基于工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的工程水文學(xué)課程教學(xué)改進(jìn)與實(shí)踐

摘 要： 工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證是科教融合創(chuàng)新、培養(yǎng)高素質(zhì)人才的有效途徑。基于工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證要求和成果導(dǎo)向教育（OBE）理念，以工程水文學(xué)課程為例，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和課程思政等方面對(duì)課程進(jìn)行教學(xué)改進(jìn)與實(shí)踐研究。分析總結(jié)課程特點(diǎn)，以學(xué)生學(xué)習(xí)成果為目標(biāo)導(dǎo)向，重構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容；充分利用線上+線下教學(xué)平臺(tái)，發(fā)展“三位一體”混合教學(xué)模式；挖掘思政教育資源，提高學(xué)生社會(huì)責(zé)任感。研究成果對(duì)相關(guān)課程提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)應(yīng)用型高素質(zhì)人才具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證；OBE；工程水文學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：S271；G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1795（2024）05-0137-04

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.05.024

0 引言

工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證是國(guó)際通行的工程教育質(zhì)量制度，對(duì)我國(guó)工科專(zhuān)業(yè)建設(shè)和發(fā)展具有重要意義[1]。與傳統(tǒng)工程教育思想不同，工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證以成果導(dǎo)向教育（outcome based education，OBE）作為核心理念，基于學(xué)習(xí)成果和畢業(yè)要求重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，反向制定課程結(jié)構(gòu)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以保證學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量滿(mǎn)足從事相應(yīng)職業(yè)的畢業(yè)要求[2-4]。

我國(guó)水電開(kāi)發(fā)規(guī)模多年穩(wěn)居世界首位，水利水電工程專(zhuān)業(yè)是具有重要戰(zhàn)略資源保障意義的典型工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)，越來(lái)越多的水利水電企業(yè)走出國(guó)門(mén)，水利水電工程專(zhuān)業(yè)大有可為[5-6]。在此背景下，將工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證核心理念與形成性評(píng)價(jià)有機(jī)結(jié)合，注重教學(xué)反饋，是切實(shí)提高學(xué)科建設(shè)與人才培養(yǎng)質(zhì)量的有效途徑[7]。課程是人才培養(yǎng)的基本單元，直接決定著人才培養(yǎng)的質(zhì)量[8]。因此，本研究以工程水文學(xué)課程為例，以O(shè)BE 理念為指導(dǎo)，從課程特點(diǎn)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和教學(xué)方法等方面對(duì)課程的教學(xué)改革、創(chuàng)新與實(shí)踐進(jìn)行深入探討，以期提高課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)具備較強(qiáng)工程意識(shí)與專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)的新工科水利水電工程專(zhuān)業(yè)人才。

1 課程特點(diǎn)

工程水文學(xué)課程是全國(guó)高校水利水電工程專(zhuān)業(yè)普遍開(kāi)設(shè)的重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，課程內(nèi)容包括水文學(xué)原理、水文統(tǒng)計(jì)、水文預(yù)報(bào)和水文水利計(jì)算等內(nèi)容，具有知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)性和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)[7]。

（1）知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)。工程水文學(xué)課程內(nèi)容豐富，既有水循環(huán)原理、徑流形成過(guò)程等概念性知識(shí)點(diǎn)，又有水文測(cè)驗(yàn)、產(chǎn)匯流計(jì)算和設(shè)計(jì)洪水等工程應(yīng)用類(lèi)知識(shí)點(diǎn)，各知識(shí)點(diǎn)之間相互關(guān)聯(lián)，涉及高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與梳理統(tǒng)計(jì)及水文地質(zhì)學(xué)等多學(xué)科交叉，對(duì)基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)儲(chǔ)備要求較高[9]。

（2）實(shí)踐性強(qiáng)。工程水文學(xué)課程的核心內(nèi)容集中在水文現(xiàn)象的“測(cè)”“算”“報(bào)”，整體偏抽象，學(xué)生理解困難，教學(xué)過(guò)程中需理論聯(lián)合實(shí)際，在講授理論框架的同時(shí)，還要結(jié)合工程背景對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行歸納總結(jié)，通過(guò)對(duì)抽象知識(shí)點(diǎn)的具體化，達(dá)到引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考、提高教學(xué)質(zhì)量的目的[10]。

2 課程教學(xué)改進(jìn)

基于工程水文學(xué)課程特點(diǎn)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)秉承OBE 理念，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和教學(xué)方法3 個(gè)方面對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。結(jié)合學(xué)術(shù)前沿與專(zhuān)業(yè)發(fā)展需求，豐富教學(xué)內(nèi)容；利用學(xué)習(xí)通等線上教學(xué)平臺(tái)，建立課前準(zhǔn)備?課堂組織?課后總結(jié)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)三位一體）教學(xué)模式；重視教學(xué)內(nèi)容與德智教育，融入思政元素，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)與思政教育并行。

