陳攀　郭亮亮　陳軍鋒　張志祥　張健　崔莉紅

［摘 要］課題組針對水文與水資源工程專業(yè)水文地質(zhì)勘察課程教學(xué)過程中存在的問題開展了案例式教學(xué)（Case?Based Teaching，CBT）和翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Class Model，F(xiàn)CM）混合式教學(xué)模式的研究及應(yīng)用，采用超星學(xué)習(xí)通平臺數(shù)據(jù)和問卷調(diào)查結(jié)果對教學(xué)效果進(jìn)行評價。結(jié)果表明，該教學(xué)模式提高了學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，提升了課程的教學(xué)效果。研究成果可為一流課程建設(shè)背景下水文地質(zhì)勘察課程教學(xué)模式的持續(xù)改進(jìn)提供參考。

［關(guān)鍵詞］水文與水資源工程；水文地質(zhì)勘察；案例式教學(xué)；翻轉(zhuǎn)課堂

［中圖分類號］G642.0［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A［文章編號］2095-3437（2024）02-0054-04

水文地質(zhì)勘察課程作為水文與水資源工程專業(yè)本科生的核心課程之一，目的在于使學(xué)生了解和掌握各種情況下水文地質(zhì)的勘察方法，為后期開展水文地質(zhì)工作奠定必要的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)[1]。該課程在傳統(tǒng)教學(xué)模式中多以理論教學(xué)為主，學(xué)生學(xué)習(xí)時感覺內(nèi)容很抽象，積極性不高；實(shí)踐內(nèi)容的教學(xué)往往培養(yǎng)學(xué)生固定的解決問題的思路，無法滿足后期工作中解決多樣化水文地質(zhì)勘察問題的需求，因此有必要對該課程實(shí)際教學(xué)中存在的問題探索新的教學(xué)模式和方法[2-3]。

太原理工大學(xué)水文與水資源工程專業(yè)已通過工程教育專業(yè)認(rèn)證（有效期為2018—2023年），并入選國家一流專業(yè)建設(shè)點(diǎn)（2020—2022年）。筆者結(jié)合教學(xué)團(tuán)隊(duì)在水文地質(zhì)勘察課程教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的實(shí)際問題，通過案例式教學(xué)（Case?Based Teaching，CBT）和翻轉(zhuǎn)課堂 （Flipped Class Model，F(xiàn)CM）開展混合教學(xué)模式的研究及應(yīng)用，并對教學(xué)改革效果進(jìn)行評價。

一、水文地質(zhì)勘察課程教學(xué)的現(xiàn)狀剖析

太原理工大學(xué)水文與水資源工程專業(yè)具有鮮明的水文地質(zhì)與工程地質(zhì)特色，開設(shè)有較為完整的水文地質(zhì)方向相關(guān)課程[4]。學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程之前已經(jīng)具備扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，該課程在鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力方面起到承上啟下的作用。筆者所在教學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年教學(xué)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)該課程的教學(xué)存在三個方面的問題。

（一）教學(xué)內(nèi)容偏重理論，實(shí)踐性較弱

水文地質(zhì)勘察課程以理論講述為重點(diǎn)，配合一定的案例，但案例往往有著相對明確的解決方法，學(xué)生學(xué)會的是模式化的解決問題的思路，難以應(yīng)對多樣化的實(shí)際水文地質(zhì)勘察問題。根據(jù)過去幾年參加工作的畢業(yè)生和對應(yīng)就業(yè)單位的反饋得知，學(xué)生在實(shí)際工作中的動手能力較弱。這主要是因?yàn)檎n程教學(xué)過程中缺少實(shí)踐性內(nèi)容的訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生難以利用理論知識解決一些實(shí)際問題。

（二）教學(xué)模式較為傳統(tǒng)，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高

該課程以教師為主導(dǎo)，學(xué)生被動聽講和接受知識，即“填鴨式”教學(xué)。這種模式使得學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高，缺乏創(chuàng)新性思維，因此有必要改革現(xiàn)有的教學(xué)模式，加強(qiáng)課堂互動，引導(dǎo)學(xué)生多分析和解決實(shí)際問題，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

（三）課程考核方式不合理，評價指標(biāo)單一

該課程的考核主要以考試成績的高低、出勤和平時作業(yè)完成情況為評價標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)評價學(xué)生對基礎(chǔ)理論知識的掌握情況。這對于技術(shù)方法課的考核是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，有必要考核學(xué)生對知識的運(yùn)用情況，通過案例分析的方法考查學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

二、水文地質(zhì)勘察課程教學(xué)模式的改進(jìn)

