工程水文学课堂教学中的创新精神和实践能力的培养浅谈

2022-09-10

21世纪教育解决的最重要问题就是如何培养和造就大批具有创造力的人才, 这就要求高校教育必须把培养学生的创新精神和能力放在第一位, 也引起了众多教育学者的关注[1~3]。课堂教学创新是指以培养学生的创新意识、创新精神、创新能力为目标[1], 通过对课堂要素的重组整合, 营造有利于学生主动学习的课堂环境, 提供给学生主动学习的条件与机会, 引导学生自主发展, 增强学生的实践能力。课堂教学是实施创新教育的主渠道, 也是实施创新教育成功的关键。因此, 确立培养学生创新和实践能力素质的课堂教学策略至关重要。创新教学的课堂教学策略, 就是在实施创新教育中运用创造学、教育学和心理学原理, 根据课堂教学特点及其变化而制定的行动方针和活动方式[1]。课堂教学创新有赖于教师在课堂上的创造性劳动。因此, 正确的教学思路、策略和教学模式是非常重要的。

《工程水文学》是水利工程专业的基础课, 是应用水文知识于工程建设 (主要是水利工程) 的一门学科, 它研究与水利工程的规划、设计、施工和运营管理有关的水文问题, 主要内容为水文计算、水利计算和水文预报等。其作用是使水利工程专业的学生能了解水利工程技术中的基础专业问题, 以及对工程技术中水文分析中的概念和方法等, 进一步完善学生的知识面并提高学生对专业的认识。近年来, 郑州大学水利与环境学院《工程水文学》精品课程教学中通过“面向21世纪水利水电工程专业人才培养目标和课程体系研究与实践” (省教改项目) 和“《工程水文学》网络课件” (省网络课程) 等项目的研究实施, 依据学校培养目标和社会的需要, 坚持“拓宽基础, 突出特长, 培养能力及强化素质”的基本思路, 在探索工科学生创新和实践能力培养途径、构架理论教学与实践教学互动人才培养体系方面作了大量的尝试工作。

1 课堂教学创新能力培养的思想和策略

从哲学方面来看, 课堂教学是师生共同完成的“认识——实践——再认识”的过程;从教育方面来看, 教师要帮助学生逐步完成社会化的过程, 课堂则是教师实现这一目标的主渠道, 是师生进行交流的舞台, 因此, 课堂教学是学生学习知识、培养学生创新能力的主要渠道。构筑了采用多种教学包括“知识、氛围和情感”策略, 明确课堂教学创新教学中师生的地位, 在理论和实践教学中摒弃课堂教学模式化、采用多种教学手段和方法实现课堂教学中的创新意识的培养的创新教育思想。课堂创新教学要求教师围绕学生来组织教学活动, 教师作为主体, 立足于“导”, 而不是“灌”, 学生作为学习主体则体现“动”, 教学就是师生互动、共同作用于知识客体、使学生在课堂学习中发生变化的过程。教学是一个动态的过程, 针对不同的学生、不同的教学情境、不同教学条件应该采用多种教学方式, 在教学课堂中也会出现一些估计不到的情况和教育良机, 需要教师随时把握、随机调整。因此, 多年的《工程水文学》教学在理论和实践教学方面逐渐形成了实现学生潜能的多级开发的教法革新, 在教学手段上总结出了“宽范式、讨论式、问题式、立体式以及个性化教学模式”等教学方法;在实践教学方面总结出“训练式、开放式和实践教学模式”的教学法。

2 课堂创新和实践能力的培养

2.1 教学和科研紧密结合

为了能让学生能用最少的时间和精力获得更多、更新和更全的知识, 根据《工程水文学》课程的特点, 遵循教学规律将学科的新观点、新技术、新成果和新发展引入教学内容, 根据教学内容, 及时将国内外最新的学科知识、优秀成果以及学科多年的教学科研成果归纳、提炼和融合到教学内容中, 通过课堂教学和专题研究相结合, 使得教学内容丰富实用, 信息量大, 且少而精、新而实, 也因此激发了学生的学习热情和兴趣, 自动查阅文献, 自觉到生产实践单位进行认识学习。

