基于创新能力培养的“水文学原理”课程研究性教学*

王景才 黄红虎 方红远 唐双成 （扬州大学水利科学与工程学院）

一、引言

我国及江苏省中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020）明确指出，应提高高等教育人才培养质量。在此要求下，高等院校各专业人才培养持续深化本科教育教学改革，逐渐转变以知识传授为核心的教育理念，朝向价值塑造、能力培养、知识传授“三位一体”的教育模式转变，着力培养创新人才。研究性教学作为深化本科教育教学改革的重要方式之一，在当前高等教育新工科和专业认证要求培养高素质创新人才的背景下受到了广大高校和教育工作者的青睐。研究性教学本质上是一种指向创新人才观和以学生为中心的教学理念，强调学习者主动探索的行为和创新实践的精神，对于大学生的创新意识和能力培养具有重要作用。

“水文学原理”是高校水文与水资源工程专业的核心课程，主要以水文循环为中心，讲授降水、蒸发、下渗、径流等水循环过程和各种水体水文现象的物理机制、相互关系以及时空分布特征，使学生充分认识水文现象和水文科学，系统掌握该学科的分析研究方法，为后续课程的学习以及未来从事洪水防控及资源化、干旱灾害评估及应对、水资源利用保护、生态保护及修复等业务提供科学依据。该课程在水文与水资源工程专业人才培养中的地位非常重要，也是目前我国大部分高校硕士研究生招生中的专业课初试或复试科目，在满足本科教学要求学生掌握基础知识和能力的基础之上，还适当兼顾部分学生继续深造所应具备的创新意识和实践能力的培养，因此，“水文学原理”课程教学实施过程中需要持续加强研究性教学探索和实践。

二、传统课堂教学存在的突出问题

“水文学原理”知识点丰富、理论性及研究性较强，涉及不同学科的知识较多、教学难度较大，传统课程教学中采用以往的教学模式显现出诸多弊端：

（一）教学方法比较单一，重理论轻实践的现象比较突出

在以往和现有教学条件下，多依靠教师语言讲授和多媒体课件PPT 展示，教学方法较为单一。同时，限于课时原因，以往教学活动中多关注于理论知识点的传授，对一些水文活动，如雨量站网规划论证、土壤水分入渗、降水产流现象、干旱和洪涝现象等缺乏必要的科研实验和实例支撑，间接影响了学生发现问题的能力，更谈不上锻炼分析问题和解决问题的能力。

（二）教学内容缺乏更新，对最新研究进展介绍不够

随着科技进步和气候变化影响，水文学研究得到了蓬勃发展，新方法、新技术、新理论层出不穷，但限于教材编写出版时间以及篇幅限制，教材未必能将最新和全面的水文学研究内容加入教材中，只依赖教材对传统经典知识点的讲授，对于现今强调创新型思维的人才培养模式有所欠缺，影响高素质高能力人才的培养。

（三）课堂气氛不够活跃，学生的主动性和积极性有所欠缺

传统教学活动中，学生对课程的学习主要依赖于教师讲授，对课程学习意义认识不足，往往只关注最终考试分数，导致平时的课堂学习效率低下，只关注于知识点机械式记忆，乏于交流讨论。即使教师在课堂上发起讨论话题，大部分学生也是应付交差，距离高素质和高能力人才的培养目标相差较远。

（四）高素质和高能力人才培养的认知尚未完全到位

随着社会经济的高速发展和水利现代化建设的迫切需求，高素质和高能力的人才受到广泛关注，并对我国高等教育提出了新的要求。但由于各方面因素的影响，一部分教师和大部分学生尚未认知到位。教师教的过程往往关注理论知识点的传授，尚未完全认识到教学-科研相辅，尚未完全意识到适当引入专业英语将有助于学生开拓国际视野和增强国际交流意愿；学生学的过程只关注这门课程能考多少分，至于是否真正掌握课程知识理论和思维方法则往往关注不够，至于响应学院和学校号召参与海外交流更是一片茫然和不知所措。教与学活动中创新能力认知的不足，导致人才培养质量略有下降。

三、“水文学原理”课程研究性教学改革

在建设高水平研究型大学、一流本科教育的指导思想下以及社会对高素质高能力人才的需求下，笔者所在教研室教学团队经过多年的教学实践和教学总结，对研究性教学进行了不断探索和实践。

