以產出為導向的給排水科學與工程專業(yè)混合式教育模式探索

仲慧赟 杜爾登 王利平 董良飛 李穩(wěn)

摘?要：水質工程學是給排水科學與工程專業(yè)的核心主干課程，在充分調研其教學過程中面臨的挑戰(zhàn)和存在的痛點基礎上，在以學生為核心、面向產出、線上線下結合的混合式教育模式理念指導下，改革并創(chuàng)新教學內容、教學目標、教學方法和教學評價體系，探索符合新時代、新要求的課程建設和改革發(fā)展路徑，培養(yǎng)有能力解決復雜工程問題的卓越給排水專業(yè)人才。

關鍵詞：產出為導向；水質工程學；混合式教育模式；教學創(chuàng)新

Exploration?of?Outcomebased?Education?Model

for?Water?Supply?and?Drainage?Science?and?Engineering

—Taking?Water?Quality?Engineering?Course?as?an?Example

Zhong?Huiyun?Du?Erdeng?Wang?Liping?Dong?Liangfei?Li?Wen

School?of?Urban?Construction，Changzhou?University?JiangsuChangzhou?213164

Abstract：Under?the?background?of?emerging?engineering，there?is?an?urgent?need?for?engineering?majors?to?adapt?and?propose?new?talent?cultivating?models.Water?quality?engineering?is?the?core?main?course?of?water?supply?and?drainage?science?and?engineering?majors.Based?on?the?full?investigation?of?the?challenges?and?pain?points?during?its?teaching?process，under?the?concept?of?studentoriented，outcomebased?education?and?using?onlineoffline?combined?education?mode，we?updated?the?teaching?content，designed?teaching?objectives，innovated?teaching?methods，reformed?teaching?evaluation，exploring?the?course?construction?and?reforming?development?paths?that?meet?the?new?eras?requirements，to?cultivate?excellent?water?supply?and?drainage?engineering?talents?capable?of?solving?complex?engineering?problems.

Keywords：outcomebased?education；water?quality?engineering；combined?teaching?mode；teaching?innovation

2006年，工程教育專業(yè)認證在國內開始實施，自此我國高等教育的質量穩(wěn)步提高，其內涵發(fā)展得到了深度加強，于2016年正式加入《華盛頓協(xié)議》［1］。從2017年起，給排水科學與工程專業(yè)評估也正式開啟工程教育認證，進一步吸納國際工程教育的新理念［2］。據此，給排水科學與工程專業(yè)的人才培養(yǎng)轉變?yōu)橐詫W生為中心，以學生學習成果為導向，核心教育目標為培養(yǎng)學生解決復雜給排水工程問題的能力［3］。給排水科學與工程專業(yè)人才的培養(yǎng)要求進一步提高，這對高校的給排水專業(yè)教育教學提出了新的目標期望。

1981年，以產出為導向（Outcomebased?Education）的教育理念被美國學者William?Spady率先提出，并逐漸得到了廣泛的推廣和認可，目前已成為工程教育專業(yè)認證的主流理念［4］。經過30余年的發(fā)展，以產出為導向的教育理念形成了較為完整的理論體系，關注學生的學習成果，強調“以學生為中心”，加強學生對知識的實際應用［5］。目前，越來越多的課程在教學中貫徹和實踐產出為導向的理念，然而在微觀層面如課堂教學、教研討論、課程考評等環(huán)節(jié)中，理念的內涵和標準如何把握仍然是高校教師不斷探索的難題。

自2020年2月以來，課程教學模式將線下面對面課堂授課與網絡平臺線上授課相結合，進行多種形式的混合式教學。水質工程學是給排水科學與工程專業(yè)的核心專業(yè)課程，本文將以水質工程學為例，探討以產出為導向的給排水科學與工程專業(yè)混合式教育模式。

一、課程概況及教學面臨的挑戰(zhàn)

作為給排水科學與工程專業(yè)的核心主干專業(yè)課程，水質工程學包含了給水處理和污水處理兩大部分，內容較多，課程涉及水處理生物學、水力學、物理化學、水分析化學等多個課程，學生前期需掌握化學、流體力學、微生物學和數學等方面的知識為基礎。通過本課程的學習，學生將系統(tǒng)地了解水質指標的測定及標準，掌握給水和排水處理的基本概念、理論和方法，理解水處理發(fā)展狀況及前沿工藝技術。探索線上線下相結合、多種教學手段相糅合的混合式教學模式是課程面臨的挑戰(zhàn)之一。

我校給排水科學與工程專業(yè)為“江蘇省一流本科專業(yè)”，自1994年正式招收本科生，已有近三十年的發(fā)展歷史，為了更好地在新時期為社會輸送可解決復雜工程問題的應用型人才，重新審視過去傳統(tǒng)的教學模式，迫切需要進一步結合并實施以產出為導向的新型教學模式。探索如何把面向產出的教學理念應用于水質工程學課程教學中是課程面臨的另一挑戰(zhàn)。

