案例式教學-翻轉課堂混合式教學模式研究及應用

陳攀　郭亮亮　陳軍鋒　張志祥　張健　崔莉紅

［摘 要］課題組針對水文與水資源工程專業水文地質勘察課程教學過程中存在的問題開展了案例式教學（Case?Based Teaching，CBT）和翻轉課堂（Flipped Class Model，FCM）混合式教學模式的研究及應用，采用超星學習通平臺數據和問卷調查結果對教學效果進行評價。結果表明，該教學模式提高了學生解決實際工程問題的能力，增強了學生學習的積極性和主動性，提升了課程的教學效果。研究成果可為一流課程建設背景下水文地質勘察課程教學模式的持續改進提供參考。

［關鍵詞］水文與水資源工程；水文地質勘察；案例式教學；翻轉課堂

［中圖分類號］G642.0［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2024）02-0054-04

水文地質勘察課程作為水文與水資源工程專業本科生的核心課程之一，目的在于使學生了解和掌握各種情況下水文地質的勘察方法，為后期開展水文地質工作奠定必要的理論和實踐基礎[1]。該課程在傳統教學模式中多以理論教學為主，學生學習時感覺內容很抽象，積極性不高；實踐內容的教學往往培養學生固定的解決問題的思路，無法滿足后期工作中解決多樣化水文地質勘察問題的需求，因此有必要對該課程實際教學中存在的問題探索新的教學模式和方法[2-3]。

太原理工大學水文與水資源工程專業已通過工程教育專業認證（有效期為2018—2023年），并入選國家一流專業建設點（2020—2022年）。筆者結合教學團隊在水文地質勘察課程教學過程中發現的實際問題，通過案例式教學（Case?Based Teaching，CBT）和翻轉課堂 （Flipped Class Model，FCM）開展混合教學模式的研究及應用，并對教學改革效果進行評價。

一、水文地質勘察課程教學的現狀剖析

太原理工大學水文與水資源工程專業具有鮮明的水文地質與工程地質特色，開設有較為完整的水文地質方向相關課程[4]。學生在學習該課程之前已經具備扎實的專業基礎知識，該課程在鍛煉學生的實踐能力方面起到承上啟下的作用。筆者所在教學團隊經過多年教學實踐，發現該課程的教學存在三個方面的問題。

（一）教學內容偏重理論，實踐性較弱

水文地質勘察課程以理論講述為重點，配合一定的案例，但案例往往有著相對明確的解決方法，學生學會的是模式化的解決問題的思路，難以應對多樣化的實際水文地質勘察問題。根據過去幾年參加工作的畢業生和對應就業單位的反饋得知，學生在實際工作中的動手能力較弱。這主要是因為課程教學過程中缺少實踐性內容的訓練，導致學生難以利用理論知識解決一些實際問題。

（二）教學模式較為傳統，學生學習的積極性不高

該課程以教師為主導，學生被動聽講和接受知識，即“填鴨式”教學。這種模式使得學生學習的積極性不高，缺乏創新性思維，因此有必要改革現有的教學模式，加強課堂互動，引導學生多分析和解決實際問題，從而培養學生的創新思維。

（三）課程考核方式不合理，評價指標單一

該課程的考核主要以考試成績的高低、出勤和平時作業完成情況為評價標準，重點評價學生對基礎理論知識的掌握情況。這對于技術方法課的考核是遠遠不夠的，有必要考核學生對知識的運用情況，通過案例分析的方法考查學生解決實際問題的能力。

二、水文地質勘察課程教學模式的改進

（一）案例式教學方法

案例式教學方法（CBT）主要根據教學目標，在教師的指導下，通過組織學生對實際案例進行調查、分析和分組討論等，提高學生解決實際問題的能力，加深學生對課程重難點知識的理解。1870年，美國蘭德爾將該方法引入法學教育后，外國在很多教學領域開展了嘗試[5]，國內也在許多課程中進行了推廣應用，例如結構化學[6]和人工智能與模式識別[7]等。諸多課程實踐表明，該方法能使學生更好地理解課程的實踐性內容，較適用于技術方法課。水文地質勘察課程就是水文與水資源工程專業的一門技術方法課，采用該方法能最大限度地調動學生學習的積極性、自主性和創造性。此外，通過分組協作，有助于提升學生的團隊合作能力。

