“地下水动力学”课程线上线下混合式教学实践与反思

赵锐锐，成建梅，刘延锋，李 静，靳孟贵

中国地质大学（武汉） 环境学院，湖北 武汉 430074

线上线下混合式教学是近些年出现的一种新的教学方法，和传统“以教师为中心”的课程教学相比，线上线下混合式教学强调“以学生为中心”，利用各种现代化教学工具和教学资源（如MOOC、短视频、论坛、在线直播等），采用多种教学方法（如翻转课堂、课堂研讨、在线答疑），充分发挥学生的主动性，激发学生学习兴趣，实现个性化教学[1]。线上线下混合式课程是我国拟打造的“五大”金课目标之一[2]，其将是我国高校课程改革的必然之路[3]。同时，线上线下混合式教学也面临着众多亟待解决的问题，比如教师对混合式教学的热情难以持续、具体教学实施难达预期等[4]。

“地下水动力学”是研究地下水在岩土体空隙中流动规律及其应用的科学[5]，是水文与水资源工程、地下水科学与工程、环境工程和地质工程等专业的核心课程。中国地质大学（武汉）“地下水动力学”课程创建于20世纪50年代，70年代末至90年代快速发展，编写出版了教材和实验讲义，自主研发了实验教学仪器，并不断再版或升级改造。本课程1993年被评为一类课程，2007年被评为湖北省精品课程，2020年被评为首批国家级线上线下混合式一流课程。

“地下水动力学”课程教学的重点是培养学生应用理论解决实际水文地质问题的能力，提高学生的综合素质和创新潜力。课程中涉及较多的针对典型水文地质问题进行的概念模型概化、数学模型建立、数学模型求解及应用等。在课程教学中常常涉及大量数学公式及公式的推导过程，难度较大。以往教学经常采用课堂板书和PPT结合的方式，无论是对于教师教学，还是对于学生学习，都提出了很大的挑战。此外，不同基础的学生和不同专业的需求对“地下水动力学”教学提出了更高的要求和挑战。为了充分发挥课堂教学和现代教学工具各自的优势，开展线上线下混合式教学，创新教学模式，进一步提升教学质量，我们结合国家级一流课程“地下水动力学”课程的教学实践，对线上线下混合式教学模式进行了探索。本文首先阐述我校“地下水动力学”线上线下混合式教学现状，之后结合调查问卷了解学生对教学的反馈，总结分析当前教学中存在的问题，最后进行教学反思，并提出相应的改进措施。

一、“地下水动力学”课程线上线下混合式教学现状

我校“地下水动力学”线上线下混合式教学主要是依托MOOC和SPOC实施。MOOC（Massive Open Online Course，大规模开放在线课程）具有不受时空限制，可以根据学习者特点和需求开展自主学习等优点。在学校本科教学工程的资助下，中国地质大学（武汉）在2018年完成“地下水动力学”MOOC建设，并于2019年春上线。课程内容共包括七章和五个实验，每章由数个短视频和相应的PPT组成，章节后面有测验题和作业。其中测验题以客观题为主，作业以主观题为主。完成全部内容的学习、测验和作业后，会发布期末考试。课程总成绩采用百分制，其中平时成绩（包括单元测验和单元作业）占60%，考试成绩占40%。总分60分至84分为“合格”，85分及以上为“优秀”。

MOOC主要针对校外学习者，对于校内学生，在MOOC的基础上开设了SPOC（Small Private Online Course，小规模限制性在线课程），与线下教学结合开展混合式教学。利用开设的SPOC，教师可以更加灵活自主地设定教学内容，如增加自己录制的小视频、发布有助于学习的素材等，同时可以借助混合式教学工具（如慕课堂、雨课堂等）开展线上线下混合式教学。我校目前对于每次“地下水动力学”开课均开设对应的SPOC，同时利用教学工具开展翻转课堂、互动式讨论课堂、线下自学、线上答疑等多种形式的混合式教学。难点部分开展线下讲解和互动，线上视频和资源可供课堂上没有学懂的学生课后复习，也可供因病假等原因缺席的学生补课。将SPOC纳入课程考核体系，期末结课时，SPOC成绩占总成绩的10%。总体上，充分发挥线上和线下教学各自的优势，实现优势互补，灵活运用。

