手機等工具登錄網(wǎng)站或者下載相關視頻材料進行學習。同時還可以通過網(wǎng)絡交流軟件或者平臺（如微信、email）與教師或其他同學探討在觀看視頻和作業(yè)過程中遇到的難點問題。要求每個學生在學習任務結束后需提交作業(yè)，完成課前學習內(nèi)容。

針對水力學實驗，我們也錄制了典型實驗演示視頻（如長短管路水頭損失、雷諾實驗等），供學生在實驗課前觀看學習。對每個實驗設定了實驗目標，提出了相應實驗注意事項，布置了思考題目。

3.2課堂互動討論

翻轉課堂教學模式下的課堂主要任務不再是以教學活動為主，而是對學生在課前學習中遇到的問題進行答疑，對重點和難點問題進行重點探討。通過師生之間、學生之間進行面對面交流互動、探索研討，將知識融會貫通。

由于學生的知識結構和認知水平有限，需要針對學習中的重點和難點問題（如曲面上靜水總壓力計算中的壓力體）進行互動討論。教師根據(jù)課前作業(yè)完成情況和學生反饋意見，對每個學生對知識點的理解和作業(yè)中遇到的錯誤進行分組解答或者具有針對性逐一“小灶”解答。在幫助學生消化知識點的同時，提升了自信心，激發(fā)了學習興趣。除教師布置的課前作業(yè)和題目外，學生還可以將課前自主學習中存在的疑惑及探索性問題帶入課堂，與師生交流，共同學習。通過課堂表現(xiàn)和作業(yè)情況選出學有余力的同學，提供一定的條件和平臺，引導開展水力學相關研究（如大學生創(chuàng)新訓練科研計劃），培養(yǎng)科研興趣和科研能力。

實驗課堂同樣采用分組形式開展，每個小組3-4人，通過協(xié)助共同完成指定實驗內(nèi)容。首先小組內(nèi)部討論實驗現(xiàn)象，分析實驗結論，探討課前設定的思考題。教師現(xiàn)場指導，但不親自動手實驗，主要解決學生在實驗過程中遇到的各種問題。教師參與每個小組的討論環(huán)節(jié)，對預設的思考題進行討論。自主實驗課堂加深了對實驗現(xiàn)象的認識，鞏固了所需知識，培養(yǎng)了動手能力。

3.3課后反饋與評估

對學生學習效果評估是衡量教學質(zhì)量的主要手段，傳統(tǒng)的判定學生學習效果的模式以考試成績?yōu)橹?。翻轉課堂教學考核評估不同于傳統(tǒng)的考核方式，單純的書面考核考試很難對學生做出一個綜合客觀的評價。在水力學課程翻轉課堂教學模式下，對課程教學考核采取了點面結合、綜合評價的方式。根據(jù)水力學課程性質(zhì)和特點，采取多元化的個人考核方式。教師可以通過課程平臺了解學生登錄情況，包括登錄次數(shù)，學習時間長短，課前作業(yè)完成情況等。同時結合課堂個人匯報和小組討論等作為評價手段，分析翻轉教學過程中的收獲和問題。綜合評定成績由個人匯報成績、課堂討論表現(xiàn)成績、實驗成績、實習報告成績、期中考試成績和期末考試成績共同構成。通過定量評價和定性評價相結合評估方式客觀地反映了水力學教學效果。

4結語

翻轉課堂教學模式不同于傳統(tǒng)的教學模式，需要教師對課程知識點進行重新的梳理和提煉，不可能對每個知識點面面俱到。對教學內(nèi)容進行分類，重點內(nèi)容要課堂重點關注，其他內(nèi)容學生課外自主學習。將翻轉課堂作為一種創(chuàng)新教學模式應用于水力學課程教學，是對水文專業(yè)課程教學改革的突破性嘗試，但對教師和學生也提出了新的挑戰(zhàn)，要求教師更新傳統(tǒng)的教學理念，具備靈活掌握現(xiàn)代信息技術能力；要求學生具有很強的自主學習能力。

水力學課程是水文與水資源工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎技術課程，水力學課程翻轉課堂教學模式的改革嘗試和積累的經(jīng)驗可以為水文專業(yè)乃至水利類其他專業(yè)課程教學改革提供借鑒和參考，以提高水利類課程的整體教學質(zhì)量。

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