“新工科”背景下施工类课程教学改革与实践——以《水工程施工》为例

李冉，刘文文，李寻，李朝明，李泽兵

（东华理工大学 水资源与环境工程学院，江西南昌 330000）

2017年以来，教育部积极推进“新工科”建设，以主动应对新一轮科技革命与产业变革，加快培养新兴领域工程科技人才[1-2]。“新工科”建设强调要抓模式创新，对更新教学模式和创新体系提出了新要求，要促进学生个性化发展，强化工程人才的创新创业能力培养[3-5]。高校是推进“新工科”创新人才培养的主要阵地，要主动服务国家战略需求，主动服务行业企业需要，积极探索实践工程教育的新理念、人才培养的新模式。

给排水科学与工程专业隶属于工程类学科，随着给水排水系统的不断发展，新材料、新技术和新工艺等在实际工程规划、设计及施工中得到广泛应用，对学生的实践创新能力和解决新型城镇化给排水、水资源利用与水环境治理等领域复杂水系统问题的能力有较高要求。因此，有必要在给水排水专业人才培养过程中对专业课程进行教育改革，创新教学模式，以满足“新工科”背景下给水排水工程人才培养的需求。

《水工程施工》是给排水科学与工程专业的核心课程之一，具有综合性强、实践性强的特点。本文结合《水工程施工》的教学实践和课程调查问卷，分析现行课堂教学模式存在的问题与不足，探讨“新工科”背景下课程教学模式的改革。

1 问卷调查研究

1.1 问卷设计

本次调查研究以东华理工大学学习过施工类课程的本科生为研究对象，开展“施工类课程课堂教学研究现状”问卷调查，问卷内容建立在前期大量阅读及整理分析文献的基础上，总结出高校施工类课程教学突出显现的一些问题，并依此进行了问卷设计。主要调查内容为：大学生基本情况（1-3 题）；施工类课程课堂教学开展情况（4-9 题）；施工类课程课堂教学存在的问题（10-20 题）；大学生对施工类课程学习的期望（21-24 题）。问卷调查对象为2017 级以及2018 级给排水科学与工程的130 名本科生，调查时间为2021年5月1日-5月6日。

1.2 问卷结果分析

对“施工类课程课堂教学开展情况”的调查结果显示：大部分学生对课程内容及相关知识感兴趣（兴趣很浓厚及兴趣浓厚的占79.2%），且能够理解大部分的课程内容（全部理解及大部分理解的学生占68.7%），也认为在课程学习过程中能力得到了提升（主要是学习兴趣的激发以及针对性解决问题的能力，共占比68.7%）。总体来说教学效果较好，但也存在课程信息量大、学习消化难（占比60.3%）以及部分学习内容较为深奥、学习起来较为困难（占比27.1%）等问题，需要在以后的教学中进行改进。

对“施工类课程课堂教学存在的问题”的调查结果显示：在教学内容方面，大部分学生认为课程内容丰满、逻辑性及结构性强（占比64.6%），授课教师也能将最新的工艺和技术介绍给学生（占比75%），但也有问题需要引起重视，部分学生认为教学使用教材较为陈旧，尤其是有部分前沿性的内容在教材上没有得到充分的体现（占比4.2%）。在教学方法方面，大多数学生对现有的板书和多媒体相结合的授课方式表示满意（占比81.1%），但也有10.4%的学生认为教学材料需要改进，此外，学生和教师的互动也需要加强（占比8.2%）。

对“大学生对施工类课程学习的期望”的调查结果显示：大部分学生对本门课程和课程授课的相关内容满意（占比93.9%），认为可以改进的部分主要存在于丰富授课手段和授课内容、增加课堂互动以及改进课程考核方式等方面。下面，笔者也将结合调查问卷对水工程施工教学现状及改革措施进行具体分析。

2 水工程施工教学模式现状分析

目前，相比于“新工科”背景，《水工程施工》传统教学模式主要存在以下问题。

（1）教学内容滞后，适应性不强。

随着科技的快速发展，新施工技术、新材料和新工艺不断涌现。课堂选用教材虽是21世纪高等教育给水排水工程系列规划教材之一，但出版至今已有10 多年，并未编入新的管道设计理念和施工标准。比如国家大力提倡的综合管廊系统，该系统不仅能解决城市交通拥堵问题，还极大方便了电力、通信、供排水等市政设施的维护和检修，对提高城市综合承载力发挥着重要作用，但是综合管廊技术在教材中并没有同步体现。此外如地下给水排水管道盾构施工技术，由于可实现自动化作业、劳动强度低和掘进速度快等特点，已广泛应用于地下给排水管沟、地下隧道、城市地下综合管廊等工程，如武汉地铁6 号线施工及上海长江水底隧道等，但现行的多个版本的教材都未对相关技术内容进行详细介绍。还有如深邃排水工程技术、现代绿色环保理念和海绵城市建设理念等内容在教材中都未涉及相关内容[6]。而课程上，即使笔者尽力将新工艺和新技术的相关知识传输给学生，但存在着不全面不深入的问题，与教材上的知识很难做到一一对应和完全融合。因此，总体来讲，《水工程施工》这门课程仍存在较为严重的教学内容滞后以及教学内容适应性差的问题，导致学生无法及时接受最新技术[7]。

