仲慧赟 杜尔登 王利平 董良飞 李稳
摘 要：水质工程学是给排水科学与工程专业的核心主干课程，在充分调研其教学过程中面临的挑战和存在的痛点基础上，在以学生为核心、面向产出、线上线下结合的混合式教育模式理念指导下，改革并创新教学内容、教学目标、教学方法和教学评价体系，探索符合新时代、新要求的课程建设和改革发展路径，培养有能力解决复杂工程问题的卓越给排水专业人才。
关键词：产出为导向；
水质工程学；
混合式教育模式；
教学创新
Exploration of Outcomebased Education Model
for Water Supply and Drainage Science and Engineering
—Taking Water Quality Engineering Course as an Example
Zhong Huiyun Du Erdeng Wang Liping Dong Liangfei Li Wen
School of Urban Construction，Changzhou University JiangsuChangzhou 213164
Abstract：Under the background of emerging engineering，there is an urgent need for engineering majors to adapt and propose new talent cultivating models.Water quality engineering is the core main course of water supply and drainage science and engineering majors.Based on the full investigation of the challenges and pain points during its teaching process，under the concept of studentoriented，outcomebased education and using onlineoffline combined education mode，we updated the teaching content，designed teaching objectives，innovated teaching methods，reformed teaching evaluation，exploring the course construction and reforming development paths that meet the new eras requirements，to cultivate excellent water supply and drainage engineering talents capable of solving complex engineering problems.
Keywords：outcomebased education；
water quality engineering；
combined teaching mode；
teaching innovation
2006年，工程教育專业认证在国内开始实施，自此我国高等教育的质量稳步提高，其内涵发展得到了深度加强，于2016年正式加入《华盛顿协议》［1］。从2017年起，给排水科学与工程专业评估也正式开启工程教育认证，进一步吸纳国际工程教育的新理念［2］。据此，给排水科学与工程专业的人才培养转变为以学生为中心，以学生学习成果为导向，核心教育目标为培养学生解决复杂给排水工程问题的能力［3］。给排水科学与工程专业人才的培养要求进一步提高，这对高校的给排水专业教育教学提出了新的目标期望。
1981年，以产出为导向（Outcomebased Education）的教育理念被美国学者William Spady率先提出，并逐渐得到了广泛的推广和认可，目前已成为工程教育专业认证的主流理念［4］。经过30余年的发展，以产出为导向的教育理念形成了较为完整的理论体系，关注学生的学习成果，强调“以学生为中心”，加强学生对知识的实际应用［5］。目前，越来越多的课程在教学中贯彻和实践产出为导向的理念，然而在微观层面如课堂教学、教研讨论、课程考评等环节中，理念的内涵和标准如何把握仍然是高校教师不断探索的难题。
自2020年2月以来，课程教学模式将线下面对面课堂授课与网络平台线上授课相结合，进行多种形式的混合式教学。水质工程学是给排水科学与工程专业的核心专业课程，本文将以水质工程学为例，探讨以产出为导向的给排水科学与工程专业混合式教育模式。
