地方高校給排水專業OBE與PBL協同創新人才培養模式設計與成效

李冬梅，李斌，蔣樹賢，李紹秀，杜青平

（1.廣東工業大學 土木與交通工程學院，廣東 廣州；2.廣東工業大學 環境科學與工程學院，廣東 廣州）

隨著社會經濟的發展和全球化趨勢的增強，在“天大行動”“一帶一路”倡議等國家部署與實施背景下，新興技術與產業與得到了快速發展，迎來了全球化新一輪產業變革與科技革命。教育部在2016年提出新工科建設后，積極推進實施，形成了“北京指南”“復旦共識”等，并發布了有關新工科的研究與實踐多個通知，探索形成中國模式的創新工程教育，協同促進高等教育的強國建設。近年來，從國家到地方的各個高校都已經清醒地認識到，以具備豐富知識為主要培養目標的傳統工科人才培養模式已然不能適應新形勢的需求，抓住契機開展新工科背景下一種內涵式的深層次的人才培養模式的改革和優化勢在必行。高校逐步在加強產、學、研聯合的同時，強調學生在主觀能動性、創新應用能力、實際操作能力與協作能力等方面培養的重要性[1-3]。

近些年，教育部設立的“新世紀高等教育教學改革工程項目”，推動了給排水專業課程體系改革與創新建設；住房城鄉建設部成立課題組，推進給排水專業規范與專業發展戰略等重點教學改革研究；中華人民共和國住房和城鄉建設部人事司、住房和城鄉建設部高等學校土建學科教學指導委員會，組織編寫了給排水專業本科指導性專業規范和專業發展戰略研究報告。在國家與政府的重視與多種政策的大力支持下，給排水科學與工程專業迎來了嶄新的發展時期[4-6]。特別地，十九大報告議題中關于“堅決打好污染防治的攻堅戰”體現出來的“水生態環境修復”“海綿城市建設”“黑臭水體整治”等方面的內涵[5]，進一步推動了本專業的發展。因此，在新的形勢下，能否抓住新的契機，探討一種適于地方經濟發展特點的教學方法與培養模式，提升學生獨立思考、創新思維、團隊協作并解決實際問題的能力，是地方高校給排水專業教學改革創新與人才培養模式優化需要思考的問題[7-8]。

一 廣東工業大學給排水科學與工程專業發展現狀

廣東工業大學是一所省屬重點大學，是廣東省高水平大學重點建設高校之一。學校的辦學理念始終貫徹堅持“與廣東崛起共成長，為廣東發展做貢獻”。學校構建和完善有明顯地方特色的高水平人才培養體系，培養具有堅實基礎、國際視野、創新能力和家國情懷的高素質創新型、復合型人才。同時，廣東工業大學搶抓粵港澳大灣區建設重大戰略機遇，貫徹新發展理念，服務構建新發展格局，構建多維度多模式創新平臺，營造創新氛圍，全面實施大學生創新行動計劃、研究生拔尖創新人才培育計劃、強師工程等重大戰略。“改革與創新”“產學研深度融合”等創新發展思路成為學校發展的主旋律。

廣東工業大學給排水科學與工程專業，于2020年12月通過了住建部工程教育專業評估（認證）。我校給排水科學與工程專業堅持“立足廣東，輻射全國，積極主動服務地方經濟與社會的發展，以需求為源、以工程為本，培養高素質給排水科學與工程應用型創新人才”的辦學理念。經過20年的專業發展，形成了“重基礎、強能力、高素質、廣適應”的人才培養特色。2018年-2019年，該專業實行土木大類招生政策，大二分流。自2020年開始，給排水科學與工程專業仍然實行土木大類招生政策，但在大一第二學期分流。現有在校生：18級-20級共270人。近5年，廣東工業大學每年招收給排水科學與工程專業學生90名。該專業的畢業生就業率在98%以上，約30%的學生出國或者在國內深造，約有70%的學生畢業后在不同企事業單位中起著骨干人才的作用。但是，根據多年的企事業訪談結果可以看到，部分畢業后的學生在剛剛接觸社會進入不同崗位時，他們的創新應用能力、動手能力與同事的協作能力等，與企事業單位對人才能力的要求有一定的差距，這些都需要在人才培養過程進一步強化。

