以提高实践能力为导向的“水质工程学”课程改革与实践

张小燕，马瑞娜，王 刚，郭 华

(1.河北农业大学 城乡建设学院，河北 保定071001；2.河北农业大学 教务处，河北 保定 071001；3.河北农业大学 理工学院，河北 沧州 061100)



以提高实践能力为导向的“水质工程学”课程改革与实践

张小燕1，马瑞娜2，王 刚3，郭 华1

(1.河北农业大学 城乡建设学院，河北 保定071001；2.河北农业大学 教务处，河北 保定 071001；3.河北农业大学 理工学院，河北 沧州 061100)

“水质工程学”是高校给排水科学与工程专业学生的主干专业课。随着工作岗位对给排水人才技能水平要求的不断提高，传统的教学模式愈发不能满足创新性人才的培养目标。为了提高学生课堂学习的积极性，增强学生实践能力，本次课程改革分别从课堂理论教学、生产实践教学、考核评价机制等方面展开改革。其中，课堂理论教学采用“研究性学习”模式，充分体现课堂教学“双主体”地位，生产实践环节试行“分散观摩与集中强化”新型实习模式及“任务驱动式”课程设计模式，考核评价采用“试卷+过程控制”的考核评价机制等。在激发学生学习兴趣的同时，使学生的专业实践及课外创新能力得到明显提高。

水质工程学；“研究性学习”；课堂理论教学；生产实践教学；考核评价机制

DOI号：10.13320/j.cnki.jauhe.2016.0140

给水排水专业是一门综合性、技术性、实践性很强的学科[1，2]，专业课学习质量的高低直接影响到学生就业及与社会的接轨。“水质工程学”作为该专业的主干专业课，不但要求学生能够掌握污水的各种处理原理，熟练应用各种处理工艺，还要求学生通过学习掌握设计和绘制污水处理工艺施工图的技能。

多年来，我国教育领域始终存在一个突出问题，这就是传统教育思想偏重知识传承，一直把传承性教与学置于中心位置，却忽视学生的自主探究和自主学习，造成了学生对教师、对书本、对权威的盲从，这种教育模式的培养出的人才大多缺乏批判思维、想象力和创新能力，这种状况与日益加剧的国际竞争对创新人才的强烈需求形成尖锐冲突[3]。近年来，随着就业形势的变化以及企事业单位对大学生人才素质的要求个性化[4-6]，重视知识传授、忽视能力培养以及忽视有效思维培养的传统教学模式越来越无法满足创新型人才培养的需求。因此，能够根据课程要求及学科特点，最大程度发挥学生主体作用的教学模式成为当代高校教学的迫切需求。为此，笔者结合河北农业大学给排水科学与工程专业的实际情况，分别从课堂理论教学、生产实践教学、考核评价机制等方面进行了水质工程学的课程改革。

一、课堂理论教学改革

当前学院选用的“水质工程学”教材是中国建筑工业出版社出版的《水质工程》(范瑾初、金兆丰主编，2009年8月第一版)，全书以水的社会循环为主线，分为总论、给水处理、污水处理3大篇，本次课程改革的内容为污水处理篇，主要侧重于污水处理的原理、工艺选择及构筑物设计，课程开展的同时配有水处理实验技术、生产实习、课程设计等实践环节的支撑以保障其理论教学效果。

课堂教学方式直接关乎学生的学习效果，因此，为了提高学生课堂参与积极性，保障教学效果，本次理论教学改革采用研究性学习方式，分别从划分知识模块、创建兴趣小组、学习过程指导及课堂课后延伸等方面展开教学尝试。

(一)知识模块分区

“水质工程学”不但要求学生全面系统地了解污水的水质特征、污水排放的水质标准以及水体污染与自净等基本概念与理论，扎实掌握污水处理的基本理论、基本方法及其发展状况，还要求学生熟练掌握污水处理的工程技术与方法的设计计算、应用条件以及新工艺与新技术，为将来从事本专业的工程设计、科研及运行管理工作奠定必要的理论和应用基础，并培养学生具有设计、计算水质工程中的各类水处理构筑物、水处理工艺系统的初步能力[7，8]。

根据专业人才培养规格和课程教学大纲，将课程知识点区分为基础型和研究型两类。其中，基础型知识点仍以课堂讲授方式展开教学，研究性学习主要围绕研究性知识点展开讨论学习。

水质工程学污水处理篇共56学时，以28次课完成，根据课程内容将知识点进行模块划分，依据划分的模块类型分别组织20场课堂情景剧和8次讲授课完成(知识模块划分如表1所示)。

