“生態(tài)水文學”課程教學模式探索

王 宇，卞建民，孫曉慶

（吉林大學 a.新能源與環(huán)境學院；b.地下水資源與環(huán)境教育部重點實驗室，吉林 長春 130021）

“生態(tài)水文學”為吉林大學水文與水資源工程、地下水科學和工程專業(yè)本科生的專業(yè)選修課，是一門新開設的課程。生態(tài)水文學興起于20世紀90年代，是一門新興的生態(tài)學與水文學的交叉學科，主要研究生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的水文循環(huán)規(guī)律、植物與水文過程間的互饋關系，解決生態(tài)建設、生態(tài)系統(tǒng)管理與保護中與水有關的問題。生態(tài)水文學是水資源管理、維持生態(tài)系統(tǒng)健康運行、保護和改善景觀的理論基礎［1］。

作為國際生態(tài)環(huán)境管理領域的熱點學科，從“生態(tài)水文學”課程的特點出發(fā)，通過此課程的學習，使學生了解水文生態(tài)學的發(fā)展概況，掌握水文生態(tài)學的基本理論和知識，熟悉生態(tài)水文研究中的監(jiān)測手段，以及過程模擬、定量評估和調(diào)控管理的方法，為今后相關領域的科研和學術工作打下堅實的基礎。但由于各種各樣的原因限制，這門課程的授課效果還達不到預期的目標［2-3］。

一、“生態(tài)水文學”教學中存在的問題

（一）學生對課程的重視度不夠，積極性不高

在實際教學過程中發(fā)現(xiàn)學生對“生態(tài)水文學”課程的重視度不夠高，很多學生認為這是一門普通的選修課，而且是一門新開設的課程，并不是本專業(yè)學生必須掌握的基本課程，沒有意識到課程的重要性，有的學生缺課現(xiàn)象嚴重，更不要說積極主動學習了。因此，調(diào)整課程內(nèi)容，強調(diào)課程的重要性，積極引導學生投入課程學習尤為重要。

（二）課程內(nèi)容涉及寬泛，教學難度大

本課程是生態(tài)學和水文學的交叉學科，不僅涉及水文學的相關知識點，還兼顧了生態(tài)學的基本知識，并且需加強兩個學科之間的關聯(lián)性。實際上本課程涉及知識面較寬泛、課程內(nèi)容復雜，學生要了解水文學、土壤學、氣象學、生態(tài)學、濕地學、地質(zhì)學等多門學科，需要強大的知識儲備，這就導致學生在學習課程內(nèi)容時存在一定的困難，同時也增加了教師授課的難度。然而，部分水文學知識在其他課程中有所提及，一方面使學生缺乏學習新知識的興趣，另一方面為教師在備課時有所創(chuàng)新、找到新的切入點帶來了挑戰(zhàn)。此外，現(xiàn)有的《生態(tài)水文學》教材中包括了眾多研究領域和研究主題，比如濕地生態(tài)水文學、森林生態(tài)水文學、城市生態(tài)水文學、河流生態(tài)水文學、地下水生態(tài)水文學、旱區(qū)陸地生態(tài)水文學、寒區(qū)生態(tài)水文學等，然而，雖然教材中均涉及以上領域，但每個領域所闡述的內(nèi)容又比較泛泛，學生很難抓住重點。因此，如何合理安排教學內(nèi)容，優(yōu)化教學體系，深入淺出地引導學生掌握課程內(nèi)容是教學設計的關鍵問題。

（三）教學模式傳統(tǒng)，缺乏吸引力

生態(tài)水文學一直致力于解決生態(tài)環(huán)境與水環(huán)境之間的問題，為不同層級的水資源綜合管理提供指導，具有極強的實踐色彩。以往教師主要通過課堂教學、課內(nèi)外作業(yè)、閉卷考試的方法，使學生掌握生態(tài)水文學的基本概念、基本原理和方法，但這種以“教師為中心”的教學方法較為傳統(tǒng)，學生往往靠死記硬背來應對考試，課堂氣氛沉悶，難以激發(fā)學生對于課程學習的興趣，而單一的教學模式缺少與實際案例的結(jié)合，很難培養(yǎng)鍛煉學生分析問題和解決問題的能力。因此，如何改進教學方法、豐富教學模式是本課程教學中涉及的一個重要問題之所在。

