以高阶性应用型人才培养为目标的“给排水管道工程”课程教学改革实践

摘要：为适应新工科背景下社会发展对工程创新人才的需求，围绕城镇给水排水管网建设，以培养出具有工程师素养的高阶性应用型人才为目标，基于“给排水管道工程”课程教学，系统阐述了与该课程教学改革实践相关的内容，剖析了课程教学现状问题，明确了问题解决思路，详细论述了课程建设及应用情况，为全面深化高等学校工科课程教学改革提供借鉴。

关键词：给排水管道工程；课程教学改革；高阶性应用型人才培养；工程师素养

坚持立德树人、以学生为中心的教学理念，立足重庆，面向全国，围绕城镇给水排水管网建设，培养具有工程师素养的高阶性应用型人才。通过本课程教学，使学生掌握给水排水管道系统、取水工程等基本理论、基本知识，并能应用于解决取水和输配水工程中的复杂工程问题；能够应用数学、自然科学和学科基本理论，对给排水及相关领域的复杂给排水管道工程问题进行识别、表达；能够运用所学知识，设计针对给排水领域复杂工程问题的解决方案；掌握供水管网中SCADA系统的监控数据采集方法，并能对实验数据进行分析，得到合理结论。通过课程思政教育，促使学生形成良好工程职业道德和较强社会责任感的工程师素质。

1课程建设历程

2014年，校级课程建设专项计划项目，解决了教学内容知识陈旧、教学过程单一、实践过程缺乏实效性与规范性的教学问题，丰富教学内容、强调教学重点、突出工程技术标准以增强教学内容针对性。采取工程实例融入教学过程以提高教学质量，过程考核融合期末考核以形成全方位、多层面考核方式；坚持以学生为主体，强化学生自主学习以培养科技创新能力。课程教学质量显著提高，两次网评分进入全校前20%。编写的“给水排水管网系统”课程教案获校级优秀教案一等奖。发表的课程教改论文《给水排水管网系统课程教学改革探索与实践》获评“多相杯”全国高校给排水科学与工程专业教改研究优秀论文。

2017年，建成在线课程网站并正式上线。解决了教学内容与教学学时之间的矛盾。采取在线课程网站建设，解决了教学资源建设问题，实现教学互动在线化、过程考核实时化。

2019年，校级教改课题。解决了课堂教学中学生自主学习能力不足问题。采取研究“知识—能力—技能”三位一体的教学全过程；构建注重能力培养、内容结构符合学生成长规律的课程教学体系；课程整合“水资源利用与保护”的取水工程知识点，并更名为“给排水管0c3da6122f659d573cb66d51c92a5996道工程”，构建了“取—输—配—排”的课程知识体系；探索“知识—能力考核”的多元化、多维度的全链条考核方式；提出了以工程现象/问题为教学情境，理论与实践贯通、边学边设计的教学模式；构建了“基础—应用—提高”的多元化课程考核评价体系；课程学习满意度高，主讲教师的网评分均为T5等级。

2021年，校级课程思政示范课程培育项目。研究集价值塑造、能力培养、知识传授“三位一体”的课程思政教学模式，更好地满足学生成长发展需求，解决了学生职业道德意识薄弱、工匠精神差、为人民服务意识不强、家国情怀不高的问题。

2课程教学问题分析及改革实践

2.1课程教学改革亟待解决的问题

一是如何从“知识学习”型的被动学习模式转变为“高阶思维能力”型的主动学习模式是本课程需要解决的一个重点问题。本课程围绕高阶性应用型人才培养目标，要求学生不仅掌握课程相关知识内容，而且强调课程知识的应用能力，尤其是复杂工程问题分析与解决能力（做到能力），并匹配今后工作岗位技能要求（发展能力）。为此，课程通过构建以“学”为主的教学情境，设计基于项目教学的实施过程，解决理论知识、工程问题分析与解决能力、岗位技能之间的匹配问题，形成“知识—能力—技能”的教学全过程，实现工程思维的培养。

二是如何将“知识考核”型的传统单一考核方式转变为“知识—能力考核”的多元化、多维度的全链条考核方式是本课程需要解决的另一个重点问题。由于传统被动学习模式下的课程考核过分依赖于知识考查的理论考核方式，欠缺对知识理解、分析、应用等深层次能力考核，使得课程学习成果评价结果与实际学习效果不匹配［12］。为此，本课程围绕课程教学产出评价要求，为体现出对学生高阶思维能力的考核要求，客观反映学生学习成效，注重过程性和阶段性考核，引入学生自评和互评，使评价主体、方式、内容多元化，并形成多维度、全链条考核过程。

