张耀文 张莉丽 孔慧敏 张莹
摘 要 以防灾科技学院地下水科学与工程专业为例,将任务驱动教学法应用于水文学课程实践教学改革,探讨水文学实践教学过程的组织与实施,包括实践任务的拟定、实践任务的实施、教学效果评价等。实践表明,任务驱动教学法充分调动了学生自主学习的积极性,教学效果良好。
关键词 水文学;任务驱动法;实践教学;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2020)20-0135-03
Abstract This article takes the groundwater science and engineering major of the Institute of Disaster Prevention as an example, applies the task-driven teaching method to the reform of practical teaching in the course of Hydrology, and discusses the organization and imple-mentation of the practical teaching process of Hydrology, including the formulation of practical tasks, the implementation of practical tasks, and the evaluation of teaching effects, etc. Practice shows that the task-driven teaching method has fully mobilized the enthusiasm of students to learn independently, and the teaching effect is good.
Key words hydrology; task-driven method; practice teaching; tea-ching reform
1 前言
水文学是人类在争取生存和改善生态环境的实践中,尤其是长期与水旱灾害作斗争的过程中,不断地观测、研究水文现象及其规律性变化而逐渐形成的一门学科[1]。现代水文学是在社会经济发展、人类活动加剧以及复杂水问题出现的背景下,一些新试验、新技术、新方法不断地融入,促使水文学的理论与应用逐渐完善而形成的[2]。为顺应现代水文学研究方法与内容的变化,水文学课程的教学需吸收现代新理论、新技术和新方法在水文学科的应用[3]。
根据地下水科学与工程专业的特色和水文学课程内容之间的关联程度,笔者尝试打破传统水文学实践教学体系的封闭性,注重地下水与地表水之间知识的交叉和集成,增加反映水文学新知识、新技术的实践教学内容。在此基础上,笔者采用任务驱动法进行水文学实践教学改革。本文以水文学课程为例,介绍具体实践教学任务的拟定、教学环节的组织与实施、教学效果评价等过程,以期为工科类本科课程的实践教学改革提供参考。
2 任务驱动法在水文学实践教学中的优势
水文学作为地下水科学与工程专业的一门专业基础课,对本专业资源水文地质方向的人才培养起着重要的支撑作用。该课程主要讲述地球上水的分布及循环、降水、蒸发、下渗、河川径流、流域产汇流计算等基础知识,为后续课程如专门水文地质学、地下水资源管理等专业课程的学习奠定基础。水文学是一门应用性和实践性很强的课程,不仅需要学生掌握基础理论知识,更要通过实践教学环节培养学生独立完成实际水文问题的分析和实践能力。然而,传统水文学课程的实践教学模式较为单一,往往以教师演示或者讲授详细实验方案为主,缺乏学生的深度参与,使得学生缺少对实践任务的分析与思考,严重影响了实践教学效果[4]。针对水文学实践教学环节存在的问题,笔者采用任务驱动法对实践教学模式进行改革。
3 任务驱动法在水文学实践教学中的应用
任务驱动教学法的特点是以任务为主线,以学生为中心,以教师为主导[5-6]。下面以具有水文学新技术特点的实验内容“基于时间序列模型的降雨量预测分析”为例,说明基于任务驱动法的水文学实践教学实施过程。
拟定教学任务,提出实践任务 结合某区域的洪涝灾害特性分析、地表水与地下水的相互转化关系、降雨量以及径流量预测等实际水文问题,由教师拟定若干教学任务,如基于P-Ⅲ水文频率曲线的某地区设计年径流量计算、运用相应流量法进行河道洪水预报、运用时间序列模型预测某地区年降雨量等。在完成相应章节的理论教学后,即可提出实践任务,让学生有充足的时间查阅文献,提前准备实践环节所需的资料与方法。为引导学生积极准备实践任务,在提出任务的同时,应对具体任务进行解读。例如,降雨量的短期变化往往会引发旱涝灾害,因此,准确预测降雨量对研究区水资源的管理和水旱灾害的防治具有重要的实际意义;运用时间序列模型预测某地区的年降雨量时,需要有研究区较长时间序列的水文气象资料;时间序列法是目前降雨量预测较为广泛应用的方法之一,预测结果较可靠。
分析实践任务,定制实施方案 学生以小组为单位,通过探讨共同分析实践任务的目的和内容,确定完成任务的方法和步骤。经五人小组商讨,基于时间序列模型的降雨量预测分析的实施方案如下:
1)分析研究区降雨量的时序变化特征;
