高校卓越工程师培养实践性教学研究

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　　摘要：以培养复合应用型技术人才为主要目标的高校卓越工程师教育培养计划2.0版是我国教育领域推行的重大改革项目。《建筑给水排水工程》为给水排水科学与工程专业的核心课程之一，具有多学科内容融合、实践性强、设计规范规程更新快等特点，因此，需要对本课程的教学内容与教学方式进行相应的改革，以期培养适应当今经济社会发展需要的创新能力强的工程技术人才。本文遵循卓越工程师教育培养计划，总结近二十年的《建筑给水排水工程》课程教授内容与教学方法的改革成果，提出了实践性案例讲授与校企合作方式，激发同学们对课堂知识点的参与和互动，强化培养学生的工程实践能力。
　　关键词：卓越工程师；建筑给水排水工程；课程改革；实践性教学
　　中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）08-0179-03
　　一、引言
　　2010年6月国家教育部启动“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”），是促进国家迈向工程教育强国的重大举措；2018年6月教育部有望推出“六卓越一拔尖”人才教育培養计划2.0版，明确提出在新技术、新产业、新业态和新模式为特征的新经济下大力发展新工科[1]。高校卓越工程师教育培养计划具有行业企业深度参与培养过程、学校按通用标准和行业标准培养工程人才、强化培养学生的工程能力和创新能力特点[2]。这对促进高等教育面向社会需求培养人才，全面提高工程教育人才培养质量具有十分重要的示范和引导作用[3]。新工科有助于提升国际竞争力，也是国家硬实力的体现。因此，在新工科发展上，必须打破学科壁垒，抓紧布局，加大产教协同[1]。给水排水专业特点是培养具有持续学习能力、开拓创新能力的市政工程学科高级工程技术人才。《建筑给水排水工程》是给水排水专业必修的核心专业课程之一，也是环境、建筑、土木类等专业的选修课程。在全国注册公用设备工程师（给水排水）执业资格考试（包括给水工程，排水工程，建筑给水排水工程等科目）占40%的份额。因此，其在本专业的素质培养中具有较为重要地位[4]。随着国民经济的迅猛发展，新技术日新月异，城市基础设施建设与日俱增。我国各大城市建筑行业亦得到迅速发展，出现了功能各异的高层、超高层建筑，由此引发了建筑给水排水工程新技术与新材料的研究与应用，其设计方法、施工组织、设计规范与操作规程等随之发生了较大变化。因此，传统的教学手段已无法满足当今快速发展的社会需求，亟需对本门课程进行教学方法改革。
　　二、教学培养现状
　　目前高等院校工程学科的教学培养还存在一些问题，比如实践教学环节较为薄弱，学生大部分知识来源还是课本内容；对学生的创新创业教育训练重视与投入不足；高校的人才培养与企业社会的需求“错位”，产学研合作不到位，或注重规模效率、或注重技术效率，缺少注重产学研协同创新技术效率；校企联动互动机制不健全、人才培养模式单一，个性化以及差异化的人才培养机制尚未完善成型、多样性和适用性欠缺等，这对卓越工程师的教育培养造成诸多困扰和掣肘。作为给排水科学与工程专业的必修课之一，《建筑给水排水工程》的设计方法与计算具有理论性，与实践相结合。传统的教学方法仅停留在理论点的讲解，由于学生对相关知识未有实践感知，对于一些设计内容仅通过抽象地想象，与实际情况大相径庭，同时课程内容尚不能及时反映有关学科前沿的新科学、新技术和新思维的知识，也不能充分激发学生思考新问题、探求新领域的创新欲望，导致教学效果不尽如人意。虽然之前在教学方法上已经进行许多的改革举措（如融入多媒体课件等）取得了一定的效果，但是未能满足卓越工程师教育培养计划的要求。
　　三、解决措施与办法
　　1.课堂板书与多媒体课件相结合。传统的粉笔教学授课方式过于简单，已经不能适应信息时代发展的趋势。在当今高科技迅速发展的时代，可将多媒体技术充分地利用在教学之中，多媒体技术具有能在短时间内向学生传输、储存、提取或者传达大量的图形、图象、活动画面等方面信息的特点，并结合Photoshop、Flash、3DMax、录屏软件等应用软件制作图文与视频相结合的课件，从而将抽象的课本内容具体化，理论与实践、设计和工程施工有机结合并向学生展示，创设实际工程情境，使得教学内容在有限的授课时间内更加广泛化和深度化，让课堂生动形象，增加学生对本专业的感性认识和对专业术语的理解，突破知识重难点，激发学生对本门课程的兴趣，加快加深学生对这门课的理解与运用，从而可以保证课堂授课质量。
　　2.学生进行课前5分钟演讲。每节课安排两名同学进行2至3分钟的课前演讲，演讲主题的选择涉及本课程内容，演讲方式（可以选择幻灯片PowerPoint、视频、模型等多媒体展示方式）及内容由学生自行决定。演讲结束后，任课教师进行点评并引导学生们进入限时互动提问环节（大约2分钟）。十年的课堂教学问卷调查结果表明这种方法能够促进课堂教学，有利于将课本理论点与实践工程巧妙融合，明显地提升了教学效果，不仅锻炼学生的表达能力，提高学生的学习主动性和积极性，同时将学生的参与和老师的授课相结合，使得教学模式变得丰富多样，创造了一种新兴的教学模式。调查表明，学生对开放式课堂的接受度超过90%。
