摘要：為適應(yīng)我國(guó)高等院校工程教育改革，提高水文與水資源工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量，以O(shè)BE教學(xué)理念為導(dǎo)向，對(duì)流域水文模型課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式和方法以及教學(xué)效果評(píng)價(jià)進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，探索了以學(xué)生掌握知識(shí)和產(chǎn)出成果為目標(biāo)的教學(xué)模式，以期提高流域水文模型課程教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果，增強(qiáng)學(xué)生解決工程問(wèn)題的能力。
關(guān)鍵詞：流域水文模型課程;OBE;教學(xué)模式
一、引言
流域水文模型是研究水資源利用和評(píng)價(jià)、水環(huán)境治理、水土流失等水問(wèn)題的重要工具，在人類活動(dòng)和氣候變化水文效應(yīng)的科學(xué)研究等方面得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)于研究和解決我國(guó)水資源工程問(wèn)題發(fā)揮著重要作用。
流域水文模型的學(xué)習(xí)，需要對(duì)水文學(xué)原理有較深入的理解，需要一定的數(shù)學(xué)物理建模和計(jì)算機(jī)能力，而且該課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，要求學(xué)生具備解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。由于流域水文模型課程難度大、要求高，學(xué)生缺乏積極性，存在“設(shè)而不修”“修而不習(xí)”“習(xí)而不會(huì)”的情況，教學(xué)效果不佳。為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題能力的培養(yǎng)，提高流域水文模型課程的教學(xué)質(zhì)量，有必要進(jìn)一步探索教學(xué)模式。
OBE（Outcome-Based Education）是基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教學(xué)模式，以學(xué)生和學(xué)習(xí)成果為中心，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、學(xué)習(xí)能力和綜合能力的提升，以及學(xué)習(xí)成果評(píng)估和教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)[1]。我國(guó)采用OBE理念引領(lǐng)高等院校的工程教育改革[2，3]。流域水文模型課程具有較強(qiáng)的理論性和工程實(shí)踐性，而OBE在該課程上的應(yīng)用研究較少。為適應(yīng)行業(yè)發(fā)展變化，本文以O(shè)BE理念為指導(dǎo)，結(jié)合Seminar教學(xué)方法，以桂林理工大學(xué)流域水文模型課程教學(xué)為例，提出適合該課程的教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力的目標(biāo)，提升水文與水資源工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。
二、流域水文模型課程開(kāi)設(shè)情況
流域水文模型是研究流域水文水資源問(wèn)題的重要手段，也是水利工程及相關(guān)專業(yè)的核心課程。目前，武漢大學(xué)、河海大學(xué)、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)、華北水利水電大學(xué)、河北工程大學(xué)、桂林理工大學(xué)、南昌工程學(xué)院等多所高等院校的水文與水資源工程專業(yè)，針對(duì)本科生開(kāi)設(shè)了流域水文模型或相近的水文模型課程。不同高校開(kāi)設(shè)的流域水文模型課程名稱各異，課程性質(zhì)和學(xué)時(shí)安排不盡相同，教材和側(cè)重點(diǎn)呈現(xiàn)多樣化。
三、課程教學(xué)目標(biāo)明確
教學(xué)目標(biāo)是關(guān)于教學(xué)將使學(xué)生發(fā)生何種變化的明確表述，是指在教學(xué)活動(dòng)中所期待得到的學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果[4]。流域水文模型課程教學(xué)目標(biāo)的確立，不僅要考慮水文水資源專業(yè)特點(diǎn)，還應(yīng)結(jié)合該專業(yè)的畢業(yè)要求、課程體系和學(xué)校地域特色。教師向?qū)W生教授專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，還應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生解決工程問(wèn)題的能力�，F(xiàn)有流域水文模型課程的教學(xué)目標(biāo)基本體現(xiàn)了水文模型理論和實(shí)踐并重的特點(diǎn)，但多著眼于水文基本理論和建模方法等知識(shí)目標(biāo)，未能體現(xiàn)學(xué)生能力培養(yǎng)的目標(biāo)。
