“地下水動(dòng)力學(xué)”課程線上線下混合式教學(xué)實(shí)踐與反思

趙銳銳，成建梅，劉延鋒，李 靜，靳孟貴

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢） 環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430074

線上線下混合式教學(xué)是近些年出現(xiàn)的一種新的教學(xué)方法，和傳統(tǒng)“以教師為中心”的課程教學(xué)相比，線上線下混合式教學(xué)強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為中心”，利用各種現(xiàn)代化教學(xué)工具和教學(xué)資源（如MOOC、短視頻、論壇、在線直播等），采用多種教學(xué)方法（如翻轉(zhuǎn)課堂、課堂研討、在線答疑），充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)[1]。線上線下混合式課程是我國擬打造的“五大”金課目標(biāo)之一[2]，其將是我國高校課程改革的必然之路[3]。同時(shí)，線上線下混合式教學(xué)也面臨著眾多亟待解決的問題，比如教師對(duì)混合式教學(xué)的熱情難以持續(xù)、具體教學(xué)實(shí)施難達(dá)預(yù)期等[4]。

“地下水動(dòng)力學(xué)”是研究地下水在巖土體空隙中流動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的科學(xué)[5]，是水文與水資源工程、地下水科學(xué)與工程、環(huán)境工程和地質(zhì)工程等專業(yè)的核心課程。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）“地下水動(dòng)力學(xué)”課程創(chuàng)建于20世紀(jì)50年代，70年代末至90年代快速發(fā)展，編寫出版了教材和實(shí)驗(yàn)講義，自主研發(fā)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器，并不斷再版或升級(jí)改造。本課程1993年被評(píng)為一類課程，2007年被評(píng)為湖北省精品課程，2020年被評(píng)為首批國家級(jí)線上線下混合式一流課程。

“地下水動(dòng)力學(xué)”課程教學(xué)的重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用理論解決實(shí)際水文地質(zhì)問題的能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新潛力。課程中涉及較多的針對(duì)典型水文地質(zhì)問題進(jìn)行的概念模型概化、數(shù)學(xué)模型建立、數(shù)學(xué)模型求解及應(yīng)用等。在課程教學(xué)中常常涉及大量數(shù)學(xué)公式及公式的推導(dǎo)過程，難度較大。以往教學(xué)經(jīng)常采用課堂板書和PPT結(jié)合的方式，無論是對(duì)于教師教學(xué)，還是對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)，都提出了很大的挑戰(zhàn)。此外，不同基礎(chǔ)的學(xué)生和不同專業(yè)的需求對(duì)“地下水動(dòng)力學(xué)”教學(xué)提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。為了充分發(fā)揮課堂教學(xué)和現(xiàn)代教學(xué)工具各自的優(yōu)勢(shì)，開展線上線下混合式教學(xué)，創(chuàng)新教學(xué)模式，進(jìn)一步提升教學(xué)質(zhì)量，我們結(jié)合國家級(jí)一流課程“地下水動(dòng)力學(xué)”課程的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)線上線下混合式教學(xué)模式進(jìn)行了探索。本文首先闡述我校“地下水動(dòng)力學(xué)”線上線下混合式教學(xué)現(xiàn)狀，之后結(jié)合調(diào)查問卷了解學(xué)生對(duì)教學(xué)的反饋，總結(jié)分析當(dāng)前教學(xué)中存在的問題，最后進(jìn)行教學(xué)反思，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

