“生態(tài)水文學(xué)”課程教學(xué)模式探索

王 宇，卞建民，孫曉慶

（吉林大學(xué) a.新能源與環(huán)境學(xué)院；b.地下水資源與環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長(zhǎng)春 130021）

“生態(tài)水文學(xué)”為吉林大學(xué)水文與水資源工程、地下水科學(xué)和工程專業(yè)本科生的專業(yè)選修課，是一門新開設(shè)的課程。生態(tài)水文學(xué)興起于20世紀(jì)90年代，是一門新興的生態(tài)學(xué)與水文學(xué)的交叉學(xué)科，主要研究生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的水文循環(huán)規(guī)律、植物與水文過程間的互饋關(guān)系，解決生態(tài)建設(shè)、生態(tài)系統(tǒng)管理與保護(hù)中與水有關(guān)的問題。生態(tài)水文學(xué)是水資源管理、維持生態(tài)系統(tǒng)健康運(yùn)行、保護(hù)和改善景觀的理論基礎(chǔ)［1］。

作為國(guó)際生態(tài)環(huán)境管理領(lǐng)域的熱點(diǎn)學(xué)科，從“生態(tài)水文學(xué)”課程的特點(diǎn)出發(fā)，通過此課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解水文生態(tài)學(xué)的發(fā)展概況，掌握水文生態(tài)學(xué)的基本理論和知識(shí)，熟悉生態(tài)水文研究中的監(jiān)測(cè)手段，以及過程模擬、定量評(píng)估和調(diào)控管理的方法，為今后相關(guān)領(lǐng)域的科研和學(xué)術(shù)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但由于各種各樣的原因限制，這門課程的授課效果還達(dá)不到預(yù)期的目標(biāo)［2-3］。

一、“生態(tài)水文學(xué)”教學(xué)中存在的問題

（一）學(xué)生對(duì)課程的重視度不夠，積極性不高

在實(shí)際教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)“生態(tài)水文學(xué)”課程的重視度不夠高，很多學(xué)生認(rèn)為這是一門普通的選修課，而且是一門新開設(shè)的課程，并不是本專業(yè)學(xué)生必須掌握的基本課程，沒有意識(shí)到課程的重要性，有的學(xué)生缺課現(xiàn)象嚴(yán)重，更不要說積極主動(dòng)學(xué)習(xí)了。因此，調(diào)整課程內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)課程的重要性，積極引導(dǎo)學(xué)生投入課程學(xué)習(xí)尤為重要。

（二）課程內(nèi)容涉及寬泛，教學(xué)難度大

本課程是生態(tài)學(xué)和水文學(xué)的交叉學(xué)科，不僅涉及水文學(xué)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，還兼顧了生態(tài)學(xué)的基本知識(shí)，并且需加強(qiáng)兩個(gè)學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)性。實(shí)際上本課程涉及知識(shí)面較寬泛、課程內(nèi)容復(fù)雜，學(xué)生要了解水文學(xué)、土壤學(xué)、氣象學(xué)、生態(tài)學(xué)、濕地學(xué)、地質(zhì)學(xué)等多門學(xué)科，需要強(qiáng)大的知識(shí)儲(chǔ)備，這就導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)課程內(nèi)容時(shí)存在一定的困難，同時(shí)也增加了教師授課的難度。然而，部分水文學(xué)知識(shí)在其他課程中有所提及，一方面使學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)新知識(shí)的興趣，另一方面為教師在備課時(shí)有所創(chuàng)新、找到新的切入點(diǎn)帶來了挑戰(zhàn)。此外，現(xiàn)有的《生態(tài)水文學(xué)》教材中包括了眾多研究領(lǐng)域和研究主題，比如濕地生態(tài)水文學(xué)、森林生態(tài)水文學(xué)、城市生態(tài)水文學(xué)、河流生態(tài)水文學(xué)、地下水生態(tài)水文學(xué)、旱區(qū)陸地生態(tài)水文學(xué)、寒區(qū)生態(tài)水文學(xué)等，然而，雖然教材中均涉及以上領(lǐng)域，但每個(gè)領(lǐng)域所闡述的內(nèi)容又比較泛泛，學(xué)生很難抓住重點(diǎn)。因此，如何合理安排教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)體系，深入淺出地引導(dǎo)學(xué)生掌握課程內(nèi)容是教學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題。

