地方高校给排水专业OBE与PBL协同创新人才培养模式设计与成效

李冬梅，李斌，蒋树贤，李绍秀，杜青平

（1.广东工业大学 土木与交通工程学院，广东 广州；2.广东工业大学 环境科学与工程学院，广东 广州）

随着社会经济的发展和全球化趋势的增强，在“天大行动”“一带一路”倡议等国家部署与实施背景下，新兴技术与产业与得到了快速发展，迎来了全球化新一轮产业变革与科技革命。教育部在2016年提出新工科建设后，积极推进实施，形成了“北京指南”“复旦共识”等，并发布了有关新工科的研究与实践多个通知，探索形成中国模式的创新工程教育，协同促进高等教育的强国建设。近年来，从国家到地方的各个高校都已经清醒地认识到，以具备丰富知识为主要培养目标的传统工科人才培养模式已然不能适应新形势的需求，抓住契机开展新工科背景下一种内涵式的深层次的人才培养模式的改革和优化势在必行。高校逐步在加强产、学、研联合的同时，强调学生在主观能动性、创新应用能力、实际操作能力与协作能力等方面培养的重要性[1-3]。

近些年，教育部设立的“新世纪高等教育教学改革工程项目”，推动了给排水专业课程体系改革与创新建设；住房城乡建设部成立课题组，推进给排水专业规范与专业发展战略等重点教学改革研究；中华人民共和国住房和城乡建设部人事司、住房和城乡建设部高等学校土建学科教学指导委员会，组织编写了给排水专业本科指导性专业规范和专业发展战略研究报告。在国家与政府的重视与多种政策的大力支持下，给排水科学与工程专业迎来了崭新的发展时期[4-6]。特别地，十九大报告议题中关于“坚决打好污染防治的攻坚战”体现出来的“水生态环境修复”“海绵城市建设”“黑臭水体整治”等方面的内涵[5]，进一步推动了本专业的发展。因此，在新的形势下，能否抓住新的契机，探讨一种适于地方经济发展特点的教学方法与培养模式，提升学生独立思考、创新思维、团队协作并解决实际问题的能力，是地方高校给排水专业教学改革创新与人才培养模式优化需要思考的问题[7-8]。

一 广东工业大学给排水科学与工程专业发展现状

广东工业大学是一所省属重点大学，是广东省高水平大学重点建设高校之一。学校的办学理念始终贯彻坚持“与广东崛起共成长，为广东发展做贡献”。学校构建和完善有明显地方特色的高水平人才培养体系，培养具有坚实基础、国际视野、创新能力和家国情怀的高素质创新型、复合型人才。同时，广东工业大学抢抓粤港澳大湾区建设重大战略机遇，贯彻新发展理念，服务构建新发展格局，构建多维度多模式创新平台，营造创新氛围，全面实施大学生创新行动计划、研究生拔尖创新人才培育计划、强师工程等重大战略。“改革与创新”“产学研深度融合”等创新发展思路成为学校发展的主旋律。

广东工业大学给排水科学与工程专业，于2020年12月通过了住建部工程教育专业评估（认证）。我校给排水科学与工程专业坚持“立足广东，辐射全国，积极主动服务地方经济与社会的发展，以需求为源、以工程为本，培养高素质给排水科学与工程应用型创新人才”的办学理念。经过20年的专业发展，形成了“重基础、强能力、高素质、广适应”的人才培养特色。2018年-2019年，该专业实行土木大类招生政策，大二分流。自2020年开始，给排水科学与工程专业仍然实行土木大类招生政策，但在大一第二学期分流。现有在校生：18级-20级共270人。近5年，广东工业大学每年招收给排水科学与工程专业学生90名。该专业的毕业生就业率在98%以上，约30%的学生出国或者在国内深造，约有70%的学生毕业后在不同企事业单位中起着骨干人才的作用。但是，根据多年的企事业访谈结果可以看到，部分毕业后的学生在刚刚接触社会进入不同岗位时，他们的创新应用能力、动手能力与同事的协作能力等，与企事业单位对人才能力的要求有一定的差距，这些都需要在人才培养过程进一步强化。

