水工程施工課程教學方法探討

季斌，樊杰，何芳，王健，郭紹東，常 青

(武漢科技大學 城市建設學院，武漢 430065)

給排水科學與工程專業的設置是以實現良性的水的社會循環為理念，旨在培養高素質應用型人才以解決給排水行業核心問題[1]。水工程施工是高校給排水科學與工程專業開設的一門專業性和實踐性很強的課程，也是高年級本科生必須掌握的重要專業必修課，是為排水科學與工程專業開設的典型綜合專業課之一。該課程內容豐富，涉及面廣，主要內容包括給排水構筑物施工、建筑給排水工程施工、室外給排水管網施工、設備制作安裝、施工組織和質量管理等[2]。因此要求教師要能理論聯系實際，在大量閱讀相關專業書籍的基礎上還必須有一定的實際工程經歷或操作經驗，才能讓學生更好地掌握水工程施工知識、提高現場施工適應能力。另外，正確采用教學方法進行教學才能取得理想的教學效果。

一 構建聯系法

由于人類學習新知識的過程是基于對大腦神經網絡的改變，因此建立新知識點與舊知識體系的聯結顯得尤為重要，必須注重專業課程及知識點之間的聯系性。無論是課堂教學還是現場教學，都應該注重課程跟其他相關課程的知識點之間的聯系，引導學生從熟悉的知識領域進行延伸和開拓。水工程施工是一門綜合性較強、同多門學科相交叉的專業學科，也是基礎專業學科應用于實踐工程的重要課程。工程制圖、工程力學、水力學、普通化學、水處理微生物學、水泵與水泵站、給水排水工程結構設計、建筑給排水科學與工程、給水排水管網系統和水質工程學等必修課程是水工程施工的前導課程，也是該學習該課程必須掌握的基礎課程。而給水排水工程建設監理、水工藝設備基礎、給排水工程儀表與控制和水工程經等課程也與這門課息息相關。因此，在該課程的課堂教學上，務必使學生能跟所學的專業知識聯系上，在對學生前期專業知識認知的整體把握情況下進行深化和有意義的學習。比如在施工排水的輕型井點系統的講授過程中，首先交代輕型井點系統是應用于溝槽開挖前地下水位的降低，主要是為給排水管道施工做準備，讓學生知道其是給排水管網的施工準備工序，然后對照圖紙講授輕型井點系統的各部分組成和原理，加強學生制圖學的理解，在輕型井點的設置和原理計算上，要用到流體力學或水力學的基礎知識，在抽水設備上涉及到水泵的相關知識，最后講授輕型井點的施工工序，由上可知輕型井點系統這個知識點是跟好幾門課程相關聯的。將這些知識點與學生熟悉的課程知識點有效結合，符合奧蘇泊爾的認知同化理論[3]，這種方法屬于有意義的學習，有利于學生對知識的認識和掌握。

二 興趣導學法

興趣導學法符合啟發式教學的原則[4]，旨在教學中提高學生的學習興趣，激發學生的認知內驅力，培養學生的好奇心和探究欲，引導學生發揮主體作用，從而大大提高學習效率。水工程施工是一門偏工程應用的課程，對于大部分學生是比較枯燥的。因此，正確使用興趣導學法能夠激發學生學習的興趣，培養學生獨立思考、分析問題和解決問題的能力，引導學生學習自己感興趣的知識，從而提高教學的效果。對于本門課程而言，興趣導學法包括故事或詼諧語言導入法、前沿知識講授、問題教學法、明確課程目標法和愿景驅動法等。

（一）故事或詼諧語言導入法

利用一個簡短的故事或比較風趣的預言等作為引導性材料，過渡到知識點，有助于激發學生對將要學習的知識點的求知欲。在某些施工細節容易出錯的方面，講一些施工現場發生的真實故事，讓學生對知識點產生興趣和深刻的印象。另外，比如在溝槽開挖章節開始前可以表達“大家上大學之前可能不知道給排水干什么的吧，其實可以一言以蔽之，那就是我們不生產水，我們是大自然的搬運工和清潔工”，然后對水的搬運和清潔與專業之間的聯系做簡要說明，接著說水的搬運或運輸需要用到什么，學生肯定會說是給排水管網系統，提問管網系統是由哪些組成，是不是很大一部分埋在土里等，過渡到溝槽的開挖的知識點。這樣使用一段詼諧的話語作為“先行組織者”，有助于促進學生學習的遷移和興趣的提高。

