“給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)”課程教學改革與探索

劉立凡，王志紅，周倩倩

（廣東工業(yè)大學 土木與交通工程學院，廣東 廣州 510006）

給排水科學與工程專業(yè)是工學門類土木類專業(yè)，服務于國民經(jīng)濟建設和發(fā)展中與給排水相關的領域［1］?！敖o水排水管網(wǎng)系統(tǒng)”課程是給排水科學與工程專業(yè)的核心課程。該課程要求學生學習并掌握給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)的基本概念及工程設計和運行管理的基礎理論與方法，掌握給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃、設計、計算及運行管理等方面的基本技能，培養(yǎng)學生具備給排水工程領域的科學研究、工程設計及運行管理的基本能力。

廣東工業(yè)大學于1997年設立給排水工程專業(yè)，至今累計向國家輸送了3000余名本科畢業(yè)生，為廣東城鄉(xiāng)建設和經(jīng)濟發(fā)展做出了重要的貢獻。隨著城市的發(fā)展及人民生活水平的不斷提高，水資源浪費、可用水量銳減、洪澇災害等問題日益嚴重；近年，給排水行業(yè)也相繼出現(xiàn)了若干新的研究熱點，包括海綿城市建設、綜合管廊建設、黑臭水體治理、智慧水務系統(tǒng)等［2］。給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)擔負著水資源的循環(huán)和可持續(xù)利用的重大責任，課程教學內(nèi)容和社會上出現(xiàn)的新問題、新熱點緊密相關，為了適應行業(yè)的發(fā)展及新發(fā)展格局下粵港澳大灣區(qū)的建設需要，相關教學內(nèi)容亟待更新和補充，以便取得良好的育人效果［3-4］。

一、“給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)”傳統(tǒng)教學存在的問題

目前廣東工業(yè)大學“給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)”課程教學安排在大三上學期進行，選用給排水科學與工程學科專業(yè)指導委員會規(guī)劃推薦教材《給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)》，主要教學內(nèi)容包括給水管網(wǎng)、污水管道、雨水管道的規(guī)劃、計算和優(yōu)化設計等，共48學時。盡管任課教師具有多年的教學經(jīng)驗，熟悉教學內(nèi)容，對難點和重點把握準確，教學態(tài)度嚴謹認真，但從近幾年的教學效果看，學生對課程的學習興趣有下降趨勢，對課程內(nèi)容掌握情況一般，成績出現(xiàn)兩極分化現(xiàn)象，教學效果達不到預期。究其原因，主要表現(xiàn)在以下幾方面。

（一）采用傳統(tǒng)教學模式，缺乏師生交流和互動

給排水科學與工程專業(yè)的培養(yǎng)目標為學生畢業(yè)五年后能夠從事與專業(yè)有關的規(guī)劃、設計、施工、管理、咨詢等方面的工作。因此，為了加強學生的實踐能力，近年來的教學改革目標更注重學生實驗實訓等實操能力方面的培養(yǎng)，專業(yè)理論課程的學時逐漸縮減。

2015年前我?！敖o排水管網(wǎng)系統(tǒng)”課程分為上、下兩部分，在大三兩個學期完成教學，上部分教材選用建筑工業(yè)出版社的《給水工程》，主要內(nèi)容為給水管網(wǎng)部分，40學時；下部分教材為《排水工程》上冊，主要包括污水管道和雨水管道有關內(nèi)容，28學時，總學時為68學時。采用教學形式為傳統(tǒng)的線下授課方式，教師發(fā)揮教學主導作用。教師將所有教學內(nèi)容包括概念、原理、案例等通過PPT或板書課上講授給學生，期末采用閉卷考試評定學習成績。由于學時比較充裕，教師除了課上講解概念、原理之外，還可以對公式推導、例題等進行比較細致的分析，也可以通過課上習題等訓練，及時了解學生的掌握情況和學習難點，以便后續(xù)課程中進行持續(xù)改進。另外由于課程分成上下兩個學期進行教學，學生有充分的時間進行消化，教師也可以根據(jù)學生的反饋及時調(diào)整下個學期的教學內(nèi)容和進度，教學質(zhì)量整體較好。

2016年開始，“給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)”所有教學內(nèi)容整合為一門課，共56學時，較以前減少了8個學時。2018年后學時進一步減少到48學時，而教材則更新和加強了“海綿城市、管網(wǎng)優(yōu)化”等方面的內(nèi)容。此外，由于學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗課題、課上實驗等動手課時在增加，使得學生總體學習內(nèi)容增多，考試科目增多，而課下自學的時間相對減少，學習難度加大。

