給排水專業課程建設與教學改革探索 \t

摘 "要：隨著社會和科技的飛速發展，作為傳統工科的給排水科學與工程專業正面臨著新時代的機遇與挑戰。該文針對當前給排水科學與工程專業現狀展開探討，分析目前給排水科學與工程專業課教學存在的主要問題，提出相應的教學改革原則，歸納總結翻轉課堂、項目驅動、問題驅動和電子學習這幾種教學方法的定義、特點，并以此構建新型立體教學模式，結合其在水質工程學課程中的應用與效果，進行效果評價并揭示這一模式對提升教學效果的積極作用，總結教改成果并展望未來給排水科學與工程專業課程建設與教學改革的發展方向。

關鍵詞：水質工程學；教學方法；翻轉課堂；問題驅動；項目驅動；電子學習

中圖分類號：G642 " " "文獻標志碼：A " " " " "文章編號：2096-000X（2025）08-0154-05

Abstract： With the rapid development of society and technology， water science and engineering， as a traditional engineering major， is facing the opportunities and challenges of the new era. This paper discusses the current situation of water science and engineering， analyzes the main problems existing in the teaching of professional courses for water science and engineering， puts forward the corresponding teaching reform principles， summarizes the definition and characteristics of flipped classroom， project-driven， problem-driven and e-learning， and constructs a new three-dimensional teaching model， combined with its application and effect in water quality engineering courses， evaluates the effect and reveals the positive effect of this model on improving the teaching effect. This paper summarizes the achievements of education reform and looks forward to the development direction of professional curriculum construction and teaching reform of water science and engineering in the future.

Keywords： water quality engineering; teaching methods; flipped classrooms; problem-driven; project-driven; E-learning

水是生命之源、生產之要、生態之基，水資源維系著人類的生存和社會的發展。給排水科學與工程專業為水資源的利用與保護提供了專業人才和核心技術支撐[1]。水質工程學是給排水科學與工程專業的核心必修課程，是新工科背景下給排水高層次人才培養的主戰場，對其持續建設和教學改革是給排水科學與工程專業建設的重要內容[2]。本文根據多年來給排水科學與工程專業課程的實踐經驗，結合新型教學目標、模式及特點，深入討論新工科背景下的教學創新，聚焦多種新型教學方法在給排水科學與工程專業課程中的實踐應用，以培養新時代給排水科學與工程復合型專業人才。

一 "給排水科學與工程專業教學存在的主要問題

（一） "課程內容滯后

傳統教學內容更新不及時，未與國家水環境治理需求緊密結合，不能反映國內外行業發展趨勢，在創新性和挑戰性方面有待完善，無法滿足新時代學生多元化的培養需求。同時，在吸收材料科學、控制科學、信息科學等現代科學技術成果，逐步走向裝備化、自動化、信息化及智能化方面沒有及時跟進，傳統給排水科學與工程專業課程體系中，新興技術與專業課程仍未能實質性及時融通[1]。

（二） "教學方法單一

傳統的教學方法較為單一，主要以課堂講授為主，缺乏互動性和趣味性，難以激發學生學習興趣和主動性。以課程設計為例，過去的教學通常由教師確定具體的設計內容和要求。設計選題常常是多年來沿用的老題目，缺乏新意。學生則像完成一般作業一樣，根據題目和教師的指導進行設計，缺乏積極性和創造性。因此，設計成果大多千篇一律，影響了教學效果。

（三） "實踐環節不足

在傳統教學模式下，教學側重于理論知識點的講解，而實踐教學可能僅局限于簡單的教學實驗、實驗室操作或認識實習，未涉及實際工程項目的參與和體驗。這種實踐方式趨于形式化，導致學生對真實工程項目的復雜性和挑戰性缺乏認知和準備、很難運用課堂知識解決實踐中遇到的實際問題，無法習得實際工程實踐所需的素質和能力。這種學習與實踐的落差致使學生畢業后常常還要用一段時間來適應工作環境和工作需求，影響人才培養的效率和質量。

（四） "跨學科教育不足

給排水科學與工程專業的知識面很廣，而在教學實踐中過分強調專業的細分化，不同學科之間的融合不足，使得培養出的專門人才知識構成相對單一，學科之間的融合不足，缺乏從比較廣闊的視角思考和處理問題的知識基礎和創新能力[3]，影響學生解決綜合性問題的能力。

針對以上問題，提出以下教學改革原則。

二 "給排水科學與工程教學改革的原則

（一） "圍繞新工科理念

教學應當貼近工程實踐和市場需求，注重知識技能應用性、創新性、高階性，積極探索新時代教學內容、教學方法、教學評價方式，以培養服務國家戰略、滿足企業需求又面向未來發展的高質量技術人才，倡導產學研一體化課程模式[4]。

