基于工程教育專業(yè)認證的工程水文學課程教學改進與實踐

摘 要： 工程教育專業(yè)認證是科教融合創(chuàng)新、培養(yǎng)高素質(zhì)人才的有效途徑?；诠こ探逃龑I(yè)認證要求和成果導向教育（OBE）理念，以工程水文學課程為例，從教學內(nèi)容、教學模式和課程思政等方面對課程進行教學改進與實踐研究。分析總結(jié)課程特點，以學生學習成果為目標導向，重構(gòu)課程教學內(nèi)容；充分利用線上+線下教學平臺，發(fā)展“三位一體”混合教學模式；挖掘思政教育資源，提高學生社會責任感。研究成果對相關(guān)課程提升教學質(zhì)量，培養(yǎng)應(yīng)用型高素質(zhì)人才具有參考價值。

關(guān)鍵詞：工程教育專業(yè)認證；OBE；工程水文學；教學改革

中圖分類號：S271；G642 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1795（2024）05-0137-04

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.05.024

0 引言

工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質(zhì)量制度，對我國工科專業(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，工程教育專業(yè)認證以成果導向教育（outcome based education，OBE）作為核心理念，基于學習成果和畢業(yè)要求重構(gòu)教學內(nèi)容，反向制定課程結(jié)構(gòu)與評價標準，以保證學生培養(yǎng)質(zhì)量滿足從事相應(yīng)職業(yè)的畢業(yè)要求[2-4]。

我國水電開發(fā)規(guī)模多年穩(wěn)居世界首位，水利水電工程專業(yè)是具有重要戰(zhàn)略資源保障意義的典型工程類專業(yè)，越來越多的水利水電企業(yè)走出國門，水利水電工程專業(yè)大有可為[5-6]。在此背景下，將工程教育專業(yè)認證核心理念與形成性評價有機結(jié)合，注重教學反饋，是切實提高學科建設(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課程為例，以O(shè)BE 理念為指導，從課程特點、教學內(nèi)容、教學模式和教學方法等方面對課程的教學改革、創(chuàng)新與實踐進行深入探討，以期提高課程教學質(zhì)量，培養(yǎng)具備較強工程意識與專業(yè)素養(yǎng)的新工科水利水電工程專業(yè)人才。

1 課程特點

工程水文學課程是全國高校水利水電工程專業(yè)普遍開設(shè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，課程內(nèi)容包括水文學原理、水文統(tǒng)計、水文預(yù)報和水文水利計算等內(nèi)容，具有知識點關(guān)聯(lián)性和實踐性強的特點[7]。

（1）知識點關(guān)聯(lián)性強。工程水文學課程內(nèi)容豐富，既有水循環(huán)原理、徑流形成過程等概念性知識點，又有水文測驗、產(chǎn)匯流計算和設(shè)計洪水等工程應(yīng)用類知識點，各知識點之間相互關(guān)聯(lián)，涉及高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率論與梳理統(tǒng)計及水文地質(zhì)學等多學科交叉，對基礎(chǔ)學科知識儲備要求較高[9]。

（2）實踐性強。工程水文學課程的核心內(nèi)容集中在水文現(xiàn)象的“測”“算”“報”，整體偏抽象，學生理解困難，教學過程中需理論聯(lián)合實際，在講授理論框架的同時，還要結(jié)合工程背景對實際問題進行歸納總結(jié)，通過對抽象知識點的具體化，達到引導學生主動思考、提高教學質(zhì)量的目的[10]。

2 課程教學改進

基于工程水文學課程特點，教學團隊秉承OBE 理念，從教學內(nèi)容、教學模式和教學方法3 個方面對課程教學進行進一步優(yōu)化。結(jié)合學術(shù)前沿與專業(yè)發(fā)展需求，豐富教學內(nèi)容；利用學習通等線上教學平臺，建立課前準備?課堂組織?課后總結(jié)（以下簡稱三位一體）教學模式；重視教學內(nèi)容與德智教育，融入思政元素，實現(xiàn)專業(yè)課程教學與思政教育并行。

2.1 教學內(nèi)容

西華大學水利水電工程專業(yè)開設(shè)的工程水文學課程開設(shè)于本科三年級上學期，此時學生已完成高等數(shù)學等基礎(chǔ)學科學習，開始正式接觸大量專業(yè)課程?；贠BE 理念，工程水文學課程從認知能力、計算能力、應(yīng)用能力和工程素質(zhì)4 個方面設(shè)置了課程教學目標（圖1），作為教學大綱中畢業(yè)要求指標。

工程水文學課程以趙文舉等主編的《工程水文學與水利計算》為主要推薦教材，具體教學內(nèi)容由理論、試驗和課程設(shè)計3 大模塊組成[11]。由于課程知識點多為在相關(guān)物理、數(shù)學學科知識基礎(chǔ)上的拓展與應(yīng)用，學生學習難度較大，為保證教學質(zhì)量，課題組對原有課程教學內(nèi)容進行了拆分與整合?；谏鲜稣n程目標體系，課題組將課程內(nèi)容優(yōu)化調(diào)整為水文過程原理、水文統(tǒng)計計算和水文工程應(yīng)用3 大模塊。教學內(nèi)容共12 個章節(jié)，其中第1～3 章整合為水文原理模塊，并輔以兩個氣象要素觀測試驗作為實踐；第4、7 章整合為水文計算模塊，輔以兩個水文測驗試驗作為拓展；第5、6、8、9 章整合為水文工程應(yīng)用模塊，引導學生實現(xiàn)理論知識實踐訓練；第10～12 章為拓展內(nèi)容，學生可通過文獻閱讀、互相討論等途徑進行自學，豐富知識儲備，拓寬眼界。重構(gòu)后的課程教學內(nèi)容及具體章節(jié)與課程教學目標間的關(guān)系如圖1 所示。

