“地下水動力學”課程線上線下混合式教學實踐與反思

趙銳銳，成建梅，劉延鋒，李 靜，靳孟貴

中國地質大學（武漢） 環境學院，湖北 武漢 430074

線上線下混合式教學是近些年出現的一種新的教學方法，和傳統“以教師為中心”的課程教學相比，線上線下混合式教學強調“以學生為中心”，利用各種現代化教學工具和教學資源（如MOOC、短視頻、論壇、在線直播等），采用多種教學方法（如翻轉課堂、課堂研討、在線答疑），充分發揮學生的主動性，激發學生學習興趣，實現個性化教學[1]。線上線下混合式課程是我國擬打造的“五大”金課目標之一[2]，其將是我國高校課程改革的必然之路[3]。同時，線上線下混合式教學也面臨著眾多亟待解決的問題，比如教師對混合式教學的熱情難以持續、具體教學實施難達預期等[4]。

“地下水動力學”是研究地下水在巖土體空隙中流動規律及其應用的科學[5]，是水文與水資源工程、地下水科學與工程、環境工程和地質工程等專業的核心課程。中國地質大學（武漢）“地下水動力學”課程創建于20世紀50年代，70年代末至90年代快速發展，編寫出版了教材和實驗講義，自主研發了實驗教學儀器，并不斷再版或升級改造。本課程1993年被評為一類課程，2007年被評為湖北省精品課程，2020年被評為首批國家級線上線下混合式一流課程。

“地下水動力學”課程教學的重點是培養學生應用理論解決實際水文地質問題的能力，提高學生的綜合素質和創新潛力。課程中涉及較多的針對典型水文地質問題進行的概念模型概化、數學模型建立、數學模型求解及應用等。在課程教學中常常涉及大量數學公式及公式的推導過程，難度較大。以往教學經常采用課堂板書和PPT結合的方式，無論是對于教師教學，還是對于學生學習，都提出了很大的挑戰。此外，不同基礎的學生和不同專業的需求對“地下水動力學”教學提出了更高的要求和挑戰。為了充分發揮課堂教學和現代教學工具各自的優勢，開展線上線下混合式教學，創新教學模式，進一步提升教學質量，我們結合國家級一流課程“地下水動力學”課程的教學實踐，對線上線下混合式教學模式進行了探索。本文首先闡述我?！暗叵滤畡恿W”線上線下混合式教學現狀，之后結合調查問卷了解學生對教學的反饋，總結分析當前教學中存在的問題，最后進行教學反思，并提出相應的改進措施。

一、“地下水動力學”課程線上線下混合式教學現狀

我?！暗叵滤畡恿W”線上線下混合式教學主要是依托MOOC和SPOC實施。MOOC（Massive Open Online Course，大規模開放在線課程）具有不受時空限制，可以根據學習者特點和需求開展自主學習等優點。在學校本科教學工程的資助下，中國地質大學（武漢）在2018年完成“地下水動力學”MOOC建設，并于2019年春上線。課程內容共包括七章和五個實驗，每章由數個短視頻和相應的PPT組成，章節后面有測驗題和作業。其中測驗題以客觀題為主，作業以主觀題為主。完成全部內容的學習、測驗和作業后，會發布期末考試。課程總成績采用百分制，其中平時成績（包括單元測驗和單元作業）占60%，考試成績占40%?？偡?0分至84分為“合格”，85分及以上為“優秀”。

MOOC主要針對校外學習者，對于校內學生，在MOOC的基礎上開設了SPOC（Small Private Online Course，小規模限制性在線課程），與線下教學結合開展混合式教學。利用開設的SPOC，教師可以更加靈活自主地設定教學內容，如增加自己錄制的小視頻、發布有助于學習的素材等，同時可以借助混合式教學工具（如慕課堂、雨課堂等）開展線上線下混合式教學。我校目前對于每次“地下水動力學”開課均開設對應的SPOC，同時利用教學工具開展翻轉課堂、互動式討論課堂、線下自學、線上答疑等多種形式的混合式教學。難點部分開展線下講解和互動，線上視頻和資源可供課堂上沒有學懂的學生課后復習，也可供因病假等原因缺席的學生補課。將SPOC納入課程考核體系，期末結課時，SPOC成績占總成績的10%?？傮w上，充分發揮線上和線下教學各自的優勢，實現優勢互補，靈活運用。