（一）更新教育教学理念，注重创新与能力培养

“水文学原理”课程在水文与水资源工程专业的课程体系和人才培养中占据重要地位，为切实提高课程教学效果和人才培养质量，应注重更新教学理念，着力培养学生创新能力。首先，认真领悟和贯彻“以本为本”的教育理念，在一流本科教育建设下进行课堂教学变革。在课程教学中，重视本科教学活动，切实履行教书育人和传道授业解惑的教师责任，以“金课”标准进行课程框架设计和开展教学活动，促进学生掌握专业知识，发展素质教育，激发学生学习兴趣和潜能，提高学生的社会责任感、创新精神和实践能力。其次，注重贯彻工程教育认证核心理念，着力培养学生创新能力。《工程教育认证标准》给出了专业培养目标和毕业要求，总体描述了该专业毕业生在毕业5 年左右能够达到的职业和专业成就，明确了应当掌握的知识、技能和素养的12 条标准，并要求应该掌握解决复杂工程问题的能力。在“水文学原理”整个教学活动中，注重课堂教学与科研实践相结合，强调知识传授与创新能力培养相结合，提高学生理论联系实际以及分析问题、解决问题的能力。最后，突出以人为本理念，以学生的发展为根本出发点。学生是教育活动的重要参与者，是教育活动的主体，在“水文学原理”的研究性教学活动中，鼓励学生全过程参与到学习活动中，促进学生主动学习，既注重学生的全面发展，也尊重学生个体差异，因材施教。

（二）系统梳理教学内容，引入专业英语和科研前沿热点

1.系统梳理教学内容，突出重点和难点

教学内容是人才培养的重要依托和深化教学改革的核心。“水文学原理”课程教材主要选用中国水利水电出版社出版的《水文学原理》第二版（沈冰，黄红虎著，2015 年），该教材为高等学校水利学科专业规范核心课程教材，依据扬州大学水文与水资源工程专业人才培养方案和“水文学原理”课程教学大纲的要求，以人才培养为出发点，系统梳理“水文学原理”课程的知识点，突出教材重点难点，并契合课程知识点，突出水文学研究的难点和热点问题，以重难点作为主抓手，系统整合课程内外资源，选择其中的主题作为教学单元开展研究性教学活动。

2.引入专业英语和科研前沿热点，培养学生国际视野和激发科研思维

英语作为国际通用语言，在不同国家和地区之间的政治、经济、文化、科技交流活动中起到了积极的作用。作为水文与水资源工程专业的本科生，通过引入专业英语，了解和熟知水文与水资源工程专业相关的英文科技术语和表达方式，有助于扩大学生国际视野，及时了解国际水文与水资源发展动态，培养水文科学研究和应用的国际研究思维。

在专业课程教学活动中把学科前沿知识适时融入教学内容，将有助于提高学生批判性思维和激发创造力潜质。随着科学技术的不断进步，水文与水资源的科学研究一直在蓬勃发展。在“水文学原理”的研究性教学活动中，及时地将水文科学研究前沿热点（如：气候变化与水文循环、陆面水文过程模拟等）和学科辩论性科学问题（如：蒸发悖论等）进行介绍和学习，有助于学生拓展学习视野，了解学科热点和最新进展，启迪学术创新思维；另外，以科学研究的逻辑思路变革教学模式，积极与学生展开交流讨论，鼓励学生各抒己见，有助于学生增强科学素养，激发学习兴趣，培养理论与实践相结合、分析问题和解决问题的创新能力。

（三）制定研究性教学设计方案，持续改进教学方法

1.制定研究性教学设计方案

传统教学设计通常关注教学过程中“如何教”的设计，具体体现为以教师为中心的教育模式，知识的传输是单方面的，学生是被动地接受知识。而开展研究性教学，应突出以教师为主导、以学生为主体，除了“如何教”，还要“如何学”，以“加强师生互动，注重学生参与，注重引导和启发，激发兴趣和热情，重视能力培养”为教学宗旨，建立以水文科学问题为中心的教学设计。“水文学原理”课程基于多年课堂教学的实践经验，研究制定了《水文学原理研究性教学设计方案》，作为开展研究性教学活动的重要依据，其内容涵盖课程框架设计、教学过程设计及单元教学设计等。其中，课程框架设计包括理论讲授内容、自主学习安排、探究知识、实践部分、拓展要求等；教学过程设计包括讲授、研讨和实践等方法设计；单元教学设计彰显单元章节重难点知识点的研究性学习设计。

2.持续改进教学方法

“水文学原理”研究性教学活动中，以研究性教学设计方案为依据，课堂上广泛发动学生主动参与到教学过程中的各个环节，调动学生主动性思考和发散性思维，注重理论与生活现象的结合，强调知识理论就在身边发生，鼓励学生发现科学问题并积极思考。研究性教学活动从教学组织上来讲，是一个融合课前准备、课堂讨论、课后归纳总结提升的系统性工程，可以参考“课程导入-目标-前测-参与式学习-后测-总结（BOPPPS）”的有效教学结构开展。课前，布置主题任务和确定学习目标，鼓励学生通过网络、知网、图书馆等渠道以团队合作形式进行文献资料收集、共享、学习、归纳，形成学习笔记和汇报PPT；课堂上，师生互动，教师以启发-引导为主，随机抽选同学进行汇报，然后分组讨论或辩论，教师针对汇报内容和PPT 制作效果进行评价和总结；课后，进行归纳总结，给出评价和提出建议。通过多项研究性教学活动，锻炼学生信息检索和文献分析能力，训练学生创新思维，培养学生团队协作能力，提高学生理论与实践相结合、分析问题和解决问题的创新能力。