2.2课程内容与资源建设及应用情况

为体现课程学习的“高阶性、创新性和挑战度”，围绕课程目标优化教学内容，基于课程设计任务——荣昌区吴家镇给水排水管网工程设计，将课程内容结构按照管网工程设计步骤进行知识体系重构，依次为基本概念、工程资料收集、管网定线、水量计算、水力计算原理与方法、工程设计要求、图纸绘制等阶段编排课程内容结构体系，满足“知识—能力—技能”的课程教学产出层次要求，并依据学科前沿动态与社会发展需求融合2018年新修订的《室外给水设计标准》《山地城市排水管网设计规范》、海绵城市建设理念、综合管廊等内容动态更新知识体系。

为满足学生自主学习所需资源，课程按“知识—能力—技能”学习层次建成了丰富的教学资源，并已在教学课程网站上进行发布。如用于“学会知道”（知识层级）的教学指导文件（课程简介、教材与参考教材目录、课程标准、授课计划、课程教学大纲等）、电子教案、电子课件PPT、教学视频等资源；用于“学会做到”（能力层级）的工程案例库、标准规范与图集、软件工具、视频素材库等资源；用于“学会发展”（技能层级）的鸿业绘图软件实操培训视频、优秀工程设计赏析、专家学术报告视频等资源。

同时，为强化高阶思维能力考核要求，满足“知识—能力—技能”教学产出评价，建成了用于知识层级的考核评价反馈资源，如讨论、投票、抢答、选人、测验等课堂活动资源；用于能力层级评价的资源，如课后作业库、课堂考试库、课程考核母题库、案例计算与分析试题集等资源；用于技能层级评价的资源，如基于项目（PBL）的小组学习任务、制图技能训练库、工程设计文本编制任务清单、课程设计任务等资源。

目前，在线课程网站上的教学资源访问量已超过23万次，总下载量达1300余次。学生通过本课程资源库，可实现自我学习和自身的可持续教育，如充分运用课程网站上的作业库、试题库、工程设计图纸案例库、在线测试、电子课件、专家学术报告视频等，反复学习，使学生掌握知识，提高高阶思维能力，并逐步达到工程设计岗位的技能要求。

2.3课程教学内容及组织实施情况

本课程围绕工程设计岗位需求，将课程内容划分为供水管网模块、污水管网模块、雨水管网模块、管材与附属构筑物模块，按工程设计所需“知识—能力—技能”，在时间上先后递进（先知识，再能力，后技能），内容上按“现象—问题—理论—方法—工程应用”单项推进（基本概念、工程资料收集、管网定线、水量计算、水力计算原理与方法、工程设计要求、图纸绘制），“基础—应用—提高”进阶式学习（知识点掌握的知识单元学习，工程分析与解决能力培养的综合性学习，规划设计与咨询技能训练的任务型学习），以全面提高学生的工程实践能力、创新能力和综合能力。

课程按照板块化教学内容，按“课前前置性学习—课堂教学活动深化—课堂强化学习—课后强化巩固”的教学组织实施，以教学目标为锚发布任务，提供学习资源进行前置性学习，然后通过课堂活动测验了解学习状况，有针对性地串讲实现知识内化，再通过课堂强化学习促进知识迁移与扩展，螺旋式上升，最后通过课后强化巩固逐步提升学生能力。同时，在课程教学时融入学科前沿，促使学生结合学科发展的新思想、新进展和新成果形成能力发展与创新思维，并将课程中涉及的思政元素提取出来，重点强调工程师素养、岗位职业道德和价值培育等。

2.4课程成绩评定方式

为体现对学生高阶思维能力的考核要求，客观反映学生学习成效，课程注重过程性和阶段性考核，提升了平时考核在总成绩中所占的比重（40%），引入学生自评和互评，使评价主体、方式、内容多元化。

根据教学设计策略创新性地提出了“课前测验—课中测验—课后作业”的过程性考核评价体系，以帮助学生培养自主学习习惯，促进学生对知识的掌握；而期末考核则通过设计场景化、探究式、递进式的综合应用试题（比例90%以上），增加挑战性，培养学生独立思考与处理复杂问题的能力；此外，为匹配工作岗位技能要求，将课程设计考核方式设计为分散至对应课程知识点的大作业形式过程考核、制图技能训练考核，以及任务完成作品的成果考核，以评价学生对工作岗位技能要求的匹配度（组织、协调、沟通、绘图等岗位能力）。

2.5课程特色与创新

课程结合城市与行业需求，强化学生的实践与创新能力培养，通过重构教学内容，践行翻转课堂，改革考核方式，形成如下特色和创新：

（1）从工程思维培养出发，确立了“学生主体，教师主导，能力培养，素质提高”的“知识—能力—技能”三位一体的先进教学理念，提出了以工程现象/问题为教学情境，打破应用与实践的界限，将工程设计任务逐级分解为若干教学任务，形成边学边设计的教学模式；建立的任务引领的“工作室”和“毕业设计工作坊”制度，有效提高了学生的工程设计能力，毕业生广受相关市政设计企业的青睐。

