“新工科”背景下施工類課程教學(xué)改革與實(shí)踐
——以《水工程施工》為例

李冉，劉文文，李尋，李朝明，李澤兵

（東華理工大學(xué) 水資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西南昌 330000）

2017年以來，教育部積極推進(jìn)“新工科”建設(shè)，以主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，加快培養(yǎng)新興領(lǐng)域工程科技人才[1-2]。“新工科”建設(shè)強(qiáng)調(diào)要抓模式創(chuàng)新，對更新教學(xué)模式和創(chuàng)新體系提出了新要求，要促進(jìn)學(xué)生個性化發(fā)展，強(qiáng)化工程人才的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)[3-5]。高校是推進(jìn)“新工科”創(chuàng)新人才培養(yǎng)的主要陣地，要主動服務(wù)國家戰(zhàn)略需求，主動服務(wù)行業(yè)企業(yè)需要，積極探索實(shí)踐工程教育的新理念、人才培養(yǎng)的新模式。

給排水科學(xué)與工程專業(yè)隸屬于工程類學(xué)科，隨著給水排水系統(tǒng)的不斷發(fā)展，新材料、新技術(shù)和新工藝等在實(shí)際工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)及施工中得到廣泛應(yīng)用，對學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力和解決新型城鎮(zhèn)化給排水、水資源利用與水環(huán)境治理等領(lǐng)域復(fù)雜水系統(tǒng)問題的能力有較高要求。因此，有必要在給水排水專業(yè)人才培養(yǎng)過程中對專業(yè)課程進(jìn)行教育改革，創(chuàng)新教學(xué)模式，以滿足“新工科”背景下給水排水工程人才培養(yǎng)的需求。

《水工程施工》是給排水科學(xué)與工程專業(yè)的核心課程之一，具有綜合性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)。本文結(jié)合《水工程施工》的教學(xué)實(shí)踐和課程調(diào)查問卷，分析現(xiàn)行課堂教學(xué)模式存在的問題與不足，探討“新工科”背景下課程教學(xué)模式的改革。

1 問卷調(diào)查研究

1.1 問卷設(shè)計(jì)

本次調(diào)查研究以東華理工大學(xué)學(xué)習(xí)過施工類課程的本科生為研究對象，開展“施工類課程課堂教學(xué)研究現(xiàn)狀”問卷調(diào)查，問卷內(nèi)容建立在前期大量閱讀及整理分析文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出高校施工類課程教學(xué)突出顯現(xiàn)的一些問題，并依此進(jìn)行了問卷設(shè)計(jì)。主要調(diào)查內(nèi)容為：大學(xué)生基本情況（1-3 題）；施工類課程課堂教學(xué)開展情況（4-9 題）；施工類課程課堂教學(xué)存在的問題（10-20 題）；大學(xué)生對施工類課程學(xué)習(xí)的期望（21-24 題）。問卷調(diào)查對象為2017 級以及2018 級給排水科學(xué)與工程的130 名本科生，調(diào)查時間為2021年5月1日-5月6日。

1.2 問卷結(jié)果分析

對“施工類課程課堂教學(xué)開展情況”的調(diào)查結(jié)果顯示：大部分學(xué)生對課程內(nèi)容及相關(guān)知識感興趣（興趣很濃厚及興趣濃厚的占79.2%），且能夠理解大部分的課程內(nèi)容（全部理解及大部分理解的學(xué)生占68.7%），也認(rèn)為在課程學(xué)習(xí)過程中能力得到了提升（主要是學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)以及針對性解決問題的能力，共占比68.7%）。總體來說教學(xué)效果較好，但也存在課程信息量大、學(xué)習(xí)消化難（占比60.3%）以及部分學(xué)習(xí)內(nèi)容較為深奧、學(xué)習(xí)起來較為困難（占比27.1%）等問題，需要在以后的教學(xué)中進(jìn)行改進(jìn)。

對“施工類課程課堂教學(xué)存在的問題”的調(diào)查結(jié)果顯示：在教學(xué)內(nèi)容方面，大部分學(xué)生認(rèn)為課程內(nèi)容豐滿、邏輯性及結(jié)構(gòu)性強(qiáng)（占比64.6%），授課教師也能將最新的工藝和技術(shù)介紹給學(xué)生（占比75%），但也有問題需要引起重視，部分學(xué)生認(rèn)為教學(xué)使用教材較為陳舊，尤其是有部分前沿性的內(nèi)容在教材上沒有得到充分的體現(xiàn)（占比4.2%）。在教學(xué)方法方面，大多數(shù)學(xué)生對現(xiàn)有的板書和多媒體相結(jié)合的授課方式表示滿意（占比81.1%），但也有10.4%的學(xué)生認(rèn)為教學(xué)材料需要改進(jìn)，此外，學(xué)生和教師的互動也需要加強(qiáng)（占比8.2%）。