（三）教學(xué)模式傳統(tǒng)，缺乏吸引力

生態(tài)水文學(xué)一直致力于解決生態(tài)環(huán)境與水環(huán)境之間的問題，為不同層級(jí)的水資源綜合管理提供指導(dǎo)，具有極強(qiáng)的實(shí)踐色彩。以往教師主要通過課堂教學(xué)、課內(nèi)外作業(yè)、閉卷考試的方法，使學(xué)生掌握生態(tài)水文學(xué)的基本概念、基本原理和方法，但這種以“教師為中心”的教學(xué)方法較為傳統(tǒng)，學(xué)生往往靠死記硬背來應(yīng)對(duì)考試，課堂氣氛沉悶，難以激發(fā)學(xué)生對(duì)于課程學(xué)習(xí)的興趣，而單一的教學(xué)模式缺少與實(shí)際案例的結(jié)合，很難培養(yǎng)鍛煉學(xué)生分析問題和解決問題的能力。因此，如何改進(jìn)教學(xué)方法、豐富教學(xué)模式是本課程教學(xué)中涉及的一個(gè)重要問題之所在。

二、“生態(tài)水文學(xué)”教學(xué)改進(jìn)措施及建議

（一）學(xué)生認(rèn)知提升

針對(duì)學(xué)生對(duì)本課程重視程度不高的問題，應(yīng)在課程教學(xué)的緒論介紹當(dāng)中，強(qiáng)調(diào)生態(tài)水文學(xué)的前沿性和國(guó)際性，結(jié)合本課程的研究背景、研究領(lǐng)域、發(fā)展歷程及學(xué)科特點(diǎn)，突出生態(tài)水文學(xué)是目前國(guó)際焦點(diǎn)，與國(guó)家重大需求密切相關(guān)，提升學(xué)生對(duì)本課程的興趣，拓寬學(xué)生的專業(yè)視野，并使學(xué)生明確本課程在科學(xué)研究中的重要地位，學(xué)好本門課程，為今后深造學(xué)習(xí)研究和相關(guān)工作打好基礎(chǔ)，從而提升學(xué)生對(duì)“生態(tài)水文學(xué)”課程的認(rèn)知。

（二）教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化

針對(duì)生態(tài)水文學(xué)教材內(nèi)容寬泛、缺乏系統(tǒng)性的問題，教師應(yīng)充分掌握教材內(nèi)容，然后對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行合理篩選、優(yōu)化，詳略得當(dāng)，設(shè)計(jì)出一套以基礎(chǔ)—機(jī)制—方法—專題為主線思路的系統(tǒng)完善的課程體系框架：在學(xué)生學(xué)習(xí)水文學(xué)和生態(tài)學(xué)相關(guān)概念和原理的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充生態(tài)學(xué)背景知識(shí)（基礎(chǔ)），詳解植物-水分關(guān)系（機(jī)制）、介紹生態(tài)水文學(xué)觀測(cè)技術(shù)（方法）、講授相關(guān)的前沿領(lǐng)域（專題）。最終要求學(xué)生掌握生態(tài)水文學(xué)的相關(guān)概念和原理，了解生態(tài)水文學(xué)的研究主題和領(lǐng)域。