（一）案例式教學(xué)方法

案例式教學(xué)方法（CBT）主要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，在教師的指導(dǎo)下，通過組織學(xué)生對實(shí)際案例進(jìn)行調(diào)查、分析和分組討論等，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，加深學(xué)生對課程重難點(diǎn)知識的理解。1870年，美國蘭德爾將該方法引入法學(xué)教育后，外國在很多教學(xué)領(lǐng)域開展了嘗試[5]，國內(nèi)也在許多課程中進(jìn)行了推廣應(yīng)用，例如結(jié)構(gòu)化學(xué)[6]和人工智能與模式識別[7]等。諸多課程實(shí)踐表明，該方法能使學(xué)生更好地理解課程的實(shí)踐性內(nèi)容，較適用于技術(shù)方法課。水文地質(zhì)勘察課程就是水文與水資源工程專業(yè)的一門技術(shù)方法課，采用該方法能最大限度地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、自主性和創(chuàng)造性。此外，通過分組協(xié)作，有助于提升學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。

（二）翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法（FCM）將傳統(tǒng)由教師課上講授教材知識點(diǎn)的教學(xué)模式，改變?yōu)檎n前學(xué)生觀看視頻，課中教師對重難點(diǎn)進(jìn)行講解、補(bǔ)充一些課外訓(xùn)練的教學(xué)模式，課堂內(nèi)容更豐富，包括課堂練習(xí)、測驗(yàn)和討論等。該方法在國內(nèi)外均得到較為廣泛的應(yīng)用[8-9]。實(shí)踐表明，翻轉(zhuǎn)課堂可以突出課程重難點(diǎn)內(nèi)容，促進(jìn)師生間的相互交流，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果；可以提供課程評價的多種指標(biāo)和模式，改善課程的評價效果。將該方法應(yīng)用于水文地質(zhì)勘察課程教學(xué)活動可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動性，便于教師將一些新技術(shù)、新方法融入課程教學(xué)中。

（三）案例式教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)模式

教學(xué)團(tuán)隊(duì)在水文地質(zhì)勘察課程的授課中形成了一套融合案例式教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式。

課前，教學(xué)團(tuán)隊(duì)圍繞地下水資源調(diào)查、水文鉆探和水文地質(zhì)物探、水文地質(zhì)試驗(yàn)、地下水動態(tài)與均衡、地下水資源調(diào)查成果、水文地質(zhì)調(diào)查的新技術(shù)新方法等教學(xué)內(nèi)容錄制了32個課程知識點(diǎn)視頻，每個視頻時長約20分鐘，并將其上傳到超星學(xué)習(xí)通平臺。隨后根據(jù)課程教學(xué)計(jì)劃，提前一周發(fā)布對應(yīng)的知識點(diǎn)視頻，讓學(xué)生觀看并進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

課堂上，教師帶領(lǐng)學(xué)生回顧視頻內(nèi)容，梳理知識點(diǎn)；引導(dǎo)學(xué)生對知識點(diǎn)中的重難點(diǎn)問題進(jìn)行提問，教師對這些問題進(jìn)行回答；教師提出一些課前準(zhǔn)備好的問題，組織學(xué)生進(jìn)行討論和搶答，以檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。以課程中水文鉆探部分的知識點(diǎn)為例，教師共發(fā)布三個學(xué)習(xí)通小視頻，分別對水文鉆探的基本任務(wù)、技術(shù)要求、鉆孔的布置原則進(jìn)行講解；課堂上教師對這些知識點(diǎn)進(jìn)行了回顧和梳理，隨后讓學(xué)生提問，例如學(xué)生普遍表示不太理解為什么要在鉆進(jìn)過程中進(jìn)行水文地質(zhì)觀測，有學(xué)生疑惑為什么要觀測沖洗液的消耗量及其顏色。教師從巖石本身的特性及其孔隙情況、含水層的富水情況進(jìn)行解釋，并提出一些問題，例如山前沖洪積平原地區(qū)鉆孔該如何布置，引導(dǎo)學(xué)生討論鉆探的主要任務(wù)與鉆孔布置方式之間的關(guān)系。這種翻轉(zhuǎn)課堂的模式很大程度上提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和創(chuàng)造性，加深了學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解。

