基于學習動機理論的地下水動力學教學模式改革初探

蔣磊 周青云 王艾

摘?要：本文結合地下水動力學課程特點，以學習動機理論為基礎，針對現有教學問題，通過不同方式有針對性地對學生的認知內驅力、自我提高內驅力和附屬內驅力進行激勵，深化改革教學理念和方式，完善教育教學內容，為培養適應社會需求的綜合型應用人才奠定基礎。

關鍵詞：地下水動力學;學習動機;教學改革

當前，伴隨著日趨激烈的國際競爭，人才成為科技創新最核心的因素，人才競爭已發展為綜合國力競爭的關鍵內容。高等院校是培養具有創新精神和綜合實踐能力人才的重要場所，因此，高校課程教學應做到隨“教”隨“改”，有的放矢，以適應國家各行業發展對人才的需求。

地下水動力學是水文與水資源工程專業的一門專業基礎課，同時也是地下水定量評價和水資源合理開發利用的基礎課程。本課程的重點和難點是利用數學、物理、水力學等基礎學科的知識，研究地下水在多孔介質中的運動規律[1]。教學過程中涉及大量的數學公式推導、偏微分方程求解以及數值模擬方法，是一門較為抽象且難度極大的課程。目前，在該課程的教學過程中發現一些問題，例如，涉及數學公式推導的知識點學生學習積極性不強;講授地下水在飽和帶和非飽和帶運動的過程欠缺生動性;對于地下水運動的數值模擬方法實操性不強;課堂交流討論不積極的現象。以上原因導致學生對該門課程缺乏學習動機，因此，迫切需要基于學習動機理論進行有針對性激勵，使學生明確學習目標，激發學生的學習興趣，進一步提高學生的創新能力。

一、學習動機理論

學習動機是動機的一種，是引起個體的學習行為，維持這種學習行為，并使這種學習行為朝向某一學習目標進行的一種心理狀態[2]。著名教育心理學家奧蘇伯爾（D.P.Ausubel）指出，學習動機可以提高學習效果，學生習得的知識又可增強學習動機。根據奧蘇伯爾的研究，學習動機由認知內驅力、自我提高內驅力和附屬內驅力組成[3]。認知內驅力是把求知作為目標，是一種學生渴望掌握知識以及系統解決問題的傾向，是最重要且穩定的內部動機，也是高校教學的重點激勵對象。例如，學生在地下水動力學學習過程中提出的“什么是多孔介質？地下水為何這樣運動？都有哪些方法準確描述地下水的運動規律？”等問題，都是出于學生對知識的好奇和對問題的探索，這是典型的由認知內驅力激發的學習動機。自我提高內驅力是指個體因自己的勝任能力或工作能力而贏得相應地位的內驅力，是一種外部動機。例如，學生針對地下水動力學某一專業問題進行成果交流，為了取得出色的交流效果，學生會多渠道汲取知識，完善知識體系等，都是典型的由自我提高內驅力激發的學習動機。附屬內驅力是指學生為了得到家長或老師的認可和贊許而努力學習的一種內驅力，也是一種外部動機。例如，學生在掌握了地下水動力學中難度較大的知識點后，任課老師給予充分的肯定，學生就會更有信心去掌握其他知識點等，都是典型的由附屬內驅力激發的學習動機。以上三種內驅力在成就動機中的比重，會隨著學生的年齡、性別、認知程度等因素發生變化，附屬內驅力在個體童年時期占有較大的比重，隨著年齡的增長，附屬內驅力的影響程度逐漸減弱。到個體青春期階段，自我提高內驅力比重逐漸增加，成為學習動機中具有決定性的組成部分。而認知內驅力則在個體整個成長階段都起著重要的推動作用。因此，需要結合課程內容和學生特點采取不同的方式激發學生的學習動機。

