工程教育认证背景下工程水文学课程教学改革与实践

武玮 桑国庆 潘维艳 刘玉玉

（济南大学水利与环境学院，山东 济南 250022）

0 引言

工程教育是我国高等教育的重要组成部分，自2013年6月我国工程教育顺利加入《华盛顿协议》，标志着我国工程教育逐渐实现与国际接轨。工程教育认证秉承以学生为中心、以产出为导向和持续改进的三大核心理念[1]，要求学生毕业后具备完整的专业理论知识和实践操作能力，能够应用所学理论知识和现代化工具解决复杂工程问题，确保培育出的人才具有较高的专业能力与核心竞争力[2]。在此背景下，对新时期高等教育提出了新的挑战，以教师为中心，“填鸭式”“满堂灌”的传统教学模式难以满足工程教育的要求，教学改革和创新势在必行。

工程水文学是济南大学水利与环境学院水文与水资源工程专业的一门专业选修课，笔者自2016年开始进行该课程授课，从传统知识授课到结合实际案例，再到融合信息技术于课堂教学，课程教学改革与创新不断得到实践，本文结合多年教学经验，从痛点分析、教学理念、教学组织和教学评价等方面对课程教学改革创新与实践进行深入探讨，以提高教育教学质量，并为一流课程申报打下一定的基础。

1 工程水文学课程教学痛点分析

本课程以理论知识与实践应用相结合为原则，以学生发展为中心，培养学生应用水文学知识于水利工程建设的能力。课程开设于水文与水资源工程专业大四上学期，此时正值学生考研准备时期，且课程相关内容在水文学原理、水文统计、水文预报、水文水利计算等课程中均有涉及，学生普遍学习兴趣不高，主动性较差，学生难以理解章节知识点与学科知识体系之间关系，对于知识点的实践应用较为欠缺。通过多年的课程教学工作实践与反思，总结该课程主要存在以下三个痛点问题。

（1）传统课程教学以教师为主体，单纯的“填鸭式”“满堂灌”的教学方式难以吸引“零零后”大学生群体的注意力，学生参与较少，学习兴趣不高，进而导致学习效果不好。传统教学理念难以满足新时代大学生成长需求是第一大痛点问题，亟须更新教学理念。

（2）工程水文学主要集中于“测”“报”“算”三大传统内容，在信息化飞速发展的今天，在新时期治水理念催生下，教学内容不够新颖，学科前沿知识欠缺，难以适应新时代水利发展需求是第二大痛点问题。

（3）学生学习仅停留在表面知识，不太注重章节知识点与学科知识体系之间的关系，对于知识点在水利工程建设与管理中的应用理解不够，理论知识学习停留在“半空”中，无法做到真正的“落地”，是本课程的第三大痛点问题。

2 更新教育理念，加强教学组织

结合以上痛点问题，本课程亟须进行改革。改革重点是更新教学理念，打破原有课程框架，对课程教学内容进行重构与设计，加强教学过程组织，具体从以下三个方面进行。

2.1 改变传统观念，更新教育理念

秉承OBE成果导向教育理念（Outcome Based Edu cation），强调以学生为中心，从5个方面分别解决学生学什么，为什么学，怎么学，是否达到学习成果，以及如何进行改进的问题。从关注教师教了什么转变为学生学到什么，强调学生掌握知识后在水利工程建设与管理中进行应用，使学生真正地参与到课堂中，激发学生学习兴趣，提高课堂参与度，从而使学生真正做到学有所获。工程水文学知识将服务于水利工程建设与管理，明确水利人身上的担当与使命是指引学生在水利之路上前行的灯塔。因此，专业知识教授的同时，渗透思政教育理念，将新时代水利精神、工匠精神贯穿专业教育中，例如，水文测验部分，通过介绍舍生忘死进行海上测验的边春华，帮助学生明确水文工作对社会的重要性，以及水文人身上的担当和使命，实现专业教育与思政教育同向同行。本课程教育理念如图1所示。

图1 基于OBE的教育理念

2.2 加强教学设计，优化教学内容

将学术前沿和水利发展需求与传统水文学知识有机融合，实现课堂教学知识接轨水利发展需求，追踪学术前沿，从而保证教学内容的高阶性和创新性。打破传统课程体系，将课程教学内容重塑为三大模块，分别是一大基本原理、两大基础理论和三大核心工作。其中一大基本原理主要讲授传统水文循环原理，但在气候变化背景下，天然水文循环将如何变化是目前较为关注的前沿问题。结合中国气候变化蓝皮书、相关参考文献等，设置蒸发悖论、青藏高原环境与气候变化、水文模型等主题，鼓励学生自主查阅文献，教师讲授当前的研究热点，以帮助学生追踪学术前沿，把握科研动态。两大基础理论主要讲述流域产汇流和数理统计理论，该部分要求学生重点掌握理论知识，并能熟练应用技术方法，鼓励学生自主查阅文献，对传统知识与方法进行大胆质疑与挑战，例如，我国水文变量是否真正符合P-III型分布。三大核心工作是重点内容，水文测验引入水文现代化等社会发展需求，引导学生理解空间信息技术对传统水文观测技术的推动与挑战；水文预报和水文分析计算主要结合工程案例分析讲授设计年径流计算、设计洪水和水文预报，例如，关于长江三峡设计标准的若干争议问题，以此为案例，引入防洪标准、设计洪水等教学内容，教师讲解后，学生分组用所学知识点去正确解释这些争议问题，从而实现应用理论知识进行水文分析与计算。

