“問題驅(qū)動—工程案例”交叉融合教學模式研究與實踐

摘 要：對目前建筑給水排水工程課程設(shè)置及教學過程中的普遍性問題進行詳細分析，提出教學改革的思路和方向。同時探索“問題驅(qū)動—工程案例”交叉融合教學模式的研究思路及實施步驟，為后續(xù)課程教學提供有益參考。

關(guān)鍵詞：建筑給水排水工程;問題驅(qū)動;工程案例;教學改革

根據(jù)《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》的要求，為培養(yǎng)出更多適應未來新經(jīng)濟和新興產(chǎn)業(yè)需要的，具備強工程實踐能力、高綜合素質(zhì)及國際競爭力的復合型新工科人才，高校需要持續(xù)深化工程教育改革、產(chǎn)教融合、校企合作、協(xié)同育人，推進傳統(tǒng)工科專業(yè)的改造升級以及新工科的建設(shè)與發(fā)展。因此，高校對學生的培養(yǎng)策略應從傳統(tǒng)的理論知識傳授向強化培養(yǎng)學生的工程實踐能力轉(zhuǎn)變。培養(yǎng)工程應用型和復合型人才，已成為當前工科教育面臨的重大挑戰(zhàn)。

建筑給水排水工程主要研究工業(yè)及民用建筑的給排水系統(tǒng)和消防系統(tǒng)。對標新工科理念下的課程內(nèi)涵，建筑給水排水工程課程以培養(yǎng)學生的工程實踐能力為核心，采用多元化的培養(yǎng)途徑，使學生能夠系統(tǒng)解決建筑給水排水領(lǐng)域的復雜工程問題，且勝任該領(lǐng)域的工程規(guī)劃、設(shè)計、施工、運營管理等工作，成為具備持續(xù)學習能力的新型專門人才。基于此，課題組的本次課程改革將圍繞培養(yǎng)學生工程能力展開，通過分析當前課程教學中存在的不足，總結(jié)課程的教學改革思路，并探索形成新的教學模式。

一、課程設(shè)置及教學過程中存在的不足

（一）單純的教材內(nèi)容難以滿足時代和人才培養(yǎng)的需求

建筑給水排水工程的應用性較強，為了緊跟建筑行業(yè)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提升，工程應用的標準和規(guī)范眾多且更新迅速。目前，涉及建筑給水排水專業(yè)的產(chǎn)品標準約有140項，工程建設(shè)標準約有26項。然而，現(xiàn)有的教材內(nèi)容陳舊、不夠全面，無法及時反映學科前沿的新技術(shù)和新思維。因此，需要重新整合構(gòu)建資源平臺，豐富教學資源，以滿足學生在學習和后期設(shè)計時的需求。

（二）教學模式單一，課程缺乏創(chuàng)新，教學效果不佳

當前的教學模式是以教師“滿堂灌”為主，學生參與度較低，這種被動的學習方式難以激發(fā)學生的學習興趣。這導致教學效果不盡如人意，難以滿足素質(zhì)教育的要求。因此，需要改變現(xiàn)有的教學方法，建立以學生為中心的教學模式，合理設(shè)計學習任務和考評機制。教師應作為協(xié)助者和督促者參與到教學過程中，以引導學生學習為手段，調(diào)動學生學習的積極性和主動性為目的，幫助學生提高學習效率。

（三）理論與實踐脫節(jié)，融合困難

盡管在培養(yǎng)方案中設(shè)置了課程實習、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)以輔助理論教學，但在具體執(zhí)行時效果并不理想。首先，實習方式主要以參觀為主，大部分學生缺乏學習主動性，只是“走馬觀花”地完成任務。其次，難以找到恰好滿足管道安裝要求的工地，且大部分工地因管道和設(shè)備被遮擋，只能參觀部分項目，這都使實習效果大打折扣，無法達到預期目的。由于缺少實踐感知，多數(shù)內(nèi)容只能依賴想象，同時標準規(guī)范條目繁多且難以理解，影響了學生對本課程專業(yè)知識的理解和掌握。課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計實踐環(huán)節(jié)對教師的工程能力有很高要求，但校內(nèi)的教師基本上都是畢業(yè)后直接參與教學工作，缺乏設(shè)計院和施工單位的工作經(jīng)驗，工程實踐能力較差。因此，需要在理論教學過程中融入實際工程案例、現(xiàn)場施工資料，并引入企業(yè)導師參與教學，采用多元化途徑培養(yǎng)學生的應用能力。