桂林理工大學(xué)流域水文模型課程支撐的水文與水資源工程本科專業(yè)畢業(yè)要求是能夠利用相關(guān)專業(yè)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法，綜合對(duì)比復(fù)雜工程問(wèn)題的解決方案，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)選;能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)和工程科學(xué)的原理方法與計(jì)算模型對(duì)水文與水資源工程及其相關(guān)領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題的影響因素進(jìn)行有效分析;能夠選擇和使用恰當(dāng)?shù)默F(xiàn)代工具和信息資源，對(duì)水文與水資源工程及其相關(guān)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行分析、計(jì)算、模擬和預(yù)測(cè)，并理解其優(yōu)缺點(diǎn)及局限性。針對(duì)畢業(yè)要求，該課程需要達(dá)到的知識(shí)目標(biāo)包括：①掌握流域水文模型的概念、類型及其在水問(wèn)題中的作用;②理解并掌握水文學(xué)原理在數(shù)學(xué)、物理建模中的應(yīng)用;③理解1～2個(gè)水文模型軟件的架構(gòu)原理及功能，能夠?qū)崿F(xiàn)典型水文模型的操作運(yùn)行;④能夠初步使用水文模型模擬計(jì)算水文學(xué)要素，解決和分析水資源開(kāi)發(fā)利用及其工程水文實(shí)際問(wèn)題。能力目標(biāo)包括：①應(yīng)用水文水資源知識(shí)分析水問(wèn)題的能力;②解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力;③創(chuàng)新能力和批判性思維。課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法應(yīng)能滿足三個(gè)畢業(yè)要求，保障七個(gè)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)對(duì)教學(xué)效果和學(xué)習(xí)產(chǎn)出進(jìn)行考核和評(píng)價(jià)。
四、課程教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化
現(xiàn)有流域水文模型課程教學(xué)多從基本概念、理論基礎(chǔ)、水文模型應(yīng)用和前沿問(wèn)題研究等方面展開(kāi)，內(nèi)容較為全面，有助于學(xué)生系統(tǒng)地理解和應(yīng)用水文模型。但教學(xué)內(nèi)容與水文學(xué)原理、水文預(yù)報(bào)、水文統(tǒng)計(jì)和地下水水文學(xué)等先修課程存在重復(fù)，教師上課、學(xué)生學(xué)習(xí)均不易抓住重點(diǎn)，難以體現(xiàn)課程區(qū)分度。開(kāi)設(shè)該課程的高校，在實(shí)際教學(xué)中理論講授和實(shí)踐操作總學(xué)時(shí)一般不超過(guò)32學(xué)時(shí)，教學(xué)時(shí)間有限，學(xué)生難以有效掌握現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容，不利于教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。
為實(shí)現(xiàn)該課程的教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容設(shè)置應(yīng)該遵循“簡(jiǎn)”“精”“實(shí)”“新”的原則[5]，可將課程教學(xué)內(nèi)容分為以下四部分：一是“簡(jiǎn)”述水資源利用現(xiàn)狀及問(wèn)題，講授水文模型的基本概念和類型，介紹不同類型水文模型在水資源管理的應(yīng)用及其優(yōu)缺點(diǎn);二是“精”講水文學(xué)原理與水文模型建立的聯(lián)系，講授模型建模中的科學(xué)問(wèn)題;三是選取在實(shí)際水問(wèn)題和工程實(shí)踐中應(yīng)用較多的典型模型，講授其架構(gòu)原理、功能模塊及其運(yùn)行操作，結(jié)合工程水文“實(shí)”例，訓(xùn)練學(xué)生水文模擬和優(yōu)選模擬方案的能力;四是結(jié)合“新”的水問(wèn)題和“新”技術(shù)，介紹水文模型建模、模擬研究的前沿問(wèn)題。“簡(jiǎn)”部分讓學(xué)生了解為什么使用水文模型;“精”“實(shí)”部分是該課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，使學(xué)生真正掌握水文模型的原理及操作運(yùn)行，具備解決工程問(wèn)題的能力;“新”部分開(kāi)闊了學(xué)生視野，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，加深了其對(duì)水文模型的認(rèn)識(shí)。