（二）前沿知識講授

學生大都希望了解更多行業動態和發展趨勢，如果能切合所講授的知識點進行延伸，自然過渡到前沿知識的講授，往往可以提高學生學習興趣。盡管水工程施工課程比較偏向實際工程，前沿知識的講授同樣可以使學生對工程技術的發展產生興趣。比如在講開槽與不開槽施工法的時候，可以由排水管路的施工過程講到綜合管廊，講授綜合管廊的優勢，包括綜合管廊中水、電、氣和通信管路的設置。講到盾構法管路施工的時候，為了讓學生對盾構法的適用范圍有深刻印象，可以略講過江隧道的施工過程和展示一些現今的施工設備。另外除了專業任課教師外，可以聘請設計院專家及經驗豐富的施工人員開設前沿課題講座，有利于激發學生學習興趣。逐漸培養學生形成遇到問題—主動查詢—分類整理—吸收創新的思維方式，有益于學生開闊視野、擴充學習，了解相關知識領域的發展過程和當今技術前沿。

（三）問題教學法

問題教學法又稱為啟發式教學法，可以看成是興趣導學法的延續。現代心理學中，強調“思起于疑”，思考對于教育教學起重要作用[5]。因此在水工程施工教學中合時地提出問題，可以引起學生的注意力和積極的思維活動，使學生獲得解決問題的動機和興趣。比如在講開槽施工的下管工序的時候，可以提問“大家知道壓繩下管法是如何操作的嗎”，繼而再進行講授，或者通過多媒體動畫演示，可以使得學生對這個知識點有深刻的掌握。在講不開槽施工方法的過程時，可以提問，“大家知道什么叫不開槽施工方法嗎”，而后從溝槽的概念著手，展示重要的不開槽施工方法——頂管法施工，最后回歸到不開槽施工的概念和適用范圍。在講授金屬管材的時候，可以提問“大家知道什么樣的鋼管有縫嗎？如果有縫是否會漏水”，并進一步講解有縫鋼管即焊接鋼管的概念。在采用問題教學法的時候，可以有意識培養學生“追根溯源”或“刨根問底”的學習習慣，如講解水泥的時候，可以講解發現水泥的故事，讓學生了解石灰石和黏土原來可以碰撞出如此精妙火花的同時，也理解了科學的發現來源于對生活細節的觀察、思考和實踐。

（四）明確課程目標法

有了目標，才可有方向；目標越具體，方向越明確。在水工程施工課程教學中，讓學生課題教學中熟悉水工程施的課程目標，并能了解該課程目標與畢業要求指標點的關系對給排水科學與工程的學生掌握水工程施工的知識和技能而言顯得尤為重要。如在第一節課可以告訴學生水工程施工的課程目標是掌握給水排水管道工程的施工方法，掌握給水排水設備制作與安裝的基本方法，了解給水排水構筑物的施工方法，熟悉給水排水工程施工過程中施工組織及質量管理的一般程序，熟悉水工程施工三大目標控制，了解水工程施工建設監理的職責，理解和認識在給水排水工程施工過程中所需承擔的責任。另外，講授這些課程目標是如何與畢業要求指標點及專業培養目標對應的。在每節課程的教學內容上，可再次提醒學生該教學內容與課程目標間的關系。如此，可讓學生對本專業的培養目標及課程目標非常熟悉，也清楚了具體的學習目標，有助于提高學生對本專業的認識和興趣。

（五）愿景驅動法

愿景驅動法旨在向學生呈現給排水科學與工程施工行業的美好前景，讓學生從心底覺得課程的實用性和重要性，從而提高對該課程的上課興趣。作為給排水科學與工程專業的壓軸課程之一，水工程施工是對通俗基礎課程和專業基礎課程的總結，也是展現個人綜合能力的好機會。可以舉例在各類國內國際的大型施工過程中，都能找到水工程施工課程內容的影子，而勘察領域的精英們都有著過硬的施工素質及豐厚的薪資。另外很多執業資格證書的考試，如二級建造師、注冊設備工程師等，都會涉及水工程施工課程內容，而這些執業資格證書是作為一名優秀工程師的重要佐證材料。這些愿景可能在學生們心中埋下希望的種子，從而加強對課程的學習興趣。