表1 知识模块划分

(二)兴趣小组创建

兴趣小组创建时，除考虑学生人数、性别、学生成绩、知识基础、学习能力等因素外，还必须注重学生的个性特点。每个小组都尽量安排有一名表现活跃、善于关心、鼓励他人的学生，以利于调动小组学习学习气氛，增强合作意识。同时，应明确小组合作学习不再是一种个人的学习行为，而是一种集体活动行为，这需要学生有足够的团队意识及其角色任务，确保每位同学各尽所长、参与其中。

结合理论教学的实际需要，根据课题内容及班级人数，按照“组内异质，组间同质”的原则，将学生分成12个学习小组，每个小组由5～6名学生组成。小组内部分工明确，由不同学生担任工程设计的总工、设计员、讲解员、施工员、交底人及资料员等不同角色。总工要检查小组成员的学习情况，确认每个成员所完成的学习任务，并就本组知识模块涉及的内容接受其他小组成员的提问；设计员要对当节知识模块所涉及的构筑物的选型、设计等进行对比优选，并就该构筑物的设计要点、工艺计算、设备优缺点及在水处理过程中的适用场合进行认真的剖析与总结；讲解员要代表本组汇报小组讨论的结果，并注意控制发言的时间；施工员应就构筑物的施工方法及注意事项进行查阅与总结，为该环节的构筑物施工进行技术把关等。为了能够培养学生多方面的能力，教师可以让小组成员定期交换角色，随时充分关注小组合作学习的情况及存在的问题，并对出现的问题认真分析原因并进行重组。

根据课程进度及污水厂的设计步骤，每次课前2天，与学生一起商定下次课程的讨论内容，并指定具体的学习小组，各学习小组根据自己组员的具体情况分配学习任务，每个知识点可由2个不同的小组分别完成，以便小组讨论时互相质疑与补充。

(三)学习过程指导

包括课堂组织和课下指导两个环节。课堂组织主要以课堂情景剧形式展开(组织形式如表2所示)，每次情景剧涉及6个小组，3个汇报组，3个评判组(专家组)。每个汇报小组大约分配20min时间，其中10min左右用来对自己的选题内容进行汇报，10min左右用来进行专家提问、质询与讨论，回答问题的学生可为汇报组内任意指定成员。同时，对于所提问题，专家组成员有义务就自己提出的问题进行补充与解释。进行过程中，老师作为课堂的组织者、帮助者、促进者应及时进行补充、纠正及方向引导，确保课程秩序及行进方向的可控性。

表2 课堂时间及内容安排

课下指导则采用个别引导、课题分析等方式，首先，通过提前了解学生准备情况，及时了解学生对该知识点的重点及难点的把握，以便对课上讨论节奏及走向的把握。其次，根据课堂的讨论情况，了解个别学生对不同知识点的掌握情况，对学生掌握不理想的知识点留出一些灵活性应用性较强的题目。在加强学生对重难点问题掌握的同时，增强其根据所学知识解决现实问题的能力。

(四)课堂课后延伸

教学活动的特点是“功在课前，效在课中，果在课后”。因此，教师必须把课后拓展延伸纳入教学的一个不可或缺的部分。设计精当的课后拓展延伸内容不但会保证高效的课堂教学，而且会为课堂增效。在新课程教学的有效拓展设计中，要求教师要做到多元设计，精心安排。首先，要考虑拓展方式多元性。对于课堂教学中涉及的主要“问题”、学生认为的疑难性“问题”和可拓展性“问题”等，教师要选择多种途径和手段，给学生提供宽阔的拓展平台。其次，要考虑通过拓展使学生进一步实现转变学习方式。从学习方式上看，转变学生学习方式，实现自主合作探究的学习，并不仅仅是指课前和课堂教学过程中的转变，应该包括课后学习方式的转变。通过课后拓展，使学生真正实现自主学习、合作学习、探究学习。

在课堂教学过程中，根据课程内容安排，结合国家的环保政策变化及水处理行业的发展现状，及时补充更新知识点，让学生不再拘泥于课本的限制。既能看到书本里，又能看到书本外，使所学知识紧跟行业发展水平步伐。此外，课下指导学生总结完善每次研究性学习的课题报告，鼓励学生结合所学知识，积极参与课外科技创新活动，学以致用，进一步巩固课堂学习效果。

二、生产实践教学改革

(一)“化整为零”的任务驱动型设计模式

课程设计通常设置在课程结束之后，且在课程结束之前，学生较少接触过设计任务书，因此，课堂学习针对性差，知识点掌握相对零散。为了弥补过去教学过程中的不足，本次研究性学习对课程设计环节进行改革。

