建構(gòu)式教學(xué)在《水質(zhì)工程學(xué)》教學(xué)改革中的探索

黃 瀟,段春云,曹 青,張淑娟

(1a.南京信息工程大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院;1b.水文與水資源工程學(xué)院,南京210044;2.吉林建筑科技學(xué)院 管理工程學(xué)院,長(zhǎng)春130051;3.南京工業(yè)大學(xué) 城市建設(shè)學(xué)院,南京211816)

課程是人才培養(yǎng)的核心要素,課程質(zhì)量直接決定人才培養(yǎng)質(zhì)量。開(kāi)展課程改革是推進(jìn)一流本科課程建設(shè)的重要手段,是高等教育發(fā)展的重要課題。澳大利亞教育心理學(xué)家比格斯提出“一致性建構(gòu)原則”,課程設(shè)計(jì)需遵循的四個(gè)步驟:預(yù)期學(xué)習(xí)成效、教學(xué)活動(dòng)、評(píng)價(jià)任務(wù)、成績(jī)?cè)u(píng)定[1]。建構(gòu)式教學(xué)模式以該理論為基礎(chǔ),以學(xué)生為主體,以自主學(xué)習(xí)和認(rèn)知重構(gòu)為核心,突出學(xué)生對(duì)知識(shí)的“疑問(wèn)—猜想—理解—重構(gòu)”的全鏈條理解過(guò)程[2]。

給排水科學(xué)與工程是一門(mén)普通高等學(xué)校本科專(zhuān)業(yè),以培養(yǎng)掌握給排水科學(xué)與工程基本理論和基本知識(shí),適應(yīng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要,從事規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理、教育和研究開(kāi)發(fā)等方面工作的工程技術(shù)和管理人才為培養(yǎng)目標(biāo)。近些年,在“水十條”“黑臭水體治理”“智慧水務(wù)”等一系列政策的推動(dòng)下,給水排水科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)發(fā)生“供需差異”。傳統(tǒng)教學(xué)模式無(wú)法滿足企事業(yè)人才質(zhì)量要求,這對(duì)畢業(yè)生的創(chuàng)新能力和高校的人才培養(yǎng)方法提出了新的挑戰(zhàn)。如何改進(jìn)學(xué)科教學(xué)模式、推動(dòng)學(xué)科發(fā)展,以滿足專(zhuān)業(yè)發(fā)展需求,成為了目前給水排水科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革的難點(diǎn)。

綜上所述,將構(gòu)建式教學(xué)運(yùn)用到給水排水科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)中,是推進(jìn)一流本科課程建設(shè),促進(jìn)學(xué)生自主創(chuàng)新能力的重要推手。本文以《水質(zhì)工程學(xué)》課程(給排水科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)重要核心課程)為試點(diǎn)對(duì)象,對(duì)該課程教學(xué)改革進(jìn)行探索與實(shí)踐。

一、《水質(zhì)工程學(xué)》課程教學(xué)現(xiàn)狀與問(wèn)題

《水質(zhì)工程學(xué)》是給排水科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)核心主干課程,是一門(mén)關(guān)于水污染控制原理、方法及工藝設(shè)計(jì)的課程,又是一門(mén)以水分析化學(xué)、微生物學(xué)、水力學(xué)、物理化學(xué)等學(xué)科知識(shí)為基礎(chǔ),各學(xué)科知識(shí)交叉融合應(yīng)用的一門(mén)課程。通過(guò)本課程的教學(xué),使學(xué)生獲得水處理的基本知識(shí)、方法,得到水質(zhì)處理設(shè)計(jì)的基本能力訓(xùn)練。目前,各高?！端|(zhì)工程學(xué)》課程多開(kāi)設(shè)在大學(xué)三年級(jí),傳統(tǒng)教學(xué)模式下的該課程存在如下的教學(xué)瓶頸:

(一)教學(xué)模式,未體現(xiàn)以“學(xué)生為中心”的教學(xué)理念

傳統(tǒng)的《水質(zhì)工程學(xué)》教學(xué)模式多以教師授課、學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)課并完成作業(yè)為主。教學(xué)模式單一、教學(xué)方法陳舊一直是導(dǎo)致《水質(zhì)工程學(xué)》教學(xué)效果不佳的主要因素。學(xué)生缺乏對(duì)課程的思考,缺少對(duì)水處理工藝的整體把控、問(wèn)題識(shí)別和解決問(wèn)題的能力。雖然在持續(xù)教改的推進(jìn)下,部分教學(xué)過(guò)程引入了“翻轉(zhuǎn)課堂”等新的教學(xué)模式,但仍保持了“教師為教學(xué)主體”的客觀現(xiàn)狀,改革收效甚微[3]。