對“大學(xué)生對施工類課程學(xué)習(xí)的期望”的調(diào)查結(jié)果顯示：大部分學(xué)生對本門課程和課程授課的相關(guān)內(nèi)容滿意（占比93.9%），認(rèn)為可以改進(jìn)的部分主要存在于豐富授課手段和授課內(nèi)容、增加課堂互動以及改進(jìn)課程考核方式等方面。下面，筆者也將結(jié)合調(diào)查問卷對水工程施工教學(xué)現(xiàn)狀及改革措施進(jìn)行具體分析。

2 水工程施工教學(xué)模式現(xiàn)狀分析

目前，相比于“新工科”背景，《水工程施工》傳統(tǒng)教學(xué)模式主要存在以下問題。

（1）教學(xué)內(nèi)容滯后，適應(yīng)性不強(qiáng)。

隨著科技的快速發(fā)展，新施工技術(shù)、新材料和新工藝不斷涌現(xiàn)。課堂選用教材雖是21世紀(jì)高等教育給水排水工程系列規(guī)劃教材之一，但出版至今已有10 多年，并未編入新的管道設(shè)計(jì)理念和施工標(biāo)準(zhǔn)。比如國家大力提倡的綜合管廊系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能解決城市交通擁堵問題，還極大方便了電力、通信、供排水等市政設(shè)施的維護(hù)和檢修，對提高城市綜合承載力發(fā)揮著重要作用，但是綜合管廊技術(shù)在教材中并沒有同步體現(xiàn)。此外如地下給水排水管道盾構(gòu)施工技術(shù)，由于可實(shí)現(xiàn)自動化作業(yè)、勞動強(qiáng)度低和掘進(jìn)速度快等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于地下給排水管溝、地下隧道、城市地下綜合管廊等工程，如武漢地鐵6 號線施工及上海長江水底隧道等，但現(xiàn)行的多個版本的教材都未對相關(guān)技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)介紹。還有如深邃排水工程技術(shù)、現(xiàn)代綠色環(huán)保理念和海綿城市建設(shè)理念等內(nèi)容在教材中都未涉及相關(guān)內(nèi)容[6]。而課程上，即使筆者盡力將新工藝和新技術(shù)的相關(guān)知識傳輸給學(xué)生，但存在著不全面不深入的問題，與教材上的知識很難做到一一對應(yīng)和完全融合。因此，總體來講，《水工程施工》這門課程仍存在較為嚴(yán)重的教學(xué)內(nèi)容滯后以及教學(xué)內(nèi)容適應(yīng)性差的問題，導(dǎo)致學(xué)生無法及時接受最新技術(shù)[7]。

（2）教學(xué)方法效率低，缺乏創(chuàng)新。

目前該課程課堂教學(xué)雖以板書和多媒體相結(jié)合的方式，但大多采用“填鴨式”教學(xué)方法，“照屏宣科”的現(xiàn)象仍然存在。課堂上，教師與學(xué)生之間缺少互動環(huán)節(jié)，以致學(xué)生上課缺乏主動性，課堂教學(xué)缺乏先進(jìn)性和趣味性[8-9]。由于水工程施工實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，以教師講授理論知識為主導(dǎo)的單一授課方式使學(xué)生掌握施工工藝和施工技術(shù)等知識的效果并不理想。如給水排水工程構(gòu)筑物的沉井施工和圍堰施工等內(nèi)容，傳統(tǒng)的教學(xué)方法會使學(xué)生空有理論知識，對施工設(shè)計(jì)和操作缺乏直觀、感性的認(rèn)識。所以，有必要對傳統(tǒng)教學(xué)方法進(jìn)行創(chuàng)新，在課堂授課過程中，靈活融入案例分析、分組討論等教學(xué)方法，以提高教學(xué)質(zhì)量。

（3）考核方式單一。

目前，我國大部分院校對該課程的考核主要是閉卷考試和平時成績相結(jié)合的方式。這種考核方式側(cè)重于對理論知識的考核，學(xué)生為了應(yīng)付考試而學(xué)習(xí)，沒有真正去理解知識點(diǎn)內(nèi)容[10]。這種考核方式不能鍛煉學(xué)生思維能力和解決實(shí)際問題的能力，無法使學(xué)生做到學(xué)以致用。

3 水工程施工課程教學(xué)改革的措施

從給排水工程發(fā)展所需的“新工科”人才培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，以培養(yǎng)學(xué)生工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工能力為核心，探索基于“新工科”背景的《水工程施工》課程教學(xué)改革，具體改革措施如下（見圖1）。