課堂中開展了三次基于案例的教學(xué)活動（如表1所示），教師首先介紹一個實(shí)際工程案例，發(fā)布相關(guān)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合課程知識進(jìn)行案例初步分析；教師將學(xué)生分為5～6人的小組，讓學(xué)生分組對該案例中涉及的水文地質(zhì)勘察問題和解決思路進(jìn)行討論；學(xué)生對討論結(jié)果進(jìn)行匯報(bào)，并對討論結(jié)果進(jìn)行自評和互評，教師則結(jié)合課程知識點(diǎn)進(jìn)行最終的點(diǎn)評。以地下水資源調(diào)查案例為例，教師先明確開展該案例分析的目的，即認(rèn)識地下水資源調(diào)查工作的具體內(nèi)容，掌握調(diào)查設(shè)計(jì)書的編寫方法，學(xué)會開展泉和水井的調(diào)查；引導(dǎo)學(xué)生回顧相關(guān)知識，隨后發(fā)布具體任務(wù)，即結(jié)合具體項(xiàng)目制定地下水資源調(diào)查方案，完成泉或水井的調(diào)查記錄表；學(xué)生結(jié)合具體案例根據(jù)課程知識進(jìn)行初步分析并分組討論，隨后選派代表對小組討論結(jié)果進(jìn)行匯報(bào)。對每組的匯報(bào)，其他組的同學(xué)可以提出問題，并進(jìn)行評價討論。最終教師結(jié)合課本知識對所有討論結(jié)果進(jìn)行綜合評價，糾正容易出現(xiàn)的問題。在案例分析討論中，教師力求引導(dǎo)學(xué)生提出自己的觀點(diǎn)，共同制定出幾套不同的地下水資源調(diào)查方案，提出多條觀測路線，隨后讓學(xué)生比較方案，找到相對較優(yōu)的方案。在這個過程中，學(xué)生逐步認(rèn)識到了實(shí)際工程問題與平時課堂上問題的差異。

為了更好地對課程教學(xué)效果進(jìn)行評價，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂的中間評價環(huán)節(jié)，形成了一套新的評價模式，主要包括形成性評價和總結(jié)性評價兩個方面。形成性評價根據(jù)超星學(xué)習(xí)通平臺數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，包括課堂參與度、平時作業(yè)情況、討論參與度和課堂表現(xiàn)情況等方面。該評價為基于大數(shù)據(jù)的客觀性評價，體現(xiàn)評價過程的多維度特征?？偨Y(jié)性評價主要包括教師對案例分析結(jié)果和期末考試成績的評價以及教學(xué)活動中學(xué)生的自評和互評，體現(xiàn)出評價過程多主體特征。

融合案例式教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)模式的實(shí)施方式如圖1所示。總體采用逐層遞進(jìn)的方式開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)：首先，通過觀看視頻完成基礎(chǔ)知識的講授；其次，通過翻轉(zhuǎn)課堂，強(qiáng)化師生之間的互動討論，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，深化學(xué)生對課程重難點(diǎn)的理解；再次，通過案例式教學(xué)方法將學(xué)生帶入實(shí)際的工程情景，提高學(xué)生的參與感和創(chuàng)新性；最后，引入多維度、多主體的教學(xué)評價體系對教學(xué)效果進(jìn)行檢驗(yàn)，以進(jìn)一步完善教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法。

三、水文地質(zhì)勘察課程教學(xué)效果的評價

教學(xué)方式改進(jìn)的一個重要環(huán)節(jié)就是對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，從而進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)模式。教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)超星學(xué)習(xí)通平臺中課程音視頻、章節(jié)測驗(yàn)、討論、作業(yè)和簽到等數(shù)據(jù)，分別對學(xué)生課堂參與度、平時作業(yè)情況、討論參與度和課堂表現(xiàn)情況等方面進(jìn)行評價。2020級74名學(xué)生課程音視頻的完成情況達(dá)到97.82%，簽到達(dá)到90.88%，這表明大部分學(xué)生都參與到了課程的教學(xué)環(huán)節(jié)中；章節(jié)測驗(yàn)和作業(yè)完成情況分別為79.51%和96.08%，這說明學(xué)生基本完成了課堂布置的任務(wù)，且完成效果較理想。相對而言，達(dá)成情況最不理想的是討論部分，僅為68.92%，這說明還需要進(jìn)一步優(yōu)化討論內(nèi)容及方法，以激發(fā)學(xué)生參與討論的積極性和主動性。

此外，采用無記名問卷方式對學(xué)生進(jìn)行了教學(xué)改革效果的評價調(diào)查。調(diào)查結(jié)果表明，學(xué)生對案例式教學(xué)-翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)模式在重難點(diǎn)解析、提升課堂活躍度以及提高學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力方面給予了較高的認(rèn)可。但也有部分學(xué)生表示還不太適應(yīng)這種新型的教學(xué)模式，因此不能很好地參與到課程的討論中。

四、結(jié)語

2020年底，國家首批一流本科課程公布，全國開始全面推進(jìn)一流課程的建設(shè)。本文從水文地質(zhì)勘察課程教學(xué)過程中存在的問題出發(fā)，開展了基于案例式教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)模式的探索與實(shí)踐。結(jié)果表明，該模式有效解決了課程實(shí)踐性內(nèi)容不足、學(xué)生積極主動性不高以及課程考核方式不合理等問題，提高了學(xué)生解決實(shí)際水文地質(zhì)勘察問題的能力。本文的研究成果將豐富和發(fā)展混合式教學(xué)模式的理論方法，為相關(guān)課程的教學(xué)改革提供思路。此外，有必要結(jié)合評價中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)一步優(yōu)化相關(guān)的案例內(nèi)容和教學(xué)方法。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

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［責(zé)任編輯：黃緊德］