OBE理念下開展大學生科技創新活動探討

杜星 孫瓊 王志紅 秦雯 聶錦旭

［摘 要］ 科技創新教學活動作為專業訓練的載體，需要與專業評估認證標準體系緊密結合，而鼓勵學生開展科研創新的機制是工程教育認證的重要環節。開展“水質工程學”科技創新類活動，是給排水科學與工程專業基于OBE理念提升大學生專業知識和專業技能的關鍵途徑。通過具體案例分析，基于專業評估認證理念，結合廣東工業大學創新創業教育體系，以激發學生學術志趣為導向，探討了科技創新活動思路的設計。

［關鍵詞］ OBE理念；學術志趣；水質工程學；科技創新；給排水科學與工程

［基金項目］ 2021年度廣東工業大學普通教改項目“新工科背景下基于OBE模式的給排水科學與工程專業實驗教學改革與實踐”（廣工大教字〔2021〕71號）；2021年度廣東工業大學校級創新創業課程項目“凈水除污集成化設備創新訓練課”（廣工大教字〔2021〕57號）；2021年度廣東省教育廳本科高校教學質量與教學改革工程建設項目“‘工程教育認證+新工科背景下應用研究型工科大學給排水科學與工程專業核心課程群構建策略和實現方法”（粵教高函〔2021〕29號）

［作者簡介］ 杜 星（1989—），男，甘肅天水人，博士，廣東工業大學土木與交通工程學院副院長，副教授，主要從事膜法水處理技術研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）16-0170-06［收稿日期］ 2022-04-18

“基于成果導向”（Outcomes-based Education， OBE）工程教育理念起源于美國和澳大利亞的基礎教育改革，是當今風行的高等工程教育模式。從1994年OBE理念在美國教育界正式實施起，全球很多國家在不同方面、不同層次都進行了推行和實驗。注重反向教育設計理念和方法對普適性創新創業課程的設計與實施具有重要的指導意義?，F階段，給排水科學與工程專業擔負著緩解水危機和建設生態文明的歷史責任，圍繞國家重大需求和國民經濟發展，從水的社會循環角度觀察和研究問題。

我國給排水科學與工程專業歷經70年左右的發展，專業規模不斷壯大。截止到2019年年底，全國高校共有187個給排水科學與工程專業辦學點，全國給排水科學與工程專業每年的招生人數與畢業生人數均達到1.1萬人左右，在校生人數達到了4萬余人。結合我國給排水科學與工程專業發展現狀及面臨的問題，圍繞全面提高給排水科學與工程專業人才培養質量，明確戰略定位，轉變人才培養理念［1］。

廣東工業大學給排水科學與工程專業的教學目標包括：（1）能夠正確理解水處理基本概念、原理與方法，構建水處理基本理論知識體系；運用水處理知識對復雜工程問題進行識別、表述和解析，最終解決復雜水處理工程問題。（2）具有水處理構筑物與工藝流程的分析和設計計算及運行管理能力，能夠根據水質特定需求制訂合理的水處理工藝設計方案；能夠綜合考慮技術、經濟因素，提出優化設計方案。（3）在解決復雜水處理工程問題時，能夠合理分析與評價水處理復雜工程問題的解決方案對社會、健康、安全、法律與文化及環境的影響，樹立可持續發展意識。（4）具有社會責任感，能夠在水處理工程實踐中理解并遵守工程職業道德和規范，認識到給排水工程師應承擔的責任［2］。

結合給排水科學與工程專業工程教育評估認證標準與專業核心課程“水質工程學”教學內容［3］，高校應在本科教學過程中加強對大學生創新意識、創新能力、協作精神的培養，提升大學生綜合運用所學知識解決復雜工程問題的能力，強化大學生對給排水專業知識的理解。因此，積極貫徹《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》，全面提高給排水科學與工程專業人才的培養質量至關重要［1］。

一、“水質工程學”科技創新活動的基礎

（一）課程體系

OBE工程教育認證理念強調相關學校和專業須建立鼓勵學生開展科研創新活動的機制，能充分利用各種教學資源取得科技創新成果?？萍紕撔陆虒W活動作為專業訓練的載體，需要和專業評估認證標準體系緊密結合?！陡叩葘W校給排水科學與工程專業評估認證標準》由全國工程教育專業認證通用標準（7條）和本專業補充標準（3條）兩部分組成。其中在通用標準中，畢業要求包括工程知識、問題分析、設計/開發解決方案、研究、使用現代工具、工程與社會、環境和可持續發展、職業規范、個人和團隊、溝通、項目管理、終身學習等。因此，專業知識體系應能支撐畢業要求的達成。在給排水科學與工程專業補充標準中也強調了實踐環節和實驗條件對科技創新活動的支撐作用。

