给排水专业课程建设与教学改革探索

摘  要：随着社会和科技的飞速发展，作为传统工科的给排水科学与工程专业正面临着新时代的机遇与挑战。该文针对当前给排水科学与工程专业现状展开探讨，分析目前给排水科学与工程专业课教学存在的主要问题，提出相应的教学改革原则，归纳总结翻转课堂、项目驱动、问题驱动和电子学习这几种教学方法的定义、特点，并以此构建新型立体教学模式，结合其在水质工程学课程中的应用与效果，进行效果评价并揭示这一模式对提升教学效果的积极作用，总结教改成果并展望未来给排水科学与工程专业课程建设与教学改革的发展方向。

关键词：水质工程学；教学方法；翻转课堂；问题驱动；项目驱动；电子学习

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2025）08-0154-05

Abstract： With the rapid development of society and technology， water science and engineering， as a traditional engineering major， is facing the opportunities and challenges of the new era. This paper discusses the current situation of water science and engineering， analyzes the main problems existing in the teaching of professional courses for water science and engineering， puts forward the corresponding teaching reform principles， summarizes the definition and characteristics of flipped classroom， project-driven， problem-driven and e-learning， and constructs a new three-dimensional teaching model， combined with its application and effect in water quality engineering courses， evaluates the effect and reveals the positive effect of this model on improving the teaching effect. This paper summarizes the achievements of education reform and looks forward to the development direction of professional curriculum construction and teaching reform of water science and engineering in the future.

Keywords： water quality engineering; teaching methods; flipped classrooms; problem-driven; project-driven; E-learning

水是生命之源、生产之要、生态之基，水资源维系着人类的生存和社会的发展。给排水科学与工程专业为水资源的利用与保护提供了专业人才和核心技术支撑[1]。水质工程学是给排水科学与工程专业的核心必修课程，是新工科背景下给排水高层次人才培养的主战场，对其持续建设和教学改革是给排水科学与工程专业建设的重要内容[2]。本文根据多年来给排水科学与工程专业课程的实践经验，结合新型教学目标、模式及特点，深入讨论新工科背景下的教学创新，聚焦多种新型教学方法在给排水科学与工程专业课程中的实践应用，以培养新时代给排水科学与工程复合型专业人才。

一  给排水科学与工程专业教学存在的主要问题

（一）  课程内容滞后

传统教学内容更新不及时，未与国家水环境治理需求紧密结合，不能反映国内外行业发展趋势，在创新性和挑战性方面有待完善，无法满足新时代学生多元化的培养需求。同时，在吸收材料科学、控制科学、信息科学等现代科学技术成果，逐步走向装备化、自动化、信息化及智能化方面没有及时跟进，传统给排水科学与工程专业课程体系中，新兴技术与专业课程仍未能实质性及时融通[1]。

（二）  教学方法单一

传统的教学方法较为单一，主要以课堂讲授为主，缺乏互动性和趣味性，难以激发学生学习兴趣和主动性。以课程设计为例，过去的教学通常由教师确定具体的设计内容和要求。设计选题常常是多年来沿用的老题目，缺乏新意。学生则像完成一般作业一样，根据题目和教师的指导进行设计，缺乏积极性和创造性。因此，设计成果大多千篇一律，影响了教学效果。

（三）  实践环节不足

在传统教学模式下，教学侧重于理论知识点的讲解，而实践教学可能仅局限于简单的教学实验、实验室操作或认识实习，未涉及实际工程项目的参与和体验。这种实践方式趋于形式化，导致学生对真实工程项目的复杂性和挑战性缺乏认知和准备、很难运用课堂知识解决实践中遇到的实际问题，无法习得实际工程实践所需的素质和能力。这种学习与实践的落差致使学生毕业后常常还要用一段时间来适应工作环境和工作需求，影响人才培养的效率和质量。

（四）  跨学科教育不足

给排水科学与工程专业的知识面很广，而在教学实践中过分强调专业的细分化，不同学科之间的融合不足，使得培养出的专门人才知识构成相对单一，学科之间的融合不足，缺乏从比较广阔的视角思考和处理问题的知识基础和创新能力[3]，影响学生解决综合性问题的能力。

针对以上问题，提出以下教学改革原则。

二  给排水科学与工程教学改革的原则

（一）  围绕新工科理念

教学应当贴近工程实践和市场需求，注重知识技能应用性、创新性、高阶性，积极探索新时代教学内容、教学方法、教学评价方式，以培养服务国家战略、满足企业需求又面向未来发展的高质量技术人才，倡导产学研一体化课程模式[4]。

（二）  以学生为中心

教学时应注重个体差异和发展需求，采用多样化的教学方法和评价方式，匹配学生职业发展需求。给学生更多参与和实践的机会，强化互动讨论和实际操作环节。采用多元化的评估方式，全面了解学生的进展和需求，并及时调整教学策略。