（二） "以學生為中心

教學時應注重個體差異和發展需求，采用多樣化的教學方法和評價方式，匹配學生職業發展需求。給學生更多參與和實踐的機會，強化互動討論和實際操作環節。采用多元化的評估方式，全面了解學生的進展和需求，并及時調整教學策略。

（三） "結合課程思政

在教學中融入思想政治教育內容，強化工程師的社會責任感和職業道德意識。引導學生關注社會問題、環境保護和可持續發展，培養其公民意識、愛國情感，規范行為、鞏固理想信念、加強品德修養。

三 "新型教學方法的應用

（一） "翻轉課堂

翻轉課堂模式的核心思想是將傳統課堂內外的學習活動進行顛倒：課堂內的授課內容轉移到課堂外，課堂外的作業和學習任務搬到課堂內完成。賦予學生更多自主學習的權力，學生在課堂之外通過預習視頻、閱讀材料等途徑獲取知識，課堂時間可用于更深入的討論、解決問題和實踐活動[5]，強調學習方式的靈活性和課堂內外的互動性，促進學生學習效果和實踐能力的提高。

（二） "問題驅動學習

問題驅動教學法將學習焦點放在學生身上，以專業領域中的問題為學習起點，以問題為核心設計學習內容，讓學生圍繞問題積極探索解決方案。通過案例分析與教學，讓學生不再局限于理論知識的學習。通過多看、多問、多想，讓學生結合自己所學去發現問題，分析問題，實現知識的構建和共享，最終解決問題并獲取知識[6]。通過喚起他們的求知欲來提高主動性和參與度，培養其創造性思維能力，增強學習效果。

（三） "項目驅動學習

項目驅動學習是一種基于學生參與實際項目、競賽或學術研究的學習方法，讓學生不再是被動接受知識，而是在項目中積極主動地獲取所需的相關知識，面對困難和解決問題，促進學生的自主學習和綜合實踐能力的培養。根據項目開設、開發或定制個性化、實踐性極強的課程，體現做中學的設計邏輯，提升學生應用實踐能力，也反哺應用課程與教材建設[7]。

（四） "電子學習

電子學習是指通過互聯網或內部網絡提供的學習資源和學習環境，使學生能夠獨立進行學習的教學方式。如大數據、人工智能等數字技術在實施差異化教、個性化學、精準化評等方面有其優勢[8]，具有高度的靈活性和可訪問性，學生可以根據個人的時間和地點選擇學習內容和進度，適應不同的學習節奏和需求。強調互動性和個性化學習體驗，提升學生學習的效果和參與度，為學生提供更廣闊的學習機會和發展空間。

四 "多種新教學方法結合——立體教學模式的構建

翻轉課堂、電子學習的優勢是靈活，但課堂氛圍、教學效果難以把控；問題驅動、項目驅動的優點是目的性、實踐性強，但有著難度大、過程單調乏味的缺陷。

基于以上教學方法的優缺點，根據給排水科學與工程專業課程的特點與需求，結合多種教學方法構建立體教學模式，如圖1所示。

該教學模式堅持以學生為中心，多種教學方法共同作用、揚長避短。在課前通過線上線下資源為課堂教學打好基礎，在課堂中依靠問題驅動、教師引導及合理評價方式落實翻轉課堂效果，課外鼓勵學生使用互聯網資源拓展學習，實踐環節通過項目驅動進行，由學生主導完成整個項目流程，增強實踐應用能力。通過以上各個教學環節有機結合、循環往復、不斷前進，實現教學模式立體化、多元化、可持續。

五 "模式在水質工程學課程中的應用

（一） "翻轉課堂的應用

要實施翻轉課堂模式必須精心設計和準備教學資源，并據此設置開放性和挑戰性的且有趣又有用的教學任務，鼓勵學生積極參與預習、查詢掌握相關知識并深入思考。學生在課前就能夠對課程內容有所了解，進而更加主動有效地參與課堂討論和實踐活動。而主動性和參與度的提高又能激發學生的學習興趣，促進他們對水質工程學知識的深入理解和掌握。不僅能夠節省課堂互動交流的時間，還能夠讓每位經過精心準備的學生在課堂上表現得更加自信有底氣，而這種自信又會促使他們更樂于進行課前準備，從而形成良性循環。

圖1 "立體教學模式流程圖

在課堂上的時間應當被充分利用于進行課堂活動，如小組討論發言、案例分析、實驗操作等。教師作為引導者和促進者，引導學生參與活動，為其給予相應指導，推進課堂教學活動進行。要注意保證課堂活動的多樣性和靈活性，即根據不同的教學內容采用不同形式和方法進行教學。例如水處理工藝的優劣可以通過案例分析來展開討論，而膜技術則可以通過實驗操作來加深理解。也可以設計一系列形式多樣、生動有趣、富有啟發性的互動活動以激發課堂、激勵學生。例如，可以通過“搖號”方式進行問答，在隨堂測驗后讓學生交換試卷進行互評等，這樣可以更好地滿足學生的學習需求，提高課堂效果[9]。并在課堂活動中設置適當獎懲方式，以促進翻轉課堂的持續進行。

