地方高校打造工科一流設計課程的實踐與探索

陳志莉 姚毅 周自堅

摘 ?要：工科高等教育課程中，課程設計是重要的專業(yè)實踐環(huán)節(jié)，為提高教學效果，加強學生工程能力培養(yǎng)，創(chuàng)建一流課程，克服現(xiàn)時教學時長縮減、師生比偏小的問題，改革排水工程“水泵站”課程設計團隊變革傳統(tǒng)教學方法，引入網(wǎng)絡教學、問答平臺，優(yōu)化教學評價方法，通過思政元素提升學生學習積極性，鼓勵挑戰(zhàn)性課題設計等方法提升了實踐課程的教學質量，為打造工科課程設計的一流課程實踐提供了有益的經(jīng)驗。

關鍵詞：地方高校;工科;一流課程建設;課程設計

中圖分類號：G642.0 ? ?文獻標識碼：A ? ?文章編號：1673-7164（2021）47-0110-03

建設一流大學、一流學科是我國高等教育在新時代、新經(jīng)濟背景下，為布局一批國家急需、支撐產(chǎn)業(yè)和區(qū)域的轉型升級，解決經(jīng)濟社會中的重大戰(zhàn)略問題，提升國家自主創(chuàng)新能力和核心競爭力而提出的重大決策。作為高等教育的發(fā)展建設目標，一流大學、一流學科需要在高等教育領域通過廣泛建設一流專業(yè)、一流本科來支撐。以本科為主導的一流專業(yè)是一流學科的基礎，是一流人才培養(yǎng)的基本單元，在專業(yè)平臺上把課程、教師、教學、學生及教學方法技術整合好，把專業(yè)建設扎緊辦實，辦好一流本科，才能實現(xiàn)一流人才的培養(yǎng)目標。

教育部2019年10月提出，提高課程質量，是決定人才培養(yǎng)質量的關鍵，也是落實教學改革成果，深化教學改革，貫徹落實習近平總書記關于教育重要論述和全國教育大會精神的重要舉措。“雙萬計劃”為落實上述要求，提出消滅“水課”，建設“金課”，規(guī)劃通過三年左右的時間，建設萬門左右國家級和萬門左右省級一流本科課程，實現(xiàn)不同類型高校一流本科課程建設全覆蓋，形成針對不同人才培養(yǎng)目標，建設適應創(chuàng)新型、復合型和應用型人才培養(yǎng)要求的一流本科課程。

地方高校以服務區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展為目標，為地方培養(yǎng)高素質人才，每年向社會輸送的畢業(yè)生占總畢業(yè)生人數(shù)比例超過90%，是“雙萬計劃”重要的參與方、實施方，在復合型、應用型人才培養(yǎng)的國家級課程，以及省級一流課程建設過程中，成為教學建設改革的主力軍[1]。

在一流課程建設的隊伍中，地方高校優(yōu)勢專業(yè)、特色專業(yè)的主干課，成為建設一流課程、打造“金課”的主力。在建設及已認證的一流課程中以專業(yè)理論課居多，參與建設的實踐課程建設則以仿真教學為主，通過虛擬仿真技術，實現(xiàn)模擬課程實踐現(xiàn)場，克服實際操作費用投入多、缺少直觀性、現(xiàn)實發(fā)生概率低或現(xiàn)實操作危險性大的問題。但對大多數(shù)實踐課程來說，實驗環(huán)境的構建基礎普遍較好，條件充足，依然采用直接操作的教學方式。

一、課程設計在工科教學中的地位和面臨問題

給水排水工程專業(yè)在我國已有近70年的發(fā)展歷史，2019年編制的“給排水科學與工程專業(yè)本科教學質量國家標準”中，專業(yè)知識體系包括的主要實踐性教學環(huán)節(jié)由實驗、實習和設計三個部分組成[2]。設計環(huán)節(jié)包括課程設計和畢業(yè)設計[3-4]。課程設計作為專業(yè)中對核心課程的延續(xù)，承擔著鞏固課程基礎知識，加強工程意識，熟悉專業(yè)技術規(guī)范、技術流程，進行工程設計訓練的功能。在設計過程中，學生需要逐漸認同樹立規(guī)范標準是設計準繩的概念，在掌握正確設計步驟、計算方法的基礎上，依據(jù)設計條件選擇正確、合理的參數(shù)，逐漸理解規(guī)范性、強制性和合理性間的平衡，完成從學習向設計創(chuàng)造的轉化。顯然這一過程需要教師能就設計提出有針對性的方法，以不同學生的接收能力為基礎，將知識能力區(qū)分為不同類型的知識能力（基本必需的、提高型的、隱形的），通過設計過程、實例講解、問題糾正、現(xiàn)場或線下問答，將知識、能力和素質培養(yǎng)傳遞下去。

