以高階性應用型人才培養為目標的“給排水管道工程”課程教學改革實踐

摘要：為適應新工科背景下社會發展對工程創新人才的需求，圍繞城鎮給水排水管網建設，以培養出具有工程師素養的高階性應用型人才為目標，基于“給排水管道工程”課程教學，系統闡述了與該課程教學改革實踐相關的內容，剖析了課程教學現狀問題，明確了問題解決思路，詳細論述了課程建設及應用情況，為全面深化高等學校工科課程教學改革提供借鑒。

關鍵詞：給排水管道工程；課程教學改革；高階性應用型人才培養；工程師素養

堅持立德樹人、以學生為中心的教學理念，立足重慶，面向全國，圍繞城鎮給水排水管網建設，培養具有工程師素養的高階性應用型人才。通過本課程教學，使學生掌握給水排水管道系統、取水工程等基本理論、基本知識，并能應用于解決取水和輸配水工程中的復雜工程問題；能夠應用數學、自然科學和學科基本理論，對給排水及相關領域的復雜給排水管道工程問題進行識別、表達；能夠運用所學知識，設計針對給排水領域復雜工程問題的解決方案；掌握供水管網中SCADA系統的監控數據采集方法，并能對實驗數據進行分析，得到合理結論。通過課程思政教育，促使學生形成良好工程職業道德和較強社會責任感的工程師素質。

1課程建設歷程

2014年，校級課程建設專項計劃項目，解決了教學內容知識陳舊、教學過程單一、實踐過程缺乏實效性與規范性的教學問題，豐富教學內容、強調教學重點、突出工程技術標準以增強教學內容針對性。采取工程實例融入教學過程以提高教學質量，過程考核融合期末考核以形成全方位、多層面考核方式；堅持以學生為主體，強化學生自主學習以培養科技創新能力。課程教學質量顯著提高，兩次網評分進入全校前20%。編寫的“給水排水管網系統”課程教案獲校級優秀教案一等獎。發表的課程教改論文《給水排水管網系統課程教學改革探索與實踐》獲評“多相杯”全國高校給排水科學與工程專業教改研究優秀論文。

2017年，建成在線課程網站并正式上線。解決了教學內容與教學學時之間的矛盾。采取在線課程網站建設，解決了教學資源建設問題，實現教學互動在線化、過程考核實時化。

2019年，校級教改課題。解決了課堂教學中學生自主學習能力不足問題。采取研究“知識—能力—技能”三位一體的教學全過程；構建注重能力培養、內容結構符合學生成長規律的課程教學體系；課程整合“水資源利用與保護”的取水工程知識點，并更名為“給排水管0c3da6122f659d573cb66d51c92a5996道工程”，構建了“取—輸—配—排”的課程知識體系；探索“知識—能力考核”的多元化、多維度的全鏈條考核方式；提出了以工程現象/問題為教學情境，理論與實踐貫通、邊學邊設計的教學模式；構建了“基礎—應用—提高”的多元化課程考核評價體系；課程學習滿意度高，主講教師的網評分均為T5等級。

2021年，校級課程思政示范課程培育項目。研究集價值塑造、能力培養、知識傳授“三位一體”的課程思政教學模式，更好地滿足學生成長發展需求，解決了學生職業道德意識薄弱、工匠精神差、為人民服務意識不強、家國情懷不高的問題。

2課程教學問題分析及改革實踐

2.1課程教學改革亟待解決的問題

一是如何從“知識學習”型的被動學習模式轉變為“高階思維能力”型的主動學習模式是本課程需要解決的一個重點問題。本課程圍繞高階性應用型人才培養目標，要求學生不僅掌握課程相關知識內容，而且強調課程知識的應用能力，尤其是復雜工程問題分析與解決能力（做到能力），并匹配今后工作崗位技能要求（發展能力）。為此，課程通過構建以“學”為主的教學情境，設計基于項目教學的實施過程，解決理論知識、工程問題分析與解決能力、崗位技能之間的匹配問題，形成“知識—能力—技能”的教學全過程，實現工程思維的培養。

二是如何將“知識考核”型的傳統單一考核方式轉變為“知識—能力考核”的多元化、多維度的全鏈條考核方式是本課程需要解決的另一個重點問題。由于傳統被動學習模式下的課程考核過分依賴于知識考查的理論考核方式，欠缺對知識理解、分析、應用等深層次能力考核，使得課程學習成果評價結果與實際學習效果不匹配［12］。為此，本課程圍繞課程教學產出評價要求，為體現出對學生高階思維能力的考核要求，客觀反映學生學習成效，注重過程性和階段性考核，引入學生自評和互評，使評價主體、方式、內容多元化，并形成多維度、全鏈條考核過程。