2)分析研究区降雨量的影響因素;
3)运用SPSS软件建立降雨量的时间序列模型;
4)降雨量的时间序列模型的检验;
5)运用拟合最佳的模型进行降雨量预测。
在该环节,教师可引导学生快速学习和运用实践任务中的新方法与软件,由学生自主学习解决问题。
任务分工与实施 任务实施过程是主要的教学环节,该环节将锻炼学生的运用知识能力、动手实践能力以及交流合作能力。每个小组选出一名组长来负责组织实践任务的实施过程,组长根据拟定的实施方案进行任务分工,如表1所示。在具体操作过程中遇到问题,鼓励学习小组通过交流与讨论共同解决问题,但对于任务中的核心计算与分析内容,教师需给予一定的专业指导与建议,以保障实践任务的顺利进行。例如,“基于时间序列模型的年降雨量预测分析”任务实施过程中,任务3中ARIMA模型的参数估计是非常关键的,经指导教师启发和引导,学习小组结合“降雨量平稳化序列自相关图和偏自相关图”,讨论得到模型中的三个参数p、d、q;并在任务4中,指导教师对学习小组选择的最优模型进行检查,确保计算结果的可靠性,帮学习小组树立协作完成实践任务的信心。
效果评价与总结 实践任务完成后,先由学习小组进行自我评价与相互点评,评价内容主要包括基础资料的整理、计算方法的选取、计算结果的分析、存在的问题与不足等;再由指导教师对各小组的任务完成结果、自主学习过程、分析与解决问题能力、团队协作能力等方面进行评价与总结。该环节有助于学生相互学习借鉴,取人之长,补己之短。同时,在教师点评与总结过程中,需梳理实践任务内容的知识点,建立实践任务与实际工作的联系,从而树立学生的专业意识,增强学生的专业兴趣。例如,对于“基于时间序列模型的年降雨量预测分析”任务,在学生自评、互评以及教师点评后,教师指出年降雨量的P-Ⅲ型频率曲线绘制、年降雨量影响因素的分析、长时间序列年降雨量数据的平稳化处理、时间序列模型的建立与检验等是实践任务的重点与难点,学生在今后的实际水文工作中应注意。最终,各小组均能圆满完成该实践任务,实施过程中问题的提出与解决极大地激发了学生的学习兴趣和热情,该实践任务深受学生喜欢,教学效果良好。
4 任务驱动法在水文学实践教学中的关键点
实践任务的设计 任务是任务驱动教学过程中的主线,因此,任务的设计在教学环节尤为重要,其内容的选取、学习情境的创立要考虑以下几个方面:
①实践任务的设计要遵循基本教学规律,按照由浅入深、由易到难、由单一到综合的渐进式原则提出,整体实践任务均围绕总的教学目标,具有一定的层次性和系统性;
②根据课程的教学目标,结合具体课程内容与社会热点、实际工作联系的紧密程度,选择既使学生感兴趣,又能提高职业技能的实践任务,让学生做到学以致用;
③各实践任务的目标要具体,知识点难度要合理,考虑到学生的接受水平,任务的可操作性要强,避免任务难度过高,打击学生的学习积极性,但也应具有一定的探索性,使学生完成实践任务时具有成就感和满足感。
教师的引导和指导 教师在任务驱动教学过程中的角色是主导,这意味着教师要充分发挥引导和指导的作用,将传统教学模式中的讲授课程知识转变为讲授学习方法。在学生遇到实践任务的难点时,教师应及时答疑,对于具有代表性的问题,可统一举例,示范如何通过查阅资料来分析和思考问题,从而引导和启发学生通过自主学习来探究和解决问题;针对个别问题,需进行单独辅导。在实践教学过程中发现部分学生存在畏难情绪,不习惯主动探索问题,这时教师要善于鼓励和引导,激发学生内在的学习动力。
教学效果评价的方式 教学效果评价是教师了解学生对课程内容理解与掌握程度的重要方法,也是教师进行教学过程反思与教学方法改进的有效途径。教学效果评价应包括教学过程和教学结果两个方面,其中教学过程评价注重学生在完成实践任务过程中的参与程度、自主学习能力、动手实践能力以及交流合作能力等,教学结果评价注重学生理解、掌握和运用知识的能力。教学效果评价可采用小组自评与互评、组内自评与互评、教师点评等多样方式,以促进学生互相学习、互通有无。最终,实践任务考核成绩可根据各小组的实践任务报告、小组自评与互评以及教师点评等综合确定,以保证学生考核成绩的公平性和合理性。
5 结语
采用任务驱动法对水文学实践教学进行改革,可将理论知识与实际水文工作、区域典型水资源问题建立联系,培养学生对专业的认同感和归属感。同时可将课程中的重点与难点有效地贯穿起来,成为一个有机整体,强化学生对课程知识点的理解和运用,引导学生开展探究式学习和协作式学习,提高学生的思辨能力、综合实践能力等。此外,教师的主导角色也要求教师不断更新专业知识与技能,改进教学方法与手段,实现较好的教学效果,满足地下水科学与工程专业应用型人才培养的需求。
参考文献
[1]芮孝芳.水文学原理[M].北京:中国水利水电出版社,2004.
[2]左其亭,王中根.现代水文学[M].郑州:黄河水利出版社,2002.
[3]左其亭.现代水文学研究框架及教学方法探讨[J].中国科教创新导刊,2011(7):12-13.
[4]张耀文,张莹,张莉丽,等.“水文学”限选课程实践教学改革探讨[J].教育教学论坛,2017(2):144-145.
[5]崔貫勋,王勇,潘瑜,等.基于任务驱动的实践课程教学改革与探索[J].实验技术与管理,2010(6):164-166.
[6]康嘉杰,岳文,王成彪,等.基于项目驱动法的“摩擦学基础”教学改革探索[J].中国地质教育,20163):32-34.