以給排水專業(yè)的“水泵站”課程設計為例，應將設計課程教學目的改為引導學生研究設計資料，確定水泵站設計方案，掌握水泵站設計步驟、設計方法，熟練運用設計規(guī)范和設計標準，達到方案合理、計算正確的基本要求。通過設計訓練要求學生樹立規(guī)范標準是本專業(yè)設計準繩的觀念，理解設計中規(guī)范性、強制性和合理性間的平衡，實現(xiàn)從學習設計向設計創(chuàng)造的轉變。

對工程專業(yè)來說，課程設計不是對應課程的簡單后續(xù)，更多地承擔了工程師訓練的任務，在掌握設計步驟和計算方法的同時，需要學生將重心從書本轉移到規(guī)范，理解實踐設計的創(chuàng)新性與規(guī)范的原則性間的關系，使學生更接近實踐一線，理解原則和創(chuàng)新對工程人員的重要性，這也是培養(yǎng)一流人才、“卓越工程師”的應有之意[5-6]。

自21世紀初以來，高校建設發(fā)展加快，2018年在校學生規(guī)模達到3800多萬，高校專業(yè)教學改革傾向于學生素質和能力的提高，專業(yè)課程課時出現(xiàn)了一定幅度的縮減。導致在教學過程中師生比偏小，教師普遍感覺課程內容多，課時少，教師和學生的溝通成為實現(xiàn)教學目標的一個現(xiàn)實問題[7]。以給水排水工程專業(yè)為例，大多數(shù)專業(yè)課程經(jīng)歷了從60學時以上到48、42、36學時的變化，部分課程設計環(huán)節(jié)從兩周壓縮到一周，一個指導老師指導的學生數(shù)量也有了增加，結果教師和學生都感慨時間不夠，設計過程質量缺乏保障。學生、老師都以完成表面設計任務為目標[8]，無法進一步培養(yǎng)學生的規(guī)范意識、創(chuàng)新意識，達到提升學生工程素質的目標。

二、“水泵站”課程設計的教學改革探索

桂林理工大學給水排水科學與工程專業(yè)的“水泵站”課程設計教學過程中，教學團隊通過探索與實踐確定了五個教學改革措施，開展了為期1年的教學改革，取得了較好的教學效果，具體如下。

（一）課設前置，與理論課程通過網(wǎng)絡課堂結合

在課設集中教學周開始前，團隊通過Spoc、慕課或微課等網(wǎng)絡課堂形式與對應理論課結合，開展線上教學，提前完成部分教學任務。該方式下學生利用課余時間開展學習，不占用集中教學周的教學時間，便于老師和學生控制學習進度，對不易理解的部分，學生也可以反復回放重難點視頻。該方式克服了教學時間壓縮的問題，實質上既延長了教學時間，又能緊密結合對應理論課開展，有利于鞏固理論課的知識點，也能促進學生將理論課程的知識迅速應用到實踐環(huán)節(jié)中，提升對工程實踐的興趣。

（二）創(chuàng)建教學指導平臺，實現(xiàn)分階段教學

實踐中團隊分階段設計教學任務，及時把握學生進度，解決學生設計過程中的問題，課后，教學團隊通過創(chuàng)建的教學問答社區(qū)，回答學生設計過程中的問題。實踐中，團隊采用中國大學慕課平臺、學堂在線、QQ群組等多種平臺設置答疑社區(qū)或答疑群，布置作業(yè)、解答、討論學生疑問。答疑過程中，團隊根據(jù)理論教學進展，按一周一個任務的方式，將整個課程設計內容分成7—8個教學模塊，與理論課程教學結合起來開展教學答疑，具體包括“水泵站設計原則與規(guī)范”“泵站設計要求”“泵站類型選擇”“提升泵選型”“泵站平面布置”“泵站高程布置”“泵站總體完善”“泵站輔助工藝設計”8個專題，通過上述專題設計，可讓教學答疑的目標性更強，效果更好。