（2）围绕职业岗位能力与技能并重，教学内容紧密联系生产实际，构建了注重能力培养、内容结构符合学生成长规律的课程教学体系，提升工程能力的培养质量，并依据学科前沿动态与社会发展需求，更新了课程教学内容，适应社会和行业的需求。

（3）重视科研成果向教学的转化工作，课程教学面向行业主战场，与时俱进，通过课程教学内容专题化，融入科研新成果，训练学生科研思维，有效提高了学生创新能力，学生创新成果突出，考研深造率逐年增加，并突破50%。

3课程评价及改革成效

本课程建立了课程学习效果反馈渠道，并采用课内评价、课程学习成效评价和技能跟踪评价全链条评价模式，其中，课内评价用于评价学生对课程知识的学习状况，课程学习成效评价用于评价学生知识应用、问题分析与解决能力，而技能跟踪评价主要用于对学生工程问题分析能力、设计能力、表达能力、报告书写能力等相关岗位工作技能与职业道德进行持续跟踪评价与回溯诊断，进而构建“基础（知识）—应用（能力）—提高（技能）”多元化课程评价体系，以全方位评价课程目标的达成度。

通过2020年的课程改革实践，期末考核卷面平均成绩为65.2分，有效提高了课程高阶学习达成度，其中，除设计/开发解决方案指标点4.1的课程目标达成度尚未达到预期目标外，其余课程目标均已达成。同时，从2016级学生毕业设计与入职岗位工作反馈来看，通过本课程的学习，能较好匹配给排水管网工程设计能力、岗位工作技能要求，用人单位反映学生上手快，二次培养成本较低。此外，学生对本课程的评价高达4.9（满分5.0），2020年主讲教师的课程网评分数高于93分，达到T20和T5等级分数段，课程教学效果得到督导组专家和学生的充分认可。

4课程建设计划

虽然本课程形成了“高阶思维能力”的主动学习模式，提出了“知识—能力”考核评价方式，但普通学生的工程实践能力不强、工程素养较为薄弱，与岗位就业能力存在一定差距［34］。因此，今后将重点围绕以下方面进行持续改革：

（1）挖掘“思政元素”，培育工程师素质。在课程教学和实践中，将知识、技能传授与理想信念教育有机结合。例如，在讲授管网发展史时，以典型工程引导学生为国家、为真理奋斗；在分析管网建设的社会问题时，通过横、纵向的对立，让学生全面客观认识当代中国的发展道路和全球化的变化趋势［56］。

（2）深化“引企入教”，增强学生工程能力。将大量具有丰富工程实践经验的企业高工从一线请到课堂并形成制度化，定期开展工程案例学术讲座、课程讲座等方式学习企业最前沿的技术与经验，并将企业新需求引入学生课程大作业训练，组织学生参与企业工程项目现场调研等相关专业实践和工程训练，营造工程训练营、设计工作坊等实践平台，切实提高学生工程实践能力。

（3）健全“产出导向”，实现课程闭环评价。建立专家评价、同行评价、学生评价和社会评价的综合立体评价系统，健全“产出导向”课程评估体系，对课程教学产出过程进行闭环监控、评价反馈和持续改进，不断提高课程教学质量。

结语

以“给排水管道工程”课程教学改革为例，论述了我国高等工科学校给排水科学与工程专业人才培养的现状，指出了当下面临的教学问题，提出以高阶性应用型工程创新人才培养为目标的课程教学模式，并对课程内容、组织实施等进行了具体阐述。经课程教学实践，达到了较好的效果，可为该课程及同类专业课程的改革提供借鉴。

参考文献：

［1］陈曦，王海霞，王军，等.“以学为中心”的热质交换原理与设备课程教学［J］.中国冶金教育，2020（03）：1516.

［2］黄历.基于OBE理念的《跨境电子商务概论》教学改革研究［J］.山西青年，2023（14）：710.

［3］杨光辉，陈平，许倩.中国大学一流本科课程建设情况分析［J］.科教导刊，2022（21）：13.

［4］王宏斌.电子设计创新课专创融合教学改革研究［J］.创新创业理论研究与实践，2021，4（18）：2123.

［5］陈垚，潘伟亮，余薇薇，等.“给水排水管网系统“课程教学改革探索与实践［J］.教育与教学研究，2016，30（9）：100105+123.

［6］赵炬明.论新三中心：概念与历史——美国SC本科教学改革研究之一［J］.高等工程教育研究，2016（3）：3556.

基金项目：重庆市高等教育教学改革研究项目（项目编号：223192）；重庆交通大学教育教学改革研究项目（项目编号：2203017）；重庆交通大学教育教学改革研究项目（项目编号：2203016）

作者简介：刘非（1990—），男，汉族，湖北松滋人，博士，讲师，主要从事给排水科学与工程专业研究及教学。

*通讯作者：陈垚（1983—），男，汉族，浙江永康人，博士，教授，主要从事给排水科学与工程专业研究及教学。