每次结课后，开展课程教学效果评价，对于教学过程中存在的问题、反馈意见和建议，及时提出相应措施，不断优化教学设计，完善教学内容（如增加或修改MOOC视频、素材）。对比分析不同教学模式的效果，总结适合于“地下水动力学”不同专业、不同层次学生学习的线上线下混合式教学模式。

二、教学效果反馈及剖析

为了调查线上线下混合式教学的效果及学生的反馈意见和建议，我们特面向近几年开课的水文和地下水类（水文与水资源工程、地下水科学与工程）和环境类（环境工程）专业学生设计了一个调查问卷。问卷由25个问题组成，包括13个分值型单选题、8个多选题和4个问答题。问卷内容包括课前预习、教学方式及方法、课后复习、对课程的意见和建议等。共收到有效问卷134份。

1.分值型单选题的调查结果

分值型单选题的结果如表1所示。可以看出，大部分学生不能坚持做到课前预习，少数学生完全不预习（占比11.2%），只有极少数学生能完全做到课前预习（占比4.5%）。大部分学生认为PPT对学习有很大帮助。大部分学生认为教师在课堂上板书对学习有很大帮助。大部分学生认为实验课对学习有很大帮助。大部分学生认为SPOC对学习帮助很大，只有极少数学生认为没有帮助（占比2.2%）。大部分学生能做到课后复习。大部分学生认为课后作业的难度中等（占比65.6%），只有极少数学生认为非常难（占比3.0%）。说明课后作业总体的难度是比较合适的。

表1 分值型单选题调查结果

此外，大部分学生认为SPOC上的测验题或作业的难度为中等偏下。绝大部分学生认可授课中针对典型模型案例和习题开展分组研讨学习。部分学生希望“地下水动力学”开展线上线下混合式教学，其中11.9%的学生表示非常希望，而不希望的学生占比13.4%。有相当数量的学生愿意尝试采用翻转课堂的形式开展线上线下混合式教学，但同时也有不少学生不愿意采用这种教学方式（占比19.6%）。大部分学生认为线上线下混合式教学更有助于学习“地下水动力学”课程。绝大部分学生认为“地下水动力学”很难，其中认为非常难的学生占比15.7%。

总体来看，学生普遍不爱课前预习，可能与课程难度大和个人学习习惯相关。绝大部分学生更倾向于采用传统的课堂教学方式和方法，包括课堂板书、PPT授课、线下分组研讨学习等。但也有很大部分的学生愿意采用线上线下混合式的教学方式，利用SPOC学习和采用翻转课堂的形式学习。

2.多选题的调查结果

如表2所示，从多选题3和4的调查结果可以看出，自学课本、网上看教学视频和自学PPT是三种学生普遍较为接受的课前预习方式。而且课前预习的方式以自学课本为主，观看教学视频和自学PPT为辅。而在课后学习中，以学习课本、PPT和做习题为主，学习SPOC和找同学请教为辅，向老师请教的学生相对较少。对于实验和习题，学生基本都是独立完成，个别题目与同学商讨。

表2 多选题调查结果

问题16的调查结果表明，学生更愿意采用QQ群开展线上学习，其次为慕课堂，再次为超星学习通和长江雨课堂。这与QQ群的使用更加常见和方便有关，而慕课堂与SPOC均为同平台产品。相比之下，学生接触超星学习通和长江雨课堂较少，对它们不甚了解。在直播软件选择上，68.7%的学生选择腾讯会议。在线上线下混合教学方式选择上，传统的教学方式更受学生青睐，线上学习和讨论次之，学生普遍不希望开展线上测验和课外阅读。

3.问答题的调查结果

关于SPOC上的测验或作业，学生提出的主要意见包括题型较少、题目略难，希望能增加题目解析，并能及时提醒，以防错过提交时间。关于SPOC教学，学生认为应该增加习题讲解，控制视频时间长度，及时更新视频，讲解更详细并适当板书，增加拓展内容。关于线上线下混合式教学，很多学生认为应该以线下为主，线上主要是复习和回顾课堂上学习的知识点。关于“地下水动力学”课程教学，有学生认为可以不要讲太多的公式推导，或公式推导采取板书的方式（表3）。