2.1 教學(xué)內(nèi)容

西華大學(xué)水利水電工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的工程水文學(xué)課程開(kāi)設(shè)于本科三年級(jí)上學(xué)期，此時(shí)學(xué)生已完成高等數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科學(xué)習(xí)，開(kāi)始正式接觸大量專(zhuān)業(yè)課程。基于OBE 理念，工程水文學(xué)課程從認(rèn)知能力、計(jì)算能力、應(yīng)用能力和工程素質(zhì)4 個(gè)方面設(shè)置了課程教學(xué)目標(biāo)（圖1），作為教學(xué)大綱中畢業(yè)要求指標(biāo)。

工程水文學(xué)課程以趙文舉等主編的《工程水文學(xué)與水利計(jì)算》為主要推薦教材，具體教學(xué)內(nèi)容由理論、試驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)3 大模塊組成[11]。由于課程知識(shí)點(diǎn)多為在相關(guān)物理、數(shù)學(xué)學(xué)科知識(shí)基礎(chǔ)上的拓展與應(yīng)用，學(xué)生學(xué)習(xí)難度較大，為保證教學(xué)質(zhì)量，課題組對(duì)原有課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了拆分與整合。基于上述課程目標(biāo)體系，課題組將課程內(nèi)容優(yōu)化調(diào)整為水文過(guò)程原理、水文統(tǒng)計(jì)計(jì)算和水文工程應(yīng)用3 大模塊。教學(xué)內(nèi)容共12 個(gè)章節(jié)，其中第1～3 章整合為水文原理模塊，并輔以?xún)蓚€(gè)氣象要素觀測(cè)試驗(yàn)作為實(shí)踐；第4、7 章整合為水文計(jì)算模塊，輔以?xún)蓚€(gè)水文測(cè)驗(yàn)試驗(yàn)作為拓展；第5、6、8、9 章整合為水文工程應(yīng)用模塊，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)實(shí)踐訓(xùn)練；第10～12 章為拓展內(nèi)容，學(xué)生可通過(guò)文獻(xiàn)閱讀、互相討論等途徑進(jìn)行自學(xué)，豐富知識(shí)儲(chǔ)備，拓寬眼界。重構(gòu)后的課程教學(xué)內(nèi)容及具體章節(jié)與課程教學(xué)目標(biāo)間的關(guān)系如圖1 所示。

2.2 教學(xué)模式

近年來(lái)，信息化和現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備的發(fā)展，使得包括學(xué)習(xí)通、雨課堂等線上第2 課堂得到了長(zhǎng)足發(fā)展，教師與學(xué)術(shù)的交流也變得更加便捷。為激發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主動(dòng)性與興趣，課題組根據(jù)課程目標(biāo)與課程內(nèi)容設(shè)計(jì)，充分利用線上教學(xué)平臺(tái)，通過(guò)課前準(zhǔn)備、課堂組織和課后總結(jié)，形成包括線上+線下結(jié)合三位一體混合教學(xué)模式，如圖2 所示。

（1）課前。教師整合多方優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源（如國(guó)家精品在線開(kāi)放課程、文獻(xiàn)資料庫(kù)等）進(jìn)行講課方案設(shè)計(jì)，并制作教案。教師利用學(xué)習(xí)通平臺(tái)，面向教學(xué)班學(xué)生發(fā)布課程預(yù)習(xí)資料，包括資料搜集任務(wù)和課前思考。學(xué)生自主進(jìn)行預(yù)習(xí)，培養(yǎng)探索積極性，并記錄相關(guān)問(wèn)題，及時(shí)向教師反饋。

（2）課中。教師利用實(shí)例介紹的形式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入教學(xué)，根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況及時(shí)進(jìn)行疑難點(diǎn)解答；在授課過(guò)程中，教師要實(shí)時(shí)捕捉學(xué)生動(dòng)態(tài)，聚焦重難點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生互動(dòng)討論，并利用多種教學(xué)方法如分組討論、線上課堂測(cè)驗(yàn)和學(xué)生自我展示等，實(shí)現(xiàn)課堂翻轉(zhuǎn)。學(xué)生參與小組作業(yè)與課堂測(cè)試等任務(wù)，完成知識(shí)消化并將相關(guān)結(jié)果反饋給教師。