給排水科學與工程專業教育體系須遵循三大基本原則，突出產出導向，主動對接社會經濟發展需求，科學合理設定人才培養目標，完善人才培養方案，優化課程設置，更新教學內容，提高人才培養的目標達成度、社會適應度、條件保障度、質保有效度和結果滿意度［4］。以廣東工業大學為例，以應用為導向的課程體系設置如下：專業基礎課程（“水力學”“水分析化學”“水微生物學”“泵與泵站”“水文學與水文地質學”“儀表與自控”等）、專業課程（“水質工程學”“建筑給排水”“給排水管網”等）、實驗技能培訓課程（“測量實習”“認識實習”“畢業實習”“畢業設計”“課程設計”等）及實訓課程與創新創業課程。這部分課程主要集中于三個大方向：一是水質凈化與輸送方向，包括城市水資源的保護與利用、市政給排水的水質凈化工藝設計、工業給排水的水質凈化工藝設計、市政給排水管網規劃與設計；二是建筑給排水方向，包括建筑供水系統、排水系統、消防系統、熱水系統及其雨水系統等的設計與運營，建筑給排水工程的施工與經濟概預算；三是基于水的凈化和輸送技術衍生出來的方向，如智慧水務管理與決策、海綿城市建設與黑臭水體治理的設計與管理、水環境生態修復與園林水景景觀的設計、城市水系統智能化、排洪系統的設計等。

（二）廣東工業大學創新教育實踐體系

廣東工業大學給排水科學與工程專業依托國家級工程實踐教育中心，構建全方位協同創新機制，培養學生的實踐能力、工程素質、協作能力和創新精神。如表1所示，廣東工業大學創新教育實踐體系的具體支撐為：（1）獲國家教學成果獎、廣東省教學成果獎、廣東省教育教學成果獎、社會實踐一流課程等多種獎項；（2）近3年約50項國家級、省級、校級大學生創新創業競賽項目立項；（3）開展2門專業特色課程和1項專業競賽，主要為創新能力提升項目、凈水除污集成化設備創新訓練課，以及水處理系統和設備設計創新創意競賽；（4）獲批1個國家級工程實踐教育中心。

在競賽體系設計方面，基于OBE人才培養理念，設置了與專業知識相關、與社會聯系緊密的項目；鼓勵學生參與教師課題、各級“挑戰杯”課外科技活動與競賽、創新創業大賽、力學架構競賽、數學建模競賽、電子設計競賽等，收效明顯。同時，基于專業特色，組織參加全國泵與泵站知識競賽、水處理系統與設備設計創新創意競賽、全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽、“深水杯”全國大學生給排水科技創新大賽等特色競賽，學生創新創業活動參加覆蓋率達到100%。近四年獲得國家級、省級及校級大創項目立項近40項，獲得國家級競賽獎項9項，建設創新創業課程2門。

二、“水質工程學”科技創新活動的設計理念

結合知識單元、知識點，融入創新教學方式，強調學生創新思維、創新方法和創新能力的培養，提出創新思維、創新方法、創新能力的訓練目標，構建形式多樣的創新能力訓練單元。同時，跟蹤與評估學生在整個學習過程中的表現，并通過形成性評價保證學生達成創新能力要求。

創新能力訓練的主要目標可以總結為：（1）學生能夠掌握基本的分析工具和軟件，評價給排水科學與工程項目的設計方案，以及復雜工程問題的解決方案；（2）學生能夠基于水力學、水微生物學和水質工程學概念對工程問題進行研究，包括設計實驗、分析與解釋數據，并能夠通過信息綜合得到合理有效的結論，在創新能力方面得到有效的訓練；（3）學生能夠學會團隊協作，在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員以及負責人的角色。

工程教育認證標準要求學生具有解決復雜工程問題的能力，因此，教師應將工程實踐融入教學，將行業發展和生產工程中的新成果引入課堂?！八|工程學”課程為創新拓展體系課程，包含多種活動，是一門非常注重實踐性訓練的課程。在教學方法上，采用教師指導、團體協助的教學形式，根據不同活動指派不同專業教師進校指導和輔導，引導學生大膽創新，勇于探索，根據專業基礎知識進行綜合學習和訓練。同時，要強調學生的自主學習，在教師的指導下，學生應學會自主學習，掌握查找文獻資料的方法，善于思考，勇于探索，學會團隊協作；教師應充分利用互聯網建設課程資源，打造立體化教材（案例），采用線上線下相結合的混合式教學法，提供音像資料，進行虛擬仿真系統模擬操作等［5］。案例教學設計思路見表2。