(二)教學(xué)資源局限,工程延伸性不強(qiáng)

《水質(zhì)工程學(xué)》是給排水科學(xué)專(zhuān)業(yè)的核心課程,直接關(guān)系到學(xué)生對(duì)本專(zhuān)業(yè)的認(rèn)同感。同時(shí),該課程具有延展性強(qiáng),專(zhuān)業(yè)技術(shù)發(fā)展快,與國(guó)家政策發(fā)展緊密相關(guān)的特點(diǎn)。傳統(tǒng)基于教材的理論教學(xué),受限于教材迭代更新速度,難以滿足教學(xué)的需求。教師無(wú)法將先進(jìn)的水處理工藝和技術(shù)傳授給學(xué)生,更無(wú)法與實(shí)際工程項(xiàng)目聯(lián)系,形成了“學(xué)用脫節(jié)”的藩籬。

(三)測(cè)評(píng)方法難以達(dá)到教學(xué)目標(biāo)要求,開(kāi)放性弱

專(zhuān)業(yè)認(rèn)證與教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)中,課程目標(biāo)的達(dá)成度是一項(xiàng)重要評(píng)價(jià)指標(biāo),是能力、素養(yǎng)、思維、思政等高階目標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)[4]。學(xué)業(yè)測(cè)評(píng)是教學(xué)中最重要的環(huán)節(jié),是學(xué)生眼中無(wú)形的“指揮棒”,被高等教育專(zhuān)家稱(chēng)為“最短的短板”。目前,各高校的《水質(zhì)工程學(xué)》課程學(xué)業(yè)測(cè)評(píng)方式以考試為主,導(dǎo)致學(xué)生為考而學(xué),出現(xiàn)重評(píng)學(xué)、輕促學(xué),重結(jié)果、輕過(guò)程,重共性、輕個(gè)性等問(wèn)題。

二、建構(gòu)式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

(一)模塊化課程設(shè)計(jì)是構(gòu)建式教學(xué)的基礎(chǔ)

傳統(tǒng)《水質(zhì)工程學(xué)》教學(xué)模式的授課順序采用教材編排順序,在掌握不同水處理工藝功能單元原理、特征的基礎(chǔ)上,進(jìn)行水處理工藝整體介紹。盡管教材編排有其邏輯性,但實(shí)際授課中知識(shí)點(diǎn)零散,缺乏整體性,導(dǎo)致學(xué)生缺乏對(duì)知識(shí)運(yùn)用的理解。因此,該課程采用了模塊化教學(xué)模式,該模式以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)《水質(zhì)工程學(xué)》自主學(xué)習(xí)為目標(biāo),通過(guò)典型工程問(wèn)題為索引,啟發(fā)學(xué)生對(duì)給水/污水處理工藝中不同功能單元的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用和局限性的思考,進(jìn)而循序漸進(jìn)地對(duì)工藝進(jìn)行“拆解講授”。形成知識(shí)邏輯由表及里、由宏觀到微觀、層層遞進(jìn)、緊密聯(lián)系的課程體系,改革單一的教學(xué)方法,突破學(xué)科式的教學(xué)框架。

在課程安排方面,靈活調(diào)整《水質(zhì)工程學(xué)》授課章節(jié)順序,按照水從飲用水取用到污水排放的整個(gè)社會(huì)循環(huán)出發(fā)。首先,前置教材為典型給水處理系統(tǒng)、特種水源處理工藝系統(tǒng)和城市污水處理系統(tǒng)等章節(jié)。在學(xué)生掌握給水/污水處理整體工藝基礎(chǔ)上,分別對(duì)核心處理單元進(jìn)行逐個(gè)攻破。按照水的社會(huì)循環(huán)路徑,通過(guò)“穿針引線”的方式,讓學(xué)生更牢靠地掌握教材內(nèi)容,圖1為“水質(zhì)工程學(xué)(2)”模塊化課程設(shè)計(jì)思路。