二、教學現狀分析

（一）教學資料單一，生動性不足

目前，地下水動力學教學主要以教材為主，教學課件中也主要以重要知識點表述和重要公式推導為主，課后練習和期末考試題目也多為知識點機械性考核，課后作業和考試主要靠死記硬背，導致學生主動思考能力和探索未知的能力較為欠缺。另外，教學資料多為文字資料，缺少視頻動畫等形象生動的輔助資料，對于一些抽象的知識點（如給水度、達西定律、潛水蒸發等）學生缺少感性認識，理解起來有難度，學生會產生畏難心理，不利于實現課程的培養目標。同時，近年來，地下水問題日趨嚴峻，地下水領域的研究發展迅速，涌現出很多熱點問題和新方法。但是，目前教學內容缺乏與時下研究熱點問題的聯系，學生不能夠及時了解和掌握研究領域的前沿進展。

（二）教學方式程序化，吸引力不強

目前，地下水動力學課堂教學環節學時分配為教師講授（80%）、提問與討論（10%）和隨堂測驗（10%）。可見教學方式仍以教師講授為主的傳統教學模式，教學方式單一化、程序化。雖然任課教師在講授過程中事無巨細地講解課程知識點，授課過程中也安排一些提問和討論環節，課后安排固定時間答疑，但是從學生的反饋上來看，此種教學模式對學生的吸引力不強，上課過程中學生普遍存在注意力不集中的現象，提問和討論環節也有流于形式的現象，課后答疑也很少有學生提出問題。

（三）缺少實踐操作環節，動手能力欠缺

目前，地下水動力學課程的最后兩章主要為地下水運動的模擬方法，包括物理模擬和數值模擬，授課過程中也主要以理論講解為主，并未安排學生動手操作環節，學生對模擬方法的理解不深刻。對于一些常用的數值模擬軟件（如MODFLOW等），學生僅了解軟件的基本原理和操作界面，缺乏實踐操作環節。

（四）成績評定方法欠合理

教學質量檢查和控制主要是通過課程成績考核實現的。目前，地下水動力學課程的課程成績主要由出勤（10%）、課后作業和隨堂測驗（20%）、期末考試（70%）三部分構成。缺乏對學生學習狀態和學習能力的考核，有些學生雖然每次課都出勤，但是課堂上存在注意力不集中的現象，一些同學沒有真正融入課堂學習中來，考試環節也存在考前突擊、應付考試、不求甚解的情況。因此，現階段的成績評定方法不利于對學生的學習效果進行客觀的評定。以上在教學過程中存在的幾方面問題，都會在一定程度上影響學生的學習動機。

三、教學方法改革

（一）優化教學資源，激發學生的認知內驅力

地下水動力學的課程特點是知識點抽象，很難使學生有一個直觀的理解。數學公式推導較多（如地下水運動基本微分方程、地下水向井和河渠的穩定和非穩定運動等），求解方程需要運用大量的數學和計算機知識。因此，在教學過程中，激發學生的學習興趣，提高學生的認知內驅力存在一定的難度。

首先，為了讓學生在學習過程中始終保持學習熱情，每節課上課之前，在線上教學平臺上傳與本節地下水動力學課程知識點契合的視頻資料或FLASH動畫，一方面，達到了課前預習的目的，另一方面，生動形象的動畫視頻資料可以將抽象的知識點形象化，建立學生的感性認識，使學生在上課的過程中更容易理解知識點。

其次，課堂教學過程中，改革傳統的“填鴨式”教學方式，以學生為主體。講授方式多采用引導性提問，例如，“如果你是……你會怎么做……？同學們思考一下，接下來我們應該怎樣做……？如果這樣……將會發生什么……”等，讓學生緊跟教學進度，保持學習興趣。同時，想要讓學生充分融入課堂，還需要安排“豐富多彩”的教學活動，讓學生不僅僅“學”，更要會“用”。在講授教學難點和重點后，就該知識點設置一個情景，讓學生利用所學知識點解決實際問題，同時還可根據學生對知識點的掌握情況酌情增加或降低難度，讓學生大膽去嘗試。對于一些有難度的環節，例如，地下水流模型、地下水向井和河渠的穩定運動和非穩定運動等章節，增加計算機數值模擬與虛擬仿真輔助教學環節，應用GMS三維地下水模擬系統中的MODFLOW模型對地下水運動實時動態進行模擬和預測[4]。同時在教學計劃中設置上機環節，熟悉1～2個地下水運動數值模擬軟件的基本原理和操作步驟，增強學生參與教學活動的主動性和創新能力。