（四）考核評價方式單調(diào)傳統(tǒng)

傳統(tǒng)的考評方式較為簡單，主要由期末考試、平時考勤及作業(yè)組成，忽略了過程化考核的重要性。這不適應新工科對學生工程能力培養(yǎng)的要求。因此，應加強過程管理，優(yōu)化課程評價體系，重新構(gòu)建學生學習過程和學習結(jié)果的雙重評價考核體系。

綜合所述，現(xiàn)有的教學模式對新工科人才培養(yǎng)造成了諸多困擾，已然不能滿足當前要求，急需進行教學改革。

二、運用“問題驅(qū)動—工程案例”交叉融合教學模式解決教學中的問題及滿足工程能力培養(yǎng)需求

為了滿足新工科人才培養(yǎng)的需求，教學過程中應秉持“以學生的學習為中心，以學生工程能力培養(yǎng)為目標”的原則;以“學生必須具備的能力為核心，以學生如何學、教師如何教、理論如何指導工程應用、實踐如何促進理論提升”為主線，對傳統(tǒng)理論教學中存在的問題進行改革，構(gòu)建“問題驅(qū)動—工程案例”交叉融合教學模式，改進現(xiàn)有教學模式中的不足，優(yōu)化教學體系。新的教學模式將理論知識與工程實例探究緊密結(jié)合起來，實現(xiàn)從課本知識講授、智力培養(yǎng)向重視工程實踐能力培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。因此，在教學實施過程中需要精心設(shè)計。教師精講哪些內(nèi)容？學生自學哪些內(nèi)容？通過不斷提出問題來設(shè)計教學環(huán)節(jié)，將教學的主要內(nèi)容串聯(lián)起來，幫助學生厘清思路。采用提問的方式啟發(fā)學生思考，引導他們展開積極討論，從而激發(fā)學習興趣。

在教學過程中，如果僅講授理論知識而不聯(lián)系實際工程，則無法實現(xiàn)應用型本科教學的目標。因此，應結(jié)合工程案例，有效解決課本和規(guī)范中內(nèi)容繁雜、條款眾多、難以理解等問題，找出理論知識和實際工程應用中存在的偏差，進而反哺和提升理論知識體系。為解決理論知識與工程應用結(jié)合難、工程應用無法及時反饋并糾正理論偏差的困境，需邀請企業(yè)導師參與教學。在本次教學改革過程中，聘請了設(shè)計院和施工單位的企業(yè)導師參與教學，對學生實施校企合作協(xié)同育人的培養(yǎng)模式。企業(yè)導師必須以理論教學大綱和課程設(shè)計教學大綱的要求為依據(jù)，及時補充現(xiàn)場施工資料，選定難度適宜的工程施工圖紙用于教學實踐，同時確定授課內(nèi)容、方式和深度。

通過問題驅(qū)動理論教學，實現(xiàn)理論課程與工程案例的交叉融合教學，從而完成從課本知識講授到實踐應用的轉(zhuǎn)變，再由實踐回歸理論，加強對理論知識的理解和應用，形成良性循環(huán)。

三、研究思路與實施步驟

（一）研究思路

在本次教學改革中，提出合理且可操作性強的“問題”以及設(shè)計可行性的調(diào)研提綱是改革的關(guān)鍵所在。所設(shè)計的“問題”應具有代表性且難度適中，確保學生能夠通過實地走訪、查閱資料和平臺討論來完成。設(shè)計思路需條理清晰，避免重復性學習和授課。因此，在授課前，應與企業(yè)導師共同討論并擬定調(diào)研提綱，明確學生自學內(nèi)容、校內(nèi)教師重點講解的內(nèi)容以及企業(yè)導師需強化的內(nèi)容。