首先，课程设计任务书提前发放。让学生在课程开设之初就先了解本门课程的专业方向、课程任务以及通过学习本门课程可以具备怎样的技能。同时，优选几份上学年的优秀课程设计给学生传阅，让他们在对课程设计有个初步认识的同时，也对自己的设计能力提升充满期待。

其次，课程设计任务贯穿理论教学。在课程讲授的过程中，以课程设计的流程作为主线贯穿于理论教学中，有助于学生把各个零散的知识点形成知识体系，讨论课内容着重安排与各种处理工艺及处理构筑物的特点及设计，有助于学生在学习过程中对各种不同构筑物进行比选，使得课程理论教学环节结束时，学生可以根据自己的设计任务书选择确定出污水处理工艺流程，避免在课程设计时在此环节占用过多时间。

最后，带着设计问题参加实习。学生确定出各自的污水处理工艺流程后，需要进行各种构筑物的详细设计及计算。具体的设计和绘图会遇到很多实践问题，因此，课程设计开始之前安排学生进行生产实习，让每个学生带着自己的设计任务和问题走进水厂及污水处理厂，着重观察自己所选用的处理构筑物的构造及设计，仔细学习每个构筑物的设计施工图纸，这种目的性明确的实习有助于学生的实际设计及图纸绘制，同时也有利于实习效果的保障。

(二)“分散观摩与集中强化”实习

生产实习是高等院校实现专业培养目标的重要实践性教学环节，是对学生所学理论知识的实际检验，对培养学生的实践能力、创新能力，提高学生综合素质具有至关重要的作用[9，10]。现阶段，由于学校招生规模扩大，实习经费严重不足，实习基地难以保证，时间短、人员集中、实习效果十分不理想[11]。因此，为了彻底改善这种走马观花式的实习方式，保证实习效果，充分发挥生产实习对课程内容巩固及课程设计指导的作用，本次研究性学习通过对实习内容、时间分配、组织方式以及考核考评等方面的创新研究，探寻适合水质工程学这门课程的生产实习模式。

1.做好实习准备。根据培养目标和教学计划，将生产实习安排在学生刚刚修完水质工程学课程后进行。实习前制定好生产实习指导书，对生产实习目的、主要内容、要求、方式与管理、考核制度、实习报告撰写要求以及教师组织指导工作进行了明确规定，并给出生产实习报告书、实习日记和实习单位评价表的具体格式；同时，对实习教师进行培训，邀请施工单位相关专家进行讲座，并组织青年教师到生产一线进行实地操作学习，提高教师实践经验，保证生产实习高质量完成。

2.多组分散实习。为了保证实习效果，使每个学生都可以真正地参与到实习中，本次实习决定采用多组分散实习形式。首先，划分实习小组，每组人数不超过10人，每人分配具体任务，防止由于组内人员过多出现部分学生无事可做。其次，加强过程管理，为每个小组的学生安排一个实习单位，在每个实习单位的实习时间不得低于2周，要求学生跟实习单位的员工一起，吃、住、工作在单位。不但要实际参与实习单位的生产运行，更要利用晚上时间熟悉污水厂的全套施工图纸。每天实习结束后都要记录实习心得与收获，每3天进行一次小组实习总结与交流，使得学生在实习结束后，不但能够基本掌握污水厂的运行生产，更能熟悉工艺施工图纸。最后，实习结束后，组织所有学生召开实习总结交流会，每个小组把自己在实习过程中的收获与其他小组一起分享与交流。这将有利于加强学生对本次实习内容的掌握，有效的保障实习效果。

3.严格实习考核，落实实习效果。由于生产实习学生人数众多，教师很难做到对所有学生进行监督，由此造成了部分学生懒散、松懈，严重影响了实习质量。这就要求必须制定严格的考核制度，以约束学生实习行为，提高实习质量。笔者在水质工程学生产实习过程中制定了完善的考核制度，将平时考核和最终考核结合，将职业素质考核和专业技能考核相结合。

考核由3部分组成：(1)平时成绩占40%，其中考勤、实习单位意见占20%，实习日记占20%；(2)不少于5 000字的实习报告占30%；(3)实习交流座谈会占30%，采用座谈会的形式让学生进行发言，谈谈自己生产实习的收获和感想。通过这3部分的考核对学生实习过程、总结思考以及语言组织能力进行全面考核，确保学生有所收获。