一、“地下水動(dòng)力學(xué)”課程線上線下混合式教學(xué)現(xiàn)狀

我?！暗叵滤畡?dòng)力學(xué)”線上線下混合式教學(xué)主要是依托MOOC和SPOC實(shí)施。MOOC（Massive Open Online Course，大規(guī)模開放在線課程）具有不受時(shí)空限制，可以根據(jù)學(xué)習(xí)者特點(diǎn)和需求開展自主學(xué)習(xí)等優(yōu)點(diǎn)。在學(xué)校本科教學(xué)工程的資助下，中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）在2018年完成“地下水動(dòng)力學(xué)”MOOC建設(shè)，并于2019年春上線。課程內(nèi)容共包括七章和五個(gè)實(shí)驗(yàn)，每章由數(shù)個(gè)短視頻和相應(yīng)的PPT組成，章節(jié)后面有測(cè)驗(yàn)題和作業(yè)。其中測(cè)驗(yàn)題以客觀題為主，作業(yè)以主觀題為主。完成全部?jī)?nèi)容的學(xué)習(xí)、測(cè)驗(yàn)和作業(yè)后，會(huì)發(fā)布期末考試。課程總成績(jī)采用百分制，其中平時(shí)成績(jī)（包括單元測(cè)驗(yàn)和單元作業(yè)）占60%，考試成績(jī)占40%。總分60分至84分為“合格”，85分及以上為“優(yōu)秀”。

MOOC主要針對(duì)校外學(xué)習(xí)者，對(duì)于校內(nèi)學(xué)生，在MOOC的基礎(chǔ)上開設(shè)了SPOC（Small Private Online Course，小規(guī)模限制性在線課程），與線下教學(xué)結(jié)合開展混合式教學(xué)。利用開設(shè)的SPOC，教師可以更加靈活自主地設(shè)定教學(xué)內(nèi)容，如增加自己錄制的小視頻、發(fā)布有助于學(xué)習(xí)的素材等，同時(shí)可以借助混合式教學(xué)工具（如慕課堂、雨課堂等）開展線上線下混合式教學(xué)。我校目前對(duì)于每次“地下水動(dòng)力學(xué)”開課均開設(shè)對(duì)應(yīng)的SPOC，同時(shí)利用教學(xué)工具開展翻轉(zhuǎn)課堂、互動(dòng)式討論課堂、線下自學(xué)、線上答疑等多種形式的混合式教學(xué)。難點(diǎn)部分開展線下講解和互動(dòng)，線上視頻和資源可供課堂上沒有學(xué)懂的學(xué)生課后復(fù)習(xí)，也可供因病假等原因缺席的學(xué)生補(bǔ)課。將SPOC納入課程考核體系，期末結(jié)課時(shí)，SPOC成績(jī)占總成績(jī)的10%?？傮w上，充分發(fā)揮線上和線下教學(xué)各自的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，靈活運(yùn)用。

每次結(jié)課后，開展課程教學(xué)效果評(píng)價(jià)，對(duì)于教學(xué)過程中存在的問題、反饋意見和建議，及時(shí)提出相應(yīng)措施，不斷優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，完善教學(xué)內(nèi)容（如增加或修改MOOC視頻、素材）。對(duì)比分析不同教學(xué)模式的效果，總結(jié)適合于“地下水動(dòng)力學(xué)”不同專業(yè)、不同層次學(xué)生學(xué)習(xí)的線上線下混合式教學(xué)模式。

二、教學(xué)效果反饋及剖析

為了調(diào)查線上線下混合式教學(xué)的效果及學(xué)生的反饋意見和建議，我們特面向近幾年開課的水文和地下水類（水文與水資源工程、地下水科學(xué)與工程）和環(huán)境類（環(huán)境工程）專業(yè)學(xué)生設(shè)計(jì)了一個(gè)調(diào)查問卷。問卷由25個(gè)問題組成，包括13個(gè)分值型單選題、8個(gè)多選題和4個(gè)問答題。問卷內(nèi)容包括課前預(yù)習(xí)、教學(xué)方式及方法、課后復(fù)習(xí)、對(duì)課程的意見和建議等。共收到有效問卷134份。