另外，可以以本專業畢業生的就業現狀來驅動學生學習水工程施工課程的意愿。本專業的人才培養目標之一是本科畢業5 年左右，能夠在市政、建筑和水務環保等單位從事施工、勘察設計和運營管理等工作，獲得工程師基本訓練、中級技術職稱、通過國家注冊公用設備工程師或二級建造師考試，成為項目中的專業技術骨干(中層技術崗或中層管理崗)，而水工程施工課程的綜合性和實踐性正好使得其在該目標的達成上起到主要的貢獻作用。事實上，本專業畢業生能夠從事建筑和市政方面的施工、勘察設計和運營管理等領域的工作，部分畢業生繼續攻讀碩士研究生(國內外深造)。畢業生進入的施工單位主要為中國建筑集團、鋼鐵集團、中國鐵建集團和中國冶金建設集團；本科畢業進入的勘察設計單位為民營設計院，讀完研究生后可進入甲級設計院；本科畢業在環保水務公司從事運營管理工作。武漢科技大學(以下簡稱“我校”)給排水科學與工程專業畢業生以其扎實的理論基礎、較高的專業技能和突出的工作業績在水環境行業中具有一定的競爭力；畢業生強烈的社會及職業責任心，使得有關用人單位與我校給排水科學與工程專業建立了長期合作關系，也是我校該專業畢業生在就業競爭日趨激烈環境中，始終保持高就業率的有力保證；我校給排水科學與工程專業培養出了一大批優秀校友，通過建立校友長期聯絡機制和畢業生反饋機制，發揮校友的就業推薦功能，學校與用人單位保持良好的聯系與溝通，通過畢業生質量調查、實習實訓基地建設等方式，不斷拓寬就業渠道，在給排水的規劃設計、運營組織管理等領域做出了杰出的貢獻，良好的校友資源，提高了本專業畢業生的社會競爭優勢；用人單位對我校畢業生表現出的吃苦耐勞、樂于奉獻，踏實肯干和愛崗敬業的精神，以及扎實的理論基礎、較高的專業技能、較強的組織協調能力和創新精神給予充分肯定。

三 多媒體和案例教學

多媒體是計算機輔助教學中最重要也是最常用的教學資源，多媒體對學習的影響研究直接關系到計算機輔助教學中教學內容的組織與呈現[6]。在課堂教學中，通過多媒體課件、工地照片、模型、施工工藝動畫和錄像等形式，把書本上的重要內容轉化成具體生動的形式，如沉井施工、管子割刀切割金屬管道等，有利于學生提高對施工過程的感性認識。多媒體教學中，要注意控制課堂節奏，實時觀察學生課堂上的表現，在難以理解或重要的部分應該暫停并輔以板書，或者重復播放。

案例教學是施工課程教學的最重要的方法之一，是理論教學的重要補充。教師們可以在課堂上重現施工場景中遇到的關鍵問題，指導學生搜集有關資料并讓學生討論后發表意見，對各種意見進行評價后，再回到實際施工過程中具體用到的解決辦法，最后對工程現場的經驗和教訓進行總結[7]，引導學生用專業知識去解決生活中給排水施工遇到的實際問題。這樣有助于程序性知識的學習，提高工程實踐能力，也有助于學生思維和能力的鍛煉，培養應用所學專業知識解決復雜工程問題的能力，理解和認識在實施工程解決方案時所需承擔的責任。另外，施工過程中用到的小型部件，可在課堂上展示。比如在講到管材的時候，可以展示幾段塑料管，包括PE、UPVC、ABS 和PPR 等常用管材，讓學生互相傳遞進行觀摩，這樣有利于加強學生的感性認識。在講到閥門、水泵等附件設備的時候，可以帶學生去觀摩模型和校內的泵站等。另外，可以帶學生去水工程施工現場觀摩或實習，也可以是建筑施工或地鐵施工現場，讓學生對施工的過程有著切實的體驗，還可安排豐富的課外實踐活動，由帶隊老師與活動單位人員對學生進行指導與評價，有助于激發學生對水工程施工的課程的興趣。

