新工科背景下管網(wǎng)與泵站課程教學改革探索

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2025.21.017

Exploration of Teaching Reform in Pipeline Network and Pump Station Course under the Background of Engineering

ZHANG Peng， LU Shuang， YANG Qixia （School ofEnvironmental and Material Engineering， Yantai University， Yantai， Shandong ）

AbstractTaking the Pipeline Network and Pumping Station course for environmental science and engineering major as anexample，tis paper discusses thereform paths and practical efectsoffirst-classcurriculumconstructionunder the background of emerging engineering education. It proposes reform measures in teaching paradigms， practical teaching， and curiculum content： constructing a student-centered teaching paradigm，establishing a multi-level practical teaching system，breaking through the limitations of traditional textbooks，and optimizing thecurriculum knowledge system. Through teaching reform practice， the teaching quality of the course has been significantly improved，and students' engineeringpracticeabilityinovativetinking，andprofessonalitracyhavebeenobviouslyeaned，providingusefl references for the reform of talent cultivation models for environmental science and enginering majors under the background of emerging engineering education.

Keywordsemerging engineering education; pipeline network and pumping station; teaching reform; practical teaching

新工科建設(shè)是中國高等教育為應對科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，培養(yǎng)適應未來社會發(fā)展的高素質(zhì)工程人才提出的重要戰(zhàn)略，要求培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維、實踐能力、團隊合作能力和終身學習能力。管網(wǎng)與泵站是環(huán)境科學與工程專業(yè)的核心課程，涵蓋排水管渠系統(tǒng)、污水管道系統(tǒng)和排水泵站的設(shè)計、施工、運行及管理等內(nèi)容，涉及環(huán)境工程、流體力學、水力學、土木工程、自動化控制等多個學科領(lǐng)域，是學科交叉融合的代表性課程。

推進課程教學改革，讓課堂教學更富創(chuàng)新性，知識體系更具實踐性和多樣性，真正提升學生的跨學科思維、工程實踐能力和創(chuàng)新能力，對培養(yǎng)高素質(zhì)工程人才具有重要意義。

1教學現(xiàn)狀分析

人工智能賦能高等教育理念的推廣和先進網(wǎng)絡(luò)教學平臺的搭建，為一流課程建設(shè)提供了技術(shù)和資源支持。管網(wǎng)與泵站課程也正積極探索翻轉(zhuǎn)課堂、線上線下混合教學以及實踐教學等教學模式，旨在提升教學質(zhì)量和學生學習效果。然而，目前課程仍存在教學范式陳舊、實踐與理論教學脫節(jié)、教材依賴過重等問題。

1.1教學范式和學習范式淺表化

教學范式與課堂性質(zhì)、特點和質(zhì)量直接相關(guān)[。在教學過程中，傳統(tǒng)教學范式暴露出課程教學淺表化和學生學習淺表性的問題。教師未能有效發(fā)揮引領(lǐng)、指導和激勵作用，課程考核方式相對單一。學生未充分發(fā)揮其主觀能動性和創(chuàng)造性，只是被動地學習教材知識和一般性知識，未能深入挖掘和應用課程內(nèi)容。

1.2實踐教學和理論教學相分離

工程實踐是工科專業(yè)必不可少的教學環(huán)節(jié)。教育部明確要求各大高校在課程設(shè)置中增加實踐課程的比重，以進一步凸顯實踐教學在培養(yǎng)應用型人才中的重要地位[3]。盡管目前管網(wǎng)與泵站課程已增加實踐教學環(huán)節(jié)，但實踐教學內(nèi)容相對陳舊、形式單一，未能及時跟進技術(shù)發(fā)展的最新趨勢，且實踐環(huán)節(jié)與理論課程的進度不匹配，導致學生難以將實踐和理論有機結(jié)合。

1.3教材地位“獨尊”

管網(wǎng)與泵站課程目前使用的教材是高等學校給排水專業(yè)指導委員會推薦的《水污染控制工程（上）》，具有較高的權(quán)威性。但教材的出版存在時間滯后性，無法及時反映最新的專業(yè)知識和行業(yè)標準。如近年來部分市政管道及泵站設(shè)計標準發(fā)生了根本性變化，同時，海綿城市和綜合管廊等新型基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計理念和規(guī)范也在不斷推進34。此外，在培養(yǎng)創(chuàng)新型、應用型及復合型人才方面，過度依賴教材會限制學生綜合能力的發(fā)展，這與一流本科教育的目標不相匹配。