（三）教學(xué)模式改革

1.以“學(xué)生為中心”的教學(xué)策略。生態(tài)水文學(xué)是一門理、工學(xué)科，具有強(qiáng)烈的實(shí)踐和應(yīng)用色彩。因此，在“生態(tài)水文學(xué)”教學(xué)過程中，不僅要講授專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，還要注重培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題和獨(dú)立思考的能力，將書本內(nèi)容應(yīng)用于實(shí)踐，提高學(xué)生未來的工作能力。但是在傳統(tǒng)的“以教師為中心”的教學(xué)中，教師往往單一講述課本知識(shí)，采取“滿堂灌”的形式，缺乏師生間的互動(dòng)［4］。而在“以學(xué)生為中心”的教學(xué)中，教師主要起到引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、提供相關(guān)資源的作用，調(diào)動(dòng)學(xué)生的好奇心和積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和綜合素質(zhì)［5-6］。目前，應(yīng)用較為廣泛的“以學(xué)生為中心”的教學(xué)策略有案例研究、問題導(dǎo)向等，此類教學(xué)模式開展的步驟大致包括：（1）介紹教學(xué)模式的基本概念。（2）提出相關(guān)案例或問題。案例要結(jié)合實(shí)際，具有趣味性和開放性，比如：修建水庫對(duì)氣候、水文、生態(tài)等方面的影響有哪些？（3）分組研究。小組成員分工合作，確定工作規(guī)劃，查閱專業(yè)知識(shí)，分析整合數(shù)據(jù)，制作PPT，匯報(bào)小組成果等。（4）課堂討論。學(xué)生通過多媒體演示，在課堂展示學(xué)習(xí)成果和問題解決方案，教師可參與提問。（5）評(píng)價(jià)反思。教師對(duì)各小組的表現(xiàn)進(jìn)行合理點(diǎn)評(píng)，對(duì)匯報(bào)時(shí)存在的問題進(jìn)行講解。研究證明基于案例研究和問題導(dǎo)向的學(xué)習(xí)能夠增強(qiáng)學(xué)生的代入感，提高學(xué)習(xí)的積極性，增強(qiáng)學(xué)生解決問題的技能。可以看出，這一教育理念與“生態(tài)水文學(xué)”的教學(xué)目標(biāo)非常一致［7-8］。因此，教師應(yīng)在“生態(tài)水文學(xué)”課程教學(xué)中大膽應(yīng)用“以學(xué)生為中心”的教學(xué)策略。

2.“線上+線下”混合式教學(xué)模式。由于受新冠肺炎疫情影響，2020年初我校采用線上教學(xué)模式授課，在線教育的優(yōu)勢(shì)得到了充分發(fā)揮，隨著信息化技術(shù)與教學(xué)的深度融合，結(jié)合了傳統(tǒng)課堂教學(xué)和數(shù)字化教學(xué)優(yōu)勢(shì)的“線上+線下”混合式教學(xué)模式呈現(xiàn)了常態(tài)化趨勢(shì)［9］。“線上+線下”混合教學(xué)模式在發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)和監(jiān)督作用的同時(shí)，充分體現(xiàn)了學(xué)生作為關(guān)鍵主體開展自主學(xué)習(xí)的重要性，全面加強(qiáng)了師生之間的互動(dòng)，從而有效提升了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，推動(dòng)了專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的真正實(shí)現(xiàn)。在“生態(tài)水文學(xué)”教學(xué)過程中，采用MOOC模式及翻轉(zhuǎn)課堂教育理念結(jié)合的“線上+線下”混合式教育模式，使學(xué)生不再是被動(dòng)地接受知識(shí)，而是成為學(xué)習(xí)的主體，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)讓學(xué)生有更多時(shí)間消化專業(yè)知識(shí)［10-11］。具體做法如下：學(xué)生課前通過MOOC平臺(tái)的教學(xué)視頻、課程資料等在線教學(xué)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)后，總結(jié)出知識(shí)難點(diǎn)，然后教師在課堂上對(duì)學(xué)生總結(jié)的難點(diǎn)進(jìn)行集中講解，有針對(duì)性地解決學(xué)生的問題，這時(shí)教師不僅是講授者，還是指導(dǎo)者和引領(lǐng)者，在授課過程中還可以借助學(xué)習(xí)軟件輔助進(jìn)行提問、簽到、測(cè)試等環(huán)節(jié)，提高教學(xué)效率，增加學(xué)生的參與度［12-13］。“線上+線下”混合式教學(xué)模式可有效解決教學(xué)進(jìn)度與學(xué)生知識(shí)掌握速度間的矛盾，實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的目的，使教育變得更加公平，形成良好的師生關(guān)系［14］。

