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基于工程认证《水力学》课程持续改进及教学改革研究
摘要:《水力学》课程是高等学校给排水科学与工程的一门重要的专业基础课,该课程理论性和实践性强,涉及知识面广,教学内容组织上有很强的针对性和实用性,与其他学科联系紧密。基于给排水专业评估认证的最新要求,开展《水力学》课程的课程持续改进及教学改革研究势在必行。本文结合广东工业大学给排水科学与工程专业的办学定位和人才培养方案,基于工程认证分析了《水力学》课堂教学中存在的问题,并分别从教学理念、教学体系、教学方法和手段、教学资源、教学考核方式和评价方法五个方面提出了改革的建议和方法,进而为提高本课程理论和实践教学效果,培养具培养符合工程认证目标和要求的应用型人才。
关键词:工程认证;水力学;教学改革
我国的工程教育认证于2006年启动,在2016年成为《华盛顿协议》正式成员,逐步建立了国际实质等效的工程教育认证体系。工程教育认证是基于成果导向(OBE)理念,对工程教育和工程人才培养进行改革,由以教师为中心转向以学生为中心,由质量监控转向持续改进,这对促进我国高校工程教育人才培养质量的逐步提升具有重要意义。中国工程教育认证协会工程教育认证标准(2015版)的核心理念是“以学生为中心”,“以产出结果”(培养目标、毕业要求)为导向,强调教师在人才培养中的关键作用,通过反向设计课程体系,通过合理拆分毕业要求指标点制定教学计划于课程大纲,由责任主体教师运用多种形式的教学手段进行人才培养,通过质量监控与反馈机制进行持续改进,最终满足指标达成度要求。该标准对课程教学评估的要求非常明确。具体到课程体系,每门课的课程内容、目标都围绕学生能力培养来组织和持续改进。
给排水科学与工程专业的主要研究内容是水的社会循环及其调控。根据工程教育认证的要求,高等学校给排水科学与工程教学指导委员会编制了《高等学校给排水科学与工程本科指导性专业规范》(以下简称“专业规范”)。《水力学》课程是高等学校给排水科学与工程的一门重要的专业基础课,它与本专业的《泵与泵站》、《给排水管网系统》、《建筑给排水工程》、《水质工程学》等主干课程及设计环节密切相关。这门课程理论性和实践性强,涉及知识面广,教学内容组织上有很强的针对性和实用性,在教学过程中需要同时注重学生对专业知识的掌握和培养学生解决实际问题的能力以及强化学生的工程意识,使学生具备较强的理论基础和解决实际工程的能力。
为了提高《水力学》课程的教学效果,满足新时期给排水科学与工程专业人才培养的需求,许多高校在《水力学》课程改革与实践方面做了大量的探索性工作。江苏海洋大学以新工科建设为目标,提出了水力学课程教学实践中存在的一些问题,结合新工科建设的需要,把握课程思政时代脉搏,从教学内容、学生、教师等角度有针对性地提出了更新教学内容、推动课程思政建设、提升学生积极性等教学改革方法[1]。湖南城市学院在一流本科课程建设大潮中,水力学教学团队通过总结课程建设与实施情况,评价了课程建设成效和改革亮点,阐述了以一流本科课程为目标的建设思路和实施路径,包括构建立体化教学模式,进一步优化教学设计和改革教学方法,深化课程思政教学改革等方面,以期为高素质人才培养奠定基础[2]。合肥工业大学讨论新形势下给排水科学与工程专业水力学实验教学改革,改变水力学实验教学方式,更新实验内容,构建新考核体系,从而达到培养学生创新思维和能力的目标[3]。
1.水力学课程教学存在的问题
我校于1993年创办“给水排水工程”专业,是省内较早创办给水排水专业的院校,2005年已有市政工程硕士点,2012年获得了“国家级工程教育中心”与“省级大学生实践教学基地”,2020年给排水科学与工程专业通过了住建部组织的给排水科学与工程专业评估(认证)根据专业规范的要求,基于专业评估(认证)这一背景,我校于2020年对给排水科学与工程专业的人才培养方案进行了修订,并编制了新版的课程教学大纲。目前正在修订2022版专业培养方案。《水力学》课程总学时56学时,水力学实验16学时,多年来,结合我校的实际情况和学生生源情况,在《水力学》教学中,主要存在以下问题。
