武瑋 桑國慶 潘維艷 劉玉玉

（濟南大學水利與環(huán)境學院，山東 濟南 250022）

0 引言

工程教育是我國高等教育的重要組成部分，自2013年6月我國工程教育順利加入《華盛頓協(xié)議》，標志著我國工程教育逐漸實現(xiàn)與國際接軌。工程教育認證秉承以學生為中心、以產(chǎn)出為導向和持續(xù)改進的三大核心理念[1]，要求學生畢業(yè)后具備完整的專業(yè)理論知識和實踐操作能力，能夠應用所學理論知識和現(xiàn)代化工具解決復雜工程問題，確保培育出的人才具有較高的專業(yè)能力與核心競爭力[2]。在此背景下，對新時期高等教育提出了新的挑戰(zhàn)，以教師為中心，“填鴨式”“滿堂灌”的傳統(tǒng)教學模式難以滿足工程教育的要求，教學改革和創(chuàng)新勢在必行。

工程水文學是濟南大學水利與環(huán)境學院水文與水資源工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課，筆者自2016年開始進行該課程授課，從傳統(tǒng)知識授課到結(jié)合實際案例，再到融合信息技術于課堂教學，課程教學改革與創(chuàng)新不斷得到實踐，本文結(jié)合多年教學經(jīng)驗，從痛點分析、教學理念、教學組織和教學評價等方面對課程教學改革創(chuàng)新與實踐進行深入探討，以提高教育教學質(zhì)量，并為一流課程申報打下一定的基礎。

1 工程水文學課程教學痛點分析

本課程以理論知識與實踐應用相結(jié)合為原則，以學生發(fā)展為中心，培養(yǎng)學生應用水文學知識于水利工程建設的能力。課程開設于水文與水資源工程專業(yè)大四上學期，此時正值學生考研準備時期，且課程相關內(nèi)容在水文學原理、水文統(tǒng)計、水文預報、水文水利計算等課程中均有涉及，學生普遍學習興趣不高，主動性較差，學生難以理解章節(jié)知識點與學科知識體系之間關系，對于知識點的實踐應用較為欠缺。通過多年的課程教學工作實踐與反思，總結(jié)該課程主要存在以下三個痛點問題。

（1）傳統(tǒng)課程教學以教師為主體，單純的“填鴨式”“滿堂灌”的教學方式難以吸引“零零后”大學生群體的注意力，學生參與較少，學習興趣不高，進而導致學習效果不好。傳統(tǒng)教學理念難以滿足新時代大學生成長需求是第一大痛點問題，亟須更新教學理念。

（2）工程水文學主要集中于“測”“報”“算”三大傳統(tǒng)內(nèi)容，在信息化飛速發(fā)展的今天，在新時期治水理念催生下，教學內(nèi)容不夠新穎，學科前沿知識欠缺，難以適應新時代水利發(fā)展需求是第二大痛點問題。

（3）學生學習僅停留在表面知識，不太注重章節(jié)知識點與學科知識體系之間的關系，對于知識點在水利工程建設與管理中的應用理解不夠，理論知識學習停留在“半空”中，無法做到真正的“落地”，是本課程的第三大痛點問題。

2 更新教育理念，加強教學組織

結(jié)合以上痛點問題，本課程亟須進行改革。改革重點是更新教學理念，打破原有課程框架，對課程教學內(nèi)容進行重構(gòu)與設計，加強教學過程組織，具體從以下三個方面進行。

2.1 改變傳統(tǒng)觀念，更新教育理念

秉承OBE成果導向教育理念（Outcome Based Edu cation），強調(diào)以學生為中心，從5個方面分別解決學生學什么，為什么學，怎么學，是否達到學習成果，以及如何進行改進的問題。從關注教師教了什么轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生學到什么，強調(diào)學生掌握知識后在水利工程建設與管理中進行應用，使學生真正地參與到課堂中，激發(fā)學生學習興趣，提高課堂參與度，從而使學生真正做到學有所獲。工程水文學知識將服務于水利工程建設與管理，明確水利人身上的擔當與使命是指引學生在水利之路上前行的燈塔。因此，專業(yè)知識教授的同時，滲透思政教育理念，將新時代水利精神、工匠精神貫穿專業(yè)教育中，例如，水文測驗部分，通過介紹舍生忘死進行海上測驗的邊春華，幫助學生明確水文工作對社會的重要性，以及水文人身上的擔當和使命，實現(xiàn)專業(yè)教育與思政教育同向同行。本課程教育理念如圖1所示。

