任務驅(qū)動法在水文學課程實踐教學中的應用

張耀文 張莉麗 孔慧敏 張瑩

摘 ?要 以防災科技學院地下水科學與工程專業(yè)為例，將任務驅(qū)動教學法應用于水文學課程實踐教學改革，探討水文學實踐教學過程的組織與實施，包括實踐任務的擬定、實踐任務的實施、教學效果評價等。實踐表明，任務驅(qū)動教學法充分調(diào)動了學生自主學習的積極性，教學效果良好。

關(guān)鍵詞 水文學;任務驅(qū)動法;實踐教學;教學改革

中圖分類號：G642.0 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：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

水文學是人類在爭取生存和改善生態(tài)環(huán)境的實踐中，尤其是長期與水旱災害作斗爭的過程中，不斷地觀測、研究水文現(xiàn)象及其規(guī)律性變化而逐漸形成的一門學科[1]?，F(xiàn)代水文學是在社會經(jīng)濟發(fā)展、人類活動加劇以及復雜水問題出現(xiàn)的背景下，一些新試驗、新技術(shù)、新方法不斷地融入，促使水文學的理論與應用逐漸完善而形成的[2]。為順應現(xiàn)代水文學研究方法與內(nèi)容的變化，水文學課程的教學需吸收現(xiàn)代新理論、新技術(shù)和新方法在水文學科的應用[3]。

根據(jù)地下水科學與工程專業(yè)的特色和水文學課程內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)程度，筆者嘗試打破傳統(tǒng)水文學實踐教學體系的封閉性，注重地下水與地表水之間知識的交叉和集成，增加反映水文學新知識、新技術(shù)的實踐教學內(nèi)容。在此基礎上，筆者采用任務驅(qū)動法進行水文學實踐教學改革。本文以水文學課程為例，介紹具體實踐教學任務的擬定、教學環(huán)節(jié)的組織與實施、教學效果評價等過程，以期為工科類本科課程的實踐教學改革提供參考。

2 任務驅(qū)動法在水文學實踐教學中的優(yōu)勢

水文學作為地下水科學與工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，對本專業(yè)資源水文地質(zhì)方向的人才培養(yǎng)起著重要的支撐作用。該課程主要講述地球上水的分布及循環(huán)、降水、蒸發(fā)、下滲、河川徑流、流域產(chǎn)匯流計算等基礎知識，為后續(xù)課程如專門水文地質(zhì)學、地下水資源管理等專業(yè)課程的學習奠定基礎。水文學是一門應用性和實踐性很強的課程，不僅需要學生掌握基礎理論知識，更要通過實踐教學環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生獨立完成實際水文問題的分析和實踐能力。然而，傳統(tǒng)水文學課程的實踐教學模式較為單一，往往以教師演示或者講授詳細實驗方案為主，缺乏學生的深度參與，使得學生缺少對實踐任務的分析與思考，嚴重影響了實踐教學效果[4]。針對水文學實踐教學環(huán)節(jié)存在的問題，筆者采用任務驅(qū)動法對實踐教學模式進行改革。

3 任務驅(qū)動法在水文學實踐教學中的應用

任務驅(qū)動教學法的特點是以任務為主線，以學生為中心，以教師為主導[5-6]。下面以具有水文學新技術(shù)特點的實驗內(nèi)容“基于時間序列模型的降雨量預測分析”為例，說明基于任務驅(qū)動法的水文學實踐教學實施過程。