二、混合式教學模式現狀分析

（一）傳統(tǒng)的“幻燈片+黑板+粉筆”課堂授課模式的痛點

水質工程學課程教學主要以教師為組織中心，課堂行為主要以教師講授為主要模式，而這種傳統(tǒng)的學生被動接受知識的教學方式存在以下幾個方面的問題：

第一，難以調動學生的積極性。在水質工程學課程的教學中，學生主要以聽老師講為主，缺乏主動獲取知識的樂趣，課堂參與度低，進而導致學習效果下降，獨立自主進行知識擴充的能力得不到有效鍛煉。

第二，受時空限制較大。課堂教學將教師與學生在有限的時間內組織在同一封閉空間進行，然而受限于課堂時間，部分自主學習能力差的學生課堂上不能有效消化吸收所學的知識，甚至導致某些學生放棄對課程的學習。

第三，教學與應用割裂，學生難以將理論與實際相結合。本課程涉及給水處理和排水處理過程的各環(huán)節(jié)，目前常用的教學方式按照理論—實驗—設計的先后順序分割課程，且理論學習的課時數最多，而理論知識相對晦澀，學生學習興致不高。由于理論與實踐的分割教學，學生不能及時地將理論知識進行應用，從而導致解決實際復雜工程問題時無從下手。

第四，缺乏學生學習效果的反饋機制。由于受課時所限，課堂時間主要用于知識的講解，且課下作業(yè)具有延時性，教師對學生的學習狀況掌握不足，不能及時調整教學進度和方法。若學生的反饋為學習效果很差，教師難免產生挫敗感，使教學雙方都產生失望和迷茫［6］。

（二）線上教學的手段及利弊

伴隨著計算機技術的發(fā)展，教育信息化已成為大學教育發(fā)展的趨勢，應用信息化計算機技術進行線上實時教學迅速催生并蓬勃發(fā)展。近兩年來，適于知識點學習的MOOC和SPOC視頻平臺、有利于知識點強化訓練并實時反饋的雨課堂等平臺快速發(fā)展并滿足課堂教學的多種需求［7］。

線上平臺除了教學資源豐富的優(yōu)點外，還不受時間和空間的限制，使學生有一定的自由度進行選擇，如可依照學生的意愿自由選擇學習環(huán)境，授課條件僅需滿足有互聯(lián)網和顯示終端即可，且學生可進行多次的自由學習，知識的保存度和傳播效率高。

然而，線上教學也存在一些弊端。線上教學難以有效地對學生的學習狀態(tài)進行監(jiān)督，如利用實時線上直播方式進行授課時，存在賬號在線而學生實際并未聽課的狀況。同時，缺少面對面的直接交流，導致師生關系的疏遠，影響學生聽課的積極性，使部分自制力差的學生產生應付了事的學習態(tài)度。

三、以產出為導向的混合式教學模式構建

（一）教學內容更新

水質工程學的知識點比較繁雜，且需多學科的相關知識為基礎，在講授過程中，針對學生積極性差、處理工藝及構筑物具象化難等問題，根據各教學單元的特征，創(chuàng)新性地將給水處理和排水處理相關章節(jié)進行整合，而不再是將兩部分內容分開講解。如原先一般在給水處理單元對混凝工藝進行講解，而在實際工藝中，排水處理中化學除磷過程也是混凝工藝的應用，因此可采用將兩部分內容整合在一起講解的模式進行。

課程教學內容也需結合水處理行業(yè)的最新發(fā)展前沿，不斷更新教學內容。近年來，海綿城市、智慧水務、微污染物去除、黑臭水體治理、農村污水治理與資源化、飲用水安全保障等方面的研究和建設得到了大力發(fā)展，關于水處理的節(jié)能低碳新型技術也不斷涌現并應用，行業(yè)標準規(guī)范修訂更新快速。高校課堂教學內容也應與實際應用與國際前沿接軌，使學生能夠在學習基礎知識點的同時，也可隨時關注行業(yè)動態(tài)發(fā)展，為后續(xù)就業(yè)或繼續(xù)深造提供強有力的保障和支持。

（二）教學目標設計

在水質工程學教學過程中，需設計制定多層次的教學目標，對標工程教育認證要求，為新時代卓越人才培養(yǎng)提供支撐。在本課程教學目標設計過程中，需在突出工藝理論基礎的前提下，以工藝設計的原理和優(yōu)選為知識探索目標，以使學生掌握相關理論知識為教學目標，并結合前沿知識和技術，引導學生創(chuàng)新探索新型節(jié)能低碳的水處理技術、工藝和設備。

在學生能力培養(yǎng)方面，通過虛擬仿真、實驗操作、課程設計等課程內容，培養(yǎng)學生的實踐能力，提高其工程素養(yǎng)，使他們具備從事水處理行業(yè)相關工作的科研、規(guī)劃、工程設計和運行管理能力。同時，在課程各環(huán)節(jié)中，秉承核心價值觀的育人原則，使學生明確水處理在生態(tài)文明建設中的重要性，根植高深的職業(yè)道德和社會責任及歷史使命感。