傳統(tǒng)教學模式下教師為了完成教學任務，每次課堂授課容量大、師生互動時間被擠壓，導致教師無法及時了解學生的需求，對學生的學習進度、聽課質(zhì)量和教學效果很難把握，無法及時調(diào)整教學進度和教學方法，久而久之，教和學脫節(jié)。

（二）學生的學習積極性不夠，學習動力不足

本課程教學內(nèi)容較多，基礎理論性強，計算原理和過程復雜，而教學課時相對偏少，教師課堂授課容量大、知識點多、進度較快，部分學生對理論知識沒有足夠的時間理解。另外，由于數(shù)學公式較多，課上動手練習的時間不足，致使學生在短時間內(nèi)難以消化鞏固所學的知識，有些學生跟不上學習進度，逐漸喪失了學習的興趣和動力。同時，課上師生溝通互動的時間被擠壓，學生在學習過程中的疑問不能及時解決，學生的學習熱情難以被激發(fā)，最終導致學習效果欠佳。

（三）課程考核形式欠妥

“給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)”課程為專業(yè)必修課，考核包含期末和平時考核兩部分。期末采用閉卷考試，成績占總成績的70%～90%，所占比重較高；平時成績包括作業(yè)、課上練習等，成績占總成績的10～30%，分值較少。在這樣的考核方式下，學生重結(jié)果輕過程，平時學習狀態(tài)松散，期末突擊學習。但由于平時累積問題較多，期末考試科目又扎堆，復習時間不足，最終考試成績總體偏低，學習效果達不到預期。

針對以上現(xiàn)狀，筆者教學團隊認真分析原因，向兄弟院校請教學習，對教學模式和考核方式等方面進行了改革，取得了初步成效。

二、教學模式的創(chuàng)新與實踐

傳統(tǒng)教學是教師講授、學生傾聽的模式，存在問題主要是教師為主體，不重視學生的需求，不能以學生為中心對課程內(nèi)容及教學進度進行安排，學生被動學習，缺乏積極性和主動性。針對以上問題，教學團隊擬定增加學生課前預習的時間，課上以學生為主、以學習為本，增加師生互動環(huán)節(jié)，以此加強教師對學生的了解，及時改進教學方法，增強學生的主體意識，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)自主學習的能力，達到提高學習效果的目的。

（一）課前環(huán)節(jié)

1.預習。教師提前將每個章節(jié)的教學目標、難點和重點內(nèi)容告知學生，并設置簡單的思考題和練習題。學生通過預習，了解課程內(nèi)容，并通過練習題檢測預習效果，學習過程中的疑問可在課上師生答疑互動環(huán)節(jié)解決。

2.線上學習。引入互聯(lián)網(wǎng)技術，利用網(wǎng)上課堂如慕課、騰訊課堂等國家級相同或相近課程，或由任課教師錄制基礎性內(nèi)容等多種方式供學生線上學習。這種教學模式不占用課上學時，學生可根據(jù)自己的實際情況靈活安排在線學習時間。線上學習可使學生對基礎理論有初步的認識和了解，為后續(xù)的課上學習打下基礎。

（二）課上教學

1.啟發(fā)式教學模式?！芭d趣是最好的老師”，提高學生的學習興趣，激發(fā)其學習積極性，培養(yǎng)自主學習能力，是本次教學改革的目標。學生通過線上學習，對基礎知識有一定認識，教師對重點、難點內(nèi)容進行教學設計，課堂可通過提問和小測等，了解學生對知識的掌握程度，調(diào)整課堂的結(jié)構(gòu)和節(jié)奏，做到因材施教。同時，可利用翻轉(zhuǎn)課堂和研討式模式進行教學，給學生提供主動思考、自主學習、自我表達的機會，從而激發(fā)學生的思維、調(diào)動學生的積極性，也可促進教師和學生、學生和學生之間的互動和合作，真正做到以學生為中心，從而提高教學效果和質(zhì)量。