一、课程概况及教学面临的挑战
作为给排水科学与工程专业的核心主干专业课程，水质工程学包含了给水处理和污水处理两大部分，内容较多，课程涉及水处理生物学、水力学、物理化学、水分析化学等多个课程，学生前期需掌握化学、流体力学、微生物学和数学等方面的知识为基础。通过本课程的学习，学生将系统地了解水质指标的测定及标准，掌握给水和排水处理的基本概念、理论和方法，理解水处理发展状况及前沿工艺技术。探索线上线下相结合、多种教学手段相糅合的混合式教学模式是课程面临的挑战之一。
我校给排水科学与工程专业为“江苏省一流本科专业”，自1994年正式招收本科生，已有近三十年的发展历史，为了更好地在新时期为社会输送可解决复杂工程问题的应用型人才，重新审视过去传统的教学模式，迫切需要进一步结合并实施以产出为导向的新型教学模式。探索如何把面向产出的教学理念应用于水质工程学课程教学中是课程面临的另一挑战。
二、混合式教学模式现状分析
（一）传统的“幻灯片+黑板+粉笔”课堂授课模式的痛点
水质工程学课程教学主要以教师为组织中心，课堂行为主要以教师讲授为主要模式，而这种传统的学生被动接受知识的教学方式存在以下几个方面的问题：
第一，难以调动学生的积极性。在水质工程学课程的教学中，学生主要以听老师讲为主，缺乏主动获取知识的乐趣，课堂参与度低，进而导致学习效果下降，独立自主进行知识扩充的能力得不到有效锻炼。
第二，受时空限制较大。课堂教学将教师与学生在有限的时间内组织在同一封闭空间进行，然而受限于课堂时间，部分自主学习能力差的学生课堂上不能有效消化吸收所学的知识，甚至导致某些学生放弃对课程的学习。
第三，教学与应用割裂，学生难以将理论与实际相结合。本课程涉及给水处理和排水处理过程的各环节，目前常用的教学方式按照理论—实验—设计的先后顺序分割课程，且理论学习的课时数最多，而理论知识相对晦涩，学生学习兴致不高。由于理论与实践的分割教学，学生不能及时地将理论知识进行应用，从而导致解决实际复杂工程问题时无从下手。
第四，缺乏学生学习效果的反馈机制。由于受课时所限，课堂时间主要用于知识的讲解，且课下作业具有延时性，教师对学生的学习状况掌握不足，不能及时调整教学进度和方法。若学生的反馈为学习效果很差，教师难免产生挫败感，使教学双方都产生失望和迷茫［6］。
（二）线上教学的手段及利弊
伴随着计算机技术的发展，教育信息化已成为大学教育发展的趋势，应用信息化计算机技术进行线上实时教学迅速催生并蓬勃发展。近两年来，适于知识点学习的MOOC和SPOC视频平台、有利于知识点强化训练并实时反馈的雨课堂等平台快速发展并满足课堂教学的多种需求［7］。
线上平台除了教学资源丰富的优点外，还不受时间和空间的限制，使学生有一定的自由度进行选择，如可依照学生的意愿自由选择学习环境，授课条件仅需满足有互联网和显示终端即可，且学生可进行多次的自由学习，知识的保存度和传播效率高。
然而，线上教学也存在一些弊端。线上教学难以有效地对学生的学习状态进行监督，如利用实时线上直播方式进行授课时，存在账号在线而学生实际并未听课的状况。同时，缺少面对面的直接交流，导致师生关系的疏远，影响学生听课的积极性，使部分自制力差的学生产生应付了事的学习态度。
三、以产出为导向的混合式教学模式构建
（一）教学内容更新
水质工程学的知识点比较繁杂，且需多学科的相关知识为基础，在讲授过程中，针对学生积极性差、处理工艺及构筑物具象化难等问题，根据各教学单元的特征，创新性地将给水处理和排水处理相关章节进行整合，而不再是将两部分内容分开讲解。如原先一般在给水处理单元对混凝工艺进行讲解，而在实际工艺中，排水处理中化学除磷过程也是混凝工艺的应用，因此可采用将两部分内容整合在一起讲解的模式进行。
课程教学内容也需结合水处理行业的最新发展前沿，不断更新教学内容。近年来，海绵城市、智慧水务、微污染物去除、黑臭水体治理、农村污水治理与资源化、饮用水安全保障等方面的研究和建设得到了大力发展，关于水处理的节能低碳新型技术也不断涌现并应用，行业标准规范修订更新快速。高校课堂教学内容也应与实际应用与国际前沿接轨，使学生能够在学习基础知识点的同时，也可随时关注行业动态发展，为后续就业或继续深造提供强有力的保障和支持。
（二）教学目标设计
在水质工程学教学过程中，需设计制定多层次的教学目标，对标工程教育认证要求，为新时代卓越人才培养提供支撑。在本课程教学目标设计过程中，需在突出工艺理论基础的前提下，以工艺设计的原理和优选为知识探索目标，以使学生掌握相关理论知识为教学目标，并结合前沿知识和技术，引导学生创新探索新型节能低碳的水处理技术、工艺和设备。