二 創新人才培養模式的總體設計思路

以“因材施教”與適應地方經濟發展為原則，同一專業的學生按照多規格和多類別培養的改革思路，在以問題為導向的PBL人才培養模式與OBE教育理念的指導下，結合項目式教學模式與經驗，從培養方案制定、課程模式設計、素質教育集成等方面開拓創新，采用“3+1”的人才培養模式：學校學習階段方案（累計3年）和企業學習階段方案（累計1年），構建“1+2+N”結構的開放式人才培養模式實踐教育實施平臺（見圖1）。“1+2+N”結構的實踐平臺含義是：“1”表示一個中心，即國家級工程實踐教育中心；“2”表示兩個實踐教育中心的支撐單位，即建設單位-中山環宇實業有限公司，和共建單位-廣東工業大學；“N”表示N個其他共建單位。這些共建單位參與到實踐教育中心的建設和實踐教學，并為學生創造和提供實踐教育資源的各類企業和科研院所。因此，在OBE協同PBL創新教育理念與人才培養模式指導下，制訂適應個性發展與地方經濟發展的特色課程體系與靈活的培養方案，實現教學模式的多樣化，探索校企聯合工程應用型人才培養機制，培養適應廣東省地方產業轉型與升級的高素質創新人才。

圖1 1+2+N開放式實踐教育實施平臺

三 廣東工業大學OBE與PBL協同創新人才培養模式特色

在新工科背景要求下，廣東工業大學給排水科學與工程專業創新人才培養模式，結合了PBL人才培養模式、OBE教育理念與廣東經濟發展特點，根據教育部、住建部人事司、住建部高等學校土建學科教學指導委員會對本專業創新人才培養的要求，以及“卓越工程師計劃”的要求，以工程教育認證為指引，采用以問題為導向的PBL創新人才培養模式、結合工程案例或者模擬工程案例的項目式教學模式和傳統教與學的模式相結合，充分利用“1+2+N”的開放式實踐教育實施平臺，使本專業的學生在掌握一定基礎知識后，能在實踐平臺充分進行理論知識的實踐與運用。這樣，學生能夠較早接觸給水工程、排水工程、建筑水科學與工程、泵與泵站、水工程施工、水工程經濟與法規，以及相關學科和知識中可能存在的熱點與難點問題，認識到基礎知識與專業知識結合應用的重要性。OBE與PBL協同創新人才培養模式，既能系統地教育學生專業理論知識，又能通過新的培養模式培養他們解決實際專業問題與工程問題的能力、提升學生自主學習專業科技前沿理論知識與相關領域專業知識的能力，鍛煉學生將所學知識在實際工程中進行創新性應用的能力。

四 創新人才培養模式設計的具體內容

結合給排水科學與工程專業的知識體系，設計適應廣東地方經濟發展需求的專業人才培養體系，具體內容體現在五個方面：多層次的課程教學體系；產學研結合的分層次與項目式教學、校企聯合的“3+1”的創新人才培養模式與創新應用能力為導向的教學模式；本科生課外教學體系；新模式下的創新評價機制；“1+2+N”的開放式實踐教育實施平臺。

基于PBL人才培養模式與OBE教育理念，首先組建導師團隊（也是教學團隊），主要由業務類型、研究方向相近的老師與企事業專家組成。然后，由老師和企事業單位的專家提供實際課題或者基于實際工程的自擬課題，建立項目庫；其次，從給排水科學與工程專業學生中選出部分優秀的學生，3～4個為一組分成幾個小組進行PBL項目式教學。在教學過程中，鼓勵老師部分教學內容采用雙語教學模式，鼓勵學生多接觸國際相關前沿新知識，拓寬老師與學生的國際視野。另外，基于廣東地方經濟的發展與實際需求，根據企事業專家的建議制定人才培養方案與相關細則，探索OBE與PBL協同創新人才培養模式與多樣化、分層次、導師制的創新人才培養方案。

以能力為導向的創新人才培養模式，在分層次、導師制、項目式教學與管理中，需要跟蹤以下一些內容：如何定義教學主題與項目問題；如何合理選擇項目作業；項目作業和課程內容、課程目標的聯合方式；課程導師對項目的指導方案與職責；學生選題、分組形式與小組規模；校企聯合方式以及項目執行環境等。2020年12月，廣東工業大學給排水科學與工程專業通過了住建部的專業教育認證。2021年1月本專業修訂了2020版教學計劃與培養方案。在新的教學大綱與培養體系中，進行了以創新應用能力與OBE為導向的人才培養模式對課程進行靈活設置。具體的設計方法從以下六方面進行。