（二）翻轉課堂教學方法

翻轉課堂教學方法（FCM）將傳統由教師課上講授教材知識點的教學模式，改變為課前學生觀看視頻，課中教師對重難點進行講解、補充一些課外訓練的教學模式，課堂內容更豐富，包括課堂練習、測驗和討論等。該方法在國內外均得到較為廣泛的應用[8-9]。實踐表明，翻轉課堂可以突出課程重難點內容，促進師生間的相互交流，提高教學質量和教學效果；可以提供課程評價的多種指標和模式，改善課程的評價效果。將該方法應用于水文地質勘察課程教學活動可以提高學生學習的積極性與主動性，便于教師將一些新技術、新方法融入課程教學中。

（三）案例式教學與翻轉課堂混合式教學模式

教學團隊在水文地質勘察課程的授課中形成了一套融合案例式教學與翻轉課堂的混合式教學模式。

課前，教學團隊圍繞地下水資源調查、水文鉆探和水文地質物探、水文地質試驗、地下水動態與均衡、地下水資源調查成果、水文地質調查的新技術新方法等教學內容錄制了32個課程知識點視頻，每個視頻時長約20分鐘，并將其上傳到超星學習通平臺。隨后根據課程教學計劃，提前一周發布對應的知識點視頻，讓學生觀看并進行自主學習。

課堂上，教師帶領學生回顧視頻內容，梳理知識點；引導學生對知識點中的重難點問題進行提問，教師對這些問題進行回答；教師提出一些課前準備好的問題，組織學生進行討論和搶答，以檢驗學生的學習效果。以課程中水文鉆探部分的知識點為例，教師共發布三個學習通小視頻，分別對水文鉆探的基本任務、技術要求、鉆孔的布置原則進行講解；課堂上教師對這些知識點進行了回顧和梳理，隨后讓學生提問，例如學生普遍表示不太理解為什么要在鉆進過程中進行水文地質觀測，有學生疑惑為什么要觀測沖洗液的消耗量及其顏色。教師從巖石本身的特性及其孔隙情況、含水層的富水情況進行解釋，并提出一些問題，例如山前沖洪積平原地區鉆孔該如何布置，引導學生討論鉆探的主要任務與鉆孔布置方式之間的關系。這種翻轉課堂的模式很大程度上提高了學生學習的自主性和創造性，加深了學生對基礎知識的理解。

課堂中開展了三次基于案例的教學活動（如表1所示），教師首先介紹一個實際工程案例，發布相關任務，引導學生結合課程知識進行案例初步分析；教師將學生分為5～6人的小組，讓學生分組對該案例中涉及的水文地質勘察問題和解決思路進行討論；學生對討論結果進行匯報，并對討論結果進行自評和互評，教師則結合課程知識點進行最終的點評。以地下水資源調查案例為例，教師先明確開展該案例分析的目的，即認識地下水資源調查工作的具體內容，掌握調查設計書的編寫方法，學會開展泉和水井的調查；引導學生回顧相關知識，隨后發布具體任務，即結合具體項目制定地下水資源調查方案，完成泉或水井的調查記錄表；學生結合具體案例根據課程知識進行初步分析并分組討論，隨后選派代表對小組討論結果進行匯報。對每組的匯報，其他組的同學可以提出問題，并進行評價討論。最終教師結合課本知識對所有討論結果進行綜合評價，糾正容易出現的問題。在案例分析討論中，教師力求引導學生提出自己的觀點，共同制定出幾套不同的地下水資源調查方案，提出多條觀測路線，隨后讓學生比較方案，找到相對較優的方案。在這個過程中，學生逐步認識到了實際工程問題與平時課堂上問題的差異。

為了更好地對課程教學效果進行評價，結合翻轉課堂的中間評價環節，形成了一套新的評價模式，主要包括形成性評價和總結性評價兩個方面。形成性評價根據超星學習通平臺數據進行分析，包括課堂參與度、平時作業情況、討論參與度和課堂表現情況等方面。該評價為基于大數據的客觀性評價，體現評價過程的多維度特征。總結性評價主要包括教師對案例分析結果和期末考試成績的評價以及教學活動中學生的自評和互評，體現出評價過程多主體特征。