在授課形式方面,模塊化教學(xué)更適合采用板書(shū)和多媒體聯(lián)合授課,板書(shū)能夠更好地展示知識(shí)之間的邏輯關(guān)聯(lián),教師書(shū)寫(xiě)時(shí)間為學(xué)生留出思考的空間,學(xué)生能更好地完成知識(shí)接收、思考和內(nèi)化的過(guò)程。多媒體教學(xué)以教學(xué)視頻和圖片展示為主,輔佐板書(shū)教學(xué)更加生動(dòng)形象。關(guān)于板書(shū)和多媒體授課方式進(jìn)行了學(xué)生意見(jiàn)調(diào)查,幾乎所有同學(xué)都傾向于板書(shū)授課方式,認(rèn)為該方式知識(shí)內(nèi)化效果更佳。

圖1 “水質(zhì)工程學(xué)(2)”模塊化課程設(shè)計(jì)思路

(二)黃金分割課堂時(shí)間,突出學(xué)生主體地位

時(shí)間管理是課堂教學(xué)十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié),涉及師生互動(dòng)環(huán)節(jié)、教師授課環(huán)節(jié)、學(xué)生參與知識(shí)構(gòu)建環(huán)節(jié)等,該過(guò)程環(huán)環(huán)相扣,需要進(jìn)行科學(xué)動(dòng)態(tài)的計(jì)劃和調(diào)控[5]?；谀K化和構(gòu)建式教學(xué)方式,《水質(zhì)工程學(xué)》課程的時(shí)間管理設(shè)置了“回眸(師生)—初探(學(xué)生)—糾偏(教師)—重構(gòu)(師生)”四個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),并進(jìn)行了教學(xué)時(shí)間的黃金分割,突出學(xué)生主體地位。

“回眸”環(huán)節(jié)是師生互動(dòng)的開(kāi)端,利用教學(xué)伊始的5分鐘,教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)水處理工藝及上節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行回顧,并以此引出本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容;“初探”環(huán)節(jié),學(xué)生利用10分鐘時(shí)間,對(duì)本節(jié)課的課前預(yù)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行知識(shí)解讀,并進(jìn)行小組討論,同學(xué)再對(duì)其匯報(bào)的內(nèi)容提出質(zhì)疑;“糾偏”環(huán)節(jié),教師根據(jù)學(xué)生掌握的情況,利用黃金25分鐘對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理,糾正學(xué)生理解誤區(qū),解答學(xué)生質(zhì)疑的問(wèn)題及知識(shí)點(diǎn)延展;“重構(gòu)”即為師生重構(gòu)知識(shí)體系,利用5分鐘時(shí)間,集中梳理課程思維導(dǎo)圖,知識(shí)點(diǎn)概括,更好地幫助師生總結(jié)教學(xué)內(nèi)容、梳理知識(shí)點(diǎn)。

(三)多途徑啟發(fā),提高學(xué)生建構(gòu)式學(xué)習(xí)能力

傳統(tǒng)的課堂以教師為主體,學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)的模式,嚴(yán)重缺乏對(duì)課程的思考,缺少對(duì)水處理工藝的探索興趣及問(wèn)題識(shí)別和解決問(wèn)題的內(nèi)在動(dòng)力。因此,該課程采用多途徑啟發(fā)的教學(xué)設(shè)計(jì),涵蓋課前自主學(xué)習(xí)、教學(xué)案例分析、小組合作討論匯報(bào)、問(wèn)題答疑解惑以及開(kāi)發(fā)課題研究等。同時(shí),將思政教學(xué)融入到課程建設(shè)中,通過(guò)課程思政的建構(gòu)式融入,學(xué)生能夠以案例為出發(fā)點(diǎn),在教學(xué)活動(dòng)中體驗(yàn)、感受、啟迪,在逐步堅(jiān)定“為誰(shuí)培養(yǎng)人”的信念中,開(kāi)啟新的知識(shí)學(xué)習(xí)。

