“新工科”背景下給排水科學與工程專業教學模式的改革研究

許霞 薛銀剛 蔣善慶 張秋亞

摘 要：新經濟對工科人才培養提出了新的要求。為了適應新工科下創新型人才培養的要求，對高校傳統教學模式提出了巨大挑戰。結合新工科的要求，改變傳統教學模式，通過多樣化的課堂模式、先進技術的應用來提高給排水科學與工程專業課程教學和實踐教學質量，以適應新經濟下創新型人才培養的需求。

關鍵詞：教學模式;給排水;人才培養;新工科

在新經濟背景下，教育部大力提倡“新工科”建設。2017年的“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，組成了新工科建設的“三部曲”，開啟了工程教育改革的新路徑。“新工科”并不是“橫空出世”，近幾年相關的工作一直都在探索推進。“新工科”人才培養要解決的是我國多年來累積的人才實踐不足、技能缺乏、中國制造2025面臨重大挑戰等問題。在“新工科”中，“新”包含三方面含義，即新興、新型和新生，即意味著新經濟下將催生一批新學科和交叉學科的產生，傳統的學科將進行轉型、改造和升級。在此背景下，對于工科人才的培養，更多強調創新、復合及應用型人才的培養。針對當下趨勢，各高校也積極行動，旨在推動“新工科”建設，提高本科課程教學質量，充分利用各種資源，通過課程的改革措施，以期提高教學質量，培養新經濟下復合創新型人才。

給排水科學與工程專業是基于化學、生物學和水力學等為專業基礎，研究和探索水的良性社會循環，服務于給排水行業的工程技術學科。在“新工科”背景下，常州大學給排水科學與工程專業以地方經濟和社會發展的人才需要為導向，結合學校“大工程觀導向的高等工程教育新模式”辦學特色，體現“卓越工程師”教育理念下工程應用型人才培養原則，在此培養目標下，迫切需要適合新工科理念的創新、復合及應用型給排水人才的教學模式，以達到給排水科學與工程專業的培養目標。

1 課程教學的改革

1.1 教學理念

新經濟、新形勢下我國對工科人才需求發生了很大的變化，傳統工科教育是以教師、課本為中心的教學理念，學生被動接受知識的傳授，這種理念和模式已經不足以達到“新工科”下人才培養的要求。新形勢下，應該及時轉變教學理念，以學生為中心，突出學生的主題地位，加強學生獨立及自主學習的習慣。新工科促使高校授課堅持立德樹人，德學兼修，著力培養工科學生的工匠精神，全面落實“學生中心、成果導向、持續改進”的國際工程教育專業認證理念，提升工程人才的培養水平。

1.2 教學模式

傳統教學是以教師講授、學生傾聽的形式開展的教學模式，教學資源閉塞、教學過于整齊劃一、效率低下，而且教師在課堂上所講授的知識內容也很有限。新經濟下，將互聯網技術與教育相融合形成“互聯網+”混合式教學。這種教學模式將傳統教學與在線教學相結合，在豐富教學手段和拓寬教學資源的同時，也極大地延展了教學的空間維度，為師生提供更多教與學的可能性[1]。

此外，采用翻轉課堂和研討式教學模式，以學生課前或課外預習或觀看教師的視頻課程，自主學習，強化學生的中心地位，培養良好地主動學習的習慣;教師不再占用所有課堂時間來傳授知識，而是將課堂變成教師和學生或是學生和學生之間的互動場所來進行答疑解惑、合作探討并完成課程作業，從而提高教學效果和質量。在課堂教學過程中，案例教學也是一種手段，提出課程中與實際相結合的一個主題，同時設計一些實際存在的問題，特別是與課程及專業相關的最新的研究熱點，通過學生在課外收集文獻資料，歸納總結，制作PPT匯報，然后組織學生進行課堂的探討。在整個過程中，培養了學生查閱資料的能力，了解了前沿的相關研究內容，同時也讓學生對課程的理論知識有了更深入地理解。這種新的案例教育理念下的探究式教學適應新工科建設背景下的要求，為創新型人才培養做出重要貢獻[2]。

2 實踐教學模式的改革

給排水科學與工程專業的實踐教學由課程設計、實驗和專業實習三部分組成。實驗包含課程實驗和實驗課程，課程設計及實驗均在校內課程設計教師和教學實驗室完成，專業實習通常安排在校外的合作實習基地展開，包含認識實習、生產實習和畢業實習。

