“新工科”視野下給排水科學與工程專業(yè)教學模式的改革探討

摘要：隨著科技的迅速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結構的調整，社會各界對高素質創(chuàng)新型人才的需求日漸增加，為了適應現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)結構變革需求，“新工科”教育理念應運而生。作為工程教育的重要組成部分，給排水科學與工程專業(yè)面臨著一系列挑戰(zhàn)，需突破傳統(tǒng)教育思想的桎梏，探索全新教學模式，以適應新時代發(fā)展需求?；诖?，本文從“新工科”理念的實質內(nèi)涵出發(fā)，針對當前給排水科學與工程專業(yè)教學存在的問題，提出有針對性的解決措施，并在此基礎上展開創(chuàng)新性探討，這對于目前新工科背景下的人才培養(yǎng)具有推廣意義。

關鍵詞：新工科；給排水科學與工程；教學模式

“新工科”的提出，為主動應對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務創(chuàng)新驅動發(fā)展、“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略提供了契機。自2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設，先后形成了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”，并發(fā)布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》、《關于推薦新工科研究與實踐項目的通知》，全力探索形成領跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗，助力高等教育強國建設。在此背景下，若想讓學生在未來能夠解決更復雜的工程問題，還需讓學生多參與工程實踐，只有全過程了解工程問題，才能培養(yǎng)出更能適應新工科發(fā)展的綜合型人才。因此，給排水科學與工程專業(yè)教學面臨一系列教學改革，需要從教學理念、教學方法、評價體系等多方面入手，進行創(chuàng)新改良。

“新工科”概述

“新工科”范圍廣泛，包括新型工科、新生工科和新興工科等方向，主要以互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)智能為核心，涉及大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、區(qū)塊鏈、虛擬現(xiàn)實、智能科學與技術等相關工科專業(yè)。新工科的建設不僅是應對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的重要舉措，也是為了適應新經(jīng)濟、新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展背景。其目標在于培養(yǎng)實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型新工科人才。這些人才不僅在某一學科專業(yè)上學業(yè)精深，具有深厚的理論素養(yǎng)，而且具備“學科交叉融合”的特質，能夠跨越不同領域進行創(chuàng)新。他們善于運用所學知識解決現(xiàn)有問題，同時也具備學習新知識、新技術的能力，以應對未來發(fā)展帶來的挑戰(zhàn)。這些人才在新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革中發(fā)揮著至關重要的作用，是推動社會進步和發(fā)展的重要力量，對于國家的發(fā)展和競爭力的提升具有重要意義[1]。

當前給排水科學與工程專業(yè)教學存在的問題

理論與實踐脫節(jié)

給排水科學與工程專業(yè)教學理論與實踐脫節(jié)是一個比較普遍的問題。由于傳統(tǒng)的教學方式更注重理論知識的傳授，導致學生在學習過程中缺乏足夠的實踐機會，無法將理論與實際相結合。其次，由于實驗設備、實踐基地等實踐教學資源的不足，學生無法充分地進行實踐操作，影響了實踐能力的培養(yǎng)[2]。此外，部分教師缺乏實際工程經(jīng)驗，在教學過程中難以將理論知識與實際操作相結合，無法給予學生有效的指導。

課程內(nèi)容陳舊

給排水科學與工程專業(yè)教學存在課程內(nèi)容陳舊的問題。由于給排水科學與工程領域的技術更新迅速，新的設備、技術和標準不斷涌現(xiàn)，而教材內(nèi)容往往滯后于最新的技術和研究成果，導致學生所學無法適應行業(yè)的發(fā)展需求。其次，部分教師缺乏實際工程經(jīng)驗。另外，學校與行業(yè)之間的聯(lián)系不夠緊密，對于行業(yè)的發(fā)展動態(tài)和技術更新缺乏了解，難以將最新的知識和技術引入教學中。課程內(nèi)容的陳舊不僅影響了學生的學習效果，還限制了學生的職業(yè)發(fā)展[3]。

教學方法單一

給排水科學與工程專業(yè)教學存在的教學方法單一問題主要體現(xiàn)在傳統(tǒng)的教學模式上。這種模式通常以教師講授為主，學生缺乏主動思考和參與的機會，難以激發(fā)學生的學習興趣和主動性，影響教學效果，導致學生缺乏實際操作和實踐的機會，無法真正理解和掌握理論知識，無法培養(yǎng)學生實際操作和應用能力，也限制了他們的職業(yè)發(fā)展[4]。此外，一些教師過于依賴教材，缺乏與實際工程實踐的結合，也會導致教學內(nèi)容的滯后和實用性不足。

