基于网络教学的“水力学”教学模式研究

孙 楠,徐丽君,王子龙,关英红,白雪峰,李天霄

(东北农业大学 水利与土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150030)



基于网络教学的“水力学”教学模式研究

孙 楠,徐丽君,王子龙,关英红,白雪峰,李天霄

(东北农业大学 水利与土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150030)

目前，国内网络教学模式研究有停滞不前的隐患，需要加大探索与关注。东北农业大学水利与建筑学院借助现有网络平台，建设高校水利专业基础课“水力学”，以网络教学交互视角为切入点，基于学习主体、教学团队、教学平台、教学资源、教学政策五要素，剖析影响网络课程教学效果的制约因素；以“现代水利建设人才需求”为导向，合理搭建水利类专业创新人才培养的多学科交叉平台、自主科研创新平台、产学研合作实践平台和拔尖创新人才培养平台，设置方向模块，构建全方位-多层次网络教学体系；探究立体化网络教学模式。实践证明，“水力学”网络课程教学成果显著，为高校水利专业课程教学优化提供了可操作性建议。

“水力学”课程；水利专业；网络教学；教学模式

DOI号：10.13320/j.cnki.jauhe.2016.0136

水力学主要研究液体机械运动规律及其工程应用，是介乎于基础科学与工程技术之间的一门科学。它一方面根据基础科学中的普遍规律(如质量守恒、能量守恒、动量守恒等)，结合水流特点，建立理论基础；另一方面又密切联系工程实际，发展学科内容。水力学在工程实际中占有相当重要的地位，广泛用于水利工程、水力发电工程、水文水资源、农田水利、机电排灌、河道整治、给排水、环境工程等领域。现今“水力学”课程内容多以文字、公式、表格、图纸等为主，虽应用多媒体与网络技术，但仍缺乏直观性；课程虽配备试题库、教材、多媒体课件等教学资料，但缺少系统而有效的整合；课堂照本宣科，忽视设计、实践、科研等环节。因此，本研究从构建基础-实践-创新平台，重组教学资源，提升人才队伍素质等方面深化网络教学模式改革，构建网络化教学体系，为水利类创新人才脱颖而出创造了良好条件。该研究顺应“十三五”水利信息化发展要求，拟为国家实施高等学校本科教学质量与教学改革工程做出更大贡献。

一、网络教学模式研究现状与存在的问题

外文文献检索选取Elsevier ScienceDirect、SpringerLink、Wiley InterScience和EBSCO等4个知名数据库，国内文献选取中国知网的核心期刊与博士论文，检索主题为“网络教学模式”，检索时间为2005—2015年。从研究方法、文章数量、研究主题3方面分析，结果表明，自2013年后，在现代科学技术的推动下，借助网络来优化传统的教学模式已成为教育发展的必然趋势。国外多采用实证研究法体现严谨性，国内重视基础研究(如网络教学模式的内涵、构成要素、实施策略以及网络教学模式与传统教学模式的优缺点比较问题)和宏观研究(如网络教学模式构建)，忽视应用研究和微观研究(如特定网络教学模式应用于某一具体课程中有效性的检验等)(见图1-3)。

图1 国内外网络教学模式研究方法对比

图2 国内外网络教学模式相关文章数量对比

图3 国内外网络教学模式研究主题对比

进一步检索分析国内高校网络教学模式应用研究的相关论文，发现存在如下问题：1.注重“以教师为中心的传统填鸭式”和“以学生自主学习为中心，忽视教师引导-帮促-协助作用发挥”的教学模式，对“教、学并重”的师生交互结构缺乏深入系统的探讨。2.关注计算机网络及其资源的应用, 忽视各种媒体(如广播、卫星电视)和资源(如高校数字图书馆)的综合应用研究。3.缺乏“有效教学”思想的指导，对于“高校网络教学有效性的评价标准”以及“高校的网络教学如何有效实施?”等关键性问题的研究亟待解决。上述问题为相关研究提供了动力并指明了方向。

在图2中可见国外关于网络教学模式研究的文章在2005年到2011之间一直都在一个稳定的数字上下浮动，在2010年和2011年有所降低，但在2012年文章数量达到最高峰，由此可推测，当代信息研究者越来越重视网络教育，网络教学模式对网络教育也有了越来越举足轻重的作用[1]。国内关于网络教育模式的文章数量在2006年达到顶峰，但随后却保持着持续下降的趋势，经推测，国内的网络教育在经历了一轮热潮后，人们开始更加冷静地对待新型的教育模式，但也暴露了对此研究可能会停滞不前的隐患。整体上来看，且不论文章质量，国内发表的文章数量也不如国外多，因此有必要加大国内对网络教学模式的关注与探索，紧跟国际步伐。

二、网络环境下高校水利专业基础课“水力学”教学目标定位

(一)从传统课堂教育的“闭塞性”转变为网络教育的“开放性”