《工程水文学》课程内容抽象、概念性强, 仅仅以课本内容传统化模式教学, 学生在学习时易感到枯燥难学。为了在课堂教学中提高应用知识的能力, 课堂教学中做到讲述基本原理, 既要讲清原理产生的实践基础, 突出原理在实践中的重要作用, 又要从复杂的工程实际背景中归纳总结出典型理论问题, 使学生自觉地架起理论与实践的桥梁。如在讲述由流量资料推求设计洪水时, 在讲清其概念和重要性时, 结合水利工程中设计洪水由于设计洪水偏小而造成危害以及由于设计洪水偏大而造成投资过大的实例, 从而从实际事例中明白设计洪水的重要性, 同时鼓励同学们查阅大量的文献, 列举相应例证, 让同学们自己讲述出来, 进一步提高同学们的认识, 激发同学们学习的浓厚兴趣, 而且拓宽了理论解决实际问题的范围, 提高了学生应用知识的能力, 更加主动灵活地运用所学的知识。

在课程内容的确定上, 注意挑选一些既与学科相关又能显示自然、社会和人类生活多样性、可变性和多种可能的内容, 同时将科研引入教学过程, 以提供学生选择、想象和创造的空间, 培养学生的创造思维能力和创新知识的本领。如在讲述水文循环中降水一节时, 在让学生掌握水文学中要求的降水基本内容时, 也要使学生明白降水不仅是一种水文要素, 也是一种气象要素, 注重讲述气候变化中的研究现状, 结合科研工作, 列举相关降水数据, 用实例告诉学生上升为理论分析的方法, 也因此先后指导学生发表了2篇降水相关论文, 使学生初步掌握了创新知识的基本方法。另外, 教学过程中, 结合自己近期相关的科研成果, 根据学时的安排, 开设相关内容的课堂“讲座”。既使学生了解学科研究的前沿, 也进一步加深了对所学课程的认识及在社会中的作用, 开阔了视野, 同时也使学生掌握了解决实际问题的要领和技巧。

2.2 课堂教学中注重培养学生的总结综合能力

《工程水文学》的特点是内容多、涉及面广、理论和实践性强。作为水利工程专业的基础专业课, 同学们往往不适应此类课程的学习方法。针对课程的特点, 引导学生学会此类课程的学习方法, 特别是加强总结分析的能力。

每学习完一节一章内容注重总结, 采用多种总结方式, 层层相扣, 将内容由多到少、由少到多, 这种方法可以让学生明白内容的粗线条, 然后绘出内容的细线条, 从而深化了所学的知识。在最初的教学中, 由教师引导, 后面几章可以先布置同学们课后完成, 在章节最后一节时, 由教师引导, 同学们自己总结。这样的总结层次清楚, 条理性强, 能抓住实质, 突出主题, 既建立了整体概念又掌握了具体方法, 搞清楚了所学内容之间的关系, 也进一步深化了所学的知识, 同时有助于培养学生的分析总结能力, 从中找出规律性的内容。

2.3 课堂教学模式多样化, 培养学生创新意识

《工程水文学》课程内容抽象、概念性强, 学生在学习时易感到枯燥难学, 因此在课堂上采用多种先进教学手段相结合的方式来提高授课环节的可听性。首先, 在授课时针对不同的教学内容采取不同的教学方式, 总结出了“个体性”教学模式, 即以教师为主导, 以学生为主体, 以发展为主线的教学模式。在基本理论模块采用“启发式教学模式”、“问题化教学模式”、以及“立体化教学模式”等为主教学的方法, 在测验实践模块中, 采用“立体化教学模式”和“开放式教学模式”的教学方法, 在分析计算模块内容中, 重“精讲多练”, 采用“讨论式教学模式”、“训练式教学模式”、“实例教学模式”以及“个性化教学模式”等的教学方法, 提高学生的参与意识, 发挥学生的主体意识。教学内容不是面面俱到, 在深入分析教学内容的基础上, 对讲授内容分清主次、有详有略、突出重点。在教学过程中, 采取多种教学方法, 更加形象地理解了课程的内容, 加深了重点难点内容的掌握, 形象教会学生学习的方法, 更多的具体内容让学生自学, 变“被动式”学习为“主动式”学习, 真正成为学习的主人。在授课过程中, 努力探求一种与学生之间的互动, 尽量实现自己与学生之间、学生与学生之间的互动, 对于重要而又难以掌握的难点除了在课堂上重点讲解外, 还组织学生进行课堂讨论, 由学生自由发言和相互交流, 从而有效地调动学习积极性, 激发学生的学习潜能。

备课过程中, 对教材内容周密分析, 充实安排好教学时间, 设计教学过程, 采用多种教学方法。授课时围绕主线, 根据教学内容或实际工程实例, 引发同学们的思考, 激发同学的求知欲, 接着分析问题、解决问题, 引导学生跟着老师的思路一步一步深入到教学内容中。如流域产汇流计算一章是工程水文学的重点和难点教学内容, 在充分备课的基础上, 找出这一章的主题是:降雨径流要素计算-产流分析-产流计算-汇流计算方法, 明确了这一主线后, 讲授时遵循“为什么要进行产汇流计算”到“怎样描述产汇流要素”到“如何进行产汇流分析计算”的思路, 层层设问, 环环相扣, 把问题逐步解决, 并结合实例, 使学生带着问题目的明确, 也能够启发学生的自觉主动性及求知的迫切感, 也使课堂知识具有吸引力, 易形成生动活泼的学习氛围, 在学习中激发学生创新的潜力。

