OBE理念下开展大学生科技创新活动探讨

［摘 要］ 科技创新教学活动作为专业训练的载体，需要与专业评估认证标准体系紧密结合，而鼓励学生开展科研创新的机制是工程教育认证的重要环节。开展“水质工程学”科技创新类活动，是给排水科学与工程专业基于OBE理念提升大学生专业知识和专业技能的关键途径。通过具体案例分析，基于专业评估认证理念，结合广东工业大学创新创业教育体系，以激发学生学术志趣为导向，探讨了科技创新活动思路的设计。

［关键词］ OBE理念；学术志趣；水质工程学；科技创新；给排水科学与工程

［基金项目］ 2021年度广东工业大学普通教改项目“新工科背景下基于OBE模式的给排水科学与工程专业实验教学改革与实践”（广工大教字〔2021〕71号）；2021年度广东工业大学校级创新创业课程项目“净水除污集成化设备创新训练课”（广工大教字〔2021〕57号）；2021年度广东省教育厅本科高校教学质量与教学改革工程建设项目“‘工程教育认证+新工科’背景下应用研究型工科大学给排水科学与工程专业核心课程群构建策略和实现方法”（粤教高函〔2021〕29号）

［作者简介］ 杜 星（1989—），男，甘肃天水人，博士，广东工业大学土木与交通工程学院副院长，副教授，主要从事膜法水处理技术研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）16-0170-06 ［收稿日期］ 2022-04-18

“基于成果导向”（Outcomes-based Education， OBE）工程教育理念起源于美国和澳大利亚的基础教育改革，是当今风行的高等工程教育模式。从1994年OBE理念在美国教育界正式实施起，全球很多国家在不同方面、不同层次都进行了推行和实验。注重反向教育设计理念和方法对普适性创新创业课程的设计与实施具有重要的指导意义。现阶段，给排水科学与工程专业担负着缓解水危机和建设生态文明的历史责任，围绕国家重大需求和国民经济发展，从水的社会循环角度观察和研究问题。

我国给排水科学与工程专业历经70年左右的发展，专业规模不断壮大。截止到2019年年底，全国高校共有187个给排水科学与工程专业办学点，全国给排水科学与工程专业每年的招生人数与毕业生人数均达到1.1万人左右，在校生人数达到了4万余人。结合我国给排水科学与工程专业发展现状及面临的问题，围绕全面提高给排水科学与工程专业人才培养质量，明确战略定位，转变人才培养理念［1］。

广东工业大学给排水科学与工程专业的教学目标包括：（1）能够正确理解水处理基本概念、原理与方法，构建水处理基本理论知识体系；运用水处理知识对复杂工程问题进行识别、表述和解析，最终解决复杂水处理工程问题。（2）具有水处理构筑物与工艺流程的分析和设计计算及运行管理能力，能够根据水质特定需求制订合理的水处理工艺设计方案；能够综合考虑技术、经济因素，提出优化设计方案。（3）在解决复杂水处理工程问题时，能够合理分析与评价水处理复杂工程问题的解决方案对社会、健康、安全、法律与文化及环境的影响，树立可持续发展意识。（4）具有社会责任感，能够在水处理工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，认识到给排水工程师应承担的责任［2］。

结合给排水科学与工程专业工程教育评估认证标准与专业核心课程“水质工程学”教学内容［3］，高校应在本科教学过程中加强对大学生创新意识、创新能力、协作精神的培养，提升大学生综合运用所学知识解决复杂工程问题的能力，强化大学生对给排水专业知识的理解。因此，积极贯彻《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》，全面提高给排水科学与工程专业人才的培养质量至关重要［1］。

一、“水质工程学”科技创新活动的基础

（一）课程体系

OBE工程教育认证理念强调相关学校和专业须建立鼓励学生开展科研创新活动的机制，能充分利用各种教学资源取得科技创新成果。科技创新教学活动作为专业训练的载体，需要和专业评估认证标准体系紧密结合。《高等学校给排水科学与工程专业评估认证标准》由全国工程教育专业认证通用标准（7条）和本专业补充标准（3条）两部分组成。其中在通用标准中，毕业要求包括工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和团队、沟通、项目管理、终身学习等。因此，专业知识体系应能支撑毕业要求的达成。在给排水科学与工程专业补充标准中也强调了实践环节和实验条件对科技创新活动的支撑作用。