（四）利用多元化教学方式，丰富拓展教学手段

1.注重利用多元化教学方式

积极采用多元化教学方式，发展线上线下融合的混合式教学模式。“水文学原理”课程的教学活动中，采用任务驱动和自主学习等教学方法，最大程度激发学生的学习兴趣和潜能。线下主要基于课堂教学，采用多媒体PPT、黑板板书等教学手段，综合采用讲授、讨论、对比学习法等进行课程知识点的学习和讨论。线上主要基于扬州大学网络教学平台等开放式学习平台，增加视频动画资源和录播课内容，开设答疑讨论区、科研资讯区，鼓励学生在线以教师-学生、学生-学生之间的形式进行互动交流，从而为研究性教学活动的提前布置、课堂学习讨论和课后巩固提高等教学环节注入多元化教学方式。

2.进一步丰富和拓展教学手段

教学手段的丰富和拓展对研究性教学活动的开展具有重要支撑作用。“水文学原理”课程教学活动中，继续发挥传统教材、粉笔、投影仪在教学活动中能够有效显示教材知识点体系、学习框架和思维导图等的优点，同时基于教室计算机、相关多媒体教学软件、学校网络教学平台等现代教学手段，形象和虚拟展示自然水循环过程、雨量站点多少对等雨量线分布及面均雨量值的影响、土壤水分下渗、径流汇流过程、河流泥沙运动等课程知识点，避免学生在学习活动中出现思维倦怠，充分激发学生的学习兴趣，从而为研究性教学活动的开展提供必要的教学手段支撑。

（五）激发学生课堂参与积极性，重视学生主动性反馈

为发动学生更好地参与研究性教学活动，需要激发学生课堂参与积极性。研究性教学活动的开展，只强调教师的研究性教学实施还不够，还需要学生主动投入到研究性学习活动中。为有效激发学生的课堂参与积极性，首先，教师应通过专业设置和职业发展的关系，让学生树立正确的人生观、价值观，端正学习态度和学习动机，启发学生研究性学习，强调知识点的联系和运用，从内因上调动学生学习兴趣和积极性。其次，教师也需要指导和传授大学生科学的学习方法，通过科学的学习方法，提高学习效率，起到事半功倍的作用，也有助于增强大学生的自信和积极参与研究性教学活动的动力。再者，教师应客观评价学生提交的学习报告，将研究性学习效果的考核纳入成绩评定，从外部形成一种激励。

为持续改进研究性教学活动的效果，尤其需要重视学生对学习效果的反馈。教师积极组织开展以学生为主体的研究性教学活动，应以过程性评价为中心来管理学生的学习过程。本科生往往需要花费时间和精力来完成一个研究性主题，在评价方面，教师应结合学生态度、文献资料收集程度及结果分析情况，尊重学生劳动，多方位的形成评价意见。研究性学习活动实质上是对学生的创新意识、实践能力、科研能力等方面的培养和考察，应围绕如何提高大学生对课程知识点的学习效果和如何检验大学生能力和素质的提升效果等方面进行教学反馈意见的收集，建立研究性教学评价体系，进而改善研究性教学活动。

（六）激发学生课外活动创造力，鼓励学生开展科研创新

为拓展研究性教学活动的效果，需要激发学生课外活动创造力，鼓励学生开展学术科技创新活动。研究性教学具有主动探索的行为和创新实践的精神，对大学生创新能力和综合素质的培养具有重要作用。基于“水文学原理”课程的重难点内容，结合水科学研究热点难点问题如气候变化、水循环特征、蒸发悖论、河流生态学、河流泥沙效应、水库大坝安全等，通过研究性教学活动，可以在课外继续激发大学生参与学术科研创新实践的兴趣，鼓励大学生开展学术创新和申报科技创新项目。通过积极开展大学生科技创新活动，能够使学生增强科学研究思维，秉持科技创新理念，既可以对专业理论知识的学习起到补充作用，又可以让学生动手参与实践生产活动，从而将专业理论与科研实践结合起来，更好地培养大学生的创新意识和综合能力。

总之，人才培养质量的提高是国家中长期教育改革和发展规划纲要以及高校人才培养的根本目标。通过研究性教学活动的有效实施，积极发挥其对大学生创新能力培养的重要作用，有助于大学生科研素质和专业能力的培养，有利于提高学生理论联系实践、发现问题和解决问题的能力，有助于提高高校本科教育水平和提升人才培养质量。研究结果可为高校研究性教学活动的开展提供有益参考。