二 创新人才培养模式的总体设计思路

以“因材施教”与适应地方经济发展为原则，同一专业的学生按照多规格和多类别培养的改革思路，在以问题为导向的PBL人才培养模式与OBE教育理念的指导下，结合项目式教学模式与经验，从培养方案制定、课程模式设计、素质教育集成等方面开拓创新，采用“3+1”的人才培养模式：学校学习阶段方案（累计3年）和企业学习阶段方案（累计1年），构建“1+2+N”结构的开放式人才培养模式实践教育实施平台（见图1）。“1+2+N”结构的实践平台含义是：“1”表示一个中心，即国家级工程实践教育中心；“2”表示两个实践教育中心的支撑单位，即建设单位-中山环宇实业有限公司，和共建单位-广东工业大学；“N”表示N个其他共建单位。这些共建单位参与到实践教育中心的建设和实践教学，并为学生创造和提供实践教育资源的各类企业和科研院所。因此，在OBE协同PBL创新教育理念与人才培养模式指导下，制订适应个性发展与地方经济发展的特色课程体系与灵活的培养方案，实现教学模式的多样化，探索校企联合工程应用型人才培养机制，培养适应广东省地方产业转型与升级的高素质创新人才。

图1 1+2+N开放式实践教育实施平台

三 广东工业大学OBE与PBL协同创新人才培养模式特色

在新工科背景要求下，广东工业大学给排水科学与工程专业创新人才培养模式，结合了PBL人才培养模式、OBE教育理念与广东经济发展特点，根据教育部、住建部人事司、住建部高等学校土建学科教学指导委员会对本专业创新人才培养的要求，以及“卓越工程师计划”的要求，以工程教育认证为指引，采用以问题为导向的PBL创新人才培养模式、结合工程案例或者模拟工程案例的项目式教学模式和传统教与学的模式相结合，充分利用“1+2+N”的开放式实践教育实施平台，使本专业的学生在掌握一定基础知识后，能在实践平台充分进行理论知识的实践与运用。这样，学生能够较早接触给水工程、排水工程、建筑水科学与工程、泵与泵站、水工程施工、水工程经济与法规，以及相关学科和知识中可能存在的热点与难点问题，认识到基础知识与专业知识结合应用的重要性。OBE与PBL协同创新人才培养模式，既能系统地教育学生专业理论知识，又能通过新的培养模式培养他们解决实际专业问题与工程问题的能力、提升学生自主学习专业科技前沿理论知识与相关领域专业知识的能力，锻炼学生将所学知识在实际工程中进行创新性应用的能力。

四 创新人才培养模式设计的具体内容

结合给排水科学与工程专业的知识体系，设计适应广东地方经济发展需求的专业人才培养体系，具体内容体现在五个方面：多层次的课程教学体系；产学研结合的分层次与项目式教学、校企联合的“3+1”的创新人才培养模式与创新应用能力为导向的教学模式；本科生课外教学体系；新模式下的创新评价机制；“1+2+N”的开放式实践教育实施平台。

基于PBL人才培养模式与OBE教育理念，首先组建导师团队（也是教学团队），主要由业务类型、研究方向相近的老师与企事业专家组成。然后，由老师和企事业单位的专家提供实际课题或者基于实际工程的自拟课题，建立项目库；其次，从给排水科学与工程专业学生中选出部分优秀的学生，3～4个为一组分成几个小组进行PBL项目式教学。在教学过程中，鼓励老师部分教学内容采用双语教学模式，鼓励学生多接触国际相关前沿新知识，拓宽老师与学生的国际视野。另外，基于广东地方经济的发展与实际需求，根据企事业专家的建议制定人才培养方案与相关细则，探索OBE与PBL协同创新人才培养模式与多样化、分层次、导师制的创新人才培养方案。

以能力为导向的创新人才培养模式，在分层次、导师制、项目式教学与管理中，需要跟踪以下一些内容：如何定义教学主题与项目问题；如何合理选择项目作业；项目作业和课程内容、课程目标的联合方式；课程导师对项目的指导方案与职责；学生选题、分组形式与小组规模；校企联合方式以及项目执行环境等。2020年12月，广东工业大学给排水科学与工程专业通过了住建部的专业教育认证。2021年1月本专业修订了2020版教学计划与培养方案。在新的教学大纲与培养体系中，进行了以创新应用能力与OBE为导向的人才培养模式对课程进行灵活设置。具体的设计方法从以下六方面进行。