實踐教學資源不足

給排水科學與工程專業(yè)教學存在的實踐教學資源不足問題主要表現(xiàn)在實驗設備陳舊、實驗場地不足、實驗基地不足等方面，這導致學生無法接觸到最新的給排水科學與工程技術和設備，從而影響了實踐教學的效果。另外，實習是給排水科學與工程專業(yè)實踐教學的重要組成部分，部分教師缺乏實際的工程經(jīng)驗，無法有效地指導學生進行實踐活動，這些都對實踐教學質量帶來不利影響[5]。

評價體系不完善

給排水科學與工程專業(yè)教學存在評價體系不完善問題，目前大部分高校采用的評價方式仍以考試為主，忽略了對學生實際操作能力、創(chuàng)新能力等方面的評價。這種方式難以全面反映學生的實際水平和能力，也無法激發(fā)學生的學習積極性和創(chuàng)造力。同時，評價指標過于簡單或模糊，缺乏科學性和客觀性，這導致評價結果無法準確地反映學生的學習情況和能力水平。評價反饋是評價體系中非常重要的環(huán)節(jié)，然而部分學校在評價后沒有及時向學生反饋評價結果，也沒有進行針對性的指導和建議[6]，這使得學生無法及時了解自己的學習狀況和問題，也無法及時進行調整和改進。

“新工科”視野下給排水科學與工程專業(yè)教學模式的改革措施

強化理論與實踐的結合

首先，學校需加強實踐教學管理，明確實踐教學目標，建立完善的實踐教學管理制度，并在課程設置中增加實踐課程的比重，如實驗、實習、工程設計等。通過實際操作，學生可以更好地理解和掌握理論知識，提高實際操作技能。在此基礎上投入資金完善實驗設備，為實驗教學提供先進的實驗設備和工具，讓學生能夠進行真實的模擬實驗，增強學習效果。其次，給排水科學與工程專業(yè)所涉及的學科較多，如水分析化學、材料力學、流體力學、建筑給水排水工程等，以往針對這些課程教師主要采用授課形式講解課程實驗部分，使得學生缺少思考實踐能力。因此，通過改變傳統(tǒng)實驗教學方法，增加設計型實驗比例，通過授課教師出題，學生分組以團隊形式進行文獻調研、設計實驗方案并完成實驗內(nèi)容。整個實驗過程中，以學生為主，由學生獨立自由探索。同時，結合虛擬仿真技術，將部分實驗課（例如泵與泵站實驗、建筑給水排水工程實驗等）由線下搬到線上，以應對人工智能快速發(fā)展的社會需求。

在日常教學過程中，應引入工程實際案例展開教學，通過分析真實案例，學生可以更好地理解理論知識在實踐中的應用，提高解決實際問題的能力。此外，學校應積極與相關企業(yè)和工程單位建立合作關系，設立實踐基地，深入了解污水處理廠、自來水廠、水務環(huán)保公司、建筑公司、政府部門等企業(yè)、單位與市場的需求，充分建立產(chǎn)-學-研-用合作模式，通過參觀實習、座談討論、工程師講解等形式，使學生深入到工程一線，這樣學生可以直接接觸到實際工程環(huán)境，了解給排水處理工藝流程、設備運行、工程管理等實際情況[7]。最后，要加強實踐教學師資力量建設，培養(yǎng)具有實踐經(jīng)驗和實踐教學能力的教師。教師可以通過參加工程實踐、掛職鍛煉等方式積累實踐經(jīng)驗，提高實踐教學能力。

更新優(yōu)化教學內(nèi)容

首先，教師要時刻關注給排水科學與工程領域的新技術、新工藝、新材料等發(fā)展動態(tài)，及時將這些內(nèi)容納入教學內(nèi)容中，讓學生掌握最新的知識和技術。并在教學內(nèi)容中注重學科交叉融合，如環(huán)境工程、化學工程、土木工程等相關學科的知識，對給排水科學與工程專業(yè)的相關課程進行整合，構建科學合理的課程體系。避免課程內(nèi)容重復，加強課程之間的聯(lián)系和銜接，提高教學效果。與此同時，培養(yǎng)學生的綜合素質和跨學科能力，提高其適應未來發(fā)展的能力[8]。

其次，教師要注重強化基礎知識，包括數(shù)學、物理、化學等方面的知識。這些基礎知識是學生學習給排水科學與工程專業(yè)知識的基礎，對于提高學生的綜合素質和未來發(fā)展具有重要意義。再次，教師需注重實踐教學環(huán)節(jié)，包括實驗、實習、工程設計等。通過實踐環(huán)節(jié)，學生可以更好地理解和掌握理論知識，提高實際操作技能和創(chuàng)新意識。最后，教師要關注國際上給排水科學與工程領域的發(fā)展動態(tài)，引入國際化內(nèi)容，如國際標準、跨國公司案例等。這樣可以拓寬學生的國際視野，培養(yǎng)具有國際競爭力的專業(yè)人才。