擬定教學任務，提出實踐任務 ?結(jié)合某區(qū)域的洪澇災害特性分析、地表水與地下水的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系、降雨量以及徑流量預測等實際水文問題，由教師擬定若干教學任務，如基于P-Ⅲ水文頻率曲線的某地區(qū)設計年徑流量計算、運用相應流量法進行河道洪水預報、運用時間序列模型預測某地區(qū)年降雨量等。在完成相應章節(jié)的理論教學后，即可提出實踐任務，讓學生有充足的時間查閱文獻，提前準備實踐環(huán)節(jié)所需的資料與方法。為引導學生積極準備實踐任務，在提出任務的同時，應對具體任務進行解讀。例如，降雨量的短期變化往往會引發(fā)旱澇災害，因此，準確預測降雨量對研究區(qū)水資源的管理和水旱災害的防治具有重要的實際意義;運用時間序列模型預測某地區(qū)的年降雨量時，需要有研究區(qū)較長時間序列的水文氣象資料;時間序列法是目前降雨量預測較為廣泛應用的方法之一，預測結(jié)果較可靠。

分析實踐任務，定制實施方案 ?學生以小組為單位，通過探討共同分析實踐任務的目的和內(nèi)容，確定完成任務的方法和步驟。經(jīng)五人小組商討，基于時間序列模型的降雨量預測分析的實施方案如下：

1）分析研究區(qū)降雨量的時序變化特征;

2）分析研究區(qū)降雨量的影響因素;

3）運用SPSS軟件建立降雨量的時間序列模型;

4）降雨量的時間序列模型的檢驗;

5）運用擬合最佳的模型進行降雨量預測。

在該環(huán)節(jié)，教師可引導學生快速學習和運用實踐任務中的新方法與軟件，由學生自主學習解決問題。

任務分工與實施 ?任務實施過程是主要的教學環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)將鍛煉學生的運用知識能力、動手實踐能力以及交流合作能力。每個小組選出一名組長來負責組織實踐任務的實施過程，組長根據(jù)擬定的實施方案進行任務分工，如表1所示。在具體操作過程中遇到問題，鼓勵學習小組通過交流與討論共同解決問題，但對于任務中的核心計算與分析內(nèi)容，教師需給予一定的專業(yè)指導與建議，以保障實踐任務的順利進行。例如，“基于時間序列模型的年降雨量預測分析”任務實施過程中，任務3中ARIMA模型的參數(shù)估計是非常關(guān)鍵的，經(jīng)指導教師啟發(fā)和引導，學習小組結(jié)合“降雨量平穩(wěn)化序列自相關(guān)圖和偏自相關(guān)圖”，討論得到模型中的三個參數(shù)p、d、q;并在任務4中，指導教師對學習小組選擇的最優(yōu)模型進行檢查，確保計算結(jié)果的可靠性，幫學習小組樹立協(xié)作完成實踐任務的信心。

效果評價與總結(jié) ?實踐任務完成后，先由學習小組進行自我評價與相互點評，評價內(nèi)容主要包括基礎資料的整理、計算方法的選取、計算結(jié)果的分析、存在的問題與不足等;再由指導教師對各小組的任務完成結(jié)果、自主學習過程、分析與解決問題能力、團隊協(xié)作能力等方面進行評價與總結(jié)。該環(huán)節(jié)有助于學生相互學習借鑒，取人之長，補己之短。同時，在教師點評與總結(jié)過程中，需梳理實踐任務內(nèi)容的知識點，建立實踐任務與實際工作的聯(lián)系，從而樹立學生的專業(yè)意識，增強學生的專業(yè)興趣。例如，對于“基于時間序列模型的年降雨量預測分析”任務，在學生自評、互評以及教師點評后，教師指出年降雨量的P-Ⅲ型頻率曲線繪制、年降雨量影響因素的分析、長時間序列年降雨量數(shù)據(jù)的平穩(wěn)化處理、時間序列模型的建立與檢驗等是實踐任務的重點與難點，學生在今后的實際水文工作中應注意。最終，各小組均能圓滿完成該實踐任務，實施過程中問題的提出與解決極大地激發(fā)了學生的學習興趣和熱情，該實踐任務深受學生喜歡，教學效果良好。

4 任務驅(qū)動法在水文學實踐教學中的關(guān)鍵點

實踐任務的設計 ?任務是任務驅(qū)動教學過程中的主線，因此，任務的設計在教學環(huán)節(jié)尤為重要，其內(nèi)容的選取、學習情境的創(chuàng)立要考慮以下幾個方面：