常规的高校教育具有封闭性的特点，高门槛只让社会的少数精英能够接受学习，显然不利于社会教育的发展。而开放性是网络教育的最基本特征，它在人群中的应用范围更加广泛，使群众受教育的可能性大幅增加。可以说网络教育顺应大众需求而生，所以推动、发展网络教育是教育事业前进的必然趋势。例如，网络教育拓展资源使普通学校的学生接触到名校的网络课程(如河海大学“水力学”网络课程、武汉大学“水力学”网络课程等多种优质课程)，共享了精华内容，缩小了学生入校时一定程度上接触资源不平等的差距。

(二)从常规固定的教学课程转变为灵活可调的个性化课程设置

大学课堂教学是一个生态系统，但经常因为受到诸多条件的限制(如教室狭小、时间分配不合理、人员调动等)造成课堂教学失衡现象，教师无法照顾到所有学生的接受状况，学生更多地作为知识的被动吸收者。基于上述因素，网络教育生态系统应运而生,它具有3个基本要素，分别是教师、技术和学生，给教育带来新的革新,并在三要素各司其职的基础上保持着生态系统的平衡[2]。

不难发现，灵活的课程更符合成人学习的特点，学习者能根据自己的需要计划学习进程，但对学习者自身的自主性与能动性也提出了更高的要求。同时，优秀教师的课程也可以被多人同时共享，免去了场地限制的缺陷，最大化地利用了网络传播知识的优势。

(三)从平铺直叙的教科书式教授转变为生动形象的网络信息教学

传统教学对教科书的依赖性强，学生通过枯燥的文字和图表来理解科学知识难以减轻学习的困难程度。网络课程的多媒体和交互性，配合有精彩动画、影像和声音，学生在学习过程中不再只是被动地看和听，还可以参与实际的模拟操作，与教学内容进行交互。例如，初学者对于渠、堰、泄水等水工构筑物常常无法建立宏观印象，借助网络课程可以将书本进行立体化展现，利用实际图片、剖面图、工作演示动画等让学生一目了然；又如，展示水流运动两种形态(层流和紊流)的雷诺实验，使用PowerPoint演示可调节的实验动画，既免去了实际实验时的费时费力，又加深了学生的理解层次。这样的网络信息教学无疑提高了教学的有效性，吸引了学生的眼球，提高了课堂学习积极性。

综上，针对国内水利类专业课堂教学存在的问题和网络教学无法比拟的优势，本研究提出了“三个转变”，即网络下水利类创新人才培养教学模式的3个定位：从闭塞资源教育向开放共享课堂转变；从常规固定化教学向灵活自主学习转变；从呆板的教科书式教授向生动的网络信息教学转变。基于此方式能够实现教师与学生双向互动、实时全交互，为培养出水利事业优秀人才，将我国水利事业发扬光大做贡献。

三、网络环境下“水力学”教学体系构建

定位网络背景下高校水利专业应用型人才培养目标，加强教学团队建设，合理搭建水利类专业创新人才培养的多学科交叉平台、自主科研创新平台、产学研合作实践平台、拔尖创新人才培养平台，对教学内容进行梳理与调整，设置方向模块，升级教学资源，构建网络化教学体系。

“水力学”课程教学基于师生交互系统，衍生出1个大板块和4个具体模块(见图4)，各个分块功能介绍如下。

图4 “水力学”教学系统结构图

1.课程板块。主要包括课程介绍、教师队伍与教学大纲3方面内容。课程介绍向学生们阐述了“水力学”作为一门专业基础课的重要地位、课程学习的主要任务及其作用、课程讲授的主要内容、课时安排和课堂讲授的内容方式。该模块有益于学生们整体把握这门课的学习要领，意识到掌握本课程的重要性。

2.课程工具模块。为教师和学生的良性互动提供了良好的平台。教学邮箱的开通、课程通知的发布、课程论坛的创建方便了学生随时获取教学信息和教师及时了解学生动态。教学笔记部分让学生们学会自主梳理知识脉络，并实现与学生交流分享和借鉴，学习效率进一步提高。该模块使教师能理解学生的困惑，发现学生学习中的不足，从而及时解决问题，引导学生更进一步的学习。

3.测试管理模块。提供各章节练习题和智能测试系统，是根据教学大纲要求，按照所学知识内容，编写的多种类型的题目。丰富的题库是在线测试的基础，学生在学完本章知识时，可以进入自测学习阶段，进行阶段性的课后测试和期中、期末测试，评价自身学习效果。该模块的产生不仅在一定程度上促进了学生学业发展，而且减少了教师批阅试卷的繁琐程序，减轻了教师负担。