2.案例教學。傳統(tǒng)授課方式由于課時較少，往往注重講授教材基本內(nèi)容，缺少實際工程案例、設計圖紙學習等環(huán)節(jié)，不利于學生的實踐能力與綜合素質(zhì)的提高。前期經(jīng)過線上教學后，在課堂教學過程中可以引入案例教學，教師提出課程理論與實際工程相結(jié)合的主題，拓展課堂知識，或通過與課程及專業(yè)相關的最新的研究熱點，例如廣州市優(yōu)質(zhì)水管網(wǎng)建設、大學城綜合管廊等典型案例，引導學生深入思考，對已學過的理論知識進行系統(tǒng)的回顧和歸納，在解決實際問題的過程中，掌握給排水管網(wǎng)工程規(guī)劃設計的內(nèi)容，不斷提高學生理論聯(lián)系實際的能力。

3.科教融合。高等教育的目標在于人才培養(yǎng)，而人才創(chuàng)新能力、綜合能力的培養(yǎng)都離不開科研支撐。目前，“給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)”課程使用的教材注重基礎理論和設計內(nèi)容的介紹，對復雜工程問題的實際應用和研究現(xiàn)狀涉及較少。任課教師依托教學團隊所承擔的科研項目，并結(jié)合學生參與的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課題項目研究情況，將國內(nèi)外最新的研究成果融入教學。例如，將“城市內(nèi)澇區(qū)排水管網(wǎng)改造”和“給水管網(wǎng)健康度評價”科研課題內(nèi)容引入課堂。由于學生參與的“雙創(chuàng)”項目研究內(nèi)容和此部分知識有關，通過前期的調(diào)研和試驗研究，對雨水管道和給水管網(wǎng)設計運行中的具體知識有了更深刻的理解和認識，通過課上討論，激發(fā)了學生將所學知識應用于專業(yè)實踐中的興趣。另外通過課上討論、學習，也培養(yǎng)了學生的自我思考、自我創(chuàng)新能力，積極去統(tǒng)籌考慮試驗設計步驟，對科研項目能夠順利開展起到了促進作用。

三、考核方式改革

傳統(tǒng)教學考核方式以期末筆試為主，占總成績的80%。學生由于平時沒有考試壓力，學習沒有明確的階段性目標，對時間利用率較低，課后缺乏復習，臨近期末只能突擊學習，但由于期末考試科目較多，學生難以在短時間內(nèi)掌握所需知識，致使期末成績不佳。針對上述情況，教師團隊一方面通過課堂教學來提高學生的學習興趣，另一方面注重過程考核，將平時成績的比例提高至50%，考核方式可采用階段性小測、作業(yè)、小組討論等方式。建立多元化的平時成績評價機制，根據(jù)學生課堂參與度、問題討論結(jié)果及回答問題表現(xiàn)進行綜合評價，促使學生注重平時學習，養(yǎng)成邊學習邊復習的習慣，提高學習效果。另外，加強試卷分析，對每個考核項目得分情況進行認真分析，了解學生在試題中每種題型的得分情況及各種知識點的掌握情況，對于學生普遍掌握不好的知識點分析原因，以便在下次課的教學過程中加以改進。

四、本課程綜合教學改革實施效果

“給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)”課程經(jīng)過一年的教學改革嘗試，通過增加線上學習模式、課上采用啟發(fā)式教學模式、科研反哺教學、增加平時考核成績等，提高了學生的興趣，學習成績總體有所提升，具體情況如表1所示。傳統(tǒng)教學模式下作業(yè)作為平時成績占20%，期末考試占80%，2018級90名學生平均得分為71分，綜合應用計算題失分較多，體現(xiàn)出學生基礎知識應用能力比較薄弱。新的教學和考試模式下，平時成績選用多種方式，除作業(yè)外還增加了5次課上測驗、2次小組討論，平時成績分值提高至50%，期末考試題型維持原來的難度，成績占比降至50%，2019級94名學生平時成績平均分達到41分，期末成績?yōu)?5.5分，總分76.5分，比傳統(tǒng)模式下高出5.5分（見圖1），表現(xiàn)在綜合應用計算題得分上升，總體教學效果有所改善。

圖1 新舊兩種教學模式下成績對比

表1 教學改革效果比較

“給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)”是給排水科學與工程專業(yè)的重要核心課程之一，其教學模式和考核方式必須以學生為中心不斷創(chuàng)新，與時俱進。目前雖然教學效果有了總體的提升，但是還存在部分學生不能自己主動學習的現(xiàn)象，也有在作業(yè)或小測中不能誠信答題的情況。課程教學和誠信教育是一項長期工程和系統(tǒng)工程，需要制訂長期發(fā)展規(guī)劃，建立長效機制，不斷提升專業(yè)課教師的教學理論水平與工程實踐能力。