每次結課后，開展課程教學效果評價，對于教學過程中存在的問題、反饋意見和建議，及時提出相應措施，不斷優化教學設計，完善教學內容（如增加或修改MOOC視頻、素材）。對比分析不同教學模式的效果，總結適合于“地下水動力學”不同專業、不同層次學生學習的線上線下混合式教學模式。

二、教學效果反饋及剖析

為了調查線上線下混合式教學的效果及學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、地下水科學與工程）和環境類（環境工程）專業學生設計了一個調查問卷。問卷由25個問題組成，包括13個分值型單選題、8個多選題和4個問答題。問卷內容包括課前預習、教學方式及方法、課后復習、對課程的意見和建議等。共收到有效問卷134份。

1.分值型單選題的調查結果

分值型單選題的結果如表1所示?？梢钥闯?，大部分學生不能堅持做到課前預習，少數學生完全不預習（占比11.2%），只有極少數學生能完全做到課前預習（占比4.5%）。大部分學生認為PPT對學習有很大幫助。大部分學生認為教師在課堂上板書對學習有很大幫助。大部分學生認為實驗課對學習有很大幫助。大部分學生認為SPOC對學習幫助很大，只有極少數學生認為沒有幫助（占比2.2%）。大部分學生能做到課后復習。大部分學生認為課后作業的難度中等（占比65.6%），只有極少數學生認為非常難（占比3.0%）。說明課后作業總體的難度是比較合適的。

表1 分值型單選題調查結果

此外，大部分學生認為SPOC上的測驗題或作業的難度為中等偏下。絕大部分學生認可授課中針對典型模型案例和習題開展分組研討學習。部分學生希望“地下水動力學”開展線上線下混合式教學，其中11.9%的學生表示非常希望，而不希望的學生占比13.4%。有相當數量的學生愿意嘗試采用翻轉課堂的形式開展線上線下混合式教學，但同時也有不少學生不愿意采用這種教學方式（占比19.6%）。大部分學生認為線上線下混合式教學更有助于學習“地下水動力學”課程。絕大部分學生認為“地下水動力學”很難，其中認為非常難的學生占比15.7%。

總體來看，學生普遍不愛課前預習，可能與課程難度大和個人學習習慣相關。絕大部分學生更傾向于采用傳統的課堂教學方式和方法，包括課堂板書、PPT授課、線下分組研討學習等。但也有很大部分的學生愿意采用線上線下混合式的教學方式，利用SPOC學習和采用翻轉課堂的形式學習。

2.多選題的調查結果

如表2所示，從多選題3和4的調查結果可以看出，自學課本、網上看教學視頻和自學PPT是三種學生普遍較為接受的課前預習方式。而且課前預習的方式以自學課本為主，觀看教學視頻和自學PPT為輔。而在課后學習中，以學習課本、PPT和做習題為主，學習SPOC和找同學請教為輔，向老師請教的學生相對較少。對于實驗和習題，學生基本都是獨立完成，個別題目與同學商討。

表2 多選題調查結果

問題16的調查結果表明，學生更愿意采用QQ群開展線上學習，其次為慕課堂，再次為超星學習通和長江雨課堂。這與QQ群的使用更加常見和方便有關，而慕課堂與SPOC均為同平臺產品。相比之下，學生接觸超星學習通和長江雨課堂較少，對它們不甚了解。在直播軟件選擇上，68.7%的學生選擇騰訊會議。在線上線下混合教學方式選擇上，傳統的教學方式更受學生青睞，線上學習和討論次之，學生普遍不希望開展線上測驗和課外閱讀。

3.問答題的調查結果

關于SPOC上的測驗或作業，學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，并能及時提醒，以防錯過提交時間。關于SPOC教學，學生認為應該增加習題講解，控制視頻時間長度，及時更新視頻，講解更詳細并適當板書，增加拓展內容。關于線上線下混合式教學，很多學生認為應該以線下為主，線上主要是復習和回顧課堂上學習的知識點。關于“地下水動力學”課程教學，有學生認為可以不要講太多的公式推導，或公式推導采取板書的方式（表3）。