4.课程内容模块。作为网络教学的核心部分，为学生提供课前预习和课后复习的电子教案，提高课堂学习效果。演示文稿是教师根据教学内容制作的PowerPoint课件，可供学生下载学习；讲课视频使老师讲授的课程内容再现，可供学生课后观看学习，弥补知识漏洞。该模块说明了课程基本要求，指出了学习的难点与对策，提出了课程的考核标准与要求，方便教师的实时授课和学生同步自主学习。

5.拓展资源模块。作为教学的辅助部分，不属于教学大纲内容，旨在让学生根据自己的兴趣点进行拓展延伸，扩大知识面，实现个性化学习。拓展资源形式丰富，包括专题讲座、案例研究、资源素材库、相关网站、计算软件等。该模块通过展示丰富多彩的案例、计算，提高学习者的能力，提升学习者的思维境界。

四、网络环境下“水力学”教学模式优化研究

(一)构建基于四大理论的创新多元化教学模式

在“水力学”教学理论指导下，为完成规定的教学目标和内容, 以行为主义学习理论、认知学习理论、建构主义学习理论和人本主义学习理论作为基础[3，4]，采用以学生为主体、教师为引导者的教学观，构建了创新型多元化教学模式(见图5)。

图5 “水力学”优化教学模式图

网络环境下的“水力学”教学的教材已呈多媒化趋势，除了文字以外，声音、动画、仿真三维景象是“水力学”立体化教材的独特之处。模拟实验实训室正是凭借网络环境教学的巨大优势，让学生在进行实验课前先了解掌握基本的操作流程，后利用其进行复习、巩固。例如，在沿程水头损失及阻力系数的测定实验中，实验仪器比较复杂，数据处理涉及公式较多，在教师进行实验教学的过程中，难免会有知识点疏漏或学生对操作原理、实验步骤一知半解等问题存在，若利用网络将实验的操作视频播放给学生进行预习和回顾，无疑会大大提高上课效率和教学质量。行为主义学习理论和认知学习理论分别注重可观察到的行为和行为背后的思维过程，模拟实验实训室和真实实验实训的流程操作正是思维和行为的结合，一定程度上促进学生更加深入地掌握技巧。

建构主义学习理论强调知识的获取不是通过他人传授得到的，而是学习者在一定的情境下，借助人际协作活动而实现的意义建构。据此可知，学生才是认知的主体，教师则是引导者去帮助其构建知识体系。因此，教师选择认为有价值的情境进行创建，再由学生自己去参与探索情境背后蕴含的知识[5]。这种学习环境的设计有利于培养学生主动探索、主动发现的能力，推进了创造型人才的培养。

通过应用人本主义心理学理论，创建协作小组模块，注重学生的心理情感，为学生创造愉悦和谐的环境，让同学努力适应网上学习方式，克服消极情绪；主动与他人交流网上自主学习“水力学”的体会和感想；在线和同学相互鼓励，增强信心等，使成员之间通过互相帮助、共享信息、交互教学等方式来促进学习[6]。

(二)设计基于教学监督与师生互评的管理模式

整个网络教学体系中，教学管理是必不可少的部分，它能够监督网络教学，使其始终处于教学资源丰富，贴合学生需求的状态(见图6)。

图6 教学管理模式图

在“水力学”网络课程中，学生、教师和网络都不是孤立的存在，他们紧密联系、相互作用，以达到最终的教学目的。师生互动正是不断实现信息交换的桥梁：学生能够得到及时的疑难解答，教师则可以了解学生的最新动态、学习上的缺陷障碍，能够有效地进行教学指导工作。

教师通过整合有关“水力学”实验教学资源，设计实验方案，分析实验内容，使学生对亟待解决的问题产生浓厚学习兴趣[7]。开放性是网络与生俱来的优势，可以通过网络来获得系统内外其他高校的学习资源、最新的相关消息，甚至合作携手打造更优质的教学教材，为学生传播更全面系统的知识体系[8]。

为了保证网络教学质量，还需要一系列的教学监督、评价(见图7)。一方面，包括对学习任务、课程目的、学习计划可行性的评价，另一方面，也有学生对教师的教学指导质量的评价，教师对学生的学习过程质量的评价以及学生和教师对教学最后成果的自我评价[8，9]。通过教学监督、评价的反馈对网络教学进行及时的调整、补充，让教学更加灵活，推动并保证网络教学的健康和可持续发展。