2教學改革路徑與實踐

2.1構(gòu)建服務(wù)學生高質(zhì)量、高效率自主學習的教學范式

管網(wǎng)與泵站課程教學改革旨在貫徹“以學生為中心”的教學理念，為學生提供高質(zhì)量且高效的自主學習法。具體措施如下。

2.1.1細化教學目標

根據(jù)環(huán)境與科學專業(yè)本科生培養(yǎng)方案要求，課程組對畢業(yè)要求進行了詳細分析，明確了課程在教學體系中的地位和作用。通過對畢業(yè)要求的具體解讀，將其轉(zhuǎn)化為具體的課程知識點，制定涵蓋知識與技能、過程與方法，以及情感態(tài)度與價值等多個方面的教學目標，旨在通過多維度的目標設(shè)置，提升課程的針對性與實用性。

2.1.2優(yōu)化教學內(nèi)容與過程設(shè)計

為構(gòu)建高效自主的教學與學習范式，課程組對教學過程進行了優(yōu)化設(shè)計：教師通過線上教學平臺提前發(fā)布預習內(nèi)容或引入工程案例，指導學生通過查閱資料或線下討論完成預習，培養(yǎng)學生的自學能力；綜合運用線上線下教學平臺激發(fā)學生的積極性與參與意識，促進知識內(nèi)化；通過增加線上教學和在線指導，學生在課后進行反思和拓展，實現(xiàn)創(chuàng)新性目標，并全面鞏固所學知識。

2.1.3豐富教學方法

在教學過程中，教師針對課程重點內(nèi)容采用討論式和案例式教學方法，結(jié)合理論知識與工程案例，設(shè)置具有實踐意義的問題，利用“雨課堂”教學平臺實時發(fā)布問題和討論任務(wù)，學生即時參與線上互動，分享自己的觀點和見解，進一步深化對課程內(nèi)容的理解。教師還可精選工程案例，將理論知識與實際工程應用相結(jié)合，引導學生從理論走向?qū)嵺`。

2.1.4改革考核方式

考核內(nèi)容包括課堂表現(xiàn)、隨堂測試、單元測驗、課后討論、翻轉(zhuǎn)課堂、課外作業(yè)、實踐教學和期末筆試。其中，將期末筆試的比重由 70% 降至 50% 。過程性考核比重的提升，有助于增強學生學習的積極性與主動性。每學期未，課程組會根據(jù)考核結(jié)果進行課程達成度分析，持續(xù)改進教學方法。

2.2建立實踐與理論教學相融合的模式

課程組將實踐教學和理論教學緊密結(jié)合，理論教學為實踐教學提供理論基礎(chǔ)和知識儲備，而實踐教學則為理論教學提供專業(yè)拓展和技術(shù)延伸，兩者構(gòu)成教學活動的整體。

經(jīng)過多年教學改革，課程組形成了一套獨具特色的實踐教學體系。根據(jù)行業(yè)發(fā)展最新趨勢和實際工程需求，每學期設(shè)置3至4個實踐教學模塊。學生被分為3至4組，每組6至7人，每組負責一個實踐模塊。在此期間，學生通過概念分析和邏輯論證開展團隊合作，教師負責引領(lǐng)、指導和組織工作，并定期反饋與交流優(yōu)化各組設(shè)計方案。在實踐過程中，學生需主動理解并分析學習目標，獨立作出判斷和決策，實現(xiàn)理論學習與實踐能力的深度融合。

課程的實踐環(huán)節(jié)已實現(xiàn)多元化與實踐性并重的轉(zhuǎn)變，以 2024-2025 學年秋季學期為例，實踐教學項目包括調(diào)研大學校園排水管道系統(tǒng)并繪制平面圖（校內(nèi)調(diào)研）、市萊山區(qū)某區(qū)塊海綿城市規(guī)劃設(shè)計（實際工程項目）、某城區(qū)室外排水管網(wǎng)改造設(shè)計（實際工程項目）、某雨水泵站初步設(shè)計（實際工程項目）。這些項目為學生提供了將理論知識轉(zhuǎn)化為實際應用的機會，推動教學質(zhì)量的持續(xù)提升。

課程在實踐環(huán)節(jié)中設(shè)計了完整的實施與評估機制，包括設(shè)計題目選擇、教學過程中的答疑以及實踐成果答辯等。在完成實踐項目的過程中，小組成員共同完成項目設(shè)計，但每位成員須單獨提交實踐報告。實踐考核包括過程考核和成果匯報答辯，重點考查學生在實踐環(huán)節(jié)中的參與度、任務(wù)完成質(zhì)量及其對實踐成果的闡述能力。同時，邀請具有豐富工程實踐經(jīng)驗的校外專家全程參與指導，確保實踐環(huán)節(jié)的質(zhì)量。此外，課程鼓勵并支持青年教師前往生產(chǎn)單位學習實踐，通過親身參與工程項目積累實踐經(jīng)驗，確保實踐教學的可持續(xù)性。