1.分值型單選題的調(diào)查結(jié)果

分值型單選題的結(jié)果如表1所示?？梢钥闯?，大部分學(xué)生不能堅(jiān)持做到課前預(yù)習(xí)，少數(shù)學(xué)生完全不預(yù)習(xí)（占比11.2%），只有極少數(shù)學(xué)生能完全做到課前預(yù)習(xí)（占比4.5%）。大部分學(xué)生認(rèn)為PPT對(duì)學(xué)習(xí)有很大幫助。大部分學(xué)生認(rèn)為教師在課堂上板書對(duì)學(xué)習(xí)有很大幫助。大部分學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課對(duì)學(xué)習(xí)有很大幫助。大部分學(xué)生認(rèn)為SPOC對(duì)學(xué)習(xí)幫助很大，只有極少數(shù)學(xué)生認(rèn)為沒有幫助（占比2.2%）。大部分學(xué)生能做到課后復(fù)習(xí)。大部分學(xué)生認(rèn)為課后作業(yè)的難度中等（占比65.6%），只有極少數(shù)學(xué)生認(rèn)為非常難（占比3.0%）。說明課后作業(yè)總體的難度是比較合適的。

表1 分值型單選題調(diào)查結(jié)果

此外，大部分學(xué)生認(rèn)為SPOC上的測(cè)驗(yàn)題或作業(yè)的難度為中等偏下。絕大部分學(xué)生認(rèn)可授課中針對(duì)典型模型案例和習(xí)題開展分組研討學(xué)習(xí)。部分學(xué)生希望“地下水動(dòng)力學(xué)”開展線上線下混合式教學(xué)，其中11.9%的學(xué)生表示非常希望，而不希望的學(xué)生占比13.4%。有相當(dāng)數(shù)量的學(xué)生愿意嘗試采用翻轉(zhuǎn)課堂的形式開展線上線下混合式教學(xué)，但同時(shí)也有不少學(xué)生不愿意采用這種教學(xué)方式（占比19.6%）。大部分學(xué)生認(rèn)為線上線下混合式教學(xué)更有助于學(xué)習(xí)“地下水動(dòng)力學(xué)”課程。絕大部分學(xué)生認(rèn)為“地下水動(dòng)力學(xué)”很難，其中認(rèn)為非常難的學(xué)生占比15.7%。

總體來看，學(xué)生普遍不愛課前預(yù)習(xí)，可能與課程難度大和個(gè)人學(xué)習(xí)習(xí)慣相關(guān)。絕大部分學(xué)生更傾向于采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式和方法，包括課堂板書、PPT授課、線下分組研討學(xué)習(xí)等。但也有很大部分的學(xué)生愿意采用線上線下混合式的教學(xué)方式，利用SPOC學(xué)習(xí)和采用翻轉(zhuǎn)課堂的形式學(xué)習(xí)。

2.多選題的調(diào)查結(jié)果

如表2所示，從多選題3和4的調(diào)查結(jié)果可以看出，自學(xué)課本、網(wǎng)上看教學(xué)視頻和自學(xué)PPT是三種學(xué)生普遍較為接受的課前預(yù)習(xí)方式。而且課前預(yù)習(xí)的方式以自學(xué)課本為主，觀看教學(xué)視頻和自學(xué)PPT為輔。而在課后學(xué)習(xí)中，以學(xué)習(xí)課本、PPT和做習(xí)題為主，學(xué)習(xí)SPOC和找同學(xué)請(qǐng)教為輔，向老師請(qǐng)教的學(xué)生相對(duì)較少。對(duì)于實(shí)驗(yàn)和習(xí)題，學(xué)生基本都是獨(dú)立完成，個(gè)別題目與同學(xué)商討。

表2 多選題調(diào)查結(jié)果

問題16的調(diào)查結(jié)果表明，學(xué)生更愿意采用QQ群開展線上學(xué)習(xí)，其次為慕課堂，再次為超星學(xué)習(xí)通和長江雨課堂。這與QQ群的使用更加常見和方便有關(guān)，而慕課堂與SPOC均為同平臺(tái)產(chǎn)品。相比之下，學(xué)生接觸超星學(xué)習(xí)通和長江雨課堂較少，對(duì)它們不甚了解。在直播軟件選擇上，68.7%的學(xué)生選擇騰訊會(huì)議。在線上線下混合教學(xué)方式選擇上，傳統(tǒng)的教學(xué)方式更受學(xué)生青睞，線上學(xué)習(xí)和討論次之，學(xué)生普遍不希望開展線上測(cè)驗(yàn)和課外閱讀。