在学生能力培养方面，通过虚拟仿真、实验操作、课程设计等课程内容，培养学生的实践能力，提高其工程素养，使他们具备从事水处理行业相关工作的科研、规划、工程设计和运行管理能力。同时，在课程各环节中，秉承核心价值观的育人原则，使学生明确水处理在生态文明建设中的重要性，根植高深的职业道德和社会责任及历史使命感。
（三）教学方法创新
如下图，设计三级多维提升式教学体系，初级重在培养学生对课程的学习兴趣，并且结合MOOC、雨课堂等网络平台进行课程讲义的提前发放，学生可进行课程预习，在线下课堂中以兴趣实验为切入点，引发学生进行探究式学习，主动寻求支撑实验现象的理论知识点。中级鼓励学生开展自主学习与同伴学习，采用虚拟仿真技术使学生直观地理解工艺过程，并采用分組形式讨论工艺设计过程，进行团队展示与互评优化，最后拓展思考，实现深度学习。第三级目标重在课程思政与人格养成。针对当前的学术热点和相关的工艺设计、科研任务等，学生团队通过自主查阅总结相关文献报道，翻转课堂以学生为中心组织作品展示，树立正确的价格观和使命感［8］。
三级多维提升式教学体系图［9］
（四）教学评价改革
将教学目标分解到每节课中，采用课堂表现（20%）、阶段考核（20%）及期末考核（60%）三种方式对教学目标的达成度进行考核。课堂表现重点考查学生参与课堂分组讨论、设计方案汇报情况，包括对实验现象的讨论分析、虚拟仿真体验互动、分组讨论工艺设计方案、团队协作、课堂展示及互评、水業热点议题研讨、翻转课堂团队讲解等。利用MOOC平台进行阶段考核测验，并设置互评讨论环节，让每位同学都能参与到课程建设中，调动学生的积极性和主动性［10］。
期末考核包括设计报告和闭卷考试两部分，设计报告为课堂表现部分中针对某具体特定工程问题进行的工艺设计报告撰写，占期末考核的20%。闭卷考试重点考查学生对关键知识点的掌握程度，试卷设置需与教学大纲中的课程目标相对应，对重难点的考查权重进行合理分配，全面考查学生的掌握情况，最终实现对教学目标达成度的考核。
结语
在新时期下，培养具有复杂工程问题解决能力的人才是当前工科教育的主要任务，水质工程学作为给排水科学与工程专业的核心专业课程，其教学需与时俱进，不断总结先前的经验和教训，与国际接轨，落实以产出为导向的教育理念，对标工程教育认证的要求，结合现代化、信息化教学平台和手段升级教学方法，构建三级多维提升式教学体系，进行教学内容、教学目标、考核模式的改革与创新，并融入课程思政，培养具有民族使命感的卓越工程人才。
参考文献：
［1］蒋善庆，王利平，张秋亚，等.以提升复杂工程问题解决能力为目标的给排水科学与工程专业课程体系改革探索［J］.教育现代化，2019，6（97）：113116.
［2］蒋善庆，王利平，张秋亚，等.工程教育认证下的给排水科学与工程专业课程教学改革——以工程项目管理课程为例［J］.大学教育，2020（08）：6870.
［3］许霞，薛银刚，蒋善庆，等.“新工科”背景下给排水科学与工程专业教学模式的改革研究［J］.科技风，2020（33）：5859.
［4］张纯，邓玉梅，李好.工程教育认证背景下基于OBE理念的《水质工程学》课程教学改革［J］.四川水泥，2020（04）：292+284.
［5］李绍秀，李冬梅，杜星，等.基于OBE理念的水质工程学课程教改与教学大纲设计［J］.教育教学论坛，2020（42）：119121.
［6］刘明刚，奚望园.面向产出的混合式教学模式构建研究［J］.黑龙江教师发展学院学报，2021，40（05）：4345.
［7］李稳，曹艺，仲慧赟.水工程计算机技术与应用课程的线上线下混合式教学研究探讨［J］.科技视界，2021（36）：9193.
［8］李绍秀，李冬梅，杜星，等.翻转课堂在“水质工程学”教学中的应用［J］.教育教学论坛，2021（25）：120123.
［9］梁恒，李伟光，马军，等.新工科背景下《水质工程学》课程建设思考［J］.给水排水，2020，56（11）：143146.
［10］唐建，唐恒军，司马卫平，等.新工科背景下水质工程学Ⅱ教学改革及思考［J］.山西建筑，2021，47（19）：184186.
基金项目：教育部高等学校给排水科学与工程专业教学指导委员会教育教学改革研究项目（GPSJZW202002）；
2020年常州大学教育教学研究课题（GJY21020028、GJY2020060）；
思政工作研究会2020—2022年度课题立项（ZMF20020850）
作者简介：仲慧赟（1992— ），女，博士，讲师，研究方向：给排水管网腐蚀与防控。
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