另外，可在水工程施工的課程教學中加入非課程教學形式的實踐環節評估。非課程形式的實踐環節是大學生能力培養和能力體現的重要渠道。包括社會實踐、撰寫論文、學科競賽和志愿者活動等。通過社會實踐、學科競賽和志愿者等大學生實踐活動，讓學生直接去接觸社會和企業生產一線，將學校的專業理論知識與實際結合，提高學生綜合運用所學知識解決復雜問題的能力，提高表達與交流能力、批判性思維能力、終身學習能力和團隊合作能力等。非課程形式的實踐環節主要采用實踐成果或活動組織單位評價方式，如獲得的獎項、發表的論文和活動服務單位的評語等。

四 翻轉課堂

翻轉課堂(Flipping Classroom，FC)起源于美國，是多媒體教學的升級版，也是教育界關注的熱點問題之一[8]。翻轉課堂是對傳統教學的一種翻轉，學生在課堂下通常是閱讀文獻或觀看視頻或通過多媒體進行主動學習；而在課堂上，學生和老師通過討論、辯論或實驗等形式對學生課外所學的知識進行內化和應用。在我國，翻轉課堂與移動學習的概念相結合，誕生了基于微信平臺的翻轉課堂教學模式[9]，大規模在線開放課程(Massive Open Online Course，MOOC)與翻轉課堂教學模式的結合[10]，對FC 的發展起到了促進作用。大學生創新思維的培養是我國高等教育較缺乏的，大學生創新思維的培養受到大學校園環境、教學過程、科技競賽、社團活動和圖書館文化等諸多因素的影響。而課堂教學無疑是大學生創新思維培養的一個重要途徑。對給排水科學與工程專業而言，探索翻轉課堂教學模式在水工程施工課程的應用，著重培養大學生的創新思維，引導學生從不同的層面和程度去思考自己課前通過網絡學到的知識點，達到事半功倍的效果。以水工程施工課程為范例，將學生們所要學習的東西通過微信平臺、網絡硬盤和課程中心等共享給學生們，學生們在課堂下對所講知識進行預先學習和反饋，通過課堂上教師的引導的討論和作業，對學生所學的東西進行啟發式教學和引導，從而使得其創新思維得到培養和鍛煉。

為實施水工程施工課程的翻轉課堂，通過網絡平臺的建立，形成師生之間的全時空交流，網絡教學使學生隨時隨地都可以進行本課程的學習，并充分利用網絡資源，如視頻、實驗演示和電子教案等，教與學通過網絡互動，擴展學生知識面。另外，重視課程的導入，基本原理和內容采用傳統的講授式，推導和推論部分采用同伴教學法(Peer Instruction，PI)，設計揭示學生概念錯誤和引導學生深入研究的問題，變傳統的講授式為基于概念剖析的自主學習和合作探究，在大班課堂教學中構建一種學生自主學習、合作學習、師生互動的教學情境。以啟發式教學為主，在課堂上對網上所學的知識點以實例的形式進行討論，旨在引導學生去思考專業問題，并與課下所學知識點的結合，實現翻轉課堂教學模式對創新思維培養的促進作用。

五 結束語

本文基于教學實踐，結合高等教育學和高等教育心理學，系統提出了適用于此課程的具體教學方法，包括構建聯系法、興趣導學法、多媒體和案例教學及翻轉課堂。需要注意的是，需要結合以上方法對改門課程進行教學，如可以探索課內、課外，線上、線下的混合教學模式，實踐“啟發式(興趣式)+研討探究+翻轉課堂+實踐”教學模式，同時開展新工科背景下的校企合作[11]，有利于該課程目標的達成和給排水科學與工程專業培養目標的實現。更重要的是，通過水工程施工課程的學習，學生對給排水科學與工程專業產生了濃厚的興趣，使學生“學一行，愛一行”；同時，也掌握了此類專業實踐課程學習或心技能的學習方法，這些學習方法可以終身受用。