圖1 基于OBE的教育理念

2.2 加強教學設計，優(yōu)化教學內(nèi)容

將學術前沿和水利發(fā)展需求與傳統(tǒng)水文學知識有機融合，實現(xiàn)課堂教學知識接軌水利發(fā)展需求，追蹤學術前沿，從而保證教學內(nèi)容的高階性和創(chuàng)新性。打破傳統(tǒng)課程體系，將課程教學內(nèi)容重塑為三大模塊，分別是一大基本原理、兩大基礎理論和三大核心工作。其中一大基本原理主要講授傳統(tǒng)水文循環(huán)原理，但在氣候變化背景下，天然水文循環(huán)將如何變化是目前較為關注的前沿問題。結(jié)合中國氣候變化藍皮書、相關參考文獻等，設置蒸發(fā)悖論、青藏高原環(huán)境與氣候變化、水文模型等主題，鼓勵學生自主查閱文獻，教師講授當前的研究熱點，以幫助學生追蹤學術前沿，把握科研動態(tài)。兩大基礎理論主要講述流域產(chǎn)匯流和數(shù)理統(tǒng)計理論，該部分要求學生重點掌握理論知識，并能熟練應用技術方法，鼓勵學生自主查閱文獻，對傳統(tǒng)知識與方法進行大膽質(zhì)疑與挑戰(zhàn)，例如，我國水文變量是否真正符合P-III型分布。三大核心工作是重點內(nèi)容，水文測驗引入水文現(xiàn)代化等社會發(fā)展需求，引導學生理解空間信息技術對傳統(tǒng)水文觀測技術的推動與挑戰(zhàn)；水文預報和水文分析計算主要結(jié)合工程案例分析講授設計年徑流計算、設計洪水和水文預報，例如，關于長江三峽設計標準的若干爭議問題，以此為案例，引入防洪標準、設計洪水等教學內(nèi)容，教師講解后，學生分組用所學知識點去正確解釋這些爭議問題，從而實現(xiàn)應用理論知識進行水文分析與計算。

2.3 建設課程資源，豐富教學案例

結(jié)合教學團隊科研成果，分別建立多媒體素材庫、文本資料庫、網(wǎng)絡課程庫、文獻資料庫、軟件資料庫和工程案例庫。多媒體素材庫主要包括實時新聞視頻、水利圖片等，可以用于知識點導入和教學內(nèi)容的視覺展示，例如，2020年9月7日主題為科技助力防汛減災的焦點訪談視頻可幫助學生理解水文現(xiàn)代化；文本資料庫主要包括工程水文學題庫、部分流域水文資料、山東省水文圖集等，網(wǎng)絡課程庫以國家精品在線開放課程為主，文獻資料庫主要以CNKI等數(shù)據(jù)庫為主，軟件資料包括配線軟件、ArcGIS、水文模型等，工程案例庫包括山洪預警、洪水風險圖制作、幸福河建設、水文信息化建設、防洪影響評價等報告及數(shù)據(jù)。

2.4 加強教學組織，改進教學方法

教學內(nèi)容主要參照BOPPPS教學模式[3]進行組織實施，主要從以下6個方面進行，分別是內(nèi)容導入、課程目標、前測、參與式學習、后測和總結(jié)。第一，通過工程實例、經(jīng)典視頻、新聞時事等引入每節(jié)課的課程內(nèi)容，從而吸引學生的關注力，提高學生對課程內(nèi)容的學習興趣；第二，從知識、能力和態(tài)度三方面明確課程目標；第三，借助雨中的[4]進行課前答題了解學生的學習基礎，根據(jù)學生的實際情況，適當調(diào)整教學過程；第四，采用互動式教學，通過師生互動、生生互動、小組討論、啟發(fā)式教學，提高學生參與度；第五，借助雨課堂對本次課程內(nèi)容進行答題，了解學生的掌握情況；第六，是總結(jié)，采用思維導圖、歸納總結(jié)、對比分析幫助學生整合課程內(nèi)容，引導學生反思內(nèi)容，引出下節(jié)課內(nèi)容，例如針對產(chǎn)匯流理論，可以利用相關軟件繪制思維導圖，可加深學生的理解，提高學生的邏輯思維能力（見圖2），設計年徑流和設計洪水計算內(nèi)容存在一定的相似度，可以采用三層結(jié)構(gòu)框圖[5]進行歸納總結(jié)，如圖3所示，幫助學生理解內(nèi)容的異同，從而增加內(nèi)容的對比性。