①實踐任務的設計要遵循基本教學規(guī)律，按照由淺入深、由易到難、由單一到綜合的漸進式原則提出，整體實踐任務均圍繞總的教學目標，具有一定的層次性和系統(tǒng)性;

②根據(jù)課程的教學目標，結(jié)合具體課程內(nèi)容與社會熱點、實際工作聯(lián)系的緊密程度，選擇既使學生感興趣，又能提高職業(yè)技能的實踐任務，讓學生做到學以致用;

③各實踐任務的目標要具體，知識點難度要合理，考慮到學生的接受水平，任務的可操作性要強，避免任務難度過高，打擊學生的學習積極性，但也應具有一定的探索性，使學生完成實踐任務時具有成就感和滿足感。

教師的引導和指導 ?教師在任務驅(qū)動教學過程中的角色是主導，這意味著教師要充分發(fā)揮引導和指導的作用，將傳統(tǒng)教學模式中的講授課程知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹v授學習方法。在學生遇到實踐任務的難點時，教師應及時答疑，對于具有代表性的問題，可統(tǒng)一舉例，示范如何通過查閱資料來分析和思考問題，從而引導和啟發(fā)學生通過自主學習來探究和解決問題;針對個別問題，需進行單獨輔導。在實踐教學過程中發(fā)現(xiàn)部分學生存在畏難情緒，不習慣主動探索問題，這時教師要善于鼓勵和引導，激發(fā)學生內(nèi)在的學習動力。

教學效果評價的方式 ?教學效果評價是教師了解學生對課程內(nèi)容理解與掌握程度的重要方法，也是教師進行教學過程反思與教學方法改進的有效途徑。教學效果評價應包括教學過程和教學結(jié)果兩個方面，其中教學過程評價注重學生在完成實踐任務過程中的參與程度、自主學習能力、動手實踐能力以及交流合作能力等，教學結(jié)果評價注重學生理解、掌握和運用知識的能力。教學效果評價可采用小組自評與互評、組內(nèi)自評與互評、教師點評等多樣方式，以促進學生互相學習、互通有無。最終，實踐任務考核成績可根據(jù)各小組的實踐任務報告、小組自評與互評以及教師點評等綜合確定，以保證學生考核成績的公平性和合理性。

5 結(jié)語

采用任務驅(qū)動法對水文學實踐教學進行改革，可將理論知識與實際水文工作、區(qū)域典型水資源問題建立聯(lián)系，培養(yǎng)學生對專業(yè)的認同感和歸屬感。同時可將課程中的重點與難點有效地貫穿起來，成為一個有機整體，強化學生對課程知識點的理解和運用，引導學生開展探究式學習和協(xié)作式學習，提高學生的思辨能力、綜合實踐能力等。此外，教師的主導角色也要求教師不斷更新專業(yè)知識與技能，改進教學方法與手段，實現(xiàn)較好的教學效果，滿足地下水科學與工程專業(yè)應用型人才培養(yǎng)的需求。

參考文獻

[1]芮孝芳.水文學原理[M].北京：中國水利水電出版社，2004.

[2]左其亭，王中根.現(xiàn)代水文學[M].鄭州：黃河水利出版社，2002.

[3]左其亭.現(xiàn)代水文學研究框架及教學方法探討[J].中國科教創(chuàng)新導刊，2011（7）：12-13.

[4]張耀文，張瑩，張莉麗，等.“水文學”限選課程實踐教學改革探討[J].教育教學論壇，2017（2）：144-145.

[5]崔貫勛，王勇，潘瑜，等.基于任務驅(qū)動的實踐課程教學改革與探索[J].實驗技術(shù)與管理，2010（6）：164-166.

[6]康嘉杰，岳文，王成彪，等.基于項目驅(qū)動法的“摩擦學基礎”教學改革探索[J].中國地質(zhì)教育，20163）：32-34.