（一） 采用全程产学研结合校企合作“3+1”的联合培养模式

在遵循本科教学规律的基础上，根据广东地方特色以及广东工业大学给排水专业发展的特点，鼓励课程教师积极探索和实践，开展多样化教学模式，比如基于问题式的PBL模式、启发式、案例式与研讨式教学，从本专业中每届学生中遴选优秀生约20人，一起上课，单独辅导，单独进行考核，采用产、学、研相结合的校企联合人才培养模式：在学校学习累计3年，而在企业学习累计1年。“3+1”校企合作联合培养方案细分为：学校培养阶段，注重于公共基础教育（通识教育）与专业基础教育；而在企业培养阶段，注重于工程教育、实训与实践教育。在企业培养阶段，要求学校、学生、企业三方要签订协议，明确三方的权、责、利。另外，由学校和企业设立管理小组，联合管理并确保学生的安全和学习收获。这种模式带动其他老师将该理念应用到教学中，促使学生获得自主学习与协作学习的技能，形成批判性思维，以及解决复杂工程问题的能力，更好地适应社会。与此同时，也能锻炼年轻老师的工程实践能力与科教融合能力。

（二） 专业理论课采用小测+分组演讲+课程论文的教学与评估模式

对于专业理论课的教学与评估模式，主要采用小测+分组演讲+课程论文。其中，分组演讲+课程论文，老师给定一个具有时局性的问题，要求学生查阅国内外资料、分组讨论、写出合适的方案、归纳总结、整理论文到最后演讲，由至少2位以上的老师与若干同学提问。学生能将专业理论知识通过查阅资料、整理、总结，与本专业的社会热点问题与难点问题紧密结合。通过多样化和多维度的教学与评估模式，学生在完成课程学习后，基本具有解决实际工程问题的理论知识水平与运用能力，自主思考与自我学习能力得到较充分的锻炼。

（三） 课程设计采用项目式教学模式

项目式教学模式实践在课程设计教学中，能锻炼学生的理论知识应用能力，以及对实际问题的认识与思考能力。这种项目式教学模式，将学生分成几个团队，每个团队从老师给定几个课题中选择自己喜欢的项目，要求每个团队选择的课题不能相同。对每个课题，团队中的每个学生分配不同的任务。最后的考核成绩首先是团队完成的成果，然后是团队中每个人完成的成果。因为每个学生设计的任务不同，学生之间不能互相抄袭，只有大量查阅资料，互相之间认真协调、讨论，综合出最佳设计方案，才能获得理想的设计成果，能真正达到实际应用能力的锻炼，并且提高学生的沟通交流、创新与团队协作能力。

（四） 实验实训课采用传统教学联合以问题为导向的PBL教学模式

对于实验实训课，由指导老师给出原始条件和目的，操作条件和拟达到的效果由学生实验确定。不同学生根据自己的实验条件和目的制订独立的实验方案。根据不同的实验结论，确定最佳实验工况，形成总结报告。指导老师在设计实验原始条件和目的时，避免出现太多实验才能得出结论的情形，但实验要有综合性。实验实训课的设计，同一个系列的实验可通过多次完成，不限制学生一次做完，每次可能产生不一样的结果。这种教学模式，既可以引导学生学好专业理论知识，又能培养学生的实际动手能力与实践应用能力。这种设计方式结合了PBL人才培养模式与传统教学模式的特点。

（五） 充分依托广东工业大学的人才培养平台，增强学生主动创新意识，提升其创新能力

广东工业大学给排水专业已经搭建了专业实验与实践人才培养和实训平台，比如国家级工程教育中心、广东省重点实验室示范中心、广东省大学生实践教学基地与实验教学示范中心。基于这些实验与实践平台，给排水专业对工程实践条件进行完善，对工程训练的内涵进行拓展，建立起具有多维度人才培养特色的工程训练教学模式：分阶段、模块化、多层次、开放式和综合性。这种新的实训教学模式，不仅仅是传统的实习方式，而是全面向工程训练型模式进行转换，保持学生大学四年有持续的工程训练、动手操作和创新设计的机会，学生的创新思考能力、动手实践技能和工程综合素质得到显著提高。另外，广东工业大学给排水专业注重产学研合作教育，积极与社会知名企业的研发基地建设人才培养实习共享基地，推进学生积极主动参与不同类型的科技创新、创业大赛，学生的专业综合能力和创新意识得到显著提升。

（六） 以创新能力培养为主线，加强实践教学内容的整合和优化

以大工程为背景，针对不同年级和能力层次的学生，完善实践教学体系，以创新能力培养为主线，加强实践教学内容的整合，构建与理论教学体系相适应的实践教学体系并进行优化。这种实践教学体系与理论教学体系既紧密联系又相对独立，体现在教学内容前后顺利衔接并循序渐进，教学目标层次分明，与所在学校办学层次、学科结构与专业特点等各个方面协调一致。与此同时，针对实践教学环节，不断完善课程实验、教育实习、专业实习、课程论文(设计)、科技活动、社会实践、毕业论文(设计)等。因此，形成一套以操作和实验为基础、以工程训练和科技创新（或者科学研究）为依托，以课程论文（或者课程设计）为主线的实践教学内容体系。

