地方高校打造工科一流設(shè)計(jì)課程的實(shí)踐與探索

陳志莉 姚毅 周自堅(jiān)

摘 ?要：工科高等教育課程中，課程設(shè)計(jì)是重要的專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，為提高教學(xué)效果，加強(qiáng)學(xué)生工程能力培養(yǎng)，創(chuàng)建一流課程，克服現(xiàn)時(shí)教學(xué)時(shí)長縮減、師生比偏小的問題，改革排水工程“水泵站”課程設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)變革傳統(tǒng)教學(xué)方法，引入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、問答平臺，優(yōu)化教學(xué)評價(jià)方法，通過思政元素提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，鼓勵(lì)挑戰(zhàn)性課題設(shè)計(jì)等方法提升了實(shí)踐課程的教學(xué)質(zhì)量，為打造工科課程設(shè)計(jì)的一流課程實(shí)踐提供了有益的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：地方高校;工科;一流課程建設(shè);課程設(shè)計(jì)

中圖分類號：G642.0 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ?文章編號：1673-7164（2021）47-0110-03

建設(shè)一流大學(xué)、一流學(xué)科是我國高等教育在新時(shí)代、新經(jīng)濟(jì)背景下，為布局一批國家急需、支撐產(chǎn)業(yè)和區(qū)域的轉(zhuǎn)型升級，解決經(jīng)濟(jì)社會(huì)中的重大戰(zhàn)略問題，提升國家自主創(chuàng)新能力和核心競爭力而提出的重大決策。作為高等教育的發(fā)展建設(shè)目標(biāo)，一流大學(xué)、一流學(xué)科需要在高等教育領(lǐng)域通過廣泛建設(shè)一流專業(yè)、一流本科來支撐。以本科為主導(dǎo)的一流專業(yè)是一流學(xué)科的基礎(chǔ)，是一流人才培養(yǎng)的基本單元，在專業(yè)平臺上把課程、教師、教學(xué)、學(xué)生及教學(xué)方法技術(shù)整合好，把專業(yè)建設(shè)扎緊辦實(shí)，辦好一流本科，才能實(shí)現(xiàn)一流人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

教育部2019年10月提出，提高課程質(zhì)量，是決定人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵，也是落實(shí)教學(xué)改革成果，深化教學(xué)改革，貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記關(guān)于教育重要論述和全國教育大會(huì)精神的重要舉措。“雙萬計(jì)劃”為落實(shí)上述要求，提出消滅“水課”，建設(shè)“金課”，規(guī)劃通過三年左右的時(shí)間，建設(shè)萬門左右國家級和萬門左右省級一流本科課程，實(shí)現(xiàn)不同類型高校一流本科課程建設(shè)全覆蓋，形成針對不同人才培養(yǎng)目標(biāo)，建設(shè)適應(yīng)創(chuàng)新型、復(fù)合型和應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求的一流本科課程。

地方高校以服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展為目標(biāo)，為地方培養(yǎng)高素質(zhì)人才，每年向社會(huì)輸送的畢業(yè)生占總畢業(yè)生人數(shù)比例超過90%，是“雙萬計(jì)劃”重要的參與方、實(shí)施方，在復(fù)合型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)的國家級課程，以及省級一流課程建設(shè)過程中，成為教學(xué)建設(shè)改革的主力軍[1]。

在一流課程建設(shè)的隊(duì)伍中，地方高校優(yōu)勢專業(yè)、特色專業(yè)的主干課，成為建設(shè)一流課程、打造“金課”的主力。在建設(shè)及已認(rèn)證的一流課程中以專業(yè)理論課居多，參與建設(shè)的實(shí)踐課程建設(shè)則以仿真教學(xué)為主，通過虛擬仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)模擬課程實(shí)踐現(xiàn)場，克服實(shí)際操作費(fèi)用投入多、缺少直觀性、現(xiàn)實(shí)發(fā)生概率低或現(xiàn)實(shí)操作危險(xiǎn)性大的問題。但對大多數(shù)實(shí)踐課程來說，實(shí)驗(yàn)環(huán)境的構(gòu)建基礎(chǔ)普遍較好，條件充足，依然采用直接操作的教學(xué)方式。