擬定好調(diào)研提綱后，選擇合適的調(diào)研場所至關(guān)重要，通常所選場所內(nèi)的系統(tǒng)應盡可能完善，管道盡可能外露。如果所選擇場所不能完全滿足調(diào)研要求，學生也應能通過查閱資料完成調(diào)研任務。本次教學改革選定了校內(nèi)和校外調(diào)研場所，校內(nèi)場所主要包括各教學樓、學生宿舍、食堂以及辦公大樓的建筑給水排水系統(tǒng);校外場所則選擇了建材市場。這些選定的場所基本能夠滿足學生的調(diào)研需求。

同時還需要和企業(yè)導師提前制定好在教學中要講解的工程案例，案例的選擇主要考慮工程的難度要適合學生現(xiàn)階段的學習水平，以及圖紙的完整性要包括建筑給水排水所有的系統(tǒng)和設(shè)備用房。本次教學改革選擇了太原不銹鋼產(chǎn)業(yè)園區(qū)生活區(qū)4#建筑給水排水工程設(shè)計（住宅樓項目）和霍州市商貿(mào)城建筑給水排水工程設(shè)計（公建類項目）兩套具有代表性的圖紙作為教學案例，圖紙內(nèi)容包括各個系統(tǒng)的平面圖、原理圖、大樣圖、軸測圖以及消防水箱間、消防泵房詳圖等。

依據(jù)上述研究思路，將對傳統(tǒng)課堂的教學過程進行重新設(shè)計，具體為學生組建學習小組—依托校內(nèi)建筑+建材市場+全新教學資源庫—帶著問題進行初步調(diào)研—系統(tǒng)理論學習（校內(nèi)教師和企業(yè)導師教學）—深入調(diào)研—總結(jié)和交流（深化理論知識）—形成研究報告。

（二）實施步驟

1.課前準備階段

（1）構(gòu)建層次豐富的教學平臺

層次豐富的教學平臺是推行新的教學模式的有力保障。建筑給水排水工程課程內(nèi)容復雜，系統(tǒng)眾多且相互獨立，同時現(xiàn)行的國家標準和行業(yè)標準繁多且更新速度快。教師很難將全部內(nèi)容穿插在課堂教學中，學生也很難線下獲取全部相關(guān)資料。為了更好地服務教學，需要整合教學資源，促進其與現(xiàn)行標準規(guī)范的有機融合。因此，構(gòu)建層次豐富的教學平臺，將線下資料和線上資料有機融合，形成合力，以完成整體教學任務。其中，線下資源主要是學生學習用的課本;線上教學資料主要包括現(xiàn)行的標準規(guī)范、圖集、實際工程施工圖（包括住宅類建筑、公共類建筑的多項工程）、手冊、教師講義、動畫視頻和相關(guān)鏈接（包括行業(yè)前沿新技術(shù)、各類工程應用的講座等）。這些資料都應在課前上傳至網(wǎng)絡(luò)教學平臺。有了教學平臺資料作為補充，學生在自學過程中可以隨時查閱最新的專業(yè)資料。學生的問題不僅可以在平臺上與教師進行交流，而且針對一些隱蔽管道和設(shè)備，施工現(xiàn)場的企業(yè)導師也可以進行實時拍攝并上傳至資料庫，及時解決學生的困惑。教學平臺的構(gòu)建不僅提高了學生的學習興趣，同時也培養(yǎng)了學生的工程師思維。

（2）學生分組調(diào)研

對學生進行分組，每組6—7人。在每個系統(tǒng)授課之前，依據(jù)調(diào)研提綱，各組需選定調(diào)研建筑。并以“是什么？在哪設(shè)？怎么做？”進行問題設(shè)置。將各個系統(tǒng)的分類、組成、設(shè)置位置和如何進行系統(tǒng)選擇作為一條主線，引導學生實地調(diào)研、查閱資料并進行思考。在上課之前，要求學生按系統(tǒng)完成調(diào)研。經(jīng)過初步調(diào)研，學生對每個系統(tǒng)已有基本了解，并形成問題，上課時能夠帶著問題進入課堂。提前調(diào)研和查閱資料可以發(fā)揮學生的主觀能動性，激發(fā)其對知識的探究欲望，為有效教學做鋪墊。