三、“水質工程學”科技創新活動的思政元素

“持續改善環境質量”是《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》的主要內容。因此，推動給排水科學與工程專業復合型人才培養工作，將思想政治教育融入專業基礎課程和專業課程中，實現專業教育與思想政治教育同向同行至關重要。依據一流課程建設的指導意見，每門課程教學大綱應力求將課程思政理念貫穿教學全過程，將社會主義核心價值觀、生態文明建設、學科發展史等思政元素和專業課程教學元素相融合，實現價值引領［6］。課程思政建設要在所有高校、所有學科專業中全面推進，根據全面提高人才培養能力這一核心點，圍繞政治認同、家國情懷、文化素養、憲法法治意識、道德修養等，重點優化課程思政內容，提升教師開展課程思政建設的意識和能力，系統進行中國特色社會主義和中國夢宣傳教育、社會主義核心價值觀教育、法治教育、勞動教育、心理健康教育、中華優秀傳統文化教育，堅定學生理想信念，切實提升立德樹人的成效［7］。專業實踐環節課程思政教學內容主要由理想信念教育、社會主義核心價值觀教育、工程職業倫理教育和時事政策宣講構成［8］。以水生態文明為融入點，以海綿城市、智慧水務、綜合管廊、綠色建筑等生態文明建設熱點案例為載體，孕育課程思政生長點。

在強化水系統問題整體解決思路、突出水的良性社會循環理念的同時，使學生真切感受生態文明建設對于提高新型城鎮化質量、促進人水和諧發展的重要性和迫切性，為推進生態文明建設奠定理論基礎［9］?？萍紕撔马椖空n程思政案例如表3所示，將傳統經典內容的講授、大國工匠課程思政的精選、師生高交互性課堂的研討等與新媒體環境下新型教學模式相結合。

以給排水科學與工程專業為例，通過講清專業的社會作用、講夠專業的發展成就、講明我國的水情特征和講透與先進水平的差距等，把家國情懷有機融入專業教育，培養學生的專業責任感、國家認同感、擔當使命感、奮斗緊迫感，使學生把愛國情、強國志、報國行自覺融入堅持和發展中國特色社會主義事業、建設社會主義現代化強國、實現中華民族偉大復興的奮斗之中［10］。

四、“水質工程學”科技創新活動的持續改進

第一，創新教學方法。新技術、新手段，觀察和評價學生的學習狀態，發現問題，及時糾正或幫扶；采用定性和定量相結合的方法對畢業要求達成進行評價。

第二，注重本科生的參與程度。強化課程學習過程的在線監督，利用新媒體建立大數據評價體系，記錄學生在線活動“積分”，查看學生對線上平臺的使用情況。

第三，競賽題目與時俱進，研教結合，激發學術志趣。如何在“水質工程學”創新創業實踐課程中設計“學術志趣”這一導向？一方面，要通過科學合理的方式了解學生的學習思維和學習興趣；另一方面，要緊跟學術發展前沿，時刻關注行業發展動向，在提升業務素質的同時，研教結合，激發學生的學術興趣，促進專業知識的傳授與學習效果的提升。

第四，鼓勵學生深入城鄉鎮村、河海林原進行水資源、水環境等專項實踐考察活動和咨詢；鼓勵學生參加水污染防治，以及能夠提升水生態承載能力、促進人與自然和諧發展等相關的班團活動、科研訓練、學科競賽、大學生創新創業實踐等生態文明實踐教學活動。

結語

結合我國生態文明城市發展戰略目標與政策要求，有機銜接課程專業內容，通過科技創新競賽體系為給排水科學與工程專業人才培養提供了良好的平臺，對促進產教融合、提高人才培養質量、推動企業科技創新具有重要的意義；融合粵港澳大灣區經濟及產業優勢，緊密接軌行業需求，凝練辦學思路，持續完善培養模式，構建華南地區特色專業品牌；依托國家級工程實踐教育中心等平臺，打造“1+2+N”多層級育人體系，校地企多維融合驅動，培養學生的實踐能力、工程素質及協作能力；教研相長，雙向促進，充分利用各類創新創業活動，科教深度融合，培養學生的創新思維和創新能力，實現全方位協同育人。

參考文獻

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［10］張智，蒲清平，向平，等.給排水科學與工程專業家國情懷教育的思考［J］.給水排水，2020，56（10）：150-154.

Abstract： As the carrier of professional training， scientific and technological innovation teaching activities need to be closely combined with the professional evaluation and certification standard system. The mechanism aiming to encourage students to carry out science and technology innovation is an important part of engineering education certification. The science and technology innovation activities under the background of “water quality engineering” are the key way to improve the professional knowledge and skills of the students of water supply and drainage science and engineering based on the OBE （Outcome Based Education） concept. This paper discussed the design of science and technology innovation activities to stimulate students academic interests through case analysis， based on the concept of professional evaluation and certification， and combined with the innovation and entrepreneurship system of Guangdong University of Technology.

Key words： outcome based education concept; academic interests; Water Quality Engineering; science and technology innovation; water supply and drainage science and engineering