2.3 建设课程资源，丰富教学案例

结合教学团队科研成果，分别建立多媒体素材库、文本资料库、网络课程库、文献资料库、软件资料库和工程案例库。多媒体素材库主要包括实时新闻视频、水利图片等，可以用于知识点导入和教学内容的视觉展示，例如，2020年9月7日主题为科技助力防汛减灾的焦点访谈视频可帮助学生理解水文现代化；文本资料库主要包括工程水文学题库、部分流域水文资料、山东省水文图集等，网络课程库以国家精品在线开放课程为主，文献资料库主要以CNKI等数据库为主，软件资料包括配线软件、ArcGIS、水文模型等，工程案例库包括山洪预警、洪水风险图制作、幸福河建设、水文信息化建设、防洪影响评价等报告及数据。

2.4 加强教学组织，改进教学方法

教学内容主要参照BOPPPS教学模式[3]进行组织实施，主要从以下6个方面进行，分别是内容导入、课程目标、前测、参与式学习、后测和总结。第一，通过工程实例、经典视频、新闻时事等引入每节课的课程内容，从而吸引学生的关注力，提高学生对课程内容的学习兴趣；第二，从知识、能力和态度三方面明确课程目标；第三，借助雨中的[4]进行课前答题了解学生的学习基础，根据学生的实际情况，适当调整教学过程；第四，采用互动式教学，通过师生互动、生生互动、小组讨论、启发式教学，提高学生参与度；第五，借助雨课堂对本次课程内容进行答题，了解学生的掌握情况；第六，是总结，采用思维导图、归纳总结、对比分析帮助学生整合课程内容，引导学生反思内容，引出下节课内容，例如针对产汇流理论，可以利用相关软件绘制思维导图，可加深学生的理解，提高学生的逻辑思维能力（见图2），设计年径流和设计洪水计算内容存在一定的相似度，可以采用三层结构框图[5]进行归纳总结，如图3所示，帮助学生理解内容的异同，从而增加内容的对比性。

图2 流域产汇流理论思维导图

图3 设计年径流计算、设计洪水计算等框图

对于不同的教学内容，采用的教学方法各有不同，主要有以下几种方法。第一是PBL教学模式，即问题导向式的教学方法。第一步，抛出问题，即以特大洪水不做处理，设计洪峰流量将如何变化为例；第二步，学生分组进行软件实践操作，从而得出结论，由此可以看出，特大洪水的处理对于设计值推求乃至水利工程规模的确定具有重要作用，因此在工程管理中应保持科学严谨求实的态度。第二是案例教学法，比如关于长江三峡设计标准的若干争议问题，以此为案例，引入本节课学习内容，即防洪标准、设计洪水的概念，教师讲解后，学生分组用所学知识点去正确解释这些争议问题。除此之外，任务驱动式教学方法、讨论教学法[6]等也是常用的教学方法，在此不做详细介绍。

3 完善教学评价，实现持续改进

教学评价包括过程性评价和总结性评价，分别占40%和60%，过程性评价从课前、课中和课后分别进行，涉及学习全过程，课前主要根据学习预习情况进行评价，课中主要根据考勤、雨课堂答题情况和课堂讨论等，课后主要是课后作业和课后讨论的表现；各部分占比分别为考勤成绩为10%，课堂表现为15%，平时作业为15%；总结性评价采用期末考试评价，从学生对知识的记忆、理解、应用及自我探索等方面进行考察。

为评价学生学习成果，根据学生过程性和总结性评价结果采用加权平均法计算学生成果达成度，学生自评则以调查问卷形式进行，两种方法综合评价，根据评价结果，了解学生达成度较差的教学内容，从而提出本次教学中存在的问题并提出改进措施，后续将在教学内容调整、教学过程组织等方面进行相应调整，以实现课程教学的持续改进。

4 结语

工程水文学以服务于水利工程建设管理为目标，强调以学生为中心，融合水文原理、方法和应用知识于一体，传统与现代水文知识相辅相成，以期使该课程具有“高阶性、创新性和挑战度”，同时融入新时代水利精神，达到知识、能力和科学素养目标同向同行。本课程秉承OBE教育理念，重塑教学内容，从接轨水利发展需求和追踪学术前沿等方面更新教学内容。结合团队科研成果，完善课程案例库，同时加强自我学习，提高教学设计与组织的能力。但课程教学改革是一个长期、持续改进、不断发展的过程，如何将水利现代信息技术与传统水文知识点进行有机融合，形成适合水利发展前沿的课程体系是本课程需要进一步解决的问题。另外，虽然课程通过工程案例和习题练习双管齐下，激励学生思考问题，但学生学习主动性依旧不高，课堂上如何提高学生的主动性也是需要进一步解决的问题。后续需要不断学习探索，因材施教，更新教学内容，灵活运用多种教学方法，加强教学设计和组织，以全面提升教学质量。