一、課程設(shè)計(jì)在工科教學(xué)中的地位和面臨問題

給水排水工程專業(yè)在我國已有近70年的發(fā)展歷史，2019年編制的“給排水科學(xué)與工程專業(yè)本科教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)”中，專業(yè)知識體系包括的主要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)由實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和設(shè)計(jì)三個(gè)部分組成[2]。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)包括課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)[3-4]。課程設(shè)計(jì)作為專業(yè)中對核心課程的延續(xù)，承擔(dān)著鞏固課程基礎(chǔ)知識，加強(qiáng)工程意識，熟悉專業(yè)技術(shù)規(guī)范、技術(shù)流程，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)訓(xùn)練的功能。在設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生需要逐漸認(rèn)同樹立規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)計(jì)準(zhǔn)繩的概念，在掌握正確設(shè)計(jì)步驟、計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，依據(jù)設(shè)計(jì)條件選擇正確、合理的參數(shù)，逐漸理解規(guī)范性、強(qiáng)制性和合理性間的平衡，完成從學(xué)習(xí)向設(shè)計(jì)創(chuàng)造的轉(zhuǎn)化。顯然這一過程需要教師能就設(shè)計(jì)提出有針對性的方法，以不同學(xué)生的接收能力為基礎(chǔ)，將知識能力區(qū)分為不同類型的知識能力（基本必需的、提高型的、隱形的），通過設(shè)計(jì)過程、實(shí)例講解、問題糾正、現(xiàn)場或線下問答，將知識、能力和素質(zhì)培養(yǎng)傳遞下去。

以給排水專業(yè)的“水泵站”課程設(shè)計(jì)為例，應(yīng)將設(shè)計(jì)課程教學(xué)目的改為引導(dǎo)學(xué)生研究設(shè)計(jì)資料，確定水泵站設(shè)計(jì)方案，掌握水泵站設(shè)計(jì)步驟、設(shè)計(jì)方法，熟練運(yùn)用設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到方案合理、計(jì)算正確的基本要求。通過設(shè)計(jì)訓(xùn)練要求學(xué)生樹立規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)是本專業(yè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)繩的觀念，理解設(shè)計(jì)中規(guī)范性、強(qiáng)制性和合理性間的平衡，實(shí)現(xiàn)從學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)向設(shè)計(jì)創(chuàng)造的轉(zhuǎn)變。

對工程專業(yè)來說，課程設(shè)計(jì)不是對應(yīng)課程的簡單后續(xù)，更多地承擔(dān)了工程師訓(xùn)練的任務(wù)，在掌握設(shè)計(jì)步驟和計(jì)算方法的同時(shí)，需要學(xué)生將重心從書本轉(zhuǎn)移到規(guī)范，理解實(shí)踐設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性與規(guī)范的原則性間的關(guān)系，使學(xué)生更接近實(shí)踐一線，理解原則和創(chuàng)新對工程人員的重要性，這也是培養(yǎng)一流人才、“卓越工程師”的應(yīng)有之意[5-6]。

自21世紀(jì)初以來，高校建設(shè)發(fā)展加快，2018年在校學(xué)生規(guī)模達(dá)到3800多萬，高校專業(yè)教學(xué)改革傾向于學(xué)生素質(zhì)和能力的提高，專業(yè)課程課時(shí)出現(xiàn)了一定幅度的縮減。導(dǎo)致在教學(xué)過程中師生比偏小，教師普遍感覺課程內(nèi)容多，課時(shí)少，教師和學(xué)生的溝通成為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題[7]。以給水排水工程專業(yè)為例，大多數(shù)專業(yè)課程經(jīng)歷了從60學(xué)時(shí)以上到48、42、36學(xué)時(shí)的變化，部分課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)從兩周壓縮到一周，一個(gè)指導(dǎo)老師指導(dǎo)的學(xué)生數(shù)量也有了增加，結(jié)果教師和學(xué)生都感慨時(shí)間不夠，設(shè)計(jì)過程質(zhì)量缺乏保障。學(xué)生、老師都以完成表面設(shè)計(jì)任務(wù)為目標(biāo)[8]，無法進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的規(guī)范意識、創(chuàng)新意識，達(dá)到提升學(xué)生工程素質(zhì)的目標(biāo)。

二、“水泵站”課程設(shè)計(jì)的教學(xué)改革探索

桂林理工大學(xué)給水排水科學(xué)與工程專業(yè)的“水泵站”課程設(shè)計(jì)教學(xué)過程中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過探索與實(shí)踐確定了五個(gè)教學(xué)改革措施，開展了為期1年的教學(xué)改革，取得了較好的教學(xué)效果，具體如下。