（2）教学方法效率低，缺乏创新。

目前该课程课堂教学虽以板书和多媒体相结合的方式，但大多采用“填鸭式”教学方法，“照屏宣科”的现象仍然存在。课堂上，教师与学生之间缺少互动环节，以致学生上课缺乏主动性，课堂教学缺乏先进性和趣味性[8-9]。由于水工程施工实践性强的特点，以教师讲授理论知识为主导的单一授课方式使学生掌握施工工艺和施工技术等知识的效果并不理想。如给水排水工程构筑物的沉井施工和围堰施工等内容，传统的教学方法会使学生空有理论知识，对施工设计和操作缺乏直观、感性的认识。所以，有必要对传统教学方法进行创新，在课堂授课过程中，灵活融入案例分析、分组讨论等教学方法，以提高教学质量。

（3）考核方式单一。

目前，我国大部分院校对该课程的考核主要是闭卷考试和平时成绩相结合的方式。这种考核方式侧重于对理论知识的考核，学生为了应付考试而学习，没有真正去理解知识点内容[10]。这种考核方式不能锻炼学生思维能力和解决实际问题的能力，无法使学生做到学以致用。

3 水工程施工课程教学改革的措施

从给排水工程发展所需的“新工科”人才培养目标出发，以培养学生工程规划、设计和施工能力为核心，探索基于“新工科”背景的《水工程施工》课程教学改革，具体改革措施如下（见图1）。

图1 “新工科”背景下《水工程施工》课程教学模式

（1）优化教学内容。

教学内容是教与学相互作用过程中有意传递的主要信息，教学内容的优化直接影响教学实效。“新工科”建设适应以新技术、新产业、新业态和新模式为特征的新经济的发展需要，在“新工科”背景下，作为传统专业课程，《水工程施工》教学内容的丰富和优化势在必行。①坚持成果导向教育。水工程施工课程的学习目标是使学生能够系统掌握施工的基本原理、能够应用所学到的理论基础知识与方法解决在给排水科学与工程领域中所涉及的工程技术问题，并具有主动探索和独立思考的能力和创新意识。所以，要按照学习目标确定教学策略，完成新理念、新标准下的课程讲义和教案的编写。②引入工程技术发展前沿成果，教学内容要体现前沿性与时代性。及时更新课程教学内容，课程讲授中大胆舍弃过时的、不实用的旧知识，重点讲授国家推广的新型材料以及新的施工工艺。如在讲授钢筋混凝土水池施工时，就应该将老旧技术的详细介绍变成了解，而重点介绍现在“绿色建筑”理念下，国家推广的装配式水池施工技术。如引入港珠澳大桥的岛隧工程施工，采用了世界首例深埋沉管技术，首创了外海深插超大直径钢圆筒快速筑岛技术，不仅缩短工期超过2年，还实现了绿色施工。这样学生不仅可以对旧技术的发展及不足有足够的了解，还能掌握新的技术。

（2）创新教学方法和教学手段。

《水工程施工》是一门实践性强的课程，传授式讲课方法过于空洞和抽象，不能直观地让学生了解工程施工。所以，①在授课过程中，将多媒体手段和网络资源相结合，通过动画、视频等方式向学生介绍施工技术，如地基处理工艺、施工排水技术、顶管施工及盾构施工技术等，提高课程教学的趣味性和学生学习的兴趣。②引入案例教学法，针对可以采用案例教学的内容，尽量利用实际工程案例对某知识点进行讲解，如在讲解室外给水排水施工时，引入武汉雷神山医院施工案例等，加深学生对室外给水排水管道施工技术的理解。③引入分组讨论教学方法，如在讲授地基施工时，让学生分组讨论比萨斜塔和虎丘塔呈倾斜状态的原因，便于学生理解地基处理的重要性；这种教学方法，不仅可以提高学生的参与度、学习的积极性，还可以加深学生对某知识点的理解。

（3）丰富考核手段和评价方法，使考核方式多样化。

除了关心学生的期末考试成绩外，①增加课堂讨论与提问、课后作业等，如课后作业要求学生思考，武汉新冠肺炎疫情期间，在时间紧、任务重的情况下，火神山医院基础施工时采取的地基处理方法有哪些？以此培养学生思考问题、查阅文献及解决问题的能力。②推广网络平台教学，如超星、手机学习通APP 等，开展网上签到、网上测验和网上讨论等考核方式，提高学生课余时间学习的积极性，构建智慧教学理念下混合式教学模式。

其中，教学理念的更新可以有效支撑教学方法的创新，并促进考核方式的优化，考核方式的优化又可以促使教育理念创新，形成良性循环。同时，考核结果反馈可以加强教学方法的创新。三种模式相互促进、相互提高。

4 结语

在“新工科”建设背景下，传统的教学方法和滞后的教学内容已经不能满足给水排水科学与工程专业人才培养的新要求，因此，开展《水工程施工》课程教学模式的改革，丰富教学内容，引入施工新工艺、新材料和新技术，创新教学方法，丰富考核方式，才能更好地帮助学生掌握施工基础知识，提高学生发现问题和解决问题的能力。