（三）  结合课程思政

在教学中融入思想政治教育内容，强化工程师的社会责任感和职业道德意识。引导学生关注社会问题、环境保护和可持续发展，培养其公民意识、爱国情感，规范行为、巩固理想信念、加强品德修养。

三  新型教学方法的应用

（一）  翻转课堂

翻转课堂模式的核心思想是将传统课堂内外的学习活动进行颠倒：课堂内的授课内容转移到课堂外，课堂外的作业和学习任务搬到课堂内完成。赋予学生更多自主学习的权力，学生在课堂之外通过预习视频、阅读材料等途径获取知识，课堂时间可用于更深入的讨论、解决问题和实践活动[5]，强调学习方式的灵活性和课堂内外的互动性，促进学生学习效果和实践能力的提高。

（二）  问题驱动学习

问题驱动教学法将学习焦点放在学生身上，以专业领域中的问题为学习起点，以问题为核心设计学习内容，让学生围绕问题积极探索解决方案。通过案例分析与教学，让学生不再局限于理论知识的学习。通过多看、多问、多想，让学生结合自己所学去发现问题，分析问题，实现知识的构建和共享，最终解决问题并获取知识[6]。通过唤起他们的求知欲来提高主动性和参与度，培养其创造性思维能力，增强学习效果。

（三）  项目驱动学习

项目驱动学习是一种基于学生参与实际项目、竞赛或学术研究的学习方法，让学生不再是被动接受知识，而是在项目中积极主动地获取所需的相关知识，面对困难和解决问题，促进学生的自主学习和综合实践能力的培养。根据项目开设、开发或定制个性化、实践性极强的课程，体现做中学的设计逻辑，提升学生应用实践能力，也反哺应用课程与教材建设[7]。

（四）  电子学习

电子学习是指通过互联网或内部网络提供的学习资源和学习环境，使学生能够独立进行学习的教学方式。如大数据、人工智能等数字技术在实施差异化教、个性化学、精准化评等方面有其优势[8]，具有高度的灵活性和可访问性，学生可以根据个人的时间和地点选择学习内容和进度，适应不同的学习节奏和需求。强调互动性和个性化学习体验，提升学生学习的效果和参与度，为学生提供更广阔的学习机会和发展空间。

四  多种新教学方法结合——立体教学模式的构建

翻转课堂、电子学习的优势是灵活，但课堂氛围、教学效果难以把控；问题驱动、项目驱动的优点是目的性、实践性强，但有着难度大、过程单调乏味的缺陷。

基于以上教学方法的优缺点，根据给排水科学与工程专业课程的特点与需求，结合多种教学方法构建立体教学模式，如图1所示。

该教学模式坚持以学生为中心，多种教学方法共同作用、扬长避短。在课前通过线上线下资源为课堂教学打好基础，在课堂中依靠问题驱动、教师引导及合理评价方式落实翻转课堂效果，课外鼓励学生使用互联网资源拓展学习，实践环节通过项目驱动进行，由学生主导完成整个项目流程，增强实践应用能力。通过以上各个教学环节有机结合、循环往复、不断前进，实现教学模式立体化、多元化、可持续。

五  模式在水质工程学课程中的应用

（一）  翻转课堂的应用

要实施翻转课堂模式必须精心设计和准备教学资源，并据此设置开放性和挑战性的且有趣又有用的教学任务，鼓励学生积极参与预习、查询掌握相关知识并深入思考。学生在课前就能够对课程内容有所了解，进而更加主动有效地参与课堂讨论和实践活动。而主动性和参与度的提高又能激发学生的学习兴趣，促进他们对水质工程学知识的深入理解和掌握。不仅能够节省课堂互动交流的时间，还能够让每位经过精心准备的学生在课堂上表现得更加自信有底气，而这种自信又会促使他们更乐于进行课前准备，从而形成良性循环。

图1  立体教学模式流程图

在课堂上的时间应当被充分利用于进行课堂活动，如小组讨论发言、案例分析、实验操作等。教师作为引导者和促进者，引导学生参与活动，为其给予相应指导，推进课堂教学活动进行。要注意保证课堂活动的多样性和灵活性，即根据不同的教学内容采用不同形式和方法进行教学。例如水处理工艺的优劣可以通过案例分析来展开讨论，而膜技术则可以通过实验操作来加深理解。也可以设计一系列形式多样、生动有趣、富有启发性的互动活动以激发课堂、激励学生。例如，可以通过“摇号”方式进行问答，在随堂测验后让学生交换试卷进行互评等，这样可以更好地满足学生的学习需求，提高课堂效果[9]。并在课堂活动中设置适当奖惩方式，以促进翻转课堂的持续进行。

（二）  问题驱动的应用

问题驱动教学可以应用在课前课中课后多个环节：课前设置预习问题，让学生带着问题去学习理解基础知识，确保预习效果；课中通过循序渐进的问题加强教学目的性、连贯性，提高课堂教学效果；课后设置拓展问题，作为课堂学习的补充和延续，进一步巩固知识。