基于主題式教學的“水利水電工程概論”翻轉課堂構建

“水利水電工程概論”是水利工程類專業的一門指定專業選修課，由于其知識繁雜，涉及的概念抽象，專業性強，難以深入，所以在傳統教學模式中通常以教師為中心，采用“滿堂灌”“一言堂”的方式進行系統講解，學生的學習興趣難以激發，學習效果欠佳，易陷入考試“滿書背”的尷尬。隨著時代的發展，人才的培養更注重實踐與創新，“水利水電工程概論”應充分體現其工程性與實踐性，從未來水利工程專業從業者的角度認識基本知識點，并將其應用于當前的熱點問題，進行獨立思考。因此，在“水利水電工程概論”教學中，嘗試變革傳統教學模式，設計翻轉課堂（Flipping Classroom），即學生在課前完成知識的學習，課堂上的時間主要用于對所學知識的消化吸收。翻轉課堂形成了一種“學習知識在課外，內化知識在課堂”的新型教學結構，更多地關注學生獨立思考和小組協作能力的培養，其中主題式教學是行之有效的方式之一。

美國教育學家R.Camberg和J.Altheim于1988年首次提出主題式教學理念，這是一種以學生為中心，強調通過廣泛的主題探究來運作的教學模式。隨后，國內外學者從多角度和多領域對主題式教學模式進行了理論和實踐探索，取得了許多成果，從課程組織和模塊整合到教學模式的系統結構和運行機制，以不同課程為例開展主題式教學的策略探討。綜上所述，主題式教學是一種集合教師與學生資源的教學模式，教師傳授課程的預備知識，通過提出問題的方式引入課程的核心知識，即主題，引導學生運用自主、協作、討論、探索的方式來學習主題內的若干知識點。本文將主題式教學方式引入“水利水電工程概論”課程，從教學目標及規劃制定、課堂組織、目標達成三條主線入手，構建翻轉課堂，以期為提高“水利水電工程概論”課程教學質量，乃至水利工程專業人才培養提供參考。

一、教學目標及規劃制定

“水利水電工程概論”以介紹各種水利水電工程的類型、特點、功能及其樞紐布置，以及水利工程的設計、施工、管理等相關知識為課程任務，重點突出向學生展示水利水電工程基礎知識和相關的先進技術。主要目的是帶領學生認識水利水電行業，建立初步的水利水電工程概念，了解水電工程涉及的主要范疇、工程的組成及作用，鼓勵、啟示學生通過人類治水的歷史，獨立思考我國水利水電行業的成敗得失，建立水利水電工程的理性認識。

學生學完該課程后，應達到以下要求：了解水利水電工程的概念、發展歷史、類型及需要解決的主要問題；掌握水利水電樞紐工程及水資源利用的基本知識；培養學生利用所學基礎知識分析解決水利水電工程熱點問題的能力。通過主題式研究教學法，讓學生不僅對“水利水電工程概論”課程的基本概念和基礎知識有充分的了解，還要重視培養學生的批判性思維和實踐性思維，主動尋找不同學科知識的交叉點，并能夠通過口頭交流展示自己的成果，從而達到“淡化教師角色，注重學生課堂參與感”的目標。

本研究采用主題式教學法，基于多方法交叉結合的思路，從教學方法、教學手段和教學組織著手，探討基于主題式教學的“水利水電工程概論”課程規劃新模式。將主題式教學貫穿于各個階段的教學過程中，每一堂課、每一個教學環節、每一個教學活動都應適時體現學生的主體性與教學的主題性，也可以概括為“一個中心，兩個環節”，即以主題式教學為中心，突出課堂開放性習題和課后探索性訓練兩個環節，最終形成課堂、課外、實踐三位一體的“水利水電工程概論”主題式教學網絡，培養學生的創作和科研能力。其中，“一個中心”是以主題式教學為中心，即在教學內容上體現研究性思想，教科書知識是基礎，實際工程問題是切入點，通過閱讀大量參考文獻，建立課題與學科的密切聯系；在教學方法上體現研究性理念，教師不僅要發揮傳授知識的作用，更要發揮引導作用，學生接受知識的過程是主動構建認知結構的過程，通過設問、質疑、分析、討論、總結的過程，由淺入深，逐步展開?！皟蓚€環節”是指突出課堂開放性習題和課后探索性訓練兩個環節，即按訓練方式劃分，大致可分為知識型習題和能力型習題，其中能力型習題更能鍛煉學生的分析能力、交流能力和創造能力，因此是習題設計的新方向。課堂開放性習題可引導學生通過口頭表達、評價反思等方式進行課堂討論，激發學生課堂的參與性。課后探索性訓練重點是培養學生應用研究方法的能力，要求學生去圖書館查資料，了解課題發展動態，提高自學能力。

二、課堂組織

“水利水電工程概論”課程的知識內容難度不大，但知識點煩瑣，概念理解抽象，要將課堂上掌握的知識運用到工程實踐中仍然存在不少困難。盡管“水利水電工程概論”課程安排了相應的實踐學時，但因理論課與實踐課相對獨立，實踐學時對理論教學的幫助非常有限。由于學生接受知識的效率在每個課堂開始的10到15分鐘內達到峰值，因此，本研究通過構建翻轉課堂，并將每一個主題貫穿于每周的理論教學，從而達到課堂互動與高效的目的，具體實施計劃如圖1所示：