　　3.走出课堂的实践性实习。《建筑给水排水工程》这门课程具有多课程理论点交叉、实践性强等特点，与我们的日常生活息息相关，因此安排学生走出课堂，充分利用上海拥有许多特色高层建筑（比如上海市长宁区中山公园龙之梦购物中心、黄浦区K11购物艺术中心，静安区梅龙镇广场）的优势，通过分组考察学习，了解上海市地标性高层建筑的给水排水设计和施工特点。实践性实习可将理论知识与实际工程相融合，在课外实践性实习中，学生通过实地考察各类建筑的给水系统、废水系统、污水系统、雨水系统、热水系统、热水回水系统以及消防系统等的设计与布置，结合课堂理论教学与设计规范、设计规程、设计手册等建筑给水排水相关资料，来验证上海地区具有典型代表意义的建筑是与其相符的。而在实践实习中通常也会发现问题，比如管线布置不妥当、施工不严密等问题，在课堂中展开讨论，实现了从实践回归理论。通过实践性实习，学生们既能找到实际设计中与资料相符的地方，也会发现设计存在的弊端，从而在今后的设计和工作中注意相关设计细节，规避不恰当之处。通过这一系列举措，学生对《建筑给水排水工程》这门课程的理论与实践有了密切结合，加深了对原有基础知识的印象，灵活掌握与运用设计规范，为学生今后走向工作岗位打下夯实基础。 　　4.新技术软件的课程应用。传统的课程理论教学具有局限性，缺少相应的教学实体模型，影响了学生对本课程专业知识的理解与掌握。为了培养优秀的卓越工程师，授课过程中可以借助自动计算机辅助设计软件（Autodesk Computer Aided Design，AutoCAD）、建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）等软件，与本专业知识点相融合，制作相关课件。BIM软件具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等特点，通过BIM技术构建出建筑给水排水模型，更准确地体现出建筑物本身的特性，让学生形成管线布置的空间概念，合理地进行课程设计、毕业设计等实践性设计，由此培养高素质、高技能的卓越工程师。
　　5.课堂线上线下互動方式。基于网络资源的线上线下双向互动教学模式是我国教育信息化带动教育现代化的必然趋势。在新媒体高速发展的今天，课程教学也可以借助网络平台，比如班级邮箱、QQ群以及微信群等，老师和学生建立实时互动模式，在非上课时间进行专业问题解答，教师参与学生们的实时互动与讨论，及时解答学生们的疑问，深化了课堂教学的效果，极大地提高了学生对本课程的兴趣与求知欲，帮助学生进行个性化的线上自主学习。线上线下互动方式体现了学生学习热情的长效性、师生互动的及时性以及全员参与线上学习的必要性。在历年毕业生反馈信息中也得到验证，大家获益匪浅，与课堂教学内容相辅相成，学习了很多有用的知识。
　　6.规范讲解及运用。《建筑给水排水工程》的课本内容不仅涵盖了理论知识，同时还有相关规范穿插在教材中，主要包括《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（2015年版）、《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014、《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2017和《建筑设计防火规范》GB50016-2014等。目前，应用于高校卓越工程师教育培养计划的《建筑给水排水工程（第六版）》出版日期为2010年8月，已经修订了相关规范里的新内容。但是随着我国建筑行业高速发展，建筑给水排水工程相关规范更新速度远大于课本内容，考虑到适用于建筑给水排水工程的规范较多、教材版本无法与规范更新同步等一系列原因，任课老师可以将最新的规范带入课堂，与课本内容同步教学，同时布置对比新旧规范不同内容的课后作业，有利于充分调动学生学习的积极性，也有助于学生熟练运用规范，成为今后学生的课程设计、毕业设计乃至实际工程运用时的过渡桥梁。
　　7.科研成果的转化。将科研成果融于课堂内容讲授中，更新相关的课程授课内容。比如在《建筑给水排水工程》课本中第9章“饮水供应”是关于饮水供应系统的相关知识，可以结合世博会直饮水的技术，将直饮水这项科研技术引入课堂教学，结合建筑给水排水系统设计，优化传统的饮水供应技术；再比如《建筑给水排水工程》课本中第11章“建筑中水工程”，一直以来中水处理都是本专业的研究热点，将中水处理的相关科研成果融入建筑设计中，改进传统处理工艺与设施。将科研成果融入课堂教学，开辟教学新思路，对课程内容进行加深与扩展。
　　四、结语
　　基于卓越工程师教育培养计划的要求，提出教学改革，将传统教学与多媒体课件相结合、学生演讲与老师点评相结合、实践实习与理论知识相结合、新型技术与多媒体展示相结合、科研成果与授课内容更新相结合，形成本课程教学从理论中来，到实践中去的特色，使得本课程教学出现“理论→实践→理论讨论→实践设计→理论分析与计算→在实践中验证”的良性循环，科学研究充实课堂理论教学内容，使得学生们能够感知前沿的科研成果。
　　参考文献：
　　[1]樊丽萍.教育部卓越拔尖人才教育培养计划2.0版将于6月出台，培养大科学家也培养大思想家[EB/OL].[2018-04-26].
　　https：//www.whb.cn/zhuzhan/xue/20180426/196368.html.
　　[2]董彦邦，贾佳.中国大学学术生产力、学术影响力和学术卓越性的特点分析——基于台湾“世界大学科研论文质量排行榜”的视角[J].高教探索，2016，（9）：44-51.
　　[3]陈亚玲，王力.本科工程人才培养模式变革及学生满意度调查——基于江苏省“211工程”高校卓越计划实施的实证研究[J].现代大学教育，2015，（6）：64-69.
　　[4]李伟英，高乃云，李树平，等.《建筑给水排水工程》课程教学改革与研究[J].给水排水，2007，33（11）：87-89.
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