基于創新能力培養的“水文學原理”課程研究性教學*

王景才 黃紅虎 方紅遠 唐雙成 （揚州大學水利科學與工程學院）

一、引言

我國及江蘇省中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020）明確指出，應提高高等教育人才培養質量。在此要求下，高等院校各專業人才培養持續深化本科教育教學改革，逐漸轉變以知識傳授為核心的教育理念，朝向價值塑造、能力培養、知識傳授“三位一體”的教育模式轉變，著力培養創新人才。研究性教學作為深化本科教育教學改革的重要方式之一，在當前高等教育新工科和專業認證要求培養高素質創新人才的背景下受到了廣大高校和教育工作者的青睞。研究性教學本質上是一種指向創新人才觀和以學生為中心的教學理念，強調學習者主動探索的行為和創新實踐的精神，對于大學生的創新意識和能力培養具有重要作用。

“水文學原理”是高校水文與水資源工程專業的核心課程，主要以水文循環為中心，講授降水、蒸發、下滲、徑流等水循環過程和各種水體水文現象的物理機制、相互關系以及時空分布特征，使學生充分認識水文現象和水文科學，系統掌握該學科的分析研究方法，為后續課程的學習以及未來從事洪水防控及資源化、干旱災害評估及應對、水資源利用保護、生態保護及修復等業務提供科學依據。該課程在水文與水資源工程專業人才培養中的地位非常重要，也是目前我國大部分高校碩士研究生招生中的專業課初試或復試科目，在滿足本科教學要求學生掌握基礎知識和能力的基礎之上，還適當兼顧部分學生繼續深造所應具備的創新意識和實踐能力的培養，因此，“水文學原理”課程教學實施過程中需要持續加強研究性教學探索和實踐。

二、傳統課堂教學存在的突出問題

“水文學原理”知識點豐富、理論性及研究性較強，涉及不同學科的知識較多、教學難度較大，傳統課程教學中采用以往的教學模式顯現出諸多弊端：

（一）教學方法比較單一，重理論輕實踐的現象比較突出

在以往和現有教學條件下，多依靠教師語言講授和多媒體課件PPT 展示，教學方法較為單一。同時，限于課時原因，以往教學活動中多關注于理論知識點的傳授，對一些水文活動，如雨量站網規劃論證、土壤水分入滲、降水產流現象、干旱和洪澇現象等缺乏必要的科研實驗和實例支撐，間接影響了學生發現問題的能力，更談不上鍛煉分析問題和解決問題的能力。

（二）教學內容缺乏更新，對最新研究進展介紹不夠

隨著科技進步和氣候變化影響，水文學研究得到了蓬勃發展，新方法、新技術、新理論層出不窮，但限于教材編寫出版時間以及篇幅限制，教材未必能將最新和全面的水文學研究內容加入教材中，只依賴教材對傳統經典知識點的講授，對于現今強調創新型思維的人才培養模式有所欠缺，影響高素質高能力人才的培養。

（三）課堂氣氛不夠活躍，學生的主動性和積極性有所欠缺

傳統教學活動中，學生對課程的學習主要依賴于教師講授，對課程學習意義認識不足，往往只關注最終考試分數，導致平時的課堂學習效率低下，只關注于知識點機械式記憶，乏于交流討論。即使教師在課堂上發起討論話題，大部分學生也是應付交差，距離高素質和高能力人才的培養目標相差較遠。

（四）高素質和高能力人才培養的認知尚未完全到位

隨著社會經濟的高速發展和水利現代化建設的迫切需求，高素質和高能力的人才受到廣泛關注，并對我國高等教育提出了新的要求。但由于各方面因素的影響，一部分教師和大部分學生尚未認知到位。教師教的過程往往關注理論知識點的傳授，尚未完全認識到教學-科研相輔，尚未完全意識到適當引入專業英語將有助于學生開拓國際視野和增強國際交流意愿；學生學的過程只關注這門課程能考多少分，至于是否真正掌握課程知識理論和思維方法則往往關注不夠，至于響應學院和學校號召參與海外交流更是一片茫然和不知所措。教與學活動中創新能力認知的不足，導致人才培養質量略有下降。

三、“水文學原理”課程研究性教學改革

在建設高水平研究型大學、一流本科教育的指導思想下以及社會對高素質高能力人才的需求下，筆者所在教研室教學團隊經過多年的教學實踐和教學總結，對研究性教學進行了不斷探索和實踐。