二、“生態(tài)水文學”教學改進措施及建議

（一）學生認知提升

針對學生對本課程重視程度不高的問題，應在課程教學的緒論介紹當中，強調(diào)生態(tài)水文學的前沿性和國際性，結(jié)合本課程的研究背景、研究領域、發(fā)展歷程及學科特點，突出生態(tài)水文學是目前國際焦點，與國家重大需求密切相關，提升學生對本課程的興趣，拓寬學生的專業(yè)視野，并使學生明確本課程在科學研究中的重要地位，學好本門課程，為今后深造學習研究和相關工作打好基礎，從而提升學生對“生態(tài)水文學”課程的認知。

（二）教學內(nèi)容優(yōu)化

針對生態(tài)水文學教材內(nèi)容寬泛、缺乏系統(tǒng)性的問題，教師應充分掌握教材內(nèi)容，然后對授課內(nèi)容進行合理篩選、優(yōu)化，詳略得當，設計出一套以基礎—機制—方法—專題為主線思路的系統(tǒng)完善的課程體系框架：在學生學習水文學和生態(tài)學相關概念和原理的基礎上，補充生態(tài)學背景知識（基礎），詳解植物-水分關系（機制）、介紹生態(tài)水文學觀測技術（方法）、講授相關的前沿領域（專題）。最終要求學生掌握生態(tài)水文學的相關概念和原理，了解生態(tài)水文學的研究主題和領域。

（三）教學模式改革

1.以“學生為中心”的教學策略。生態(tài)水文學是一門理、工學科，具有強烈的實踐和應用色彩。因此，在“生態(tài)水文學”教學過程中，不僅要講授專業(yè)基礎知識，還要注重培養(yǎng)學生分析問題、解決問題和獨立思考的能力，將書本內(nèi)容應用于實踐，提高學生未來的工作能力。但是在傳統(tǒng)的“以教師為中心”的教學中，教師往往單一講述課本知識，采取“滿堂灌”的形式，缺乏師生間的互動［4］。而在“以學生為中心”的教學中，教師主要起到引導學生學習、提供相關資源的作用，調(diào)動學生的好奇心和積極性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和綜合素質(zhì)［5-6］。目前，應用較為廣泛的“以學生為中心”的教學策略有案例研究、問題導向等，此類教學模式開展的步驟大致包括：（1）介紹教學模式的基本概念。（2）提出相關案例或問題。案例要結(jié)合實際，具有趣味性和開放性，比如：修建水庫對氣候、水文、生態(tài)等方面的影響有哪些？（3）分組研究。小組成員分工合作，確定工作規(guī)劃，查閱專業(yè)知識，分析整合數(shù)據(jù)，制作PPT，匯報小組成果等。（4）課堂討論。學生通過多媒體演示，在課堂展示學習成果和問題解決方案，教師可參與提問。（5）評價反思。教師對各小組的表現(xiàn)進行合理點評，對匯報時存在的問題進行講解。研究證明基于案例研究和問題導向的學習能夠增強學生的代入感，提高學習的積極性，增強學生解決問題的技能。可以看出，這一教育理念與“生態(tài)水文學”的教學目標非常一致［7-8］。因此，教師應在“生態(tài)水文學”課程教學中大膽應用“以學生為中心”的教學策略。