这种优化实践教学体系，分三个层次逐步加强：首先是由基础实验和认识实习组成的基本技能训练；然后是由若干课程设计和综合设计构成的综合技能训练。最后是提升学生的实践技能和创新能力的阶段。依托广东工业大学给排水专业的实习实践平台，学生可以根据兴趣爱好，选定自己的兴趣方向，在老师帮助下拟定一个课题，申请院级、校级或者省级以上的大学生创新创业项目或者科技挑战杯项目，也可以选择参与老师的科研课题，在周末、长短假期，待在实验室或进入大学生科技创新实践基地，积极参加从校级到国家级的各级竞赛，比如大学生科技“挑战杯”竞赛、创新创业大赛、“深水杯”全国高校给排水科技创新大赛、“鲁班节”科技创新大赛、“实验技能竞赛”“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛、“力学架构竞赛”“Autocad工程制图大赛”“建筑设计竞赛”“软件设计竞赛”和“电子设计竞赛”等，全面提升学生的创新意识和创新能力。

五 创新人才培养模式实践成效

近5年，OBE教学理念协同PBL项目式创新人才培养模式在广东工业大学给排水专业不断实践与应用，成效显著。通过直接考核评价以及间接反馈评价，毕业生达成评价结果全部满足专业认证12项毕业要求，并且具有明显的OBE教学理念协同PBL项目式创新人才培养特色。通过对2019届、2018届、2017届毕业生进行毕业要求达成直接考核评价发现，2017至2019届学生在职业规范与个人和团队方面表现最为突出，工程与社会、研究与终身学习能力方面次之。前者体现了PBL项目式教学模式的显著作用，而后者是OBE理念在教学中践行的成效。另外，对毕业生通过学生反馈与单位反馈间接评价发现：对2018届47名毕业生和2019届42名毕业生开展毕业要求达成自评调查，学生的反馈结果表明12项毕业要求全部达成。在终身学习、个人和团队、职业规范方面表现突出；工程知识、工程与社会、使用现代工具、沟通、环境与可持续发展等表现次之。对25家用人单位开展历届毕业生入职时毕业要求达成度评价调查。25家用人单位反馈评价的结果表明，历届学生的12项毕业要求达成评价值均大于预设目标评价值；其中，在工程知识、使用现代工具、沟通与职业规范等方面表现最明显，在问题分析、个人与团队、研究、环境与可持续发展等方面次之。间接反馈评价结果表明，广东工业大学给排水专业采用OBE教学理念与PBL教学模式相结合，在教学实践过程效果显著。同时，从间接反馈评价中还发现，2018届与2019届的能力表现明显高于2017届。从这些评价反馈结果可以看到，广东工业大学给排水专业OBE协同PBL创新人才培养模式在持续改进与实践过程中成效逐步显现。

六 结语

根据广东地方特色与给排水科学与工程专业的特点，以OBE理念协同PBL人才培养模式和创新应用能力为导向，采用传统教学模式与项目式教学模式相结合，得出了一套适合地方高校分类培养的特色课程体系，以及促进适合个性发展的多样化课堂教学模式的实施方法，实现了产学研联合的导师制、项目式与分层次教学的OBE+PBL协同创新人才培养模式的优化，提高了地方高校学生的自主学习、批判性思维以及协作创新解决专业问题与工程问题的能力，同时，也推进了授课教师进行教学改革与创新，提升了老师们的业务素质，为地方高校给排水科学与工程专业的人才培养提供一种优化设计模式参考。

这种创新人才培养模式设计，在遵循本科教学规律的基础上，根据广东地方特色以及广东工业大学给排水专业发展的特点，鼓励课程教师积极探索和实践，开展多样化教学模式，比如基于问题式的PBL模式、启发式、案例式与研讨式教学。在广东工业大学国家级与省级人才培养平台的基础上，以创新能力培养为主线，以新工科为背景，针对不同年级和能力层次的学生，完善实践教学体系并进行优化，培养能适应新形势下广东省地方产业转型、升级与大湾区建设的多样化高素质人才。这种创新人才培养模式设计，不但使给排水科学与工程专业的学生全面受益，而且能为地方高校多样化、多维度、多层次人才培养体系的构建与实施提供典型范例，促进广东省地方高等教育的发展。同时，这种优化人才培养模式也为全国地方院校相关专业的建设提供参考依据。