（一）更新教育教學理念，注重創新與能力培養

“水文學原理”課程在水文與水資源工程專業的課程體系和人才培養中占據重要地位，為切實提高課程教學效果和人才培養質量，應注重更新教學理念，著力培養學生創新能力。首先，認真領悟和貫徹“以本為本”的教育理念，在一流本科教育建設下進行課堂教學變革。在課程教學中，重視本科教學活動，切實履行教書育人和傳道授業解惑的教師責任，以“金課”標準進行課程框架設計和開展教學活動，促進學生掌握專業知識，發展素質教育，激發學生學習興趣和潛能，提高學生的社會責任感、創新精神和實踐能力。其次，注重貫徹工程教育認證核心理念，著力培養學生創新能力。《工程教育認證標準》給出了專業培養目標和畢業要求，總體描述了該專業畢業生在畢業5 年左右能夠達到的職業和專業成就，明確了應當掌握的知識、技能和素養的12 條標準，并要求應該掌握解決復雜工程問題的能力。在“水文學原理”整個教學活動中，注重課堂教學與科研實踐相結合，強調知識傳授與創新能力培養相結合，提高學生理論聯系實際以及分析問題、解決問題的能力。最后，突出以人為本理念，以學生的發展為根本出發點。學生是教育活動的重要參與者，是教育活動的主體，在“水文學原理”的研究性教學活動中，鼓勵學生全過程參與到學習活動中，促進學生主動學習，既注重學生的全面發展，也尊重學生個體差異，因材施教。

（二）系統梳理教學內容，引入專業英語和科研前沿熱點

1.系統梳理教學內容，突出重點和難點

教學內容是人才培養的重要依托和深化教學改革的核心。“水文學原理”課程教材主要選用中國水利水電出版社出版的《水文學原理》第二版（沈冰，黃紅虎著，2015 年），該教材為高等學校水利學科專業規范核心課程教材，依據揚州大學水文與水資源工程專業人才培養方案和“水文學原理”課程教學大綱的要求，以人才培養為出發點，系統梳理“水文學原理”課程的知識點，突出教材重點難點，并契合課程知識點，突出水文學研究的難點和熱點問題，以重難點作為主抓手，系統整合課程內外資源，選擇其中的主題作為教學單元開展研究性教學活動。

2.引入專業英語和科研前沿熱點，培養學生國際視野和激發科研思維

英語作為國際通用語言，在不同國家和地區之間的政治、經濟、文化、科技交流活動中起到了積極的作用。作為水文與水資源工程專業的本科生，通過引入專業英語，了解和熟知水文與水資源工程專業相關的英文科技術語和表達方式，有助于擴大學生國際視野，及時了解國際水文與水資源發展動態，培養水文科學研究和應用的國際研究思維。

在專業課程教學活動中把學科前沿知識適時融入教學內容，將有助于提高學生批判性思維和激發創造力潛質。隨著科學技術的不斷進步，水文與水資源的科學研究一直在蓬勃發展。在“水文學原理”的研究性教學活動中，及時地將水文科學研究前沿熱點（如：氣候變化與水文循環、陸面水文過程模擬等）和學科辯論性科學問題（如：蒸發悖論等）進行介紹和學習，有助于學生拓展學習視野，了解學科熱點和最新進展，啟迪學術創新思維；另外，以科學研究的邏輯思路變革教學模式，積極與學生展開交流討論，鼓勵學生各抒己見，有助于學生增強科學素養，激發學習興趣，培養理論與實踐相結合、分析問題和解決問題的創新能力。

（三）制定研究性教學設計方案，持續改進教學方法

1.制定研究性教學設計方案

傳統教學設計通常關注教學過程中“如何教”的設計，具體體現為以教師為中心的教育模式，知識的傳輸是單方面的，學生是被動地接受知識。而開展研究性教學，應突出以教師為主導、以學生為主體，除了“如何教”，還要“如何學”，以“加強師生互動，注重學生參與，注重引導和啟發，激發興趣和熱情，重視能力培養”為教學宗旨，建立以水文科學問題為中心的教學設計。“水文學原理”課程基于多年課堂教學的實踐經驗，研究制定了《水文學原理研究性教學設計方案》，作為開展研究性教學活動的重要依據，其內容涵蓋課程框架設計、教學過程設計及單元教學設計等。其中，課程框架設計包括理論講授內容、自主學習安排、探究知識、實踐部分、拓展要求等；教學過程設計包括講授、研討和實踐等方法設計；單元教學設計彰顯單元章節重難點知識點的研究性學習設計。

2.持續改進教學方法

“水文學原理”研究性教學活動中，以研究性教學設計方案為依據，課堂上廣泛發動學生主動參與到教學過程中的各個環節，調動學生主動性思考和發散性思維，注重理論與生活現象的結合，強調知識理論就在身邊發生，鼓勵學生發現科學問題并積極思考。研究性教學活動從教學組織上來講，是一個融合課前準備、課堂討論、課后歸納總結提升的系統性工程，可以參考“課程導入-目標-前測-參與式學習-后測-總結（BOPPPS）”的有效教學結構開展。課前，布置主題任務和確定學習目標，鼓勵學生通過網絡、知網、圖書館等渠道以團隊合作形式進行文獻資料收集、共享、學習、歸納，形成學習筆記和匯報PPT；課堂上，師生互動，教師以啟發-引導為主，隨機抽選同學進行匯報，然后分組討論或辯論，教師針對匯報內容和PPT 制作效果進行評價和總結；課后，進行歸納總結，給出評價和提出建議。通過多項研究性教學活動，鍛煉學生信息檢索和文獻分析能力，訓練學生創新思維，培養學生團隊協作能力，提高學生理論與實踐相結合、分析問題和解決問題的創新能力。

