高校卓越工程師培養實踐性教學研究

李偉英 吳璇 張杰 朱虹

摘要：以培養復合應用型技術人才為主要目標的高校卓越工程師教育培養計劃2.0版是我國教育領域推行的重大改革項目。《建筑給水排水工程》為給水排水科學與工程專業的核心課程之一，具有多學科內容融合、實踐性強、設計規范規程更新快等特點，因此，需要對本課程的教學內容與教學方式進行相應的改革，以期培養適應當今經濟社會發展需要的創新能力強的工程技術人才。本文遵循卓越工程師教育培養計劃，總結近二十年的《建筑給水排水工程》課程教授內容與教學方法的改革成果，提出了實踐性案例講授與校企合作方式，激發同學們對課堂知識點的參與和互動，強化培養學生的工程實踐能力。

關鍵詞：卓越工程師；建筑給水排水工程；課程改革；實踐性教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）08-0179-03

一、引言

2010年6月國家教育部啟動“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”），是促進國家邁向工程教育強國的重大舉措；2018年6月教育部有望推出“六卓越一拔尖”人才教育培養計劃2.0版，明確提出在新技術、新產業、新業態和新模式為特征的新經濟下大力發展新工科[1]。高校卓越工程師教育培養計劃具有行業企業深度參與培養過程、學校按通用標準和行業標準培養工程人才、強化培養學生的工程能力和創新能力特點[2]。這對促進高等教育面向社會需求培養人才，全面提高工程教育人才培養質量具有十分重要的示范和引導作用[3]。新工科有助于提升國際競爭力，也是國家硬實力的體現。因此，在新工科發展上，必須打破學科壁壘，抓緊布局，加大產教協同[1]。給水排水專業特點是培養具有持續學習能力、開拓創新能力的市政工程學科高級工程技術人才。《建筑給水排水工程》是給水排水專業必修的核心專業課程之一，也是環境、建筑、土木類等專業的選修課程。在全國注冊公用設備工程師（給水排水）執業資格考試（包括給水工程，排水工程，建筑給水排水工程等科目）占40%的份額。因此，其在本專業的素質培養中具有較為重要地位[4]。隨著國民經濟的迅猛發展，新技術日新月異，城市基礎設施建設與日俱增。我國各大城市建筑行業亦得到迅速發展，出現了功能各異的高層、超高層建筑，由此引發了建筑給水排水工程新技術與新材料的研究與應用，其設計方法、施工組織、設計規范與操作規程等隨之發生了較大變化。因此，傳統的教學手段已無法滿足當今快速發展的社會需求，亟需對本門課程進行教學方法改革。

二、教學培養現狀

目前高等院校工程學科的教學培養還存在一些問題，比如實踐教學環節較為薄弱，學生大部分知識來源還是課本內容；對學生的創新創業教育訓練重視與投入不足；高校的人才培養與企業社會的需求“錯位”，產學研合作不到位，或注重規模效率、或注重技術效率，缺少注重產學研協同創新技術效率；校企聯動互動機制不健全、人才培養模式單一，個性化以及差異化的人才培養機制尚未完善成型、多樣性和適用性欠缺等，這對卓越工程師的教育培養造成諸多困擾和掣肘。作為給排水科學與工程專業的必修課之一，《建筑給水排水工程》的設計方法與計算具有理論性，與實踐相結合。傳統的教學方法僅停留在理論點的講解，由于學生對相關知識未有實踐感知，對于一些設計內容僅通過抽象地想象，與實際情況大相徑庭，同時課程內容尚不能及時反映有關學科前沿的新科學、新技術和新思維的知識，也不能充分激發學生思考新問題、探求新領域的創新欲望，導致教學效果不盡如人意。雖然之前在教學方法上已經進行許多的改革舉措（如融入多媒體課件等）取得了一定的效果，但是未能滿足卓越工程師教育培養計劃的要求。