最后，布置課后練習也應改革傳統單一的布置練習題的模式，增加對知識點應用能力的考核，而非單純知識點的機械性考核。適當增加開放性課后練習題的比重，引入地下水領域最新的科研成果。課后習題講解和答疑方式也應利用線上線下多渠道方式，例如直播、QQ群、微信群、郵件等方式，也可以鼓勵學生間互相答疑、增設限時搶答和挑戰賽等環節，提高課后練習的趣味性[5]。同時，可以邀請國內外相關研究領域的青年學者就某一熱點問題與學生進行線上連線，任課教師不局限于某位老師，而是多位教師共同完成課程教學內容。

（二）運用探究式教學模式，激發學生的自我提高內驅力

不同于認知內驅力，自我提高內驅力是一種外部動機，提高學生的自我提高內驅力，可以激勵學生提高自己的能力，并得到同學們的認可和尊重。在課堂教學中，設置研究性學習環節，在每學期第一次課上提出若干個與地下水動力學研究相關的熱點問題，學生自愿組成學習小組認領題目，任課教師加以輔助指導，由“灌輸式”教學向“啟發式”教學翻轉，構建新型師生關系，加強與學生的互動[6]。通過一學期的時間收集整理資料，在學期末，各學習小組就研究結果進行答辯，輔以適當獎懲。在講授地下水向河渠和井運動的環節，布置開放性大作業。需要學生自己查找相關水文地質參數，自己完成大作業，同時也避免了學生之間相互抄襲的現象，充分激發學生的自我提高內驅力。

（三）完善過程性評價，激發學生的附屬內驅力

在教學中，推動大學生附屬內驅力的關鍵在于及時反饋和評價學生的學習情況。在地下水動力學教學過程中，充分利用學習通等大數據媒介，對學生學習的各環節給予及時公允的評價。將隨堂測驗、課后作業、大作業和小組討論匯報等題目和環節，細分為“基礎知識—知識拓展—知識應用—執行能力—表達能力”五個維度，利用大數據獲得每位同學的五維度雷達圖，讓學生清晰了解自己的優勢和短板，因材施教。課程成績考核中，弱化出勤項目的考核，增強學生學習態度的考核，輔以適當的獎懲手段，在課堂上對表現突出的同學給予表揚，對學習動力不足的同學也給予鼓勵，并在平時成績中得到一定的體現。例如，在班級推行卡牌制度，對于回答問題、小組討論、分組匯報、大作業展示、上機實踐等環節表現突出的同學發放卡牌，期末憑借得到的卡牌數量在平時成績上給予一定程度的加分。

綜上，地下水動力學課程重要知識點及其激勵方式如下表所示。

結語

地下水動力學作為水文與水資源工程專業的一門專業基礎課，具有理論性強、難度大的特點，針對現階段教學過程中存在的問題，在下階段教學過程中必須進行教學模式改革。通過有針對性的激勵手段，豐富課堂教學活動，激發學生學習的認知內驅力、自我提高內驅力以及附屬內驅力，使學生自主學習和創新的動力更強，更符合社會對綜合型高端人才的需求。

參考文獻：

[1]吳吉春，薛禹群.地下水動力學[M].中國水利水電出版社，2009.

[2]唐衛海，劉希平.高等教育心理學[M].高等教育出版社，2014.

[3]（美）奧蘇伯爾，著.教育心理學——認知觀點[M].人民教育出版社，1994.

[4]鄭德鳳，魏秋蕊，孫才志，等.地下水動力學教學模式改革與實踐探索[J].教育教學論壇，2016，27：132133.

[5]文章，柴波.地下水動力學教學改革與實踐初步探討[J].教育教學論壇，2015，52：101102.

[6]張華.思政課翻轉課堂增強大學生學習內驅力的路徑[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2019，2：13.

基金項目：2021年天津農學院教育教學改革研究項目“工程教育專業認證背景下水文與水資源工程一流專業建設”（2021A56）

作者簡介：蔣磊（1988—?），女，漢族，遼寧丹東人，博士，講師，研究方向：農業水資源管理與評價。