2.課中教學過程

在每個系統(tǒng)開始講課前，讓學生匯報調(diào)研結(jié)果和存在的問題，并分組展開討論。在此期間，學生和教師可以相互提問，匯報的學生可以提出疑惑，并向教師尋求答案。此環(huán)節(jié)可明確學生已經(jīng)掌握的知識點和教師需要強化的教學內(nèi)容。課中，教師除按照教學計劃講解各系統(tǒng)及設(shè)備用房的設(shè)計計算外，還要能針對學生的問題，對系統(tǒng)的設(shè)置原則及系統(tǒng)選擇有所側(cè)重地展開講解。學生課前自學和教師課中的集中授課相輔相成，提高了教學效果。每個系統(tǒng)講完后，學生需再次進行實地調(diào)研，經(jīng)過系統(tǒng)學習后對知識和標準規(guī)范形成基本認知。二次調(diào)研可加深學生對知識的理解，從而實現(xiàn)“實踐—理論學習—實踐驗證—回歸理論”的良性循環(huán)，讓學生的知識理解和實踐能力得到升華。

授課期間，對學生工程能力的培養(yǎng)應貫穿整個教學過程。在講解完各個系統(tǒng)理論知識后，教師可邀請企業(yè)導師參與教學環(huán)節(jié)，結(jié)合實際工程施工圖，對標準規(guī)范中難以理解的條文進行解釋并答疑，實現(xiàn)理論課程與工程案例的交叉融合教學，為學生工程實踐能力的培養(yǎng)提供保障。學期末，所有系統(tǒng)理論授課和實地調(diào)研均完成后，每個小組需 提交一份完整的研究報告。

3.課后考核評估

科學的考核評價機制是教學實施過程中必不可少的環(huán)節(jié)，主要作用是檢驗學生學習效果和促進教師教學調(diào)整。這一過程應遵循動態(tài)化、常態(tài)化和多樣化的原則。評價考核標準應與人才培養(yǎng)核心能力相匹配，避免采用單一的考試方式，要注重對學習過程和學習結(jié)果的雙重評價。考核過程要完善，考核形式要多樣，如采用考勤、課堂提問、小組展示、課后作業(yè)、研究報告等方式進行。此外，作業(yè)也要分梯級布置，內(nèi)容不僅要有側(cè)重概念性、理論性的基礎(chǔ)知識，也要包含工程應用性強的綜合分析題，使學生必須通過查閱相關(guān)規(guī)范資料才能作答。強化分級練習在夯實學生基礎(chǔ)知識的同時，也提高了學生分析與解決復雜工程問題的能力，同時又為工程實踐和國家注冊考試做了有效鋪墊。

分析了目前建筑給水排水工程課程教學過程中存在的問題，提出了細化分解知識框架、引入企業(yè)導師教學、加入課程社會調(diào)研、完善評價體系等多種教學路徑，構(gòu)建了可行性較強的“問題驅(qū)動—工程案例”交叉融合教學模式。新的教學模式從課前、課中到課后都十分注重理論與實踐的結(jié)合，一方面可極大提升學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的探究能力，另一方面強化了對學生工程應用實踐能力的培養(yǎng)。

課程教學改革是一個不斷完善和發(fā)展的過程，完善后的新模式將更加適應新工科人才培養(yǎng)目標的需求，教學改革的嘗試對后期建筑給水排水的教學以及學科的發(fā)展具有重要價值。

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責編：應 圖

基金項目：山西省教育廳高等學校教學改革創(chuàng)新項目“‘問題驅(qū)動—工程案例’交叉融合教學模式研究與實踐——以建筑給水排水工程課程為例”（編號：J20221202）

作者簡介：汪艷霞（1978— ），女，太原學院副教授，研究方向為建筑給排水新技術(shù);董春娟（1970— ），女，太原學院教授，研究方向為污水處理及資源化利用。