三、解決措施與辦法

1.課堂板書與多媒體課件相結合。傳統的粉筆教學授課方式過于簡單，已經不能適應信息時代發展的趨勢。在當今高科技迅速發展的時代，可將多媒體技術充分地利用在教學之中，多媒體技術具有能在短時間內向學生傳輸、儲存、提取或者傳達大量的圖形、圖象、活動畫面等方面信息的特點，并結合Photoshop、Flash、3DMax、錄屏軟件等應用軟件制作圖文與視頻相結合的課件，從而將抽象的課本內容具體化，理論與實踐、設計和工程施工有機結合并向學生展示，創設實際工程情境，使得教學內容在有限的授課時間內更加廣泛化和深度化，讓課堂生動形象，增加學生對本專業的感性認識和對專業術語的理解，突破知識重難點，激發學生對本門課程的興趣，加快加深學生對這門課的理解與運用，從而可以保證課堂授課質量。

2.學生進行課前5分鐘演講。每節課安排兩名同學進行2至3分鐘的課前演講，演講主題的選擇涉及本課程內容，演講方式（可以選擇幻燈片PowerPoint、視頻、模型等多媒體展示方式）及內容由學生自行決定。演講結束后，任課教師進行點評并引導學生們進入限時互動提問環節（大約2分鐘）。十年的課堂教學問卷調查結果表明這種方法能夠促進課堂教學，有利于將課本理論點與實踐工程巧妙融合，明顯地提升了教學效果，不僅鍛煉學生的表達能力，提高學生的學習主動性和積極性，同時將學生的參與和老師的授課相結合，使得教學模式變得豐富多樣，創造了一種新興的教學模式。調查表明，學生對開放式課堂的接受度超過90%。

3.走出課堂的實踐性實習。《建筑給水排水工程》這門課程具有多課程理論點交叉、實踐性強等特點，與我們的日常生活息息相關，因此安排學生走出課堂，充分利用上海擁有許多特色高層建筑（比如上海市長寧區中山公園龍之夢購物中心、黃浦區K11購物藝術中心，靜安區梅龍鎮廣場）的優勢，通過分組考察學習，了解上海市地標性高層建筑的給水排水設計和施工特點。實踐性實習可將理論知識與實際工程相融合，在課外實踐性實習中，學生通過實地考察各類建筑的給水系統、廢水系統、污水系統、雨水系統、熱水系統、熱水回水系統以及消防系統等的設計與布置，結合課堂理論教學與設計規范、設計規程、設計手冊等建筑給水排水相關資料，來驗證上海地區具有典型代表意義的建筑是與其相符的。而在實踐實習中通常也會發現問題，比如管線布置不妥當、施工不嚴密等問題，在課堂中展開討論，實現了從實踐回歸理論。通過實踐性實習，學生們既能找到實際設計中與資料相符的地方，也會發現設計存在的弊端，從而在今后的設計和工作中注意相關設計細節，規避不恰當之處。通過這一系列舉措，學生對《建筑給水排水工程》這門課程的理論與實踐有了密切結合，加深了對原有基礎知識的印象，靈活掌握與運用設計規范，為學生今后走向工作崗位打下夯實基礎。

4.新技術軟件的課程應用。傳統的課程理論教學具有局限性，缺少相應的教學實體模型，影響了學生對本課程專業知識的理解與掌握。為了培養優秀的卓越工程師，授課過程中可以借助自動計算機輔助設計軟件（Autodesk Computer Aided Design，AutoCAD）、建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）等軟件，與本專業知識點相融合，制作相關課件。BIM軟件具有可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性等特點，通過BIM技術構建出建筑給水排水模型，更準確地體現出建筑物本身的特性，讓學生形成管線布置的空間概念，合理地進行課程設計、畢業設計等實踐性設計，由此培養高素質、高技能的卓越工程師。