圖1 翻轉課堂教學圖

1.課堂準備

以自由組合的形式，4～6位學生為一個學習小組，小組成員間相互分享、相互幫助、相互探討、相互監督，形成集主動與合作于一體的學習活動方式。

擬定若干個與水利學科相關的熱點及前沿課題，提前兩到四周分別分配給各學習小組。各學習小組選擇一個與課程相關的選題，教師積極引導學生聯系已學過的課程知識進行選題設計。根據個人能力分別承擔文獻檢索與翻譯、研究方案制定、設計計算等任務，小組成員分工進行研究性學習，最終形成項目設計。

本課程從以下4個模塊進行課題擬定，每個模塊下可有若干個相關課題：模塊一：水利水電工程基本知識；模塊二：水利水電工程的設計；模塊三：水利水電工程的施工；模塊四：水利水電工程的管理。以“請對國內外的著名水電站進行收集整理，并從中選取幾個不同類型的水電站，對其工作原理進行闡釋”課題為例，學生可通過課本、課件、視頻、知網數據庫等方式，課前對本課題所涉及的國內外著名的水電站進行收集整理，對水電站的分類、不同類型水電站的工作原理、典型水電站的分析等相關知識進行學習。在課堂上，學生和教師針對課堂的重點、難點以及疑點進行有側重的討論分析，主要以開放性問題的方式展開學生和學生的討論、學生和教師的討論，如：不同類型的水電站的特點及適用性？如何理解引水式水電站中調壓塔的工作原理？混合式水電站是如何集中水頭的？等等。

2.課堂構建

充分利用好學生注意力高度集中的時段，在課堂前5～10分鐘進行教師的理論傳授，使學生掌握本堂課的基礎理論知識，同時引入課堂主題。小組成員以研究報告或學術報告的形式進行主題學習的成果展示，每堂課只進行一個主題展示。

（1）學生角色。學生作為課堂的主體，在“水利水電工程概論”課堂中被分成兩組：一是圍繞課堂主題進行了詳細的課前資料準備的學習小組，我們稱為T組（Teaching Group），T組同學通過教授知識的方式，將已整理的相關知識分模塊展示給大家；二是由參與課堂的所有學生組成的討論小組，我們稱為D組（Discussing Group），D組人數在課堂中占比最大，他們的分組討論、主動提問、積極分析貫穿了整個課堂。分組討論是指D組圍繞T組的成果展示，根據教師所提問題，現場進行分組，用3～5分鐘時間進行討論并整理答案，請各小組代表匯報小組討論結果。主動提問是各D組對T組的成果展示進行質疑的過程，是將課堂再次引入積極分析的有效通道。

T組匯報主題學習成果，解答師生們的質疑，在“質疑-分析”的學習氛圍中提升學習的意義和成就感。D組對主題式教學的實施效果進行反饋，自主探究、協作學習，在“批判-反思”的過程中獲得新知識。在“水利水電工程概論”主題式教學課堂里，學生在協作中自主構建知識，發展了集體智慧，同時在資源共建與共享的過程中拓寬了“水利水電工程概論”課程知識的廣度與深度。

（2）教師角色。教師從總體進行把握，引入討論主題，參與小組討論，總結課題展示成果，同時向學生介紹課題的國內外研究現狀，并提出研究展望。整個課堂組織過程中教師的角色是弱化的，卻發揮著畫龍點睛的作用。

三、目標達成

通過主題式研究教學法的探索與實踐，初步建立新的教學觀，以學生身心發展規律為指導，開展與時俱進的教學活動；通過自身的學習鉆研，啟發學生積極思考、提問，從而提升教師參與研究性教學的能力；學生從“知識的被動接受者”向“知識的主動探索者”轉變，通過分析問題、解決問題體會到成功的快樂，形成積極的學習態度。

教學評價結果表明，通過本課程的主題式教學，大部分學生都達到了課前確定的教學目標及規劃，隨著教學活動的進行，“水利水電工程概論”課程零散的、碎片化的知識點已構建成知識體系，達到消化、理解、吸收的目標。此外，在教學活動的深入過程中，學生對課程的理解、對知識獲取的態度以及對情感價值的認知都有了較大的超越。

四、主題式教學設計的實施要點總結

不同于傳統的教學模式，“水利水電工程概論”翻轉課堂不僅能有效調動學生的學習主動性，提高學習效率， 還能培養學生自主合作的學習能力，提高分析解決問題的能力。為保證這項教學改革順利有效地實施，總結以下要點供參考：

1.科學遴選并有效組織教學主題是核心

主題式教學的重點在于教學過程的系統設計，以教學大綱的基本知識為依據，科學遴選教學主題，每一個教學主題即成一個知識模塊，所有教學主題的集合即成“水利水電工程概論”課程的知識體系。此外，教學設計者要緊扣課程內容，靈活組織每一個主題，讓每一次主題式教學課堂都鮮活生動，從而避免主題式教學傳授的知識不夠深入，流于形式。

2.學生與教師的角色重塑是關鍵點

將課堂設計重新歸整，充分發揮學生的主體作用，讓主體帶動課堂，強化T組學生與D組學生之間的對話，這是一個質疑和反思的過程。在弱化教師講授角色的同時，增加教師與學生之間的多維對話，通過參與學生討論、歸納總結新知方面，引導學生在討論與爭辯中習得知識，培養能力。

主題式教學需要學生利用豐富的網絡資源，認真完成課前的自主學習，今后可嘗試以新教育技術為教學實踐平臺，引入MOOC、SPOC等教學模式，構建自主、開放、交互的新時代課堂模式。

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