圖1 “新工科”背景下《水工程施工》課程教學(xué)模式

（1）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。

教學(xué)內(nèi)容是教與學(xué)相互作用過程中有意傳遞的主要信息，教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化直接影響教學(xué)實(shí)效。“新工科”建設(shè)適應(yīng)以新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式為特征的新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，在“新工科”背景下，作為傳統(tǒng)專業(yè)課程，《水工程施工》教學(xué)內(nèi)容的豐富和優(yōu)化勢在必行。①堅(jiān)持成果導(dǎo)向教育。水工程施工課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)是使學(xué)生能夠系統(tǒng)掌握施工的基本原理、能夠應(yīng)用所學(xué)到的理論基礎(chǔ)知識與方法解決在給排水科學(xué)與工程領(lǐng)域中所涉及的工程技術(shù)問題，并具有主動探索和獨(dú)立思考的能力和創(chuàng)新意識。所以，要按照學(xué)習(xí)目標(biāo)確定教學(xué)策略，完成新理念、新標(biāo)準(zhǔn)下的課程講義和教案的編寫。②引入工程技術(shù)發(fā)展前沿成果，教學(xué)內(nèi)容要體現(xiàn)前沿性與時代性。及時更新課程教學(xué)內(nèi)容，課程講授中大膽舍棄過時的、不實(shí)用的舊知識，重點(diǎn)講授國家推廣的新型材料以及新的施工工藝。如在講授鋼筋混凝土水池施工時，就應(yīng)該將老舊技術(shù)的詳細(xì)介紹變成了解，而重點(diǎn)介紹現(xiàn)在“綠色建筑”理念下，國家推廣的裝配式水池施工技術(shù)。如引入港珠澳大橋的島隧工程施工，采用了世界首例深埋沉管技術(shù)，首創(chuàng)了外海深插超大直徑鋼圓筒快速筑島技術(shù)，不僅縮短工期超過2年，還實(shí)現(xiàn)了綠色施工。這樣學(xué)生不僅可以對舊技術(shù)的發(fā)展及不足有足夠的了解，還能掌握新的技術(shù)。

（2）創(chuàng)新教學(xué)方法和教學(xué)手段。

《水工程施工》是一門實(shí)踐性強(qiáng)的課程，傳授式講課方法過于空洞和抽象，不能直觀地讓學(xué)生了解工程施工。所以，①在授課過程中，將多媒體手段和網(wǎng)絡(luò)資源相結(jié)合，通過動畫、視頻等方式向?qū)W生介紹施工技術(shù)，如地基處理工藝、施工排水技術(shù)、頂管施工及盾構(gòu)施工技術(shù)等，提高課程教學(xué)的趣味性和學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。②引入案例教學(xué)法，針對可以采用案例教學(xué)的內(nèi)容，盡量利用實(shí)際工程案例對某知識點(diǎn)進(jìn)行講解，如在講解室外給水排水施工時，引入武漢雷神山醫(yī)院施工案例等，加深學(xué)生對室外給水排水管道施工技術(shù)的理解。③引入分組討論教學(xué)方法，如在講授地基施工時，讓學(xué)生分組討論比薩斜塔和虎丘塔呈傾斜狀態(tài)的原因，便于學(xué)生理解地基處理的重要性；這種教學(xué)方法，不僅可以提高學(xué)生的參與度、學(xué)習(xí)的積極性，還可以加深學(xué)生對某知識點(diǎn)的理解。

（3）豐富考核手段和評價方法，使考核方式多樣化。

除了關(guān)心學(xué)生的期末考試成績外，①增加課堂討論與提問、課后作業(yè)等，如課后作業(yè)要求學(xué)生思考，武漢新冠肺炎疫情期間，在時間緊、任務(wù)重的情況下，火神山醫(yī)院基礎(chǔ)施工時采取的地基處理方法有哪些？以此培養(yǎng)學(xué)生思考問題、查閱文獻(xiàn)及解決問題的能力。②推廣網(wǎng)絡(luò)平臺教學(xué)，如超星、手機(jī)學(xué)習(xí)通APP 等，開展網(wǎng)上簽到、網(wǎng)上測驗(yàn)和網(wǎng)上討論等考核方式，提高學(xué)生課余時間學(xué)習(xí)的積極性，構(gòu)建智慧教學(xué)理念下混合式教學(xué)模式。

其中，教學(xué)理念的更新可以有效支撐教學(xué)方法的創(chuàng)新，并促進(jìn)考核方式的優(yōu)化，考核方式的優(yōu)化又可以促使教育理念創(chuàng)新，形成良性循環(huán)。同時，考核結(jié)果反饋可以加強(qiáng)教學(xué)方法的創(chuàng)新。三種模式相互促進(jìn)、相互提高。

4 結(jié)語

在“新工科”建設(shè)背景下，傳統(tǒng)的教學(xué)方法和滯后的教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)不能滿足給水排水科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)的新要求，因此，開展《水工程施工》課程教學(xué)模式的改革，豐富教學(xué)內(nèi)容，引入施工新工藝、新材料和新技術(shù)，創(chuàng)新教學(xué)方法，豐富考核方式，才能更好地幫助學(xué)生掌握施工基礎(chǔ)知識，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。