3.“5G+智慧課堂”的教學(xué)環(huán)境。“生態(tài)水文學(xué)”是新開設(shè)的課程，學(xué)校現(xiàn)有資源有限，應(yīng)整合網(wǎng)絡(luò)共享資源和教師主創(chuàng)資源，建設(shè)集教學(xué)資料、課堂設(shè)計(jì)、虛擬實(shí)訓(xùn)及教學(xué)評(píng)價(jià)為一體的課程“智慧資源”，高效利用超星學(xué)習(xí)通、智慧樹、雨課堂、騰訊會(huì)議和QQ群等平臺(tái)打造智慧教學(xué)環(huán)境［15］。充分利用課前時(shí)間，通過平臺(tái)發(fā)布課程要求，采用章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的闖關(guān)解鎖功能，告知學(xué)生需要預(yù)習(xí)的部分內(nèi)容；直播授課時(shí)，采取多種考勤方式，如手勢(shì)簽到、課上討論、隨堂測(cè)驗(yàn)等；積極采用“學(xué)習(xí)通+騰訊會(huì)議”雙平臺(tái)教學(xué)環(huán)境，利用騰訊會(huì)議共享屏幕、PPT實(shí)時(shí)授課、在線直播，同時(shí)通過學(xué)習(xí)通隨機(jī)點(diǎn)名提問的方式，考查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況和聽課狀態(tài)，還可以在課堂中組織問題討論、頭腦風(fēng)暴、搶答連麥等環(huán)節(jié)進(jìn)行互動(dòng)，利用平臺(tái)功能實(shí)時(shí)記錄學(xué)生的聽課成績(jī)。為保證教學(xué)效果，課后通過布置作業(yè)、章節(jié)測(cè)試、期末考試等形式，對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面詳細(xì)的多維度評(píng)價(jià)［16-17］。

此外，第五代移動(dòng)通信技術(shù)（簡(jiǎn)稱5G）與大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、高清視頻、物聯(lián)網(wǎng)通信等技術(shù)相融合，產(chǎn)生了豐富的應(yīng)用場(chǎng)景，也為高等教育資源的建設(shè)與發(fā)展帶來了新動(dòng)能和新挑戰(zhàn)［18-19］。5G技術(shù)可有助于打破不同專業(yè)間資源信息共享的數(shù)據(jù)壁壘，為各類高清、動(dòng)態(tài)、三維教育資源的應(yīng)用服務(wù)提供技術(shù)支撐，通過AI、AR/VR全息技術(shù)、高清直播、遠(yuǎn)程教育、在線教育等技術(shù)的創(chuàng)意應(yīng)用，滿足智慧化的沉浸式課堂和智能教學(xué)環(huán)境的現(xiàn)實(shí)需要，幫助學(xué)生體驗(yàn)現(xiàn)實(shí)生活中難以接觸到的各種學(xué)習(xí)場(chǎng)景，未來不僅在生態(tài)水文學(xué)這種新興學(xué)科，甚至在整個(gè)教育領(lǐng)域?qū)⒌玫綇V泛應(yīng)用［20］。

結(jié)語

“生態(tài)水文學(xué)”是我校水文與水資源工程、地下水科學(xué)與工程專業(yè)新開設(shè)的一門專業(yè)選修課，也是國(guó)際水環(huán)境研究領(lǐng)域的前沿和熱點(diǎn)學(xué)科，具有極其重要的作用。筆者根據(jù)教學(xué)過程中存在的諸多問題，提出以“學(xué)生為中心”的教學(xué)策略、“線上+線下”混合式教學(xué)模式、“5G+智慧課堂”的教學(xué)環(huán)境于一體的教學(xué)改進(jìn)措施和建議。通過探索教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式的改革，提高教學(xué)質(zhì)量和效率，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、解決實(shí)際問題的能力。