（三）按能力和目標的分層教學

團隊將課程評價標準劃分成基礎層、優(yōu)良層和創(chuàng)新層三個層次，引導學生掌握基礎知識后，進一步提高工程表達合規(guī)性、準確性以及美觀表現(xiàn)，鼓勵部分學生發(fā)展創(chuàng)新設計能力，激發(fā)并保持學生對實踐的渴望。實踐中，工程設計能力的評價通過三個層次來體現(xiàn)：1. 設計基礎知識的掌握熟練度;2. 工作成果表達的合規(guī)、準確美觀;3. 創(chuàng)新設計能力。在平臺教學建設中，團隊預先設定目標，把基礎知識的掌握熟練度作為最低要求，將對設計成果表達的準確性、完整性及美觀性作為良好設計的基礎，把挑戰(zhàn)性、創(chuàng)新性目標成果作為優(yōu)秀成果的標準。堅守基礎知識掌握熟練度是課程設計教學的基本要求，也是貫徹保護學習興趣第一的原則，在此基礎上，靈活掌握評價尺度，實現(xiàn)基本要求且能達到挑戰(zhàn)性或創(chuàng)新性目標的設計成果評定為良好，甚至優(yōu)秀。具體來說，在“水泵站”課程設計中，團隊把泵站設計步驟設計參數(shù)的選定、設計計算過程的正確性、泵的選型作為基本知識點控制，確保所有學生正確掌握。團隊依據(jù)制圖規(guī)范確定完整性標準、準確性標準及美觀性標準，按達到三類標準的百分比來評價學生成績。對能力較好、有思辨精神的學生，團隊還設置了泵站的自控系統(tǒng)設計、變頻設備應用等挑戰(zhàn)性課題，鼓勵學生開展挑戰(zhàn)性設計，鼓勵學生達到第三層次。

（四）個別指導與鞏固提高

進入集中教學周后，團隊以前期作業(yè)為依據(jù)，針對學生前階段表現(xiàn)出的基礎不足，開展個別指導，防止學生在基礎問題出現(xiàn)理解偏差。對前期已經(jīng)完成學習任務的，團隊按規(guī)范制圖要求，提出設計表達中的完整性、準確性和美觀性要求。在落實上述“三性”要求時，團隊需要加強在前期各平臺的思政建設，通過思政教育去影響學生，培養(yǎng)工程師素質，強化“細心、耐心、方法、技巧”。

（五）開放性平臺的建設

針對答疑解惑環(huán)節(jié)時師生比矛盾突出的問題，團隊在網(wǎng)絡教學平臺上成立學答圈，通過積分機制鼓勵學生間相互答疑，解答問題正確的學生可以通過積分額外獲得加分。為解決一些普遍性問題，團隊還錄制微課視頻，及時幫助學生解決學習中的困難。今后，團隊規(guī)劃在學答圈內引入本專業(yè)的學姐、學長，甚至已畢業(yè)的師兄、師姐，支持他們?yōu)閷W生答疑解惑，既能保證問答的及時性，也能聯(lián)系各級學生的友情，激勵在校學生的學習積極性。

三、總結

課程設計作為工科理論課程教學的延續(xù)，在培養(yǎng)學生實踐能力方面的地位舉足輕重，應當成為一流課程建設中的重要內容。為解決當前課設環(huán)節(jié)教學時長縮減、師生比偏小的問題，保證教學基本目標的落實，加強學生能力培養(yǎng)，“水泵站設計”課程改革團隊利用現(xiàn)代教學工具，結合“水泵與水泵站”教學進程，對傳統(tǒng)的課程設計教學模式進行教學改革。團隊利用線上慕課等平臺，在開展集中教學前機動授課，提前完成部分教學過程;通過創(chuàng)建平臺“學答圈”，鼓勵學生互助答疑，緩解了師生比偏小的問題，也激發(fā)了學生的學習興趣。團隊遵循激發(fā)學習積極性的原則，重新設定教學目標的三個層次，動態(tài)評價學生成果，同時在思政教育中強調工程師“耐心、細致”等基本素質的教育，直接提升了設計成果的完整性、全面性和美觀性，通過附加課題的設置，團隊鼓勵同學積極探索未知領域，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性。

工科高等教育課程中，課程設計是重要的專業(yè)實踐環(huán)節(jié)，將課程設計教學與對應的理論課有機結合，利用現(xiàn)代教學手段拓展教師、學生的溝通交流渠道，分層次評價學生學習成果，在鞏固基礎知識點時，開展工程師素質思政教育，鼓勵創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性設計，既能解決課程設計面對的現(xiàn)實問題，也能充分貫徹新時代的高等教育培養(yǎng)要求，建設高水平的“一流課程”，實現(xiàn)“一流人才”“卓越工程師”的培養(yǎng)目標。

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（責任編輯：淳潔）