（一）課設(shè)前置，與理論課程通過網(wǎng)絡(luò)課堂結(jié)合

在課設(shè)集中教學(xué)周開始前，團(tuán)隊(duì)通過Spoc、慕課或微課等網(wǎng)絡(luò)課堂形式與對應(yīng)理論課結(jié)合，開展線上教學(xué)，提前完成部分教學(xué)任務(wù)。該方式下學(xué)生利用課余時(shí)間開展學(xué)習(xí)，不占用集中教學(xué)周的教學(xué)時(shí)間，便于老師和學(xué)生控制學(xué)習(xí)進(jìn)度，對不易理解的部分，學(xué)生也可以反復(fù)回放重難點(diǎn)視頻。該方式克服了教學(xué)時(shí)間壓縮的問題，實(shí)質(zhì)上既延長了教學(xué)時(shí)間，又能緊密結(jié)合對應(yīng)理論課開展，有利于鞏固理論課的知識點(diǎn)，也能促進(jìn)學(xué)生將理論課程的知識迅速應(yīng)用到實(shí)踐環(huán)節(jié)中，提升對工程實(shí)踐的興趣。

（二）創(chuàng)建教學(xué)指導(dǎo)平臺，實(shí)現(xiàn)分階段教學(xué)

實(shí)踐中團(tuán)隊(duì)分階段設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)，及時(shí)把握學(xué)生進(jìn)度，解決學(xué)生設(shè)計(jì)過程中的問題，課后，教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過創(chuàng)建的教學(xué)問答社區(qū)，回答學(xué)生設(shè)計(jì)過程中的問題。實(shí)踐中，團(tuán)隊(duì)采用中國大學(xué)慕課平臺、學(xué)堂在線、QQ群組等多種平臺設(shè)置答疑社區(qū)或答疑群，布置作業(yè)、解答、討論學(xué)生疑問。答疑過程中，團(tuán)隊(duì)根據(jù)理論教學(xué)進(jìn)展，按一周一個(gè)任務(wù)的方式，將整個(gè)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容分成7—8個(gè)教學(xué)模塊，與理論課程教學(xué)結(jié)合起來開展教學(xué)答疑，具體包括“水泵站設(shè)計(jì)原則與規(guī)范”“泵站設(shè)計(jì)要求”“泵站類型選擇”“提升泵選型”“泵站平面布置”“泵站高程布置”“泵站總體完善”“泵站輔助工藝設(shè)計(jì)”8個(gè)專題，通過上述專題設(shè)計(jì)，可讓教學(xué)答疑的目標(biāo)性更強(qiáng)，效果更好。

（三）按能力和目標(biāo)的分層教學(xué)

團(tuán)隊(duì)將課程評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)劃分成基礎(chǔ)層、優(yōu)良層和創(chuàng)新層三個(gè)層次，引導(dǎo)學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識后，進(jìn)一步提高工程表達(dá)合規(guī)性、準(zhǔn)確性以及美觀表現(xiàn)，鼓勵(lì)部分學(xué)生發(fā)展創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，激發(fā)并保持學(xué)生對實(shí)踐的渴望。實(shí)踐中，工程設(shè)計(jì)能力的評價(jià)通過三個(gè)層次來體現(xiàn)：1. 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識的掌握熟練度;2. 工作成果表達(dá)的合規(guī)、準(zhǔn)確美觀;3. 創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。在平臺教學(xué)建設(shè)中，團(tuán)隊(duì)預(yù)先設(shè)定目標(biāo)，把基礎(chǔ)知識的掌握熟練度作為最低要求，將對設(shè)計(jì)成果表達(dá)的準(zhǔn)確性、完整性及美觀性作為良好設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，把挑戰(zhàn)性、創(chuàng)新性目標(biāo)成果作為優(yōu)秀成果的標(biāo)準(zhǔn)。堅(jiān)守基礎(chǔ)知識掌握熟練度是課程設(shè)計(jì)教學(xué)的基本要求，也是貫徹保護(hù)學(xué)習(xí)興趣第一的原則，在此基礎(chǔ)上，靈活掌握評價(jià)尺度，實(shí)現(xiàn)基本要求且能達(dá)到挑戰(zhàn)性或創(chuàng)新性目標(biāo)的設(shè)計(jì)成果評定為良好，甚至優(yōu)秀。具體來說，在“水泵站”課程設(shè)計(jì)中，團(tuán)隊(duì)把泵站設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)參數(shù)的選定、設(shè)計(jì)計(jì)算過程的正確性、泵的選型作為基本知識點(diǎn)控制，確保所有學(xué)生正確掌握。團(tuán)隊(duì)依據(jù)制圖規(guī)范確定完整性標(biāo)準(zhǔn)、準(zhǔn)確性標(biāo)準(zhǔn)及美觀性標(biāo)準(zhǔn)，按達(dá)到三類標(biāo)準(zhǔn)的百分比來評價(jià)學(xué)生成績。對能力較好、有思辨精神的學(xué)生，團(tuán)隊(duì)還設(shè)置了泵站的自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、變頻設(shè)備應(yīng)用等挑戰(zhàn)性課題，鼓勵(lì)學(xué)生開展挑戰(zhàn)性設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)學(xué)生達(dá)到第三層次。