（3）課后。教師整理教學(xué)記錄與相關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)布作業(yè)并開(kāi)展教學(xué)評(píng)價(jià)問(wèn)卷，分析教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度，持續(xù)改進(jìn)優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)；學(xué)生自主完成課后任務(wù)，反饋課堂學(xué)習(xí)問(wèn)題，并通過(guò)線上平臺(tái)與教師交流討論。

2.3 思政教學(xué)設(shè)計(jì)

水文學(xué)是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要支撐學(xué)科，水利工程是為國(guó)家、為人民服務(wù)的偉大民生工程。因此，為幫助學(xué)生了解水利水電工程專(zhuān)業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷，樹(shù)立專(zhuān)業(yè)榮譽(yù)感與使命感，課題組通過(guò)深入挖掘課程教學(xué)內(nèi)容，提煉思政教育資源，結(jié)合重要項(xiàng)目背景與社會(huì)熱點(diǎn)，將思政元素融入教學(xué)設(shè)計(jì)，具體情況如表1所示。

3 教學(xué)效果

3.1 整體效果

水利水電工程專(zhuān)業(yè)的教學(xué)改革自2019 年開(kāi)始實(shí)施，2022 年通過(guò)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證。工程水文學(xué)課程中線上+線下結(jié)合三位一體的教學(xué)模式有效增加了教師與學(xué)生間的互動(dòng)和交流，學(xué)生在課上積極發(fā)言，課堂氛圍活躍，課下也主動(dòng)與教師討論提問(wèn)，學(xué)生課程參與度顯著提高；教師利用線上教學(xué)工具，豐富了教學(xué)手段，如課堂測(cè)試、小組作業(yè)、課堂翻轉(zhuǎn)和學(xué)生評(píng)教等，能夠多渠道獲取學(xué)生反饋信息，對(duì)教學(xué)方案是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)并對(duì)教學(xué)方案不斷改進(jìn)。

3.2 成績(jī)?cè)u(píng)定

以2017—2020 級(jí)工程水文學(xué)教學(xué)班（ 對(duì)應(yīng)2019—2022 年）為例，對(duì)班級(jí)內(nèi)學(xué)生綜合成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。綜合成績(jī)由平時(shí)成績(jī)、試驗(yàn)成績(jī)、期中成績(jī)和期末成績(jī)4 個(gè)部分綜合構(gòu)成，結(jié)果如表2 和圖3 所示。課程教學(xué)改革之后，2017—2020 級(jí)教學(xué)班的及格率逐步提升，平均分也出現(xiàn)了上漲；2017 級(jí)學(xué)生的綜合成績(jī)主要分布在80～89 分?jǐn)?shù)段（46.81%），不及格率較高，超過(guò)10%，說(shuō)明學(xué)生學(xué)習(xí)效果兩級(jí)分化較嚴(yán)重；2018 級(jí)和2019 級(jí)學(xué)生的綜合成績(jī)分布較均勻，除60 分以下和90 分以上，其他分?jǐn)?shù)段的學(xué)生占比相差不大，為25%～38%；2020 級(jí)學(xué)生不及格率有了顯著下降，僅2.38%， 80～ 89 分段學(xué)生占比上升至52.38%，獲得高分的學(xué)生增多，學(xué)生整體學(xué)習(xí)效果逐年增強(qiáng)，說(shuō)明課程教學(xué)改進(jìn)發(fā)揮了積極作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

工程水文學(xué)課程作為水利水電工程專(zhuān)業(yè)重要的核心專(zhuān)業(yè)課程之一，本研究基于OBE 理念對(duì)教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)與優(yōu)化，總結(jié)出線上+線下結(jié)合“三位一體”的混合教學(xué)模式，結(jié)合團(tuán)隊(duì)科研成果融入思政元素，將傳統(tǒng)與現(xiàn)代知識(shí)相結(jié)合，旨在創(chuàng)新教學(xué)理念，踐行工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證培養(yǎng)要求，提升教學(xué)質(zhì)量與人才培養(yǎng)質(zhì)量，對(duì)其他課程的教學(xué)具有實(shí)踐參考意義。但課程教學(xué)的改進(jìn)是一個(gè)長(zhǎng)期的、持續(xù)發(fā)展的過(guò)程，在通過(guò)專(zhuān)業(yè)認(rèn)證后，如何將信息時(shí)代的水利發(fā)展前沿與課程理論知識(shí)有機(jī)融合，提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技能，是工程水文學(xué)課程需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題，后續(xù)仍要加強(qiáng)總結(jié)與探索，更新教學(xué)內(nèi)容，豐富教學(xué)設(shè)計(jì)，挖掘更多思政元素，全面提升課程教學(xué)質(zhì)量。