(四)開(kāi)放課題強(qiáng)化知識(shí)內(nèi)化,凸顯學(xué)以致用

《水質(zhì)工程學(xué)》涉及不同類(lèi)型的污廢水處理、污水處理過(guò)程又存在諸多差異、教材難以全面覆蓋,如:低C/N比/低溫條件如何提高生物脫氮效率等實(shí)際問(wèn)題,只有通過(guò)知識(shí)遷移方可提出解決策略,是強(qiáng)化學(xué)生知識(shí)內(nèi)化、凸顯學(xué)以致用的有效途徑。開(kāi)放式課題設(shè)置是對(duì)理論知識(shí)綜合考評(píng)的一個(gè)有效手段,也是構(gòu)建式教學(xué)的應(yīng)用升華,注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng),改進(jìn)傳統(tǒng)“硬塞入”教學(xué)方式。教師針對(duì)某一現(xiàn)象提出開(kāi)放性問(wèn)題(無(wú)法在教材中找到答案)引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)知網(wǎng)等途徑獲取文獻(xiàn)資料,學(xué)生圍繞該問(wèn)題進(jìn)行線索搜集、知識(shí)重組、問(wèn)題解析、提煉與總結(jié),最終形成研究報(bào)告。同時(shí),通過(guò)繪制思維導(dǎo)圖對(duì)問(wèn)題解決途徑和涉及原理進(jìn)行總結(jié),按照個(gè)人的思考邏輯梳理知識(shí)框架,強(qiáng)化知識(shí)內(nèi)化。

(五)“線上線下融合教學(xué)”讓教學(xué)效果翻倍

“線上線下融合教學(xué)”將傳統(tǒng)的面對(duì)面教學(xué)(線下教學(xué))與在線教育(線上教學(xué))相結(jié)合,以充分利用兩者的優(yōu)勢(shì),提供更豐富和靈活的學(xué)習(xí)體驗(yàn)[6]。《水質(zhì)工程學(xué)》涉及較多的污水處理工藝和污水處理案例,僅依靠課堂教學(xué)的學(xué)時(shí),無(wú)法滿足該課程的培養(yǎng)目標(biāo)。因此,線上教學(xué)以學(xué)生自學(xué)和知識(shí)構(gòu)建為主要目的,本課程學(xué)生根據(jù)自己的基礎(chǔ)對(duì)新知識(shí)進(jìn)行預(yù)習(xí),并形成“思維導(dǎo)圖”和“知識(shí)邏輯框架”。該辦法能夠更好地提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。線下教育以教師教學(xué)和學(xué)生互動(dòng)為主,學(xué)生通過(guò)對(duì)污水處理新工藝的線上研討與線下分享,促進(jìn)學(xué)生之間的互動(dòng)和合作,增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作和溝通技能。

(六)多維度教學(xué)測(cè)評(píng)方式改革

目前,各高校的《水質(zhì)工程學(xué)》課程學(xué)業(yè)測(cè)評(píng)方式以考試為主,導(dǎo)致學(xué)生“為考而學(xué)”,出現(xiàn)重成績(jī)、輕過(guò)程的問(wèn)題。本課程改變了原有的評(píng)價(jià)模式,將平時(shí)成績(jī)進(jìn)一步分解為課前預(yù)習(xí)、課堂表現(xiàn)、課后任務(wù)和開(kāi)放論文,將考評(píng)由“期末考評(píng)”轉(zhuǎn)移到“過(guò)程考核”,更加注重了過(guò)程管理,提高了測(cè)評(píng)的科學(xué)性。同時(shí),期中考試重點(diǎn)考核學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況,而期末考試重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移轉(zhuǎn)化能力,更契合學(xué)生能力培養(yǎng),提高教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度。

三、教學(xué)反饋與反思

(一)教學(xué)反饋

教學(xué)反饋是一種獲取學(xué)生對(duì)教學(xué)過(guò)程和課程內(nèi)容的意見(jiàn)和觀點(diǎn)的機(jī)制,對(duì)教師教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)方式調(diào)整非常重要,更好地適應(yīng)學(xué)生需求,并提供教育體驗(yàn)的持續(xù)改進(jìn)[7]。本課程改革的教學(xué)反饋分為平時(shí)教學(xué)反饋和課程結(jié)束教學(xué)反饋,反饋內(nèi)容包含課程內(nèi)容、教學(xué)方法、課堂氛圍等方面的問(wèn)題;反饋方式涵蓋口頭反饋、書(shū)面反饋、在線調(diào)查問(wèn)卷、小組討論和個(gè)別面談等方式。經(jīng)過(guò)對(duì)南京信息工程大學(xué)2020級(jí)給水排水科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)教學(xué),共收集33份學(xué)生反饋,總結(jié)如下:課堂創(chuàng)設(shè)互動(dòng)性的環(huán)境,為學(xué)生提供師生互動(dòng)的機(jī)會(huì),鼓勵(lì)他們提問(wèn)、討論和分享觀點(diǎn);利用多媒體演示、在線工具和教育技術(shù)來(lái)增強(qiáng)課程的吸引力和互動(dòng)性;小組合作可增加學(xué)生的自主性和參與度。將課程內(nèi)容與實(shí)際案例聯(lián)系起來(lái),這可以激發(fā)學(xué)生的興趣,融合應(yīng)用場(chǎng)景,學(xué)習(xí)的針對(duì)性更強(qiáng)。構(gòu)建式的課程思政,牽引讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)意義,堅(jiān)定了為國(guó)家發(fā)展而學(xué)習(xí)的信念。