2.2課程內容與資源建設及應用情況

為體現課程學習的“高階性、創新性和挑戰度”，圍繞課程目標優化教學內容，基于課程設計任務——榮昌區吳家鎮給水排水管網工程設計，將課程內容結構按照管網工程設計步驟進行知識體系重構，依次為基本概念、工程資料收集、管網定線、水量計算、水力計算原理與方法、工程設計要求、圖紙繪制等階段編排課程內容結構體系，滿足“知識—能力—技能”的課程教學產出層次要求，并依據學科前沿動態與社會發展需求融合2018年新修訂的《室外給水設計標準》《山地城市排水管網設計規范》、海綿城市建設理念、綜合管廊等內容動態更新知識體系。

為滿足學生自主學習所需資源，課程按“知識—能力—技能”學習層次建成了豐富的教學資源，并已在教學課程網站上進行發布。如用于“學會知道”（知識層級）的教學指導文件（課程簡介、教材與參考教材目錄、課程標準、授課計劃、課程教學大綱等）、電子教案、電子課件PPT、教學視頻等資源；用于“學會做到”（能力層級）的工程案例庫、標準規范與圖集、軟件工具、視頻素材庫等資源；用于“學會發展”（技能層級）的鴻業繪圖軟件實操培訓視頻、優秀工程設計賞析、專家學術報告視頻等資源。

同時，為強化高階思維能力考核要求，滿足“知識—能力—技能”教學產出評價，建成了用于知識層級的考核評價反饋資源，如討論、投票、搶答、選人、測驗等課堂活動資源；用于能力層級評價的資源，如課后作業庫、課堂考試庫、課程考核母題庫、案例計算與分析試題集等資源；用于技能層級評價的資源，如基于項目（PBL）的小組學習任務、制圖技能訓練庫、工程設計文本編制任務清單、課程設計任務等資源。

目前，在線課程網站上的教學資源訪問量已超過23萬次，總下載量達1300余次。學生通過本課程資源庫，可實現自我學習和自身的可持續教育，如充分運用課程網站上的作業庫、試題庫、工程設計圖紙案例庫、在線測試、電子課件、專家學術報告視頻等，反復學習，使學生掌握知識，提高高階思維能力，并逐步達到工程設計崗位的技能要求。

2.3課程教學內容及組織實施情況

本課程圍繞工程設計崗位需求，將課程內容劃分為供水管網模塊、污水管網模塊、雨水管網模塊、管材與附屬構筑物模塊，按工程設計所需“知識—能力—技能”，在時間上先后遞進（先知識，再能力，后技能），內容上按“現象—問題—理論—方法—工程應用”單項推進（基本概念、工程資料收集、管網定線、水量計算、水力計算原理與方法、工程設計要求、圖紙繪制），“基礎—應用—提高”進階式學習（知識點掌握的知識單元學習，工程分析與解決能力培養的綜合性學習，規劃設計與咨詢技能訓練的任務型學習），以全面提高學生的工程實踐能力、創新能力和綜合能力。

課程按照板塊化教學內容，按“課前前置性學習—課堂教學活動深化—課堂強化學習—課后強化鞏固”的教學組織實施，以教學目標為錨發布任務，提供學習資源進行前置性學習，然后通過課堂活動測驗了解學習狀況，有針對性地串講實現知識內化，再通過課堂強化學習促進知識遷移與擴展，螺旋式上升，最后通過課后強化鞏固逐步提升學生能力。同時，在課程教學時融入學科前沿，促使學生結合學科發展的新思想、新進展和新成果形成能力發展與創新思維，并將課程中涉及的思政元素提取出來，重點強調工程師素養、崗位職業道德和價值培育等。

2.4課程成績評定方式

為體現對學生高階思維能力的考核要求，客觀反映學生學習成效，課程注重過程性和階段性考核，提升了平時考核在總成績中所占的比重（40%），引入學生自評和互評，使評價主體、方式、內容多元化。

根據教學設計策略創新性地提出了“課前測驗—課中測驗—課后作業”的過程性考核評價體系，以幫助學生培養自主學習習慣，促進學生對知識的掌握；而期末考核則通過設計場景化、探究式、遞進式的綜合應用試題（比例90%以上），增加挑戰性，培養學生獨立思考與處理復雜問題的能力；此外，為匹配工作崗位技能要求，將課程設計考核方式設計為分散至對應課程知識點的大作業形式過程考核、制圖技能訓練考核，以及任務完成作品的成果考核，以評價學生對工作崗位技能要求的匹配度（組織、協調、溝通、繪圖等崗位能力）。