（三）教學方法創(chuàng)新

如下圖，設計三級多維提升式教學體系，初級重在培養(yǎng)學生對課程的學習興趣，并且結合MOOC、雨課堂等網絡平臺進行課程講義的提前發(fā)放，學生可進行課程預習，在線下課堂中以興趣實驗為切入點，引發(fā)學生進行探究式學習，主動尋求支撐實驗現象的理論知識點。中級鼓勵學生開展自主學習與同伴學習，采用虛擬仿真技術使學生直觀地理解工藝過程，并采用分組形式討論工藝設計過程，進行團隊展示與互評優(yōu)化，最后拓展思考，實現深度學習。第三級目標重在課程思政與人格養(yǎng)成。針對當前的學術熱點和相關的工藝設計、科研任務等，學生團隊通過自主查閱總結相關文獻報道，翻轉課堂以學生為中心組織作品展示，樹立正確的價格觀和使命感［8］。

三級多維提升式教學體系圖［9］

（四）教學評價改革

將教學目標分解到每節(jié)課中，采用課堂表現（20%）、階段考核（20%）及期末考核（60%）三種方式對教學目標的達成度進行考核。課堂表現重點考查學生參與課堂分組討論、設計方案匯報情況，包括對實驗現象的討論分析、虛擬仿真體驗互動、分組討論工藝設計方案、團隊協(xié)作、課堂展示及互評、水業(yè)熱點議題研討、翻轉課堂團隊講解等。利用MOOC平臺進行階段考核測驗，并設置互評討論環(huán)節(jié)，讓每位同學都能參與到課程建設中，調動學生的積極性和主動性［10］。

期末考核包括設計報告和閉卷考試兩部分，設計報告為課堂表現部分中針對某具體特定工程問題進行的工藝設計報告撰寫，占期末考核的20%。閉卷考試重點考查學生對關鍵知識點的掌握程度，試卷設置需與教學大綱中的課程目標相對應，對重難點的考查權重進行合理分配，全面考查學生的掌握情況，最終實現對教學目標達成度的考核。

結語

在新時期下，培養(yǎng)具有復雜工程問題解決能力的人才是當前工科教育的主要任務，水質工程學作為給排水科學與工程專業(yè)的核心專業(yè)課程，其教學需與時俱進，不斷總結先前的經驗和教訓，與國際接軌，落實以產出為導向的教育理念，對標工程教育認證的要求，結合現代化、信息化教學平臺和手段升級教學方法，構建三級多維提升式教學體系，進行教學內容、教學目標、考核模式的改革與創(chuàng)新，并融入課程思政，培養(yǎng)具有民族使命感的卓越工程人才。

參考文獻：

［1］蔣善慶，王利平，張秋亞，等.以提升復雜工程問題解決能力為目標的給排水科學與工程專業(yè)課程體系改革探索［J］.教育現代化，2019，6（97）：113116.

［2］蔣善慶，王利平，張秋亞，等.工程教育認證下的給排水科學與工程專業(yè)課程教學改革——以工程項目管理課程為例［J］.大學教育，2020（08）：6870.

［3］許霞，薛銀剛，蔣善慶，等.“新工科”背景下給排水科學與工程專業(yè)教學模式的改革研究［J］.科技風，2020（33）：5859.

［4］張純，鄧玉梅，李好.工程教育認證背景下基于OBE理念的《水質工程學》課程教學改革［J］.四川水泥，2020（04）：292+284.

［5］李紹秀，李冬梅，杜星，等.基于OBE理念的水質工程學課程教改與教學大綱設計［J］.教育教學論壇，2020（42）：119121.

［6］劉明剛，奚望園.面向產出的混合式教學模式構建研究［J］.黑龍江教師發(fā)展學院學報，2021，40（05）：4345.

［7］李穩(wěn)，曹藝，仲慧赟.水工程計算機技術與應用課程的線上線下混合式教學研究探討［J］.科技視界，2021（36）：9193.

［8］李紹秀，李冬梅，杜星，等.翻轉課堂在“水質工程學”教學中的應用［J］.教育教學論壇，2021（25）：120123.

［9］梁恒，李偉光，馬軍，等.新工科背景下《水質工程學》課程建設思考［J］.給水排水，2020，56（11）：143146.

［10］唐建，唐恒軍，司馬衛(wèi)平，等.新工科背景下水質工程學Ⅱ教學改革及思考［J］.山西建筑，2021，47（19）：184186.

基金項目：教育部高等學校給排水科學與工程專業(yè)教學指導委員會教育教學改革研究項目（GPSJZW202002）；2020年常州大學教育教學研究課題（GJY21020028、GJY2020060）；思政工作研究會2020—2022年度課題立項（ZMF20020850）

作者簡介：仲慧赟（1992—?），女，博士，講師，研究方向：給排水管網腐蝕與防控。