2.1 課程設計

給排水科學與工程課程設計是專業培養人才中的重要一環，是一個解決復雜問題的過程，是能夠較好完成畢業設計的前提，課程設計過程直接影響學生的培養質量。給排水科學與工程課程設計主要包括《泵與泵站課程設計》《給水管網系統課程設計》《建筑給排水課程設計》《水質工程學課程設計》等。傳統的手寫設計報告和手繪課程設計圖紙，雖然在一定程度能夠防止抄襲并讓學生對內容有更深刻的了解，但是這種模式并不能滿足工程教育認證中所提出的“使用現代工具：能夠針對復雜工程問題，開發、選擇與使用恰當的技術、資源、現代工程工具和信息技術工具”要求。在課程設計中，如果可以盡量能做到一生一題，避免部分學生抄襲及不主動思考的行為，在此前提下，使用現代工程工具和信息技術工具提高學生文字編輯和繪圖的基本功。課程設計說明書中明確文字編輯要求和規范，繪圖方面明確軟件應用，通過規范化繪圖要求提高學生的軟件應用能力和繪圖規范性。學生在剛開始的設計過程中大部分以模仿為主，但這種方式不能對設計內容有深入了解，很難提高其專業的設計及計算能力[3]。理論與實踐雙融合可以有效解決這個問題。學生以理論知識為基礎，同時需要結合給排水科學與工程相關工作規范和工程經驗開展。學生必須掌握理論，熟悉規范，完成相關的設計要求。

2.2 實驗教學

給排水科學與工程在大學四年中涉及的專業課程實驗教學包括工程力學、物理化學、水力學、泵與泵站、水分析化學、水質工程學等數十門課程的實驗項目。傳統實驗教學的開展是根據老師的口頭講解和演示操作，學生通過模仿按部就班的操作實驗裝置并完成實驗步驟，最后整理總結并形成實驗報告。這種實驗教學無法鍛煉學生的獨立創新思維，不利于創新型應用人才的培養。首先，豐富實驗類型，驗證性實驗可以小組形式展開，比如實驗小組以3—4人組成，盡量保證每個成員能參與操作。同時加大設計性實驗比例，根據羅列的實驗項目，根據實驗內容以小組為單位進行實驗方案的設計。通過學生對文獻資料的查閱和探討，整理出實驗技術路線，并列出詳細的實驗進度安排，并根據實驗技術路線落實實驗過程，完成設計性實驗，最后各組完成實驗報告并進行PPT匯報，通過這種方式使學生變被動為主動，提高學生參與實驗的積極性，培養學生獨立思考的能力。其次，豐富實驗模式。可以嘗試將虛擬現實（Virtual Reality，VR）和增強現實（Augmented Reality，AR）等新技術應用在實驗教學中，解決了實驗或實踐中存在的“看不見、摸不著、進不去、想不通”的關鍵難題[4]。通過虛擬和實際操作相結合的方法進行實驗教學，加深學生對專業知識的理解。

2.3 專業實習

專業實習鍛煉和提升了學生實踐能力，是培養應用型本科專業技術人才的核心環節之一。而近年我國高等教育實現跨越式發展，學生規模急劇增加，而實習教學卻成為人才培養中較薄弱的環節之一。首先要重視專業實習在人才培養方案中的地位，其可以讓學生更好地理論結合實踐，強化專業知識。同時高校應該主動集聚社會資源參與人才培養，積極做好實習單位和實際基地建設工作，加強實習教師工作職責。給排水科學與工程專業設置認識實習、生產實習和畢業實習三個層次的實習教學環節。認識實習一般采用集中參觀的形式，學生通過對給水工程、排水工程及建筑給排水工程的現場參觀了解，建立對本專業的初步印象。生產實習主要通過參觀和頂崗相結合的形式進行，通過將學生分散至實習單位，在規定的崗位上進行頂崗實習，使學生完全履行崗位的所有職責，對學生的能力鍛煉起到很大的作用，通過理論和實踐相結合的方式鞏固課程知識。畢業實習主要是學生結合自己的就業意向和畢業設計選題，選擇適當的單位進行分散頂崗實習，運用所掌握的專業知識解決實習單位具體工程問題[5]。同時加強學生實習的“過程化”評價，努力夠構建多樣化的實習考核評價體系，突出實習的“過程化”評價。

3 結語

傳統的以教師、課本為中心的教學理念，以板書和公式化的PPT為主導的課堂教學模式已經無法滿足新工科建設下的需求。新工科背景下創新型人才的培養對教學模式提出了更高的要求，通過多樣化的課程教學模式、“過程化”評價的實踐考核體系、先進技術在教學中的應用來提高給排水科學與工程專業課程和實踐的教學質量，真正做到以學生為中心，以學促創，以創促學，以適應新經濟下創新型人才培養的需求。

參考文獻：

[1]孟二從，余亞琳，傘磊，黎強.基于“互聯網+”的工科課程混合式教學模式探索與實踐.大學教育，2020（8）：59-61.

[2]凌意瀚，楊洋，牛繼南，張平.新工科背景下的材料科學基礎課程案例教學模式思考.教育教學論壇，2020，（24）：253-254.

[3]張華，陸燕勤，林華，劉立恒，張杏鋒.給排水科學與工程專業畢業設計的教學實踐探討——以排水工程設計方向為例.科教導刊，2019，7（21）：64-65.

[4]蔡方，熊焰，司忠業.虛擬現實技術輔助綠色工程教育的探索與實踐.化工高等教育，2020，（2）：19-24.

[5]張鐵堅，張立勇，郭華，任軼蕾，劉俊良.地方高校土建類專業“12345”企業實習教學體系探索——以河北農業大學給排水科學與工程專業為例.高等建筑教育，2020，29（3）：168-174.