1.1教学内容需要补充
《水力学》课程是学生学习给排水科学与工程专业重要的核心课程,本课程与其他主干课程有交叉性,目前教学内容仍存在不足,需要补充和完善与其他课程相匹配的知识点,特别是对后续课程学习有重要联系的明渠流、管网水力计算基础、量纲分析法等内容。在对课程内容的教学过程中,需要增强整个专业不同课程的一体性,把握《水力学》课程与后续泵与泵站和给水排水管网系统课程学习的需要。
1.2教学方法需要改进
《水力学》课程的教学理论性强,目前的教学方法仍以教师为主的教学方法,这形成了以老师为中心的教学关系,学生是通过老师在课堂上被动地接受课程的相关内容,这导致学生容易养成不愿意思考和积极提问的学习习惯,这种教学方法不仅束缚了学生对本课程的深入理解和自身思维发展,也使学生丧失了学习《水力学》课程过程中的主动性和创造性。虽然由传统教学过程中通过教师讲解和板书的展示,到现在教师通过PPT,采用二维图片解释水力学的三大理论,在教学方法上有所提高,但学生仍缺乏兴趣,同时部分学生对于知识点的理解仍有困难。目前《水力学》课程对于线上资源的利用率不高,在信息化、众学科交叉的时代,如果没有利用充分的教学资源,及时丰富老师的教学手段和学生的学习方式,是无法深刻地学习和理解《水力学》课程的。
1.3实践教学环节需要强化
《水力学》课程作为一门实践性较强的技术基础课,实验教学在整个教学过程中具有不可代替的作用。多年来,实验环节一直是本课程培养学生创新能力和工程实践能力的重要环节,通过实验教学与操作,能够帮助学生更好地理解理论知识与培养实践动手能力。受课时及实验条件限制,大部分的实验教学依然是按照实验原理—目的—操作步骤—教师演示—学生操作—撰写实验报告的流程在开展,教师讲解示范,学生被动听,按实验指导书的要求做,实验报告及计算大家都一样,整个实验过程缺乏师生互动和学生积极思考,因此很多学生兴趣不浓,往往做完实验依然是知其然不知其所以然。由于学生前期的水力学基础知识较弱,且缺乏水力学相关的实践经历,导致学生在课程学习和实验操作后,不善于思考知识点间的内在联系,并难以进行归纳、总结和深化应用,难以有效保障学生水力学实践能力的达成。目前本课程的教学缺少对学生从理论知识向工程实践的转换意识的培养,未能采用理论基础与工程实践并重的教学理念,缺少与解决复杂工程的需求方向的深入结合。
1.4考试环节需要调整
考核是检验教学质量的重要手段,成绩评定方法对于学习效果有着重要的导向作用。《水力学》课程考试方式比较僵硬,侧重于卷面测试,学生经常死记基本理论知识,被动消解学习,缺乏互动,对教学过程中的评价与考核机制尚未完善,难以及时获得学生对知识点掌握和应用情况的反馈,并及时作出相应的教学进度调整。
2.课程持续改进及教学改革研究
2.1树立新的教学理念,加强课程思政的引入
根据高等学校给排水科学与工程教学指导委员会下发的“给排水科学与工程专业教学规范及本科教学评估工作的指导性意见”,制定新的教学大纲和教学计划。体现了水力学课程以知识点为基础,从知识、能力、素质要求出发,在教学过程中,强化课程思政的融入,将理论与工程实践相结合,融入家国情怀和爱国主要教育,原则是重基础、强实践,培养学生的综合应用和工程实践能力。以教材为主,理论和实践性教学环节为支撑点的教学体系。
2.2构建“理论、实践、应用”三位一体的教学体系