给排水科学与工程专业教育体系须遵循三大基本原则，突出产出导向，主动对接社会经济发展需求，科学合理设定人才培养目标，完善人才培养方案，优化课程设置，更新教学内容，提高人才培养的目标达成度、社会适应度、条件保障度、质保有效度和结果满意度［4］。以广东工业大学为例，以应用为导向的课程体系设置如下：专业基础课程（“水力学”“水分析化学”“水微生物学”“泵与泵站”“水文学与水文地质学”“仪表与自控”等）、专业课程（“水质工程学”“建筑给排水”“给排水管网”等）、实验技能培训课程（“测量实习”“认识实习”“毕业实习”“毕业设计”“课程设计”等）及实训课程与创新创业课程。这部分课程主要集中于三个大方向：一是水质净化与输送方向，包括城市水资源的保护与利用、市政给排水的水质净化工艺设计、工业给排水的水质净化工艺设计、市政给排水管网规划与设计；二是建筑给排水方向，包括建筑供水系统、排水系统、消防系统、热水系统及其雨水系统等的设计与运营，建筑给排水工程的施工与经济概预算；三是基于水的净化和输送技术衍生出来的方向，如智慧水务管理与决策、海绵城市建设与黑臭水体治理的设计与管理、水环境生态修复与园林水景景观的设计、城市水系统智能化、排洪系统的设计等。

（二）广东工业大学创新教育实践体系

广东工业大学给排水科学与工程专业依托国家级工程实践教育中心，构建全方位协同创新机制，培养学生的实践能力、工程素质、协作能力和创新精神。如表1所示，广东工业大学创新教育实践体系的具体支撑为：（1）获国家教学成果奖、广东省教学成果奖、广东省教育教学成果奖、社会实践一流课程等多种奖项；（2）近3年约50项国家级、省级、校级大学生创新创业竞赛项目立项；（3）开展2门专业特色课程和1项专业竞赛，主要为创新能力提升项目、净水除污集成化设备创新训练课，以及水处理系统和设备设计创新创意竞赛；（4）获批1个国家级工程实践教育中心。

在竞赛体系设计方面，基于OBE人才培养理念，设置了与专业知识相关、与社会联系紧密的项目；鼓励学生参与教师课题、各级“挑战杯”课外科技活动与竞赛、创新创业大赛、力学架构竞赛、数学建模竞赛、电子设计竞赛等，收效明显。同时，基于专业特色，组织参加全国泵与泵站知识竞赛、水处理系统与设备设计创新创意竞赛、全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛、“深水杯”全国大学生给排水科技创新大赛等特色竞赛，学生创新创业活动参加覆盖率达到100%。近四年获得国家级、省级及校级大创项目立项近40项，获得国家级竞赛奖项9项，建设创新创业课程2门。

二、“水质工程学”科技创新活动的设计理念

结合知识单元、知识点，融入创新教学方式，强调学生创新思维、创新方法和创新能力的培养，提出创新思维、创新方法、创新能力的训练目标，构建形式多样的创新能力训练单元。同时，跟踪与评估学生在整个学习过程中的表现，并通过形成性评价保证学生达成创新能力要求。

创新能力训练的主要目标可以总结为：（1）学生能够掌握基本的分析工具和软件，评价给排水科学与工程项目的设计方案，以及复杂工程问题的解决方案；（2）学生能够基于水力学、水微生物学和水质工程学概念对工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据，并能够通过信息综合得到合理有效的结论，在创新能力方面得到有效的训练；（3）学生能够学会团队协作，在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。