（二） "問題驅動的應用

問題驅動教學可以應用在課前課中課后多個環節：課前設置預習問題，讓學生帶著問題去學習理解基礎知識，確保預習效果；課中通過循序漸進的問題加強教學目的性、連貫性，提高課堂教學效果；課后設置拓展問題，作為課堂學習的補充和延續，進一步鞏固知識。

在水質工程學課程中，問題的難度需要循序漸進、由淺入深，以確保學生能夠逐步建立起解決問題的能力和信心。問題的設置需要注意邏輯性，確保其在教學過程中有清晰的前后關聯和發展邏輯，避免學習過程中出現混淆或跳躍，幫助學生理清思路和知識體系。問題的種類應該是多樣化的、按需設定的。比如引入水處理實踐中遇到的現實問題，讓學生通過研究現有處理工藝，分析其優缺點，并提出改進方案，使學生將理論知識應用于具體情境當中，為實踐打好基礎。也可以引入新穎的、熱門的水質問題，增強問題的新鮮感以激發學生的學習興趣，進而讓學生自發地深入了解和解決問題。或是為了實現對跨學科知識的串聯，課程中亦可引入一些涉及跨學科知識點的問題。考慮到給排水科學與工程專業的畢業生大多從事水務、市政行業，在問題的選擇上也可以偏向市政類方向，如水廠的設計問題、管網施工優化方案等。讓學生盡早了解給排水科學與工程行業的現狀和需求，為未來就業做準備。同時注意挖掘問題中的思政元素，引導學生深入理解工程技術發展的社會背景和倫理要求，不僅關注技術本身，更注重其對社會和環境的影響，引導大學生樹立正確科學的用水安全職業觀[10]。

（三） "項目驅動的應用

項目驅動是課堂理論教學之外的重要實踐補充，它強調通過學生參與項目來學習和應用學科知識和技能，與依靠教師的教學方式形成互補。項目驅動的過程應當由學生主導，讓學生根據自己的興趣和目標選擇項目主題，自行搜集相關資料，小組討論研究，進行實地考察和實踐操作，解決項目中遇到的難題和挑戰，最終完成整個項目。通過這一系列的項目實踐，加強學生對知識的掌握與應用，培養團隊合作與項目實踐能力。在項目結束后，進行項目成果展示、分享經驗和心得，發展批判性思維，提高獨立完成項目的信心。

項目驅動學習需要注重項目的實踐性和針對性，即選題應與課程內容緊密結合、與實際項目相近，并且針對不同層次的學生，應設計不同難度和復雜度的項目。如給水/污水處理廠、市政管網這樣的常見項目可由普通學生設計，夯實實踐技能和基礎知識，而“雙創”、科研的復雜項目則安排給部分科研興趣較高、實踐能力較強的同學，提升他們的創新能力、研究能力。項目涉及到多個學科領域時，也可以邀請跨學科領域的學者或項目負責人參與到項目設計和評價中來，為學生展示學科間的交叉點和實際應用，豐富學生的學習內容和體驗。項目中最好引入思政元素，將國家意識、社會責任等內容融入到項目設計中，使學生在項目中不僅學習學科知識，還能在實踐中樹立正確的核心價值觀。項目學習目標以培養創造性思維發展為主，以立德樹人的思想教育為輔，注重理論知識傳授、個人價值塑造和創新能力培養的多元統一。

基于項目的學習方式有助于提高學生的學習積極性和參與度，促進其實踐能力和綜合能力的全面發展，同時深化產教融合、培養具有產業鏈背景與思維的應用型人才[7]、解決了學生所學與所用之間的落差，是順應目前教學改革潮流的重要舉措。

（四） "電子學習的應用

教學數字化轉型不僅僅是簡單地將教學過程搬上數字平臺，而是涉及到對教學的各個要素進行數字化的改變和升級。信息技術在這一轉型過程中扮演著關鍵角色，它的應用推動了新的教育理念和實踐的生成，為教與學的方式帶來了新的可能性。

通過電子學習平臺上傳課件、設置作業和討論，方便學生進行課前預習和課后鞏固，使得學生能夠靈活分配學習時間和進度，增強了學生學習的獨立性。教學內容也有更新的表現形式，音視頻、VR游戲、虛擬實驗等多種形式的教學材料均可以作為教學內容的載體，提高了學生的興趣[11]。比如水質工程學中由于涉及許多水處理構筑物，單純地講解比較抽象。因此將大量水處理工程照片放入教學課件中，使學生直觀地了解水處理構筑物的結構；對一些難理解的水處理構筑物等使用視頻教學，使復雜工藝過程的講授變得生動，擺脫了傳統的文字教學，有效增強學生的聯想思維能力。