五、教學(xué)形式和方法的改進(jìn)
現(xiàn)在教學(xué)過(guò)程中普遍存在重理論、輕實(shí)踐的現(xiàn)象。課堂上教師灌輸式講授理論知識(shí)，學(xué)生被動(dòng)接受，主動(dòng)性和積極性不足;師生之間缺乏有效互動(dòng)和討論，難以及時(shí)反饋教學(xué)效果;水文模型研究對(duì)象比較抽象，學(xué)生難以建立理論和實(shí)踐的聯(lián)系;實(shí)踐操作學(xué)時(shí)短、內(nèi)容單一，課程學(xué)完后大部分學(xué)生不具備運(yùn)用水文模型解決工程問(wèn)題的能力。 OBE教學(xué)理念以學(xué)生和學(xué)習(xí)成果為核心，實(shí)現(xiàn)這一理念需要結(jié)合多種教學(xué)方法和形式。該課程對(duì)學(xué)生素質(zhì)要求較高，因此課程容量宜小而精，可用小班研討教學(xué)。小班研討教學(xué)師生比例低，每位學(xué)生都能得到教師充分的指導(dǎo)，也能有參加課堂活動(dòng)的機(jī)會(huì)。小班研討教學(xué)環(huán)境寬松，學(xué)生也成為教學(xué)的主要參與者，師生能夠形成良性互動(dòng)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極主動(dòng)性[6]。因此能夠?qū)崿F(xiàn)開(kāi)設(shè)一門課程，教授一門知識(shí);來(lái)一個(gè)學(xué)生，會(huì)一項(xiàng)技能，切實(shí)保障學(xué)生學(xué)習(xí)效果和能力的提高。
課程授課中，采用課堂講授、Seminar討論和案例教學(xué)相結(jié)合的模式。針對(duì)某個(gè)水文模型，可以采用“理論簡(jiǎn)介—實(shí)例操作—原理講授—工程實(shí)用”循環(huán)的方式學(xué)習(xí)。對(duì)于較為復(fù)雜的模型，如分布式模型，在整體介紹模型的功能后，根據(jù)不同水文過(guò)程將模型分解，分別講解和實(shí)例操作各模塊（“化整為零”）;理解和掌握各模塊的功能和原理后，逐漸建立各模塊之間的水文和數(shù)學(xué)聯(lián)系，再進(jìn)行整個(gè)模型的模擬計(jì)算，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工程問(wèn)題實(shí)踐操作（“匯零為整”）。具體來(lái)說(shuō)，教學(xué)內(nèi)容的理論部分可采用講授和Seminar討論相結(jié)合的方式，先由教師介紹基本理論，然后學(xué)生自主討論，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，激發(fā)課程學(xué)習(xí)興趣。在自主討論中，將班級(jí)劃分為多個(gè)小組，組內(nèi)自由發(fā)言、提問(wèn)和討論。教師掌控課堂討論動(dòng)向，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行多元化、批判性思考，并參與學(xué)生討論，回答學(xué)生問(wèn)題，對(duì)討論情況進(jìn)行總結(jié)和評(píng)價(jià)。根據(jù)學(xué)生水文理論基礎(chǔ)和課程學(xué)習(xí)情況，實(shí)踐操作部分采用案例式教學(xué)，在重要知識(shí)點(diǎn)后增加工程實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生思考所學(xué)知識(shí)點(diǎn)與案例問(wèn)題的聯(lián)系。在模型理論學(xué)習(xí)結(jié)束后，提前發(fā)布工程問(wèn)題，學(xué)生分小組進(jìn)行建模和模擬運(yùn)行，最后在課堂上展示計(jì)算結(jié)果和解決方案。在此過(guò)程中，學(xué)生深度參與，充分發(fā)揮自身積極性和團(tuán)隊(duì)協(xié)作作用，有助于達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
六、教學(xué)評(píng)價(jià)與持續(xù)改進(jìn)
在傳統(tǒng)教學(xué)評(píng)價(jià)中，對(duì)學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定依據(jù)主要包括平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期末成績(jī)，依據(jù)三者比例得到最終成績(jī)。依據(jù)OBE理念，以學(xué)生掌握的知識(shí)和能力為目標(biāo)對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)流域水文模型課程的特點(diǎn)，筆者在傳統(tǒng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)化，擴(kuò)充內(nèi)容，調(diào)整成績(jī)比例，以學(xué)生表現(xiàn)、測(cè)驗(yàn)、作業(yè)、實(shí)踐報(bào)告和試卷等多種產(chǎn)出為依據(jù)，建立學(xué)生成績(jī)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。具體評(píng)價(jià)方式和內(nèi)容介紹如下。