2.5課程特色與創新

課程結合城市與行業需求，強化學生的實踐與創新能力培養，通過重構教學內容，踐行翻轉課堂，改革考核方式，形成如下特色和創新：

（1）從工程思維培養出發，確立了“學生主體，教師主導，能力培養，素質提高”的“知識—能力—技能”三位一體的先進教學理念，提出了以工程現象/問題為教學情境，打破應用與實踐的界限，將工程設計任務逐級分解為若干教學任務，形成邊學邊設計的教學模式；建立的任務引領的“工作室”和“畢業設計工作坊”制度，有效提高了學生的工程設計能力，畢業生廣受相關市政設計企業的青睞。

（2）圍繞職業崗位能力與技能并重，教學內容緊密聯系生產實際，構建了注重能力培養、內容結構符合學生成長規律的課程教學體系，提升工程能力的培養質量，并依據學科前沿動態與社會發展需求，更新了課程教學內容，適應社會和行業的需求。

（3）重視科研成果向教學的轉化工作，課程教學面向行業主戰場，與時俱進，通過課程教學內容專題化，融入科研新成果，訓練學生科研思維，有效提高了學生創新能力，學生創新成果突出，考研深造率逐年增加，并突破50%。

3課程評價及改革成效

本課程建立了課程學習效果反饋渠道，并采用課內評價、課程學習成效評價和技能跟蹤評價全鏈條評價模式，其中，課內評價用于評價學生對課程知識的學習狀況，課程學習成效評價用于評價學生知識應用、問題分析與解決能力，而技能跟蹤評價主要用于對學生工程問題分析能力、設計能力、表達能力、報告書寫能力等相關崗位工作技能與職業道德進行持續跟蹤評價與回溯診斷，進而構建“基礎（知識）—應用（能力）—提高（技能）”多元化課程評價體系，以全方位評價課程目標的達成度。

通過2020年的課程改革實踐，期末考核卷面平均成績為65.2分，有效提高了課程高階學習達成度，其中，除設計/開發解決方案指標點4.1的課程目標達成度尚未達到預期目標外，其余課程目標均已達成。同時，從2016級學生畢業設計與入職崗位工作反饋來看，通過本課程的學習，能較好匹配給排水管網工程設計能力、崗位工作技能要求，用人單位反映學生上手快，二次培養成本較低。此外，學生對本課程的評價高達4.9（滿分5.0），2020年主講教師的課程網評分數高于93分，達到T20和T5等級分數段，課程教學效果得到督導組專家和學生的充分認可。

4課程建設計劃

雖然本課程形成了“高階思維能力”的主動學習模式，提出了“知識—能力”考核評價方式，但普通學生的工程實踐能力不強、工程素養較為薄弱，與崗位就業能力存在一定差距［34］。因此，今后將重點圍繞以下方面進行持續改革：

（1）挖掘“思政元素”，培育工程師素質。在課程教學和實踐中，將知識、技能傳授與理想信念教育有機結合。例如，在講授管網發展史時，以典型工程引導學生為國家、為真理奮斗；在分析管網建設的社會問題時，通過橫、縱向的對立，讓學生全面客觀認識當代中國的發展道路和全球化的變化趨勢［56］。

（2）深化“引企入教”，增強學生工程能力。將大量具有豐富工程實踐經驗的企業高工從一線請到課堂并形成制度化，定期開展工程案例學術講座、課程講座等方式學習企業最前沿的技術與經驗，并將企業新需求引入學生課程大作業訓練，組織學生參與企業工程項目現場調研等相關專業實踐和工程訓練，營造工程訓練營、設計工作坊等實踐平臺，切實提高學生工程實踐能力。

（3）健全“產出導向”，實現課程閉環評價。建立專家評價、同行評價、學生評價和社會評價的綜合立體評價系統，健全“產出導向”課程評估體系，對課程教學產出過程進行閉環監控、評價反饋和持續改進，不斷提高課程教學質量。

結語

以“給排水管道工程”課程教學改革為例，論述了我國高等工科學校給排水科學與工程專業人才培養的現狀，指出了當下面臨的教學問題，提出以高階性應用型工程創新人才培養為目標的課程教學模式，并對課程內容、組織實施等進行了具體闡述。經課程教學實踐，達到了較好的效果，可為該課程及同類專業課程的改革提供借鑒。

參考文獻：

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［6］趙炬明.論新三中心：概念與歷史——美國SC本科教學改革研究之一［J］.高等工程教育研究，2016（3）：3556.

基金項目：重慶市高等教育教學改革研究項目（項目編號：223192）；重慶交通大學教育教學改革研究項目（項目編號：2203017）；重慶交通大學教育教學改革研究項目（項目編號：2203016）

作者簡介：劉非（1990—），男，漢族，湖北松滋人，博士，講師，主要從事給排水科學與工程專業研究及教學。

*通訊作者：陳垚（1983—），男，漢族，浙江永康人，博士，教授，主要從事給排水科學與工程專業研究及教學。