三、考核评价机制改革

传统的试卷测评考核模式侧重于对记忆型知识的测试，不利于也不可能全面考核学生研究性学习成效。为此，在“水质工程学”研究性课程考核评价过程中，不完全采用试卷测评的考核评价模式，而是将考核分为两个部分：过程综合表现考核及期末试卷考核。

(一)过程综合表现考核

研究性学习过程中综合表现的过程评价项目包括但不限于：文献查阅与分析、调研问卷设计和成效、课题报告完成质量、课堂讨论答辩表现等。

评价采用汇报组成绩与专家组成绩加权确定，在评价过程中，采用课题小组自评、学生课堂评价、授课教师评价3种方式，并由课题小组成员、全体学生、授课教师乃至其他专业课教师共同参与，从而使考核更公正可信。

1.汇报组成绩。每个选题讨论结束，对参与情景剧的汇报组及专家组的表现及时打分。其中，汇报组每个成员的表现由教师及同学共同打分，确定其角色成绩(成绩的给定参照表4的评定标准)，去掉最高分和最低分后取平均值。

表4 汇报组成绩评定标准

2.专家组成绩。每名学生有7～8场汇报成绩和7～8场平均成绩。其中，汇报组成绩在60分以下时，论证不通过，汇报组成员无该场成绩；依据情景剧表现给出T1—T3成员汇报成绩权重，给出T4—T6平时成绩；每场情景剧汇报成绩=组成绩×成员汇报成绩权重；每名同学综合表现成绩=0.7×Σ4场汇报组成绩/10+0.3×Σ4场专家组成绩/10。

(二)期末试卷考核

对于课程中的基本原理、基本规律等在课堂讨论中不容易呈现或需要学生必须记忆的内容，本项目采用试卷考核形式。试卷考核应侧重于课程的重点难点以及知识的灵活运用，以检测学生对基本知识点的掌握情况。

通过“试卷+过程”考核，可以有效控制学习过程，较好地活跃课堂，也能解决学生对知识点死记硬背、考完就忘的问题，为专业技能培养打下良好基础。

四、结论及问题

本次研究性学习，通过对理论教学、实践教学及考核评价机制等方面的改革，极大的提高了学生的学习兴趣及参与课外设计的能力。在此过程中，通过积极引导学生参与创新实践，指导该批学生参与课外创新实践活动4项。其中，“挑战杯”河北省大学生创业计划竞赛二等奖3项，第四届全国大学生水利创新设计大赛优胜奖1项，指导学生撰写申请实用新型专利2项，发表科研论文2篇。此次实践使学生收获了除课本知识之外的许多宝贵经验。

但是，由于“水质工程学”教学改革在我校尚属首次，因此，本课程的改革过程中出现了一些困难。如基础教学设施还不完善，图书资料室与相配套的专业资料急缺，由于实习经费紧张导致实习地点范围较小，研究性学习同时开展的人数(67人)较多，汇报组之外的学生的积极性及参与性调动比较困难等。相信在后续的改革和实践中，会逐步克服本次实践中的不足，进一步提高教学效果及学生的积极性。

[1] 高等学校给水排水工程学科专业指导委员会.高等学校给排水科学与工程本科指导性专业规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2] 黄明，张学洪，林华，等.给水排水工程专业实践教学改革与创新[J].中国科技信息，2009(18)：222-223.

[3] 李琰.高校研究性学习的理论与实践[D].武汉：武汉理工大学高等教育研究所硕士论文，2006.

[4] 郝德永.从两级到中介：课程改革的路径选择[J]教育研究，2010(10):33-37.

[5] 靳玉乐，肖磊.教师教育课程改革的价值诉求[J]教育研究，2014(5)：121-127.

[6] 刘马群.浅议专业课备课[J].教学研究，1997(2)：81-82.

[7] 范谨初,金兆丰．水质工程[M]．北京：中国建筑工业出版社,2009．

[8] 李圭白，张杰．水质工程学[M]．北京：中国建筑工业出版社，2004．

[9] 丁金昌.实践导向的高职教育课程改革与创新[J].高等工程教育研究，2015(1):119-124.

[10] 彭英.工科院校生产实习问题与对策[J].桂林电子科技大学学报，2008，28(2)：171-173.

[11] 张铁坚，张立勇，张小燕，等.地方本科院校给排水科学与工程专业特色发展与改革——以河北农业大学为例[J].高等建筑教育，2014，23(6):20-23.

(编辑：刘伟霄)

2016-09-02

河北农业大学教学研究项目：“‘水质工程学’研究性学习”(编号：2014Y09)。

张小燕(1985-)，女， 山东济南人，硕士，讲师， 主要研究方向：给排水科学与工程教学与管理。

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