面向翻轉課堂的模塊化案例教學體系構建
——以“水文地質學基礎”課程為例

劉佩貴，尚熳廷，魏 松，李 睿

（合肥工業大學 土木與水利工程學院，安徽 合肥 230009）

引言

如何在教學過程中最大限度地激發學生的學習興趣，提升教學效果，使學生真正理解和掌握所學知識點，一直是教育工作者極為關注的問題之一，也是近年來教育改革創新的方向之一。翻轉課堂的推行是教學技術改革的重要方向，該類型的課堂最早源于1996年Maureen J.Lage和Glenn J.Platt 提出的設想［1］，在網絡化﹑信息化技術飛速發展的背景下，翻轉課堂幾乎遍及全球高等學校的大學教育課堂，促進了部分優秀精品課程的產生［2-3］。但這些課程大多聚焦于文﹑理類，工科類課程占比較少，特別是針對水利工程類的專業課程，多具有知識點多﹑理論與工程實踐問題緊密結合等特點［4］，如何在水利工程類專業課程教學中提升翻轉課堂的效果，激發學生主動學習的積極性，成為亟須解決的一大問題。特別在“兩性一度”的“金課”標準要求下，打造具有高階性﹑創新性﹑挑戰度的“金課”，成為新形勢下高等教育水利類本科教學面臨的一大挑戰。

本文以合肥工業大學水利類專業基礎課——“水文地質學基礎”為例，緊密圍繞專業教育，從工程實際問題出發，提出一套圍繞課程知識點的案例，構建模塊化及案例教學體系，采用“學以致用﹑知行并進”的教學理念激發學生學習興趣，打造案例教學與翻轉課堂有機融合的教學模式，提升該專業課程的教學效果，推動線上線下混合式教學體系建設。

一、“水文地質學基礎”課程知識點模塊化及案例體系構建

（一）知識點模塊化體系

“水文地質學基礎”是水利類和地質類專業的一門必修專業基礎課程，是研究地下水圈系列課程的先行課程，也是后續專業課程的啟蒙課程，共16章［5］。它具有知識點多﹑抽象性強﹑易混淆﹑理論與工程問題緊密結合等特點。為此，按照“新而寬”“少而精”的原則，優化教學內容，抓住課程主線，總結歸納課程知識體系，用問題的形式建立了四個“模塊化”知識體系（見圖1），問題的答案則對應相應章節的知識點。

圖1 模塊化知識體系

四個模塊化知識體系將“水文地質學基礎”課程16章的內容凝練為四個問題，分別為地下水的主要特性包括哪些（地下水的主要特性）﹑地下水從哪里來到哪里去（地下水的來龍去脈）﹑地下水的動態變化特征如何（地下水的動態）﹑地下水的主要類型包括哪些（地下水的類型）。模塊化體系的構建首先從數字上給學生一個直觀認識，16章的內容總結為4 個模塊，將16 遞減至4，從感性認識上減輕了學習壓力；其次，每個模塊聚焦于一個問題，內容的連貫性和銜接性更緊密，實現了知識點的串聯，學習同一模塊相關知識點時可以進行有機的復習與鞏固，便于理解和掌握已學知識。

（二）案例教學體系

案例教學主要是圍繞一個與地下水相關的事件開展教學活動，該事件可以是工程問題，也可以是日常生活問題。其宗旨是圍繞教學目標，根據事件或問題，整理為一個相關教學案例，知識點的學習貫穿案例全過程，二者有機結合。收集﹑整理并篩選的相關案例主題如表1所示。

表1 案例教學體系

二、面向翻轉課堂的案例教學模式實施

翻轉課堂提升了學生在課堂中的參與度，增強了學習的靈活性和主動性，激發了學生的個性化學習。針對四個模塊的相關案例，對翻轉課堂的教學模式進行改進，提出面向翻轉課堂的案例教學模式，實施過程如圖2所示，該過程從實際問題出發，經專業知識學習，最后回歸問題，充分體現了“教”促“學”與“學”促“教”環環相扣﹑相輔相成的緊密關系。

圖2 案例教學模式框架

（一）教師課前準備

教師課前準備可歸納為知識點梳理﹑課時規劃﹑案例精選。知識點梳理是制定課時規劃和案例精選的基礎；課時規劃是有序推進課程內容和達到課程目標的保障；案例精選是實現問題與知識匹配的關鍵，更是課前準備階段的重要工作。

在傳統教學模式下，教師是課堂的主體，是知識的傳授者；而在翻轉課堂背景下，教師是課堂的客體，是知識的導學者，側重點由講授轉化為對教學內容答疑解惑。因此，教師的課前準備也將由單一的理論知識備課擴大至同步準備理論知識與解決實際問題，圍繞理論知識搜集實踐問題，再由實踐問題的解決與理論知識進行匹配分析。在該過程中，案例的選取則顯得尤為重要，一個精選且合適的案例不僅可以調動學生自學的主動性，激發對專業學習的興趣，還可以讓學生在探究問題的答案過程中，有機融合理論知識學習與實際問題解決兩個環節，避免學生為了學習而學習，也克服了教師課堂以講授為主的弊端。