教學方法的多元化創(chuàng)新

給排水科學與工程專業(yè)教學需注重教學方法的多元化創(chuàng)新，教師要引入新的教學方法，以解決問題為導向，增加設計思維，借助實際案例引導學生分析問題，提高學生解決實際問題的能力。在此過程中，根據(jù)目前社會需求，教師組織學生進行角色扮演，對實際工程解決問題的場景進行還原[9]。同時鼓勵學生分組進行討論和協(xié)作，共同完成一項任務或解決一個問題，并通過問答、小組討論、互評等方式增加師生之間的互動，提高學生的學習興趣和參與度，以及培養(yǎng)其團隊合作精神和溝通能力。除此之外，教師在教學過程中可以嘗試引入實際工程項目，讓學生在實際項目中學習，項目可以是小型實驗，也可以是大型的實際給排水工程設計。

與此同時利用在線平臺、翻轉課堂等，實現(xiàn)線上線下相結合的教學模式，提高學生的學習自主性和參與度。課前：學生可以在課前提前學習給排水科學與工程專業(yè)的課程，其次可以充分利用網(wǎng)上資源，收集和了解國內(nèi)外與本專業(yè)相關的新技術、新方法、新設備，提前掌握目前國內(nèi)外需求及最前沿技術工藝；課中：老師根據(jù)所學內(nèi)容設置工程案例，并展示相關的視頻、圖片等資料，鼓勵老師和同學討論，提高學生的參與度；課后：學生可以通過參加學科競賽、自選實驗等形式，豐富學生專業(yè)實踐體驗，從而滿足“新工科”視野下創(chuàng)新應用型人才的需求。

加強實踐教學資源建設

給排水科學與工程專業(yè)教學需要有足夠的實踐教學資源，學校需投入足夠的資金更新實驗設備，可以購買先進的給排水處理實驗裝置，為學生提供更真實的實驗環(huán)境。也可以建立虛擬仿真實驗平臺，模擬給排水處理過程和工程設計。學生可以通過虛擬仿真實驗平臺進行模擬操作，提高實踐技能。另外，學校要加強與社會企業(yè)的合作，建立實踐教學基地，為學生提供更多的實踐機會。實踐教學基地可以設在當?shù)氐慕o排水工程公司或污水處理廠，學生可以在實踐中了解實際工程情況。

完善評價體系

完善評價體系對于給排水科學與工程專業(yè)教學改革而言至關重要。首先，評價元素要多元化，除了傳統(tǒng)的考試成績，可以增加實踐報告、項目成果、團隊合作表現(xiàn)等評價因素，評價方式可以包括筆試、口試、作品評定、實踐操作、日常作業(yè)、出勤率、小組討論參與度等。同時，將思政內(nèi)容融入到評價體系中，如小組討論匯報時鼓勵學生論文近十年來我國給排水行業(yè)的發(fā)展趨勢和對自身價值觀形成的影響。要注重學生的實踐過程和學習進步，而不僅僅是結果，以更全面地評價學生的能力。

在評價方式上，除了教師對學生學習情況的評價外，可以邀請行業(yè)專家對學生的實踐成果進行評價和指導，為學生提供更貼近實際的反饋和建議。還可以引入學生自評和互評機制，讓學生對自己的學習情況和團隊合作能力進行自我評價和互相評價，進而提高學生的自我認知和評價能力[10]。此外，學校還要建立有效的反饋與改進機制，及時向學生反饋評價結果，并指導學生進行改進和提高。教師可以定期與學生進行面談或通過在線平臺與學生進行交流，了解學生的學習情況和問題所在，并提供針對性的指導和建議。

結語

綜上所述，在新工科視野下，給排水科學與工程專業(yè)教學模式的改革對于培養(yǎng)創(chuàng)新型工程人才至關重要。通過強化理論與實踐的結合、更新和優(yōu)化教學內(nèi)容、教學方法的多元化與創(chuàng)新、加強實踐教學資源建設和完善評價體系等措施的實施，將有助于提高教學質量和人才培養(yǎng)質量，為行業(yè)發(fā)展提供有力的人才保障。同時，需要我們持續(xù)關注行業(yè)發(fā)展趨勢和人才培養(yǎng)需求的變化，不斷調整和完善教學模式，以適應時代發(fā)展的要求。

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基金項目：工智能背景下“水工藝設備基礎”課程教學改革研究：2024年安徽省高等學校校級質量工程項目“人工智能背景下?水工藝設備基礎?課程教改研究”（2023jy40）；2022年安徽省高等學校省級質量工程項目“安徽建筑大學九辰環(huán)境有限公司校企合作實踐教育基地”（2022xqhz009）；2023年度新時代育人質量工程項目（研究生教育）“市政工程專業(yè)學位《水環(huán)境評價與保護》教學案例庫”

作者簡介：張佳妹（1988— ），女，回族，安徽亳州人，博士，助理研究員，研究方向：給排水科學與工程、環(huán)境科學與工程。