2.“線上+線下”混合式教學模式。由于受新冠肺炎疫情影響，2020年初我校采用線上教學模式授課，在線教育的優(yōu)勢得到了充分發(fā)揮，隨著信息化技術與教學的深度融合，結(jié)合了傳統(tǒng)課堂教學和數(shù)字化教學優(yōu)勢的“線上+線下”混合式教學模式呈現(xiàn)了常態(tài)化趨勢［9］。“線上+線下”混合教學模式在發(fā)揮教師引導、啟發(fā)和監(jiān)督作用的同時，充分體現(xiàn)了學生作為關鍵主體開展自主學習的重要性，全面加強了師生之間的互動，從而有效提升了教學質(zhì)量和教學效率，推動了專業(yè)人才培養(yǎng)目標的真正實現(xiàn)。在“生態(tài)水文學”教學過程中，采用MOOC模式及翻轉(zhuǎn)課堂教育理念結(jié)合的“線上+線下”混合式教育模式，使學生不再是被動地接受知識，而是成為學習的主體，激發(fā)了學生的學習興趣，同時讓學生有更多時間消化專業(yè)知識［10-11］。具體做法如下：學生課前通過MOOC平臺的教學視頻、課程資料等在線教學資源進行自主學習后，總結(jié)出知識難點，然后教師在課堂上對學生總結(jié)的難點進行集中講解，有針對性地解決學生的問題，這時教師不僅是講授者，還是指導者和引領者，在授課過程中還可以借助學習軟件輔助進行提問、簽到、測試等環(huán)節(jié)，提高教學效率，增加學生的參與度［12-13］。“線上+線下”混合式教學模式可有效解決教學進度與學生知識掌握速度間的矛盾，實現(xiàn)學生個性化學習的目的，使教育變得更加公平，形成良好的師生關系［14］。

3.“5G+智慧課堂”的教學環(huán)境。“生態(tài)水文學”是新開設的課程，學校現(xiàn)有資源有限，應整合網(wǎng)絡共享資源和教師主創(chuàng)資源，建設集教學資料、課堂設計、虛擬實訓及教學評價為一體的課程“智慧資源”，高效利用超星學習通、智慧樹、雨課堂、騰訊會議和QQ群等平臺打造智慧教學環(huán)境［15］。充分利用課前時間，通過平臺發(fā)布課程要求，采用章節(jié)知識點的闖關解鎖功能，告知學生需要預習的部分內(nèi)容；直播授課時，采取多種考勤方式，如手勢簽到、課上討論、隨堂測驗等；積極采用“學習通+騰訊會議”雙平臺教學環(huán)境，利用騰訊會議共享屏幕、PPT實時授課、在線直播，同時通過學習通隨機點名提問的方式，考查學生對知識點的掌握情況和聽課狀態(tài)，還可以在課堂中組織問題討論、頭腦風暴、搶答連麥等環(huán)節(jié)進行互動，利用平臺功能實時記錄學生的聽課成績。為保證教學效果，課后通過布置作業(yè)、章節(jié)測試、期末考試等形式，對學生進行全面詳細的多維度評價［16-17］。

此外，第五代移動通信技術（簡稱5G）與大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬現(xiàn)實、高清視頻、物聯(lián)網(wǎng)通信等技術相融合，產(chǎn)生了豐富的應用場景，也為高等教育資源的建設與發(fā)展帶來了新動能和新挑戰(zhàn)［18-19］。5G技術可有助于打破不同專業(yè)間資源信息共享的數(shù)據(jù)壁壘，為各類高清、動態(tài)、三維教育資源的應用服務提供技術支撐，通過AI、AR/VR全息技術、高清直播、遠程教育、在線教育等技術的創(chuàng)意應用，滿足智慧化的沉浸式課堂和智能教學環(huán)境的現(xiàn)實需要，幫助學生體驗現(xiàn)實生活中難以接觸到的各種學習場景，未來不僅在生態(tài)水文學這種新興學科，甚至在整個教育領域?qū)⒌玫綇V泛應用［20］。

結(jié)語

“生態(tài)水文學”是我校水文與水資源工程、地下水科學與工程專業(yè)新開設的一門專業(yè)選修課，也是國際水環(huán)境研究領域的前沿和熱點學科，具有極其重要的作用。筆者根據(jù)教學過程中存在的諸多問題，提出以“學生為中心”的教學策略、“線上+線下”混合式教學模式、“5G+智慧課堂”的教學環(huán)境于一體的教學改進措施和建議。通過探索教學內(nèi)容和教學模式的改革，提高教學質(zhì)量和效率，激發(fā)學生的學習興趣，充分培養(yǎng)學生獨立思考、解決實際問題的能力。