表3 問答題內容

針對學生提出的上述意見和建議，需要進一步完善SPOC內容，包括更新教學資源，特別是一些拓展內容及題目解析等。對于目前SPOC平臺不具備的功能（如提醒功能），可以向平臺反饋學生的建議和意見，以完善SPOC功能。線下課堂上，教師可以適當簡化公式的推導過程，重點放在公式的理解和應用上。

三、對“地下水動力學”線上線下混合式教學的反思與改進措施

從“地下水動力學”線上線下混合式教學現狀及教學反饋來看，大多數學生尚不能完全接受這種教學方式，主要原因是混合式教學開設時間短，學生對其接觸較少，對其不甚了解。為了更好地促進混合式教學達到預期效果，我們對目前的教學現狀進行總結和反思，提出如下幾點改進措施。

（1）在教學理念上，我們應緊密圍繞課程核心教學目標，在教學中始終貫穿“以學生為中心、問題為導向，采用啟發式教學，培養學生自主學習能力和理論聯系實際解決問題的能力”的教學理念。因此，需要以學生為本，充分調動學生的學習熱情，發揮線上和線下各自教學優勢；采用多種手段，發掘學生潛力，著重培養學生的創新能力，教給學生分析問題和解決問題的能力，能夠針對實際水文地質問題開展調查研究和概化，建立模型，并求解應用。

（2）在教學內容安排和設計上，統籌經典理論精髓和新理論、新方法的關系，面向新的工程應用需求，不斷優化教學內容。除了講解基礎知識外，應充分結合科研項目，發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，如針對典型滲流問題的模型建立和井流試驗求參等，以增強學生對所學知識的理解及解決實際問題的能力，同時進一步提高學生的學習興趣。在實驗環節，可考慮將常規的線下實驗課內容和拓展的線上虛擬仿真實驗內容相結合。此外，還應完善包括習題、實驗和野外實踐錄像、知識點圖片和動畫、工程應用案例等在內的各類教學資源，更新完善課程測試考核系統及互動與討論環節，豐富通知與公告內容，方便線上教學管理。教學內容設計上除了考慮滿足日常正常教學之外，還應做好特殊情況下的教學預案，以備開展特殊條件下多人或單獨的線上教學。

（3）在教學方法上，繼續開展線下分組研討、翻轉課堂、實踐課等形式多樣的教學方式，不斷借鑒和嘗試新的教學方式和方法，滿足不同專業學生學習的需求。合理安排線上預習、線下授課（PPT和黑板板書）、習題討論、測試和實踐等多個教學環節，充分發揮線上線下教學優勢，激發學生學習主動性，提高教學效果。針對案例研討課，可采取線上線下結合的方式，其中部分經典案例采取線下研討的形式，更多案例放在SPOC上供學有余力的同學思考并開展線上答疑。針對實驗課，可充分利用線下室內實驗和野外試驗，培養學生的動手和觀察能力，實現素質能力的拓展。如開展抽水試驗，基于試驗規范和場地實際條件，學生自行設計抽水試驗方案，布設抽水試驗設備和裝置，獲取數據并開展數據分析和求參。此外，還可針對不同專業學生需求分層次分階段提供各類教學資源，增加授課短視頻，以滿足新時期不同層次的大學生線上學習需求。

（4）加大教與學的多方配合。對于教師來說，需要直面目前教學新形勢和要求，結合課程特點，不斷總結和反思，提升自身綜合教學能力[6]，以飽滿的熱情積極主動開展線上線下混合式教學的探索。積極開展翻轉課堂、混合式教學，激發學生學習興趣和熱情，讓學生在線上線下混合式學習中受益，提升教學效果。

對于學生來說，需要認清形勢，認識到自己是學習的主體，發揮自身能動性，積極投入混合式學習，充分利用現代教學工具，提高學習效率。積極參與混合式學習中各項學習環節，如預習、討論、實踐等，并及時與教師交流反饋，幫助教師改善教學方法，提高教學質量。

對于學校來說，應提供完善的配套措施。制定混合式教學改革相關制度和政策，提供持續的資金支持MOOC等教學資源的不斷改進和更新，還應提供完備的軟硬件設備（如錄播教室和錄播設備）和技術支持。應充分尊重教師開展混合式教學的成果，在教學工作量、教學工作評價等方面予以支持，最大程度調動教師開展混合式課程建設和教學的積極性。多管齊下保證線上線下混合式教學的順利實施。