2.3突破教材中心地位，回歸教材本位

為有效應對日益發(fā)展的學科需求和實際工程的復雜性，課程教學內(nèi)容不僅要確保理論的嚴謹性，還需加強與行業(yè)實際的緊密結(jié)合，確保學生能掌握最新的知識和技術(shù)。為此，課程組采取了以下措施。

2.3.1拓展教學內(nèi)容

為拓展課堂知識的廣度與深度，課程組將參考教材、行業(yè)標準、設(shè)計規(guī)范及學術(shù)期刊文章引入課堂，進一步豐富課程內(nèi)容。除傳統(tǒng)教材外，課程組還特別引入當前排水系統(tǒng)設(shè)計的前沿理論和技術(shù)，如海綿城市的理念與實踐、綜合管廊建設(shè)等新型基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計規(guī)范，以及相關(guān)的環(huán)境政策和工程標準。

2.3.2增加線上教學

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，線上教學已成為現(xiàn)代教育的重要組成部分。在管網(wǎng)與泵站課程中，除了傳統(tǒng)的課堂教學外，課程組還積極拓展線上教學模塊，采用“問題導學、任務(wù)驅(qū)動”的方式來激發(fā)學生的學習興趣和培養(yǎng)自主學習能力。通過線上平臺，教師可以及時發(fā)布教學內(nèi)容、討論任務(wù)和課后問題，鼓勵學生自主查閱相關(guān)文獻和研究資料，拓寬其學術(shù)視野。

2.3.3建立課程資源庫

自2022學年秋季學期起，課程組開始著手建設(shè)數(shù)字資源庫和課程思政案例庫，并持續(xù)更新完善。數(shù)字資源庫涵蓋工程案例、實踐課題、課后思考題、單元測驗題庫以及拓展教學視頻等，有利于學生鞏固理論知識并提升實踐能力。課程思政案例庫緊跟時代發(fā)展，涵蓋海綿城市規(guī)劃、綜合管廊建設(shè)以及生態(tài)文明等社會熱點問題。

3教學改革預期效果

3.1提升學生的學習主動性和學習效率

高質(zhì)量學習范式的構(gòu)建有助于學生從被動接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹剿?。課程達成度結(jié)果表明，教學改革實現(xiàn)了從以教材知識為主向以學科知識與實踐知識為主的轉(zhuǎn)變，提升了學生的學習自覺性、計劃性與有效性，體現(xiàn)了“授人以漁\"的教學理念[8。良好的學習習慣和方法有助于學生更高效地掌握課程核心內(nèi)容，培養(yǎng)獨立思考和解決問題的能力，為其未來職業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

3.2提升學生實踐能力和創(chuàng)新能力

理論與實踐教學融合模式的建立，使學生能更好地理解課程內(nèi)容在實際工程中的應用價值，增強其學習興趣和動力。此外，多層次實踐教學體系的構(gòu)建，能夠為學生提供豐富的實踐機會，全面提升其創(chuàng)新思維能力和團隊協(xié)作能力。

3.3提升學生專業(yè)素養(yǎng)和社會責任感

教學內(nèi)容的拓展確保學生能夠理解并適應行業(yè)發(fā)展趨勢，培養(yǎng)其應對未來技術(shù)挑戰(zhàn)的能力。線上教學模塊的增加，有助于學生更全面地掌握專業(yè)知識，同時培養(yǎng)其批判性思維和探究精神。課程資源庫的建立，為學生提供了更加豐富的學習材料，讓其在學習專業(yè)知識的同時，理解國家在環(huán)境建設(shè)方面的戰(zhàn)略意圖，形成正確的價值觀，更好地服務(wù)社會發(fā)展。

4結(jié)論

管網(wǎng)與泵站是新工科背景下一流課程建設(shè)的代表性課程，教學改革的實施可有效提升課程教學質(zhì)量，使學生在知識掌握、創(chuàng)新實踐能力和專業(yè)素養(yǎng)等方面實現(xiàn)全面提升。課程教學改革的探索與實踐對推動環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革具有重要意義，為新工科背景下的一流課程建設(shè)提供了有益參考。

*通信作者：盧爽

★基金項目：大學2023年一流本科課程建設(shè)立項“管網(wǎng)與泵站\"（202322）。

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