融合案例式教學和翻轉課堂混合式教學模式的實施方式如圖1所示。總體采用逐層遞進的方式開展科學實驗：首先，通過觀看視頻完成基礎知識的講授；其次，通過翻轉課堂，強化師生之間的互動討論，提高學生學習的積極性，深化學生對課程重難點的理解；再次，通過案例式教學方法將學生帶入實際的工程情景，提高學生的參與感和創新性；最后，引入多維度、多主體的教學評價體系對教學效果進行檢驗，以進一步完善教學內容、改進教學方法。

三、水文地質勘察課程教學效果的評價

教學方式改進的一個重要環節就是對學生學習效果的評價，及時發現存在的問題，從而進一步優化教學模式。教學團隊根據超星學習通平臺中課程音視頻、章節測驗、討論、作業和簽到等數據，分別對學生課堂參與度、平時作業情況、討論參與度和課堂表現情況等方面進行評價。2020級74名學生課程音視頻的完成情況達到97.82%，簽到達到90.88%，這表明大部分學生都參與到了課程的教學環節中；章節測驗和作業完成情況分別為79.51%和96.08%，這說明學生基本完成了課堂布置的任務，且完成效果較理想。相對而言，達成情況最不理想的是討論部分，僅為68.92%，這說明還需要進一步優化討論內容及方法，以激發學生參與討論的積極性和主動性。

此外，采用無記名問卷方式對學生進行了教學改革效果的評價調查。調查結果表明，學生對案例式教學-翻轉課堂混合式教學模式在重難點解析、提升課堂活躍度以及提高學生解決實際工程問題的能力方面給予了較高的認可。但也有部分學生表示還不太適應這種新型的教學模式，因此不能很好地參與到課程的討論中。

四、結語

2020年底，國家首批一流本科課程公布，全國開始全面推進一流課程的建設。本文從水文地質勘察課程教學過程中存在的問題出發，開展了基于案例式教學和翻轉課堂混合式教學模式的探索與實踐。結果表明，該模式有效解決了課程實踐性內容不足、學生積極主動性不高以及課程考核方式不合理等問題，提高了學生解決實際水文地質勘察問題的能力。本文的研究成果將豐富和發展混合式教學模式的理論方法，為相關課程的教學改革提供思路。此外，有必要結合評價中發現的問題進一步優化相關的案例內容和教學方法。

［ 參 考 文 獻 ］

[1］ 陳南祥，楊素珍. 水文地質學課程體系改革設想[J]. 華北水利水電學院學報（社科版），1998，14（2）：56-57.

[2］ 李博.“新工科”背景下的“專門水文地質學”教學改革思考[J]. 科教導刊（下旬），2020（3）：152-153.

[3］ 崔芳鵬，仝亞男，崔芳靜. 專門水文地質學課程研究型教學實踐[J]. 科教文匯（上旬刊），2012（10）：54-55.

[4］ 郭亮亮，陳攀，陳軍鋒，等. 水文與水資源工程專業的工程地質學原理課程教學改革探索[J]. 大學教育，2023（9）：23-25.

[5］ JACKSON J. Case?based learning and reticence in a bilingual context： perceptions of business students in Hong Kong [J]. System， 2003， 31（4）：457-469.

[6］ 胡晨光，蔡艷青，許瑩，等. 案例式教學在結構化學課程中的探索與應用[J]. 高教學刊，2022，8（3）：90-93.

[7］ 黃菁彥，談一帆，熊偉，等. 《人工智能與模式識別》課程案例式教學實踐[J]. 中國教育信息化，2021（22）：84-87.

[8］ ZAINUDDIN Z. Students' learning performance and perceived motivation in gamified flipped?class instruction [J]. Computers & Education， 2018（126）： 75-88.

[9］ 成小英，陳濤，王姝，等. 后疫情時代《湖泊河流水體污染控制工程》慕課-翻轉課堂混合式教學模式研究及應用[J]. 廣州化工，2022，50（2）：141-144.

［責任編輯：黃緊德］