新工科建设下能力导向模块化教学模式初探

［摘 要］ 新工科建设对高校各类课程建设及教学改革提出了新的要求，在新工科建设背景之下，以环境工程专业“水污染控制工程”核心课程为例，以培养学生核心能力为导向，从“水污染控制工程”课程目标出发，围绕课程体系模块化建设、教学内容模块化划分、教学方法模块化实施3个方面阐述了课程建设及教学改革，以期培养学生满足新工科建设需求的工程实践能力和解决复杂工程问题的能力，实现“水污染控制工程”课程教学的长效改革，也可为相关专业课程的教学改革提供参考。

［关键词］ 新工科建设；水污染控制工程；能力导向；模块化教学

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2025）05-0137-04

2017年教育部正式提出新工科概念，在新工科建设背景下，各类高校在不同层次、不同领域以产业需求为导向，定位相应的新工科人才培养目标，这为课程教学提出了新的挑战［1-2］。需要广大教师在课程教学中，以新工科人才需要具备的能力为出发点，进行教学模式、教学方法、管理手段等的改革实施，面向国家战略需求的新工科人才培养目标才能达成［3］。

能力导向教育认为核心能力是学生成功就业和可持续发展的关键因素，模块化教学是以技能培养为核心的一种教学模式，这两种教学模式均强调实用性和能力化，与新工科建设的根本需求相一致［4-5］。尽管新工科现在对学生核心能力的界定和分类还有争议，但随着新工科建设的进一步推进，各高校根据自身的特点及地方需求，对培养的学生所应具备的核心能力也越来越明确化。“水污染控制工程”是我校环境工程专业核心课程，支撑3个毕业要求指标点，在强化学生工程实践能力和培养学生解决复杂工程问题的能力方面具有重要作用。我校经过多年建设已形成以“水污染控制工程”为中心的课程群体系，且教师在课程教学过程中将课程培养能力目标模块化，采用能力导向模块化教学模式，结合知识点的讲解、应用训练、问题解决等教学环节，这一体系是课程目标达成的有力保证。

一、课程目标

结合学校办学定位和人才培养总目标，环境工程专业的人才培养目标是培养符合国家及地区经济和社会发展所需要的必要人才，具备良好的思想品德、人文素养、职业道德和敬业精神，系统掌握环境工程专业基础知识和污染控制工程、资源利用及环境修复等方面的理论与实践技能，具备创新意识和持续学习能力，不断适应行业科学与技术进步，能够从事环境污染控制工程的设计及运营、环境管理、环境监测和水土环境保护及修复技术研发等应用能力的环境保护高级专门人才，进一步成长为扎根地方从事环境保护的骨干人才。

“水污染控制工程”是环境工程专业的一门核心专业课程，其教学目标为：能够理解污水处理技术的基本原理，并结合污水处理设备、构筑物、工艺的性能，将污水处理技术用于污水处理及水污染防治的工艺设计、运行管理、技术改进中；能够运用相关的理论知识，深入理解污水处理技术、工艺的特点，结合污水处理技术的进展，分析污水处理技术在应用过程中的影响因素并提出有效的改进措施；能够根据污水特征及处理要求，运用污水处理技术的基本原理及相关专业知识，选择适当的处理方法与工艺，为水污染防治提出解决方案。该课程的三个教学目标分别支撑该专业毕业要求中的工程知识、问题分析和设计/开发解决方案指标点。

二、课程群体系模块化设置

“水污染控制工程”是环境工程专业课程中一门综合性强、涉及多门学科基础知识的专业核心课程，经过多年建设已形成以“水污染控制工程”为中心，包括基础课程模块、实验模块、实习模块、设计模块的课程群体系（见图1）。基础课程模块包括：技术基础课程模块、专业基础课程模块、工程基础课程模块和工程设计课程模块，分别为学生在学习“水污染控制工程”课程中相关废水处理技术的理论知识、废水处理方法的选择及应用、废水处理工程构筑物的设计计算、废水处理工艺选择及工程设计提供所需的基础知识。实验、实习、设计三大模块是“水污染控制工程”课程教学内容的补充、强化及实践。实验模块开设包括物理法、化学法、生物法及生化法等在内的32学时实验，强化学生对课程中所学的污水处理技术、工艺等的理解，培养学生根据实际需要选择合适的研究路线、处理及分析实验数据、应用研究结果解决实际问题的能力。实习模块包括认识实习、生产实习和毕业实习，认识实习一般在开课之前进行，通过参观污水处理厂让学生对废水处理工艺和设施有感性及整体的认识。设计模块包括“水污染控制工程课程设计”及“毕业设计”，分别与生产实习和毕业实习交叉进行，是连接“水污染控制工程”中废水处理技术、方法、工艺等内容和实际应用之间的纽带和桥梁。设计模块与实习模块的融合交叉使学生在设计实践中遇到的问题在现场得以解决，增强学生的感性认识，实现理性到感性再到理性的升华［6］。

三、课程内容模块化划分

课程选用高廷耀等主编的《水污染控制工程》（高等教育出版社，第四版）作为教材，教师在教学中以培养学生能力为导向将教学内容分为污水处理技术、设备及构筑物、污水处理工艺及污水处理厂运行管理四个模块（见图2）。其中，污水处理技术模块和设备及构筑物模块共同支撑课程目标1和课程目标2，也是学生学习污水处理工艺模块的基础。污水处理工艺模块主要支撑课程目标1和课程目标3，污水处理厂运行管理模块主要支撑课程目标3。