3.問答題的調(diào)查結(jié)果

關(guān)于SPOC上的測(cè)驗(yàn)或作業(yè)，學(xué)生提出的主要意見包括題型較少、題目略難，希望能增加題目解析，并能及時(shí)提醒，以防錯(cuò)過提交時(shí)間。關(guān)于SPOC教學(xué)，學(xué)生認(rèn)為應(yīng)該增加習(xí)題講解，控制視頻時(shí)間長度，及時(shí)更新視頻，講解更詳細(xì)并適當(dāng)板書，增加拓展內(nèi)容。關(guān)于線上線下混合式教學(xué)，很多學(xué)生認(rèn)為應(yīng)該以線下為主，線上主要是復(fù)習(xí)和回顧課堂上學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)。關(guān)于“地下水動(dòng)力學(xué)”課程教學(xué)，有學(xué)生認(rèn)為可以不要講太多的公式推導(dǎo)，或公式推導(dǎo)采取板書的方式（表3）。

表3 問答題內(nèi)容

針對(duì)學(xué)生提出的上述意見和建議，需要進(jìn)一步完善SPOC內(nèi)容，包括更新教學(xué)資源，特別是一些拓展內(nèi)容及題目解析等。對(duì)于目前SPOC平臺(tái)不具備的功能（如提醒功能），可以向平臺(tái)反饋學(xué)生的建議和意見，以完善SPOC功能。線下課堂上，教師可以適當(dāng)簡(jiǎn)化公式的推導(dǎo)過程，重點(diǎn)放在公式的理解和應(yīng)用上。

三、對(duì)“地下水動(dòng)力學(xué)”線上線下混合式教學(xué)的反思與改進(jìn)措施

從“地下水動(dòng)力學(xué)”線上線下混合式教學(xué)現(xiàn)狀及教學(xué)反饋來看，大多數(shù)學(xué)生尚不能完全接受這種教學(xué)方式，主要原因是混合式教學(xué)開設(shè)時(shí)間短，學(xué)生對(duì)其接觸較少，對(duì)其不甚了解。為了更好地促進(jìn)混合式教學(xué)達(dá)到預(yù)期效果，我們對(duì)目前的教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)和反思，提出如下幾點(diǎn)改進(jìn)措施。

（1）在教學(xué)理念上，我們應(yīng)緊密圍繞課程核心教學(xué)目標(biāo)，在教學(xué)中始終貫穿“以學(xué)生為中心、問題為導(dǎo)向，采用啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和理論聯(lián)系實(shí)際解決問題的能力”的教學(xué)理念。因此，需要以學(xué)生為本，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，發(fā)揮線上和線下各自教學(xué)優(yōu)勢(shì)；采用多種手段，發(fā)掘?qū)W生潛力，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，教給學(xué)生分析問題和解決問題的能力，能夠針對(duì)實(shí)際水文地質(zhì)問題開展調(diào)查研究和概化，建立模型，并求解應(yīng)用。