(二) 教學(xué)反思

該課程改革的成功之處:(1)構(gòu)建式教學(xué)模式讓課堂氣氛高漲,學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力增強(qiáng),極大提高了課程目標(biāo)的達(dá)成度和學(xué)生能力培養(yǎng)要求;(2)學(xué)生民族使命感和職業(yè)認(rèn)同感的提升是本課程實(shí)施過(guò)程中的重要牽引,引入思政教育,賦予學(xué)生正確的價(jià)值導(dǎo)向是知識(shí)技能傳播的前提;(3)“工程案例”教學(xué)、視頻教學(xué),極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性,讓抽象的概念變得看得見(jiàn)、摸得著,不但為學(xué)生營(yíng)造了寬松的課堂學(xué)習(xí)氛圍,培養(yǎng)了學(xué)生的工程思維和設(shè)計(jì)理念;(4)“線上線下教學(xué)”“翻轉(zhuǎn)課堂”和“思維導(dǎo)圖”等教學(xué)方式,提高了教學(xué)容量,教師動(dòng)態(tài)把控學(xué)生的理解程度,彌補(bǔ)了學(xué)生線上教學(xué)參與度低的不足,凸顯了“學(xué)生”課堂主體地位。

該課程改革存在不足:(1)構(gòu)建式教學(xué)過(guò)程中如何平衡“學(xué)生”的主體地位和“教師”的主持角色是該模式應(yīng)用的難點(diǎn),存在“過(guò)猶不及”的問(wèn)題,導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)學(xué)習(xí)壓力大、學(xué)習(xí)倦怠的問(wèn)題。(2)線上教學(xué)仍會(huì)存在部分學(xué)生的參與度不高,讓每位學(xué)生在分組討論和分組作業(yè)中100%參與是較為困難的。(3)板書(shū)與多媒體聯(lián)合教學(xué)是該課程改革學(xué)生最為贊同的教學(xué)模式,但如何協(xié)調(diào)板書(shū)教學(xué)內(nèi)容尺度和教學(xué)進(jìn)度,這對(duì)老師的備課提出了更高的要求。

四、結(jié)語(yǔ)

“新工科”建設(shè)和水務(wù)行業(yè)的快速發(fā)展為給水排水科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革提供了新的指引和改革契機(jī),如何辦好滿足水務(wù)行業(yè)需求的教育,加速建設(shè)高質(zhì)量課程教育模式,仍是給水排水科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的主旋律。通過(guò)打破傳統(tǒng)教材邏輯體系,模塊化教學(xué)方式結(jié)合構(gòu)建式教學(xué)模式,提升了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、課程內(nèi)化效率、知識(shí)牽引轉(zhuǎn)化效果,在“產(chǎn)、學(xué)、研”多維度,促進(jìn)了課程培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成度。因此,該教學(xué)模式突出了學(xué)生的主體地位,適合進(jìn)行推廣應(yīng)用。

總之,“大水務(wù)”時(shí)代,給水排水科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)面臨的巨大的產(chǎn)業(yè)改革,既帶來(lái)了新的挑戰(zhàn),也帶來(lái)了新的機(jī)遇。這需要教育工作者不斷改革教學(xué)方法和教育理念,通過(guò)諸如構(gòu)建式教學(xué)模式改革等途徑,培養(yǎng)能夠適應(yīng)時(shí)代發(fā)展需求的高質(zhì)量、創(chuàng)新型人才,為我國(guó)水務(wù)行業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。