圖2 流域產(chǎn)匯流理論思維導圖

圖3 設計年徑流計算、設計洪水計算等框圖

對于不同的教學內(nèi)容，采用的教學方法各有不同，主要有以下幾種方法。第一是PBL教學模式，即問題導向式的教學方法。第一步，拋出問題，即以特大洪水不做處理，設計洪峰流量將如何變化為例；第二步，學生分組進行軟件實踐操作，從而得出結(jié)論，由此可以看出，特大洪水的處理對于設計值推求乃至水利工程規(guī)模的確定具有重要作用，因此在工程管理中應保持科學嚴謹求實的態(tài)度。第二是案例教學法，比如關于長江三峽設計標準的若干爭議問題，以此為案例，引入本節(jié)課學習內(nèi)容，即防洪標準、設計洪水的概念，教師講解后，學生分組用所學知識點去正確解釋這些爭議問題。除此之外，任務驅(qū)動式教學方法、討論教學法[6]等也是常用的教學方法，在此不做詳細介紹。

3 完善教學評價，實現(xiàn)持續(xù)改進

教學評價包括過程性評價和總結(jié)性評價，分別占40%和60%，過程性評價從課前、課中和課后分別進行，涉及學習全過程，課前主要根據(jù)學習預習情況進行評價，課中主要根據(jù)考勤、雨課堂答題情況和課堂討論等，課后主要是課后作業(yè)和課后討論的表現(xiàn)；各部分占比分別為考勤成績?yōu)?0%，課堂表現(xiàn)為15%，平時作業(yè)為15%；總結(jié)性評價采用期末考試評價，從學生對知識的記憶、理解、應用及自我探索等方面進行考察。

為評價學生學習成果，根據(jù)學生過程性和總結(jié)性評價結(jié)果采用加權平均法計算學生成果達成度，學生自評則以調(diào)查問卷形式進行，兩種方法綜合評價，根據(jù)評價結(jié)果，了解學生達成度較差的教學內(nèi)容，從而提出本次教學中存在的問題并提出改進措施，后續(xù)將在教學內(nèi)容調(diào)整、教學過程組織等方面進行相應調(diào)整，以實現(xiàn)課程教學的持續(xù)改進。

4 結(jié)語

工程水文學以服務于水利工程建設管理為目標，強調(diào)以學生為中心，融合水文原理、方法和應用知識于一體，傳統(tǒng)與現(xiàn)代水文知識相輔相成，以期使該課程具有“高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度”，同時融入新時代水利精神，達到知識、能力和科學素養(yǎng)目標同向同行。本課程秉承OBE教育理念，重塑教學內(nèi)容，從接軌水利發(fā)展需求和追蹤學術前沿等方面更新教學內(nèi)容。結(jié)合團隊科研成果，完善課程案例庫，同時加強自我學習，提高教學設計與組織的能力。但課程教學改革是一個長期、持續(xù)改進、不斷發(fā)展的過程，如何將水利現(xiàn)代信息技術與傳統(tǒng)水文知識點進行有機融合，形成適合水利發(fā)展前沿的課程體系是本課程需要進一步解決的問題。另外，雖然課程通過工程案例和習題練習雙管齊下，激勵學生思考問題，但學生學習主動性依舊不高，課堂上如何提高學生的主動性也是需要進一步解決的問題。后續(xù)需要不斷學習探索，因材施教，更新教學內(nèi)容，靈活運用多種教學方法，加強教學設計和組織，以全面提升教學質(zhì)量。