（2）在教學(xué)內(nèi)容安排和設(shè)計(jì)上，統(tǒng)籌經(jīng)典理論精髓和新理論、新方法的關(guān)系，面向新的工程應(yīng)用需求，不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。除了講解基礎(chǔ)知識(shí)外，應(yīng)充分結(jié)合科研項(xiàng)目，發(fā)掘更多的工程案例并建立典型案例庫，開展典型案例的研討教學(xué)，如針對(duì)典型滲流問題的模型建立和井流試驗(yàn)求參等，以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解及解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，可考慮將常規(guī)的線下實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容和拓展的線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相結(jié)合。此外，還應(yīng)完善包括習(xí)題、實(shí)驗(yàn)和野外實(shí)踐錄像、知識(shí)點(diǎn)圖片和動(dòng)畫、工程應(yīng)用案例等在內(nèi)的各類教學(xué)資源，更新完善課程測(cè)試考核系統(tǒng)及互動(dòng)與討論環(huán)節(jié)，豐富通知與公告內(nèi)容，方便線上教學(xué)管理。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上除了考慮滿足日常正常教學(xué)之外，還應(yīng)做好特殊情況下的教學(xué)預(yù)案，以備開展特殊條件下多人或單獨(dú)的線上教學(xué)。

（3）在教學(xué)方法上，繼續(xù)開展線下分組研討、翻轉(zhuǎn)課堂、實(shí)踐課等形式多樣的教學(xué)方式，不斷借鑒和嘗試新的教學(xué)方式和方法，滿足不同專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的需求。合理安排線上預(yù)習(xí)、線下授課（PPT和黑板板書）、習(xí)題討論、測(cè)試和實(shí)踐等多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮線上線下教學(xué)優(yōu)勢(shì)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高教學(xué)效果。針對(duì)案例研討課，可采取線上線下結(jié)合的方式，其中部分經(jīng)典案例采取線下研討的形式，更多案例放在SPOC上供學(xué)有余力的同學(xué)思考并開展線上答疑。針對(duì)實(shí)驗(yàn)課，可充分利用線下室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和野外試驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手和觀察能力，實(shí)現(xiàn)素質(zhì)能力的拓展。如開展抽水試驗(yàn)，基于試驗(yàn)規(guī)范和場(chǎng)地實(shí)際條件，學(xué)生自行設(shè)計(jì)抽水試驗(yàn)方案，布設(shè)抽水試驗(yàn)設(shè)備和裝置，獲取數(shù)據(jù)并開展數(shù)據(jù)分析和求參。此外，還可針對(duì)不同專業(yè)學(xué)生需求分層次分階段提供各類教學(xué)資源，增加授課短視頻，以滿足新時(shí)期不同層次的大學(xué)生線上學(xué)習(xí)需求。

（4）加大教與學(xué)的多方配合。對(duì)于教師來說，需要直面目前教學(xué)新形勢(shì)和要求，結(jié)合課程特點(diǎn)，不斷總結(jié)和反思，提升自身綜合教學(xué)能力[6]，以飽滿的熱情積極主動(dòng)開展線上線下混合式教學(xué)的探索。積極開展翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和熱情，讓學(xué)生在線上線下混合式學(xué)習(xí)中受益，提升教學(xué)效果。

對(duì)于學(xué)生來說，需要認(rèn)清形勢(shì)，認(rèn)識(shí)到自己是學(xué)習(xí)的主體，發(fā)揮自身能動(dòng)性，積極投入混合式學(xué)習(xí)，充分利用現(xiàn)代教學(xué)工具，提高學(xué)習(xí)效率。積極參與混合式學(xué)習(xí)中各項(xiàng)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，如預(yù)習(xí)、討論、實(shí)踐等，并及時(shí)與教師交流反饋，幫助教師改善教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量。

對(duì)于學(xué)校來說，應(yīng)提供完善的配套措施。制定混合式教學(xué)改革相關(guān)制度和政策，提供持續(xù)的資金支持MOOC等教學(xué)資源的不斷改進(jìn)和更新，還應(yīng)提供完備的軟硬件設(shè)備（如錄播教室和錄播設(shè)備）和技術(shù)支持。應(yīng)充分尊重教師開展混合式教學(xué)的成果，在教學(xué)工作量、教學(xué)工作評(píng)價(jià)等方面予以支持，最大程度調(diào)動(dòng)教師開展混合式課程建設(shè)和教學(xué)的積極性。多管齊下保證線上線下混合式教學(xué)的順利實(shí)施。