四、教学方法模块化实施

在以培养能力为导向的教学内容模块矩阵中，同一教学模块中的教学内容支撑相同能力培养目标，具有相似的特点，亦可采用相同的教学方法来实现。教师在教学过程中充分考虑各教学内容模块的特点及能力培养目标，从知识点切入形式、教师教学方式、教学手段、学生参与方式、课堂讨论及课后巩固的重点等方面形成有针对性的教学方法，并在教学中实施，通过教学效果反馈不断进行优化。在课程教学中，各教学模块中支持不同教学目标的内容所采取的主要教学方法和手段、教学效果反馈方式及进一步深化巩固的方法见表1。支撑教学目标1的内容教学以讲授法为主，在设备及构筑物模块教学中，辅以图片、动画等过程演示格栅、筛网、沉淀池等的运行过程，促使学生更好理解和掌握所学知识。支撑教学目标2的内容教学以案例教学法为主，辅以比较教学法和模拟教学法。案例教学法通过教师准备的具有代表性的案例，引导学生思考、讨论，让学生带着问题进入教师进行的相关知识点讲解中，激发学生的学习兴趣；比较教学法通过将废水处理中可以用来去除同种污染物的方法、设备、构筑物、工艺进行横向比较，引导学生分析总结其异同，深入理解各技术、工艺的特点；模拟教学法通过让学生在仿真实验室中进行仿真实操，对污水处理厂各设备、构筑物、工艺运行参数调整、故障排除等进行操作，将理论与实践相结合，增强教学的互动性［7］。支撑教学目标3的内容教学以任务驱动法和案例教学法为主，任务驱动法是“以任务为主线，教师为主导，学生为主体”的一种教学方法，在教学初始阶段，教师将任务、问题布置给学生，例如，在学习《活性污泥法》章节内容时，教师布置“设计活性污泥工艺”的任务，教师引导学生通过工艺比较及选择、构筑物设计计算、二沉池设计计算、工艺参数设置等方面去学习、思考，最后完成这个任务，“任务驱动法”教学让学生带着任务深入课堂中，通过学习、思考完成任务，有利于培养学生分析问题、解决问题的能力［8］。

结语

“水污染控制工程”是环境工程专业的核心课程之一，在强化学生工程实践能力和培养学生解决复杂工程问题的能力方面具有重要作用。在教学实施过程中，以能力培养为导向，通过课程体系模块化建设、教学内容模块化划分、教学方法模块化设置，以学生为主体、教师为主导，激发学生的积极性和主动性，对提高学生的能力、满足新工科建设发展的需求具有重要作用。

参考文献

［1］刘雨婷，张春梅，潘晓梦，等.新工科教育背景下学生学习质量评价探析［J］.上海教育评估研究，2023，12（2）：51-55，67.

［2］鲁金凤，孙红文，展思辉，等.新工科背景下环境工程“六层次一体化”卓越工程师人才培养体系探索［J］.高教学刊，2021，7（S1）：137-139，142.

［3］陈群，徐守坤，徐高明.能力建构、项目驱动：化工类一线工程人才培养体系的创新与实践［J］.高等工程教育研究，2022（5）：74-79.

［4］张锐，毛耀忠，谢建民.新工科理念下高等数学课程“模块化”教学实践研究：基于地方应用型本科院校工科专业［J］.甘肃高师学报，2021，26（5）：46-51.

［5］林健.新工科专业课程体系改革和课程建设［J］.高等工程教育研究，2020（1）：1-13，24.

［6］张洁，李燕，田立江，等.工程专业认证背景下的水污染控制工程课程体系研究与实践［J］.教育教学论坛，2018（33）：183-184.

［7］邵波，史金飞，郑锋，等.新工科背景下应用型本科人才培养模式创新：南京工程学院的探索与实践［J］.高等工程教育研究，2023（2）：25-31.

［8］王茹，孙微微.水污染控制工程课程教学方法的探索与研究［J］.教育教学论坛，2013（48）：175-176.

Preliminary Exploration of Ability-oriented Modular Teaching Mode under Emerging Engineering Education： Taking the “Water Pollution Control Engineering” as an Example

WU Gui-ping， ZHAO Yu-feng

（College of Resources and Environment， South-Central Minzu University， Wuhan， Hubei 430074， China）

Abstract： The construction of “emerging engineering education” puts forward new requirements for various curriculum construction and reform of teaching methods in colleges and universities. Under the background of “emerging engineering education” construction， taking the core course of environmental engineering – “Water Pollution Control Engineering” as an example， guided by developing students’ core competence， acting in the course goal of “Water Pollution Control Engineering”， the curriculum construction and teaching methods reformation are expounded on three aspects： modular construction of curriculum systems， modular division of teaching contents and modular implementation of teaching methods. These reforms are conducive to cultivating students’ engineering practice ability and the ability to solve complex engineering problems to meet the needs of “emerging engineering education” construction， and achieving the long-term teaching reform of the “Water Pollution Control Engineering” curriculum. It can also provide a reference for the teaching reform of related courses.

Key words： emerging engineering education; Water Pollution Control Engineering; ability-oriented; modular teaching mode

［基金项目］ 2019年度中南民族大学重点教研项目“基于新工科建设下能力导向模块化教学模式建立及过程管理强化与实践”（JYZD19062）；2020年度中南民族大学教师教学发展中心课程改革专题研究项目“课程思政理念引领下环境工程学教学改革探讨”（JGZX202016）

［作者简介］ 吴桂萍（1975—），女，湖北钟祥人，博士，中南民族大学资源与环境学院教授，主要从事污染控制工程研究；赵玉凤（1990—），女（蒙古族），黑龙江龙江人，博士，中南民族大学资源与环境学院讲师，主要从事污染控制化学研究。