（四）利用多元化教學方式，豐富拓展教學手段

1.注重利用多元化教學方式

積極采用多元化教學方式，發展線上線下融合的混合式教學模式。“水文學原理”課程的教學活動中，采用任務驅動和自主學習等教學方法，最大程度激發學生的學習興趣和潛能。線下主要基于課堂教學，采用多媒體PPT、黑板板書等教學手段，綜合采用講授、討論、對比學習法等進行課程知識點的學習和討論。線上主要基于揚州大學網絡教學平臺等開放式學習平臺，增加視頻動畫資源和錄播課內容，開設答疑討論區、科研資訊區，鼓勵學生在線以教師-學生、學生-學生之間的形式進行互動交流，從而為研究性教學活動的提前布置、課堂學習討論和課后鞏固提高等教學環節注入多元化教學方式。

2.進一步豐富和拓展教學手段

教學手段的豐富和拓展對研究性教學活動的開展具有重要支撐作用。“水文學原理”課程教學活動中，繼續發揮傳統教材、粉筆、投影儀在教學活動中能夠有效顯示教材知識點體系、學習框架和思維導圖等的優點，同時基于教室計算機、相關多媒體教學軟件、學校網絡教學平臺等現代教學手段，形象和虛擬展示自然水循環過程、雨量站點多少對等雨量線分布及面均雨量值的影響、土壤水分下滲、徑流匯流過程、河流泥沙運動等課程知識點，避免學生在學習活動中出現思維倦怠，充分激發學生的學習興趣，從而為研究性教學活動的開展提供必要的教學手段支撐。

（五）激發學生課堂參與積極性，重視學生主動性反饋

為發動學生更好地參與研究性教學活動，需要激發學生課堂參與積極性。研究性教學活動的開展，只強調教師的研究性教學實施還不夠，還需要學生主動投入到研究性學習活動中。為有效激發學生的課堂參與積極性，首先，教師應通過專業設置和職業發展的關系，讓學生樹立正確的人生觀、價值觀，端正學習態度和學習動機，啟發學生研究性學習，強調知識點的聯系和運用，從內因上調動學生學習興趣和積極性。其次，教師也需要指導和傳授大學生科學的學習方法，通過科學的學習方法，提高學習效率，起到事半功倍的作用，也有助于增強大學生的自信和積極參與研究性教學活動的動力。再者，教師應客觀評價學生提交的學習報告，將研究性學習效果的考核納入成績評定，從外部形成一種激勵。

為持續改進研究性教學活動的效果，尤其需要重視學生對學習效果的反饋。教師積極組織開展以學生為主體的研究性教學活動，應以過程性評價為中心來管理學生的學習過程。本科生往往需要花費時間和精力來完成一個研究性主題，在評價方面，教師應結合學生態度、文獻資料收集程度及結果分析情況，尊重學生勞動，多方位的形成評價意見。研究性學習活動實質上是對學生的創新意識、實踐能力、科研能力等方面的培養和考察，應圍繞如何提高大學生對課程知識點的學習效果和如何檢驗大學生能力和素質的提升效果等方面進行教學反饋意見的收集，建立研究性教學評價體系，進而改善研究性教學活動。

（六）激發學生課外活動創造力，鼓勵學生開展科研創新

為拓展研究性教學活動的效果，需要激發學生課外活動創造力，鼓勵學生開展學術科技創新活動。研究性教學具有主動探索的行為和創新實踐的精神，對大學生創新能力和綜合素質的培養具有重要作用。基于“水文學原理”課程的重難點內容，結合水科學研究熱點難點問題如氣候變化、水循環特征、蒸發悖論、河流生態學、河流泥沙效應、水庫大壩安全等，通過研究性教學活動，可以在課外繼續激發大學生參與學術科研創新實踐的興趣，鼓勵大學生開展學術創新和申報科技創新項目。通過積極開展大學生科技創新活動，能夠使學生增強科學研究思維，秉持科技創新理念，既可以對專業理論知識的學習起到補充作用，又可以讓學生動手參與實踐生產活動，從而將專業理論與科研實踐結合起來，更好地培養大學生的創新意識和綜合能力。

總之，人才培養質量的提高是國家中長期教育改革和發展規劃綱要以及高校人才培養的根本目標。通過研究性教學活動的有效實施，積極發揮其對大學生創新能力培養的重要作用，有助于大學生科研素質和專業能力的培養，有利于提高學生理論聯系實踐、發現問題和解決問題的能力，有助于提高高校本科教育水平和提升人才培養質量。研究結果可為高校研究性教學活動的開展提供有益參考。