平時(shí)成績(jī)包括課堂表現(xiàn)和課后作業(yè)，總評(píng)成績(jī)折算成30分。課堂表現(xiàn)包括課堂紀(jì)律和出勤、發(fā)言與討論、隨堂測(cè)驗(yàn)、小組匯報(bào)等，以能否積極參與發(fā)言和討論、是否熟練掌握理論知識(shí)和軟件操作、能否理解并使用模型初步建模、小組匯報(bào)能否闡明團(tuán)隊(duì)觀點(diǎn)、團(tuán)隊(duì)合作情況為標(biāo)準(zhǔn)判斷學(xué)生能力的培養(yǎng)情況。課后作業(yè)以計(jì)算題和案例分析題為主，訓(xùn)練和考查學(xué)生理解基本知識(shí)及其聯(lián)系，培養(yǎng)將基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用于復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。評(píng)分依據(jù)為能否嚴(yán)格按照要求及時(shí)完成作業(yè)、基本概念是否清晰、能否將理論知識(shí)與工程問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)、能否提出問(wèn)題解決方案、解決問(wèn)題方案是否科學(xué)合理和具有創(chuàng)新性。
實(shí)踐操作環(huán)節(jié)包括上機(jī)實(shí)踐操作、針對(duì)工程問(wèn)題或案例的建模分析、提出解決問(wèn)題的工程方案、形成實(shí)踐報(bào)告書(shū)等內(nèi)容，該部分總評(píng)成績(jī)折算分?jǐn)?shù)為30分。該環(huán)節(jié)成績(jī)?cè)u(píng)分依據(jù)為實(shí)踐課的紀(jì)律和出勤、工程實(shí)例建模和計(jì)算過(guò)程完成度、計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和工程方案的合理性、實(shí)踐報(bào)告的科學(xué)性和規(guī)范性以及團(tuán)隊(duì)合作情況。
期末考試總評(píng)分成績(jī)折算成40分，期末考試試題中每項(xiàng)知識(shí)點(diǎn)與畢業(yè)要求和學(xué)生能力對(duì)應(yīng)，且包括一定分值的開(kāi)放題和計(jì)算題，考查學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力、邏輯分析能力以及對(duì)水文模型前沿問(wèn)題的認(rèn)識(shí)。
七、結(jié)束語(yǔ)
本文以O(shè)BE教學(xué)理念為導(dǎo)向，針對(duì)流域水文模型課程存在的問(wèn)題，對(duì)該課程的教學(xué)模式進(jìn)行了探索。根據(jù)水文與水資源工程專業(yè)的畢業(yè)要求，明確了該課程的教學(xué)目標(biāo);以“簡(jiǎn)”“精”“實(shí)”“新”的原則優(yōu)化了課程教學(xué)內(nèi)容及結(jié)構(gòu);在傳統(tǒng)的課堂講授的基礎(chǔ)上，結(jié)合Seminar討論和案例教學(xué)改進(jìn)了課程教學(xué)形式和方法;基于學(xué)生多種產(chǎn)出建立了課程教學(xué)效果學(xué)生產(chǎn)出評(píng)價(jià)方法，從而提出了以學(xué)生知識(shí)掌握和成果產(chǎn)出為目標(biāo)的教學(xué)模式，以期為流域水文模型課程未來(lái)的發(fā)展提供新的思路。
參考文獻(xiàn)：
[1]顧佩華，胡文龍，林鵬，包能勝，陸小華，熊光晶，陳嚴(yán).基于“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”（OBE）的工程教育模式—汕頭大學(xué)的實(shí)踐與探索[J].高等工程教育研究，2014，（01）：27-37.
[2]李志義.解析工程教育專業(yè)認(rèn)證的成果導(dǎo)向理念[J].中國(guó)高等教育，2014，（17）：7-10.
[3]孫愛(ài)晶，王春娟，吉利萍.基于OBE的課程教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)探索與實(shí)踐[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2017，（11）：49-52.
[4]莫雷.教育心理學(xué)[M].北京：教育科學(xué)出版社，2007.
[5]張?zhí)m慧，馬榕.基于翻轉(zhuǎn)課堂的流域水文模型課程教學(xué)模式探索[J].科教導(dǎo)刊（中旬刊），2018，（10）：107-108.
[6]孫燕君，盧曉東.小班研討課教學(xué)：本科精英教育的核心元素—以北京大學(xué)為例[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2012，（08）：16-19.