（四）個(gè)別指導(dǎo)與鞏固提高

進(jìn)入集中教學(xué)周后，團(tuán)隊(duì)以前期作業(yè)為依據(jù)，針對學(xué)生前階段表現(xiàn)出的基礎(chǔ)不足，開展個(gè)別指導(dǎo)，防止學(xué)生在基礎(chǔ)問題出現(xiàn)理解偏差。對前期已經(jīng)完成學(xué)習(xí)任務(wù)的，團(tuán)隊(duì)按規(guī)范制圖要求，提出設(shè)計(jì)表達(dá)中的完整性、準(zhǔn)確性和美觀性要求。在落實(shí)上述“三性”要求時(shí)，團(tuán)隊(duì)需要加強(qiáng)在前期各平臺的思政建設(shè)，通過思政教育去影響學(xué)生，培養(yǎng)工程師素質(zhì)，強(qiáng)化“細(xì)心、耐心、方法、技巧”。

（五）開放性平臺的建設(shè)

針對答疑解惑環(huán)節(jié)時(shí)師生比矛盾突出的問題，團(tuán)隊(duì)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上成立學(xué)答圈，通過積分機(jī)制鼓勵(lì)學(xué)生間相互答疑，解答問題正確的學(xué)生可以通過積分額外獲得加分。為解決一些普遍性問題，團(tuán)隊(duì)還錄制微課視頻，及時(shí)幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中的困難。今后，團(tuán)隊(duì)規(guī)劃在學(xué)答圈內(nèi)引入本專業(yè)的學(xué)姐、學(xué)長，甚至已畢業(yè)的師兄、師姐，支持他們?yōu)閷W(xué)生答疑解惑，既能保證問答的及時(shí)性，也能聯(lián)系各級學(xué)生的友情，激勵(lì)在校學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

三、總結(jié)

課程設(shè)計(jì)作為工科理論課程教學(xué)的延續(xù)，在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力方面的地位舉足輕重，應(yīng)當(dāng)成為一流課程建設(shè)中的重要內(nèi)容。為解決當(dāng)前課設(shè)環(huán)節(jié)教學(xué)時(shí)長縮減、師生比偏小的問題，保證教學(xué)基本目標(biāo)的落實(shí)，加強(qiáng)學(xué)生能力培養(yǎng)，“水泵站設(shè)計(jì)”課程改革團(tuán)隊(duì)利用現(xiàn)代教學(xué)工具，結(jié)合“水泵與水泵站”教學(xué)進(jìn)程，對傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)改革。團(tuán)隊(duì)利用線上慕課等平臺，在開展集中教學(xué)前機(jī)動(dòng)授課，提前完成部分教學(xué)過程;通過創(chuàng)建平臺“學(xué)答圈”，鼓勵(lì)學(xué)生互助答疑，緩解了師生比偏小的問題，也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。團(tuán)隊(duì)遵循激發(fā)學(xué)習(xí)積極性的原則，重新設(shè)定教學(xué)目標(biāo)的三個(gè)層次，動(dòng)態(tài)評價(jià)學(xué)生成果，同時(shí)在思政教育中強(qiáng)調(diào)工程師“耐心、細(xì)致”等基本素質(zhì)的教育，直接提升了設(shè)計(jì)成果的完整性、全面性和美觀性，通過附加課題的設(shè)置，團(tuán)隊(duì)鼓勵(lì)同學(xué)積極探索未知領(lǐng)域，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性。

工科高等教育課程中，課程設(shè)計(jì)是重要的專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，將課程設(shè)計(jì)教學(xué)與對應(yīng)的理論課有機(jī)結(jié)合，利用現(xiàn)代教學(xué)手段拓展教師、學(xué)生的溝通交流渠道，分層次評價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成果，在鞏固基礎(chǔ)知識點(diǎn)時(shí)，開展工程師素質(zhì)思政教育，鼓勵(lì)創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性設(shè)計(jì)，既能解決課程設(shè)計(jì)面對的現(xiàn)實(shí)問題，也能充分貫徹新時(shí)代的高等教育培養(yǎng)要求，建設(shè)高水平的“一流課程”，實(shí)現(xiàn)“一流人才”“卓越工程師”的培養(yǎng)目標(biāo)。

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