（二）學生課前自學

學生課前自學是指圍繞教師提出的案例問題，學生個人或小組通過查閱相關書籍﹑電子資源﹑互相討論等形式，對案例問題發生的原因﹑形成過程﹑產生的危害或采取的措施等進行解答，歸納總結，吸收新知識。該環節體現了翻轉課堂與傳統課堂的主要區別，也是決定翻轉課堂實施效果的關鍵點，更是與課堂教學互為補充的重要方法，其核心是帶著問題學習，而不是單純地學習一個新概念或新公式。

考慮到課上學生人數及課時限制，課前自學宜以2～3人為一個小組，最多不超過5人，這樣既可以提升學生的責任心與榮譽感，也可以培養和鍛煉學生的團隊意識。為避免自學階段個別學生出現“搭順風車”的現象，盡量保障小組間“勢均力敵”，也可以根據學生的個性及平時表現進行組隊，以期實現相互促進﹑共同進步的教學目標。

（三）學生課上展示

課上展示是學生上講臺向全班同學解答教師提出的問題的環節，實現從知其然到知其所以然的過渡。展示形式主要包括PPT﹑微視頻﹑討論﹑辯論等，最終由小組學生決定具體采用什么樣的展示形式。

該階段學生是課堂的主導者，教師是引導者。首先，由小組成員講解10～15分鐘案例問題，然后，教師和學生展開討論。注意在該過程中教師的側重點是引導學生多角度思考，開展啟發式指引，對學生的觀點和疑點進行歸納總結，用問題式為后面知識的學習做鋪墊。為鼓勵學生積極參與并提高其積極性，將課上展示作為課程成績的一部分，為保證成績的公平性，可采用小組互評的形式打分取平均值。該部分既可以檢驗學生課前自學的效果，也可以了解學生對問題的認識及理解程度，并讓學生認識到知識的可應用性。

（四）教師課上講解

理論指導問題，問題催生理論。教師課上講解是指教師針對學生在案例問題學習過程中存在的難點和疑點進行系統的講解，將案例中隱含的專業理論﹑科學方法通過解決實際問題的形式展開學習，啟發學生圍繞該問題舉一反三，解決更多實際問題，指導學生從知其然到知其所以然的跨越。

教師課上講解區別于傳統的課堂教學模式，學生此時仍處于案例問題情境中。因此，該環節還是教師的輔助學習階段，關鍵點是時刻把握將新知識點的學習與解決問題的方法有機融合為一體，不再孤立地學習。該案例教學模式不僅可以實現知識的融會貫通，還可以培養學生的創新意識與分析問題﹑解決問題的能力。

（五）學生課后應用

學生課后應用是圍繞案例問題，結合自學內容和學生的討論及教師的講解，系統總結歸納相關知識點，經過從提出問題，到認識問題﹑分析問題﹑解析問題，最后解決問題的過程。可以進一步鞏固新知識，推廣應用于解決相似問題，理解并掌握“知其所必然”，從課堂上實現“學以致用﹑知行并進”。

通過五個教學過程，教師實現了從課堂的主導者到引導者的轉換，學生實現了由被動學習到主動學習的提升，教學模式由傳統的課上知識點講授到從問題出發到回歸問題的轉變，教學效果達到了從知其然到知其所以然再到知其所必然的升華。

結語

在翻轉課堂實施背景下，按照“新而寬”“少而精”的原則優化了教學內容，抓住課程主線，總結歸納課程知識體系，凝練課程知識點，構建了四個“模塊化”知識體系，使課程知識體系做到簡而精，各個零散知識點之間銜接更加緊密。

結合工程問題建立以“問題”引入式的授課方式，從教師課前準備﹑學生課前自學﹑學生課上展示﹑教師課上講解﹑學生課后應用五個教與學階段，提出了面向翻轉課堂的案例教學模式。以案例啟發學生，提前布置學生需要了解的教學案例，讓學生從“這個問題為什么會發生”“這個問題涉及哪些與地下水相關的知識”這兩個問題出發，通過課下自學，課上展示回答“如何解決這個工程問題”，然后在教師的引導與輔助下，系統學習相關知識，鞏固應用成果。

案例教學體系的推行與實施，不僅有利于激發學生自主學習的主動性，還避免了理論學習的枯燥性，更有利于學生對知識點的消化﹑吸收與掌握，以期在學習過程中培養和鍛煉學生的團隊合作意識﹑表達能力，提高學生分析問題和解決問題的能力，以適應大數據背景下高等學校人才培養的需求。