2.2 教學模式

近年來，信息化和現(xiàn)代化教學設(shè)備的發(fā)展，使得包括學習通、雨課堂等線上第2 課堂得到了長足發(fā)展，教師與學術(shù)的交流也變得更加便捷。為激發(fā)學生在學習中的主動性與興趣，課題組根據(jù)課程目標與課程內(nèi)容設(shè)計，充分利用線上教學平臺，通過課前準備、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模式，如圖2 所示。

（1）課前。教師整合多方優(yōu)質(zhì)教學資源（如國家精品在線開放課程、文獻資料庫等）進行講課方案設(shè)計，并制作教案。教師利用學習通平臺，面向教學班學生發(fā)布課程預(yù)習資料，包括資料搜集任務(wù)和課前思考。學生自主進行預(yù)習，培養(yǎng)探索積極性，并記錄相關(guān)問題，及時向教師反饋。

（2）課中。教師利用實例介紹的形式引導學生進入教學，根據(jù)學生的預(yù)習情況及時進行疑難點解答；在授課過程中，教師要實時捕捉學生動態(tài)，聚焦重難點，引導學生互動討論，并利用多種教學方法如分組討論、線上課堂測驗和學生自我展示等，實現(xiàn)課堂翻轉(zhuǎn)。學生參與小組作業(yè)與課堂測試等任務(wù)，完成知識消化并將相關(guān)結(jié)果反饋給教師。

（3）課后。教師整理教學記錄與相關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)布作業(yè)并開展教學評價問卷，分析教學目標達成度，持續(xù)改進優(yōu)化教學設(shè)計；學生自主完成課后任務(wù)，反饋課堂學習問題，并通過線上平臺與教師交流討論。

2.3 思政教學設(shè)計

水文學是社會可持續(xù)發(fā)展的重要支撐學科，水利工程是為國家、為人民服務(wù)的偉大民生工程。因此，為幫助學生了解水利水電工程專業(yè)，培養(yǎng)學生認真的學習態(tài)度與嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L，激發(fā)學生的愛國情懷，樹立專業(yè)榮譽感與使命感，課題組通過深入挖掘課程教學內(nèi)容，提煉思政教育資源，結(jié)合重要項目背景與社會熱點，將思政元素融入教學設(shè)計，具體情況如表1所示。

3 教學效果

3.1 整體效果

水利水電工程專業(yè)的教學改革自2019 年開始實施，2022 年通過工程教育專業(yè)認證。工程水文學課程中線上+線下結(jié)合三位一體的教學模式有效增加了教師與學生間的互動和交流，學生在課上積極發(fā)言，課堂氛圍活躍，課下也主動與教師討論提問，學生課程參與度顯著提高；教師利用線上教學工具，豐富了教學手段，如課堂測試、小組作業(yè)、課堂翻轉(zhuǎn)和學生評教等，能夠多渠道獲取學生反饋信息，對教學方案是否達到預(yù)期目標進行評價并對教學方案不斷改進。

3.2 成績評定

以2017—2020 級工程水文學教學班（ 對應(yīng)2019—2022 年）為例，對班級內(nèi)學生綜合成績進行統(tǒng)計分析。綜合成績由平時成績、試驗成績、期中成績和期末成績4 個部分綜合構(gòu)成，結(jié)果如表2 和圖3 所示。課程教學改革之后，2017—2020 級教學班的及格率逐步提升，平均分也出現(xiàn)了上漲；2017 級學生的綜合成績主要分布在80～89 分數(shù)段（46.81%），不及格率較高，超過10%，說明學生學習效果兩級分化較嚴重；2018 級和2019 級學生的綜合成績分布較均勻，除60 分以下和90 分以上，其他分數(shù)段的學生占比相差不大，為25%～38%；2020 級學生不及格率有了顯著下降，僅2.38%， 80～ 89 分段學生占比上升至52.38%，獲得高分的學生增多，學生整體學習效果逐年增強，說明課程教學改進發(fā)揮了積極作用。

4 結(jié)束語

工程水文學課程作為水利水電工程專業(yè)重要的核心專業(yè)課程之一，本研究基于OBE 理念對教學內(nèi)容重構(gòu)與優(yōu)化，總結(jié)出線上+線下結(jié)合“三位一體”的混合教學模式，結(jié)合團隊科研成果融入思政元素，將傳統(tǒng)與現(xiàn)代知識相結(jié)合，旨在創(chuàng)新教學理念，踐行工程教育專業(yè)認證培養(yǎng)要求，提升教學質(zhì)量與人才培養(yǎng)質(zhì)量，對其他課程的教學具有實踐參考意義。但課程教學的改進是一個長期的、持續(xù)發(fā)展的過程，在通過專業(yè)認證后，如何將信息時代的水利發(fā)展前沿與課程理論知識有機融合，提高學生的專業(yè)技能，是工程水文學課程需要進一步解決的問題，后續(xù)仍要加強總結(jié)與探索，更新教學內(nèi)容，豐富教學設(shè)計，挖掘更多思政元素，全面提升課程教學質(zhì)量。