在實踐教學方面也可以通過虛擬實驗室的形式克服時間、地點和設備等因素限制，利用計算機模擬水處理過程的各個環節，學生可以通過操作虛擬設備進行實驗，觀察和分析結果，從而提升實驗教學的效果。

教師則通過線上線下協同的方式全過程獲取學生的學習狀態和需求，實時研判學生學習狀態、教學效果以及與新工科培養目標的差距，針對性地補齊學生的不同素養缺陷[2]。

電子學習技術在水質工程學課程中的應用場景豐富多樣，涵蓋了課前預習、課堂教學以及課外學習等諸多方面。改進了教學手段，優化課堂組織形式、豐富了學習內容、提高了教學效果、完善了教學評價方式，為學生提供了更加舒適有效的學習體驗。隨著技術的不斷發展和應用的深入推廣，電子學習技術必將在水質工程學領域發揮越來越重要的作用。

（五） "四種教學方法的有機結合

翻轉課堂強調了課前學習和課堂靈活，而問題驅動為翻轉課堂把控方向、確保效果，項目驅動則補充了翻轉課堂的實踐環節，電子學習又可在各個環節中靈活運用，相得益彰。這種綜合的教學模式不僅僅是簡單地將各種方法堆砌在一起，而是通過有機結合，融合多種教學方法的優點，實現教學效果的最大化，更好地適應學生的學習需求和教育的發展趨勢。

六 "模式的評價與反饋

這種立體教學模式涵蓋了多個方法和環節，因此評價方式也應當是全面的、多角度的，一個好的教學評價方式是保證教學模式持續運行和學生學習效果的關鍵。首先關注學生的學習成績和表現，如課堂作業、考試成績、項目完成情況等評估指標，初步了解模式是否對學生產生了積極影響。評估教學模式的效果還需關注學生的學習體驗和參與度。及時通過問卷調查、開會討論和課堂互動等形式，收集學生對教學模式、學習效果的反饋意見，給予學生適當幫助、酌情更換課堂活動并做好記錄，為今后的課程改進提供參考。還需要考慮信息技術的支持和實施情況，評估各個教學平臺的功能性、可靠性、及時性，確保電子學習在整個教學過程中的順暢運行。最后，評估教學模式的效果是一個持續改進的過程。定期進行評估和反饋，收集各方面的數據和意見，及時調整教學策略和資源配置，不斷優化教學模式的設計和實施，才能確保該模式的有效實施和長期發展。

七 "教學改革與成果

通過修訂給排水科學與工程專業教學大綱，將理論課-實驗課-科研訓練及項目實踐教學依托立體教學模式緊密聯系，并加入思想政治理論課教育，積極應用線上教學平臺。結合實驗設備進行實踐練習，運用問題驅動法進行翻轉課堂教學。通過學術研究與工程設計等項目將所學理論運用于實際中。實現教學內容多元化，知識與實際密切聯系。并在教學中穿插工程倫理知識，講述工程倫理道德，加強學生思想政治理論教育。

通過已完成課堂實踐得到的學生反饋可知，大多數學生對這種新教學模式持積極態度，認為它能夠提高學習效果和學習體驗。因為這種學習方式更加靈活自主，能夠更好地表現自己、習得和運用知識技能和獲取成就感，增強了學習動力和學習效果。

這一系列教學改革措施取得了顯著成果，培養了一大批優秀畢業生，向社會輸送的優秀工程師和研究生數量顯著增加。用人單位評價畢業生“專業技術能力優秀、實踐創新能力強”，對畢業生滿意率高。在創新型人才培養，學科建設等方面成效顯著，為高校學科課程教學改革提供了一個成功的實例。

八 "結束語

在本文的研究中，我們依據目前給排水科學與工程專業課程的現狀發現問題，并相應提出教學改革原則，構建由翻轉課堂、問題驅動、項目驅動和電子學習四種教學方法為核心的立體教學模式，再以水質工程學課程為例探討模式的具體應用、反饋及成果。

未來的研究可以考慮在以下幾個方面展開：①進一步完善這一教學模式，探索更多的應用場景，如何在不同學科領域中推廣和應用這種模式；②加強對學生學習動機和學習行為的研究，在模式中設置有效的激勵機制，提升學生的學習動力和積極性；③加強教師教學能力培養，確保教師具備運用這些教學方法的能力和信心，推動教育教學事業的可持續發展。通過以上研究，希望能夠進一步推進給排水科學與工程專業課程建設與教學改革的發展，為培養更多高素質的人才和推動行業發展作出更大的貢獻。

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