首先,筛选教学重点,构建性的内容体系。通过对过去水力学课程教学成果的梳理,在大量走访在读专业学生、毕业生、调研企业的基础上,筛选出了水力学课程四方面的教学要点,构建新的教学体系。其次,强化理论教学,以任务驱动构成新的实践性教学环节。将水力学的基本理论与课程教学有机的结合起来,通过介绍这些工程,使学生对水力学的基本理论和实践应用与充分的理解和认识。此外,通过延伸课堂教学,引导学生自主学习,培养创新意识。通过开展学科竞赛、大学生创新创业项目等,调动了学生的学习积极性,拓展了课堂教学、丰富了学生的业余生活。
2.3教学方法与手段的改革
2.3.1基于线上和线下结合教学法
充分利用中国慕课、智慧课堂、精品课程线上资料资源,与线下教学结合起来,使教学和考核手段更加多元化。同时利用线上教学资源,对线下教学进行补充,使学生对基本理论的理解更加深刻。
2.3.2因材施教,分层教学;
因材施教,分层教学强调了“教师的教要适应学生的学,学生是有个性差异的,不能以牺牲一部分人的发展来换取另一部分人的发展,学生的个体差异是一份宝贵的可供开发的教育资源”。它的核心是面向全体学生,正视学生的个体差异,针对学生“最近发展区”,实行分层教学。
2.3.3多种教学手段的应用;
在课堂教学中,应用PBL、慕课、翻版课堂等多种教学手段,提高教学效果,增强学生的主动学习能力;
2.3.4强化实践性教学环节,注重学生综合素质培养
通过重新制定实验、加强综合性、设计性实验的内容,把理论教学与实践性教学有机的结合起来,强化学习效果。
2.4教学资源建设
根据教学改革和发展的需要,不断修订和完善课程的教学大纲、教学计划,编写和开发了课程的教材、讲义、电子教案、实验案例及理论、试题库、网络课件等。为配合网上教学,开发教学资源管理系统和网络教学支撑平台;为配合课程教学,开发一些多媒体的水力学的图片、视频;结合课程建设的目标,对重点课程逐步形成了立体化的教学资源包。
2.5完善课程考核方式,改进教学评价方法
结合广东工业大学教学评价体系,进一步改进教学评价机制和学生考核机制,实现学生多元化、个性化发展注重学生过程评价与结果评价相结合的综合评价,分析《水力学》课程改革效果,并结合学生学习效果反馈,实现课程的持续改进。在课程的考核机制方面,探索多种课程考核方式,增加第二课堂训练成果的考核,适当增加了课堂互动、作业、读书报告、答辩、知识竞赛、实验竞赛等过程性环节的比例,注重学生分析问题和创新能力的培养,避免单一的理论试卷考核,对学生评价更加科学化、规范化。
3.结语
工程认证对培养实践能力和创新创业能力具有重要意义,是培养高质量给排水专业人才的必要保障。将思政融入课堂,构建“理论、实践、应用”三位一体的教学体系,以学生为中心,转变教学思维和教学理念,采用多维度教学方法和手段相结合,提高学生对《水力学》相关知识的理解和掌握程度。同时,整合现有教学资源,深化创新课程体系,立足学科前沿,完善教学评价与考核机制,实现学生全面发展,引导学生将所学理论知识与工程实践相结合,培养符合工程认证目标和要求的应用型人才。
参考文献:
[1]董啸天,朱文谨.以新工科建设为目标的水力学课程思政改革探讨[J].科教文汇(中旬刊),2021,(04):84-85.
[2]黎媛萍,陈耀宁.一流本科课程的建设探索——以水力学教学改革为例[J].现代商贸工业,2021,42(20):161-162.
[3]徐翘.给排水科学与工程专业水力学学实验教学改革[J].山西建筑,2020,46(02):168-169.
基金项目:广东工业大学校级教学改革项目,编号:263302372。
作者简介:
聂锦旭,男(1972.9—),汉族,山西忻州人,理学博士,副教授,研究方向:新型高效水处理材料的研究与开发。
杨树荣,男(1998.1—),汉族,广东汕头人,工学硕士,研究方向:新型高效水处理材料的研究与开发。
张丰麟,男(1999.11—),汉族,广东汕头人,工学硕士,研究方向:新型高效水处理材料的研究与开发。
王志红,女(1975.5—),汉族,江西赣州人,工学博士,教授,研究方向:新型水处理药剂开发及应用。