5.課堂線上線下互動方式。基于網絡資源的線上線下雙向互動教學模式是我國教育信息化帶動教育現代化的必然趨勢。在新媒體高速發展的今天，課程教學也可以借助網絡平臺，比如班級郵箱、QQ群以及微信群等，老師和學生建立實時互動模式，在非上課時間進行專業問題解答，教師參與學生們的實時互動與討論，及時解答學生們的疑問，深化了課堂教學的效果，極大地提高了學生對本課程的興趣與求知欲，幫助學生進行個性化的線上自主學習。線上線下互動方式體現了學生學習熱情的長效性、師生互動的及時性以及全員參與線上學習的必要性。在歷年畢業生反饋信息中也得到驗證，大家獲益匪淺，與課堂教學內容相輔相成，學習了很多有用的知識。

6.規范講解及運用。《建筑給水排水工程》的課本內容不僅涵蓋了理論知識，同時還有相關規范穿插在教材中，主要包括《建筑給水排水設計規范》GB50015-2003（2015年版）、《消防給水及消火栓系統技術規范》GB50974-2014、《自動噴水滅火系統設計規范》GB50084-2017和《建筑設計防火規范》GB50016-2014等。目前，應用于高校卓越工程師教育培養計劃的《建筑給水排水工程（第六版）》出版日期為2010年8月，已經修訂了相關規范里的新內容。但是隨著我國建筑行業高速發展，建筑給水排水工程相關規范更新速度遠大于課本內容，考慮到適用于建筑給水排水工程的規范較多、教材版本無法與規范更新同步等一系列原因，任課老師可以將最新的規范帶入課堂，與課本內容同步教學，同時布置對比新舊規范不同內容的課后作業，有利于充分調動學生學習的積極性，也有助于學生熟練運用規范，成為今后學生的課程設計、畢業設計乃至實際工程運用時的過渡橋梁。

7.科研成果的轉化。將科研成果融于課堂內容講授中，更新相關的課程授課內容。比如在《建筑給水排水工程》課本中第9章“飲水供應”是關于飲水供應系統的相關知識，可以結合世博會直飲水的技術，將直飲水這項科研技術引入課堂教學，結合建筑給水排水系統設計，優化傳統的飲水供應技術；再比如《建筑給水排水工程》課本中第11章“建筑中水工程”，一直以來中水處理都是本專業的研究熱點，將中水處理的相關科研成果融入建筑設計中，改進傳統處理工藝與設施。將科研成果融入課堂教學，開辟教學新思路，對課程內容進行加深與擴展。

四、結語

基于卓越工程師教育培養計劃的要求，提出教學改革，將傳統教學與多媒體課件相結合、學生演講與老師點評相結合、實踐實習與理論知識相結合、新型技術與多媒體展示相結合、科研成果與授課內容更新相結合，形成本課程教學從理論中來，到實踐中去的特色，使得本課程教學出現“理論→實踐→理論討論→實踐設計→理論分析與計算→在實踐中驗證”的良性循環，科學研究充實課堂理論教學內容，使得學生們能夠感知前沿的科研成果。

參考文獻：

[1]樊麗萍.教育部卓越拔尖人才教育培養計劃2.0版將于6月出臺，培養大科學家也培養大思想家[EB/OL].[2018-04-26].

https：//www.whb.cn/zhuzhan/xue/20180426/196368.html.

[2]董彥邦，賈佳.中國大學學術生產力、學術影響力和學術卓越性的特點分析——基于臺灣“世界大學科研論文質量排行榜”的視角[J].高教探索，2016，（9）：44-51.

[3]陳亞玲，王力.本科工程人才培養模式變革及學生滿意度調查——基于江蘇省“211工程”高校卓越計劃實施的實證研究[J].現代大學教育，2015，（6）：64-69.

[4]李偉英，高乃云，李樹平，等.《建筑給水排水工程》課程教學改革與研究[J].給水排水，2007，33（11）：87-89.