其次, 宽泛式教学。以宽广的知识面来丰富教学内容, 使教学过程更丰富多彩, 更能反映学科发展的新动向和新进展, 同时, 通过大量的范例将众多的教学内容有机贯穿, 使本课程形成比较完善的教学体系。

学生的创新能力需要培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力, 需要有更广泛的知识面, 在教学课堂中结合科研和实际教学内容, 通过大量的范例将众多的教学内容, 鼓励学生针对课堂内容质疑, 提出问题, 并进一步启发解决问题, 启发学生的质疑思维、提高学生的思维品质。为了培养学生发现问题和提出问题, 要求学生针对所学内容, 在课堂上提出问题, 由学生们自己先回答, 最大限度发挥学生主观能动性, 增强学生的求知欲与进取精神, 在众多学生回答问题上, 引导学生层层相剥, 最后共同找出正确问题的答案。例如, 在讲授水文循环与水量平衡一节内容时, 学生们对这一节知识是有基本的基础知识的, 根据他们以前的知识基础, 首先要求学生自己提出问题, 将这些问题一一列出来, 如果学生的问题能够包括全部内容, 就让同学们回答, 并不断补充;如果问题不够全面, 补充问题, 将这节课的内容问题化:什么是水文循环?引起水文循环的内因和外因是什么?水文循环的主要环节包括哪几个?水文循环分为哪几类?各类水文循环的特点是什么?什么是水量平衡?区域水量平衡、流域水量平衡原理、陆地水量平衡和海洋水量平衡如何描述?这些问题的设置激发了学生的学习兴趣, 并在解决问题的基础上, 举实际例题说明利用水量平衡原理可以解决的实际问题。在此过程中, 一方面培养了学生发现问题解决问题的能力, 另一方面会激发学生探索的兴趣和欲望, 逐步培养起一种主动质疑, 独立思考, 解决实际问题的积极学习方式, 培养了学生的实践能力。

第三, 课堂教学和网络教学资源教学相结合。丰富的网络教学资源是本课程的一大特点, 现已开发相关网络课件, 包括教学录像、网上答疑、习题测试、实习环节、学习园地等栏目, 使学生能够在网上进行自学, 学生既可以利用课件从零开始系统地学习, 也可根据自己的情况选择学习方式和内容。由于网络环境下的教学能够实现资源共享, 教学过程中教师、学生和内容诸要素之间的关系是相对互动的, 教师既是知识的传播者, 也同时是受播者;学生虽然主要是受播者, 在某种情况下, 他们也是传播者, 因而, 教与学是一体的, 师生之间、教师与教材之间、学生与教材之间呈网状结构动态展开。学生可以随时随地自主地学习, 一方面加强课堂内容的学习, 另一方面也增强了学生解决实践问题的能力。教师也可以在网络教学学习中掌握学生学习的动态, 便于课堂教学内容的设置, 提高课堂教学效果。

多种教学手段和教学方法的使用, 充分发挥了教师的主导作用、学生的主体作用, 达到了学生多级智能的开发, 也促进了学科教学和科研的进一步发展。

3 结语

多年的教学实践, 旨在以教学模式为突破口, 以教师为主导作用的充分发挥为先导, 构建学生学习的主体性, 实现学生的多级开发, 实现由传统的知识型、单一型向现代的素质型、开放型和复合型转化的创新型人才培养模式的根本性变革, 培养学生的创新精神和实践能力, 以满足21世纪人才的多元需求。

综上所述, 在课堂教学中致力于培养学生的创新精神和实践能力要求:教学和科研相结合, 充实教学内容, 拓宽理论解决实际问题的范围;在教学中注重总结能力的培养, 培养学生的分析总结能力;课堂教学注重采用多种教学模式, 激发学生的学习兴趣, 培养学生的造性思维的意识, 提高学生具有应用知识和创新知识的本领。

摘要：高等学校作为创新精神和创新人才培养的摇篮, 必须建立适应社会发展的人才培养体系。根据《工程水文学》多年的教学实践, 积极改革课堂教学模式, 实行科研和教学相结合, 形成了一套切合实际的多范围教学模式。

关键词：工程水文学,创新,实践