图7 教学监督评价反馈模式图

五、网络环境下“水力学”应用效果与展望

(一)教学应用效果

东北农业大学的“水力学”课程于2014年6月进行申报并被批准为校级精品资源共享课进行网络课程建设。该课程基于信息化教学和以学习者为中心的混合高效教学理念，进行课后在线上社交化学习，课堂实施翻转的教学实践。两年中，该课程被东北农业大学水利与建筑学院13、14级的农业水利工程系、水利水电工程系、水文与水资源工程系共549名学生应用，上交作业总数3 484份，学生进入课程总数229.1万次，课程论坛发表主题总数5.9万个，课程论坛发文总数 18.2万个。通过课程研究性教学，项目成果显著：申请大学生科技创新27项，结题11项，在研16项，其中国家级科研课题1项、省级5项、校级21项；发表省级论文1篇；获得国家级比赛一等奖1项、二等奖1项、三等奖1项，省级比赛一等奖2项、二等奖2项、三等奖3项；授权发明专利1项，授权实用新型专利1项，软件著作1项。

(二)实践反馈建议

通过学生的调查问卷，反馈学生使用网络平台学习效果。统计176份有效问卷，结果显示：(1)对于“水力学”课程应用网络教学模式，有九成以上的学生表示支持。随着计算机网络的发展，网上教学模式可能会成为主要的教学模式之一，它可以弥补理论教学过程中的不足，增强新老资料的对比与应用，提高教学效果；(2)在网络学习中，约七成学生积极参与课程论坛，八成以上的学生经常学习网络课程，九成以上的学生加入了小组合作学习；(3)在拓展资源模块，专题讲座库、素材资源库等大受欢迎，拓展资源是网上教学建设的重要组成部分；(4)在水力学实验方面，半数以上的学生认为实验教学非常具有实际意义，实验教学是将理论知识运用到实践中的一种方法，有助于加深理解学习内容；(5)74.5%的学生认为课程作业安排次数合适，52.2%的同学觉得难度适中，81.7%的同学反馈自己的学习能力得到良好提升。

但“水力学”网络课程在应用过程中仍然存在很多不足，收到的反馈和建议将是未来改进的方向：(1)课程作业及在线测试环节，为避免抄袭手段答题，建议采用同题乱序的方式，组成花样试卷；(2)学生学习统计功能不足，教师难以分组统计学生成绩，建议系统给出实时且分组的结果；(3)在课程作业方面，建议实现客观题自动批阅、主观题利用自然语义的检索功能智能打分，减少教师工作量；(4)自动答疑功能有待提高。

(三)展望未来教育模式新机遇

网络教育融入到教育中是必然趋势，这不仅是信息时代的要求，也是学生教育发展的需求[10]。

教育环境的设计不能够单一、单独、理想化，因为未来是机遇与挑战并存的真实环境，因此需要教师积极引导学生们去正确地、高效地、有目的地利用网络环境和资源去促进成长，打造个性化、开放性的学习空间。

利用信息技术进行互联网教育是人类面临的一次历史性发展机遇，因此它需要人们足够的关注和重视。而中国从1999年开始试点的网络教育，能否从过去“旧”网络教育过渡到“新”网络教育[11]，真真正正地成为向未来教育探索的奠基石呢？信息技术本身并不能帮助学习，关键在于如何将它融合到日常教学活动中去，使它成为积极思维和行动的工具，从而培养用网络进行各种创新学习、运用信息构建新知识的能力，这种能力正是当代创新型水利类人才培养所必需的。

[1] 刘张娟.免费师范生教育硕士网络有效教学模式研究——以陕西师范大学为例[D].陕西:陕西师范大学,2014.

[2] 周颖.网络教育生态系统中的英语教师生态位研究[J].外语电化教学,2012(144):20-25.

[3] 隋晓冰.网络环境下大学英语课堂教学优化研究——基于佳木斯大学的实证调查[D].上海:上海外国语大学研究生所,2013.

[4] 李迟,谢小苑.大学英语网络教学模式构建研究——以南京航空航天大学外国语学院为例[J].外语电化教学,2013(149):76-80.

[5] 马彦.药学专业网络教学模式的构建[J].教育与职业,2011(24):186-187.

[6] 何仁生,叶润楠.基于物理实验的SSL网络教学模式的研究[J].物理实验,2009,29(4):23-26.

[7] 李旭东.高校法学网络教学模式构建及实现途径[J].电化教育研究,2010(11):68-70,89.

[8] 任春梅.信息技术环境下的课程多元学习评价体系构建[J].情报科学,2012,30(1):99-104.

[9] 何仁生,叶润楠.基于物理实验的SSL网络教学模式的研究[J].物理实验,2009,29(4):23-26.

[10] 郑燕林，柳海民.美国K-12网络教育发展的特征及启示[J].中国电化教育,2014(326):42-50.

[11] 郭文革,陈丽,陈庚.互联网基因与新、旧网络教育——从MOOC谈起[J]北京大学教育评论,2013,11(4):173-184.

(编辑：王 佳)

2016-05-25

黑龙江省教育科学规划2016年度青年专项课题(编号：GJD1215002) 。

孙 楠(1981-)，女，辽宁盘锦人，博士，副教授，主要从事水处理技术与水资源系统分析。

G642

A

1008-6927(2016)05-0053-05