表3 问答题内容

针对学生提出的上述意见和建议，需要进一步完善SPOC内容，包括更新教学资源，特别是一些拓展内容及题目解析等。对于目前SPOC平台不具备的功能（如提醒功能），可以向平台反馈学生的建议和意见，以完善SPOC功能。线下课堂上，教师可以适当简化公式的推导过程，重点放在公式的理解和应用上。

三、对“地下水动力学”线上线下混合式教学的反思与改进措施

从“地下水动力学”线上线下混合式教学现状及教学反馈来看，大多数学生尚不能完全接受这种教学方式，主要原因是混合式教学开设时间短，学生对其接触较少，对其不甚了解。为了更好地促进混合式教学达到预期效果，我们对目前的教学现状进行总结和反思，提出如下几点改进措施。

（1）在教学理念上，我们应紧密围绕课程核心教学目标，在教学中始终贯穿“以学生为中心、问题为导向，采用启发式教学，培养学生自主学习能力和理论联系实际解决问题的能力”的教学理念。因此，需要以学生为本，充分调动学生的学习热情，发挥线上和线下各自教学优势；采用多种手段，发掘学生潜力，着重培养学生的创新能力，教给学生分析问题和解决问题的能力，能够针对实际水文地质问题开展调查研究和概化，建立模型，并求解应用。

（2）在教学内容安排和设计上，统筹经典理论精髓和新理论、新方法的关系，面向新的工程应用需求，不断优化教学内容。除了讲解基础知识外，应充分结合科研项目，发掘更多的工程案例并建立典型案例库，开展典型案例的研讨教学，如针对典型渗流问题的模型建立和井流试验求参等，以增强学生对所学知识的理解及解决实际问题的能力，同时进一步提高学生的学习兴趣。在实验环节，可考虑将常规的线下实验课内容和拓展的线上虚拟仿真实验内容相结合。此外，还应完善包括习题、实验和野外实践录像、知识点图片和动画、工程应用案例等在内的各类教学资源，更新完善课程测试考核系统及互动与讨论环节，丰富通知与公告内容，方便线上教学管理。教学内容设计上除了考虑满足日常正常教学之外，还应做好特殊情况下的教学预案，以备开展特殊条件下多人或单独的线上教学。

（3）在教学方法上，继续开展线下分组研讨、翻转课堂、实践课等形式多样的教学方式，不断借鉴和尝试新的教学方式和方法，满足不同专业学生学习的需求。合理安排线上预习、线下授课（PPT和黑板板书）、习题讨论、测试和实践等多个教学环节，充分发挥线上线下教学优势，激发学生学习主动性，提高教学效果。针对案例研讨课，可采取线上线下结合的方式，其中部分经典案例采取线下研讨的形式，更多案例放在SPOC上供学有余力的同学思考并开展线上答疑。针对实验课，可充分利用线下室内实验和野外试验，培养学生的动手和观察能力，实现素质能力的拓展。如开展抽水试验，基于试验规范和场地实际条件，学生自行设计抽水试验方案，布设抽水试验设备和装置，获取数据并开展数据分析和求参。此外，还可针对不同专业学生需求分层次分阶段提供各类教学资源，增加授课短视频，以满足新时期不同层次的大学生线上学习需求。

（4）加大教与学的多方配合。对于教师来说，需要直面目前教学新形势和要求，结合课程特点，不断总结和反思，提升自身综合教学能力[6]，以饱满的热情积极主动开展线上线下混合式教学的探索。积极开展翻转课堂、混合式教学，激发学生学习兴趣和热情，让学生在线上线下混合式学习中受益，提升教学效果。

对于学生来说，需要认清形势，认识到自己是学习的主体，发挥自身能动性，积极投入混合式学习，充分利用现代教学工具，提高学习效率。积极参与混合式学习中各项学习环节，如预习、讨论、实践等，并及时与教师交流反馈，帮助教师改善教学方法，提高教学质量。

对于学校来说，应提供完善的配套措施。制定混合式教学改革相关制度和政策，提供持续的资金支持MOOC等教学资源的不断改进和更新，还应提供完备的软硬件设备（如录播教室和录播设备）和技术支持。应充分尊重教师开展混合式教学的成果，在教学工作量、教学工作评价等方面予以支持，最大程度调动教师开展混合式课程建设和教学的积极性。多管齐下保证线上线下混合式教学的顺利实施。