工程教育认证标准要求学生具有解决复杂工程问题的能力，因此，教师应将工程实践融入教学，将行业发展和生产工程中的新成果引入课堂。“水质工程学”课程为创新拓展体系课程，包含多种活动，是一门非常注重实践性训练的课程。在教学方法上，采用教师指导、团体协助的教学形式，根据不同活动指派不同专业教师进校指导和辅导，引导学生大胆创新，勇于探索，根据专业基础知识进行综合学习和训练。同时，要强调学生的自主学习，在教师的指导下，学生应学会自主学习，掌握查找文献资料的方法，善于思考，勇于探索，学会团队协作；教师应充分利用互联网建设课程资源，打造立体化教材（案例），采用线上线下相结合的混合式教学法，提供音像资料，进行虚拟仿真系统模拟操作等［5］。案例教学设计思路见表2。

三、“水质工程学”科技创新活动的思政元素

“持续改善环境质量”是《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》的主要内容。因此，推动给排水科学与工程专业复合型人才培养工作，将思想政治教育融入专业基础课程和专业课程中，实现专业教育与思想政治教育同向同行至关重要。依据一流课程建设的指导意见，每门课程教学大纲应力求将课程思政理念贯穿教学全过程，将社会主义核心价值观、生态文明建设、学科发展史等思政元素和专业课程教学元素相融合，实现价值引领［6］。课程思政建设要在所有高校、所有学科专业中全面推进，根据全面提高人才培养能力这一核心点，围绕政治认同、家国情怀、文化素养、宪法法治意识、道德修养等，重点优化课程思政内容，提升教师开展课程思政建设的意识和能力，系统进行中国特色社会主义和中国梦宣传教育、社会主义核心价值观教育、法治教育、劳动教育、心理健康教育、中华优秀传统文化教育，坚定学生理想信念，切实提升立德树人的成效［7］。专业实践环节课程思政教学内容主要由理想信念教育、社会主义核心价值观教育、工程职业伦理教育和时事政策宣讲构成［8］。以水生态文明为融入点，以海绵城市、智慧水务、综合管廊、绿色建筑等生态文明建设热点案例为载体，孕育课程思政生长点。

在强化水系统问题整体解决思路、突出水的良性社会循环理念的同时，使学生真切感受生态文明建设对于提高新型城镇化质量、促进人水和谐发展的重要性和迫切性，为推进生态文明建设奠定理论基础［9］。科技创新项目课程思政案例如表3所示，将传统经典内容的讲授、大国工匠课程思政的精选、师生高交互性课堂的研讨等与新媒体环境下新型教学模式相结合。

以给排水科学与工程专业为例，通过讲清专业的社会作用、讲够专业的发展成就、讲明我国的水情特征和讲透与先进水平的差距等，把家国情怀有机融入专业教育，培养学生的专业责任感、国家认同感、担当使命感、奋斗紧迫感，使学生把爱国情、强国志、报国行自觉融入坚持和发展中国特色社会主义事业、建设社会主义现代化强国、实现中华民族伟大复兴的奋斗之中［10］。

四、“水质工程学”科技创新活动的持续改进

第一，创新教学方法。新技术、新手段，观察和评价学生的学习状态，发现问题，及时纠正或帮扶；采用定性和定量相结合的方法对毕业要求达成进行评价。

第二，注重本科生的参与程度。强化课程学习过程的在线监督，利用新媒体建立大数据评价体系，记录学生在线活动“积分”，查看学生对线上平台的使用情况。

第三，竞赛题目与时俱进，研教结合，激发学术志趣。如何在“水质工程学”创新创业实践课程中设计“学术志趣”这一导向？一方面，要通过科学合理的方式了解学生的学习思维和学习兴趣；另一方面，要紧跟学术发展前沿，时刻关注行业发展动向，在提升业务素质的同时，研教结合，激发学生的学术兴趣，促进专业知识的传授与学习效果的提升。

第四，鼓励学生深入城乡镇村、河海林原进行水资源、水环境等专项实践考察活动和咨询；鼓励学生参加水污染防治，以及能够提升水生态承载能力、促进人与自然和谐发展等相关的班团活动、科研训练、学科竞赛、大学生创新创业实践等生态文明实践教学活动。