（一） 采用全程產學研結合校企合作“3+1”的聯合培養模式

在遵循本科教學規律的基礎上，根據廣東地方特色以及廣東工業大學給排水專業發展的特點，鼓勵課程教師積極探索和實踐，開展多樣化教學模式，比如基于問題式的PBL模式、啟發式、案例式與研討式教學，從本專業中每屆學生中遴選優秀生約20人，一起上課，單獨輔導，單獨進行考核，采用產、學、研相結合的校企聯合人才培養模式：在學校學習累計3年，而在企業學習累計1年。“3+1”校企合作聯合培養方案細分為：學校培養階段，注重于公共基礎教育（通識教育）與專業基礎教育；而在企業培養階段，注重于工程教育、實訓與實踐教育。在企業培養階段，要求學校、學生、企業三方要簽訂協議，明確三方的權、責、利。另外，由學校和企業設立管理小組，聯合管理并確保學生的安全和學習收獲。這種模式帶動其他老師將該理念應用到教學中，促使學生獲得自主學習與協作學習的技能，形成批判性思維，以及解決復雜工程問題的能力，更好地適應社會。與此同時，也能鍛煉年輕老師的工程實踐能力與科教融合能力。

（二） 專業理論課采用小測+分組演講+課程論文的教學與評估模式

對于專業理論課的教學與評估模式，主要采用小測+分組演講+課程論文。其中，分組演講+課程論文，老師給定一個具有時局性的問題，要求學生查閱國內外資料、分組討論、寫出合適的方案、歸納總結、整理論文到最后演講，由至少2位以上的老師與若干同學提問。學生能將專業理論知識通過查閱資料、整理、總結，與本專業的社會熱點問題與難點問題緊密結合。通過多樣化和多維度的教學與評估模式，學生在完成課程學習后，基本具有解決實際工程問題的理論知識水平與運用能力，自主思考與自我學習能力得到較充分的鍛煉。

（三） 課程設計采用項目式教學模式

項目式教學模式實踐在課程設計教學中，能鍛煉學生的理論知識應用能力，以及對實際問題的認識與思考能力。這種項目式教學模式，將學生分成幾個團隊，每個團隊從老師給定幾個課題中選擇自己喜歡的項目，要求每個團隊選擇的課題不能相同。對每個課題，團隊中的每個學生分配不同的任務。最后的考核成績首先是團隊完成的成果，然后是團隊中每個人完成的成果。因為每個學生設計的任務不同，學生之間不能互相抄襲，只有大量查閱資料，互相之間認真協調、討論，綜合出最佳設計方案，才能獲得理想的設計成果，能真正達到實際應用能力的鍛煉，并且提高學生的溝通交流、創新與團隊協作能力。

（四） 實驗實訓課采用傳統教學聯合以問題為導向的PBL教學模式

對于實驗實訓課，由指導老師給出原始條件和目的，操作條件和擬達到的效果由學生實驗確定。不同學生根據自己的實驗條件和目的制訂獨立的實驗方案。根據不同的實驗結論，確定最佳實驗工況，形成總結報告。指導老師在設計實驗原始條件和目的時，避免出現太多實驗才能得出結論的情形，但實驗要有綜合性。實驗實訓課的設計，同一個系列的實驗可通過多次完成，不限制學生一次做完，每次可能產生不一樣的結果。這種教學模式，既可以引導學生學好專業理論知識，又能培養學生的實際動手能力與實踐應用能力。這種設計方式結合了PBL人才培養模式與傳統教學模式的特點。

（五） 充分依托廣東工業大學的人才培養平臺，增強學生主動創新意識，提升其創新能力

廣東工業大學給排水專業已經搭建了專業實驗與實踐人才培養和實訓平臺，比如國家級工程教育中心、廣東省重點實驗室示范中心、廣東省大學生實踐教學基地與實驗教學示范中心。基于這些實驗與實踐平臺，給排水專業對工程實踐條件進行完善，對工程訓練的內涵進行拓展，建立起具有多維度人才培養特色的工程訓練教學模式：分階段、模塊化、多層次、開放式和綜合性。這種新的實訓教學模式，不僅僅是傳統的實習方式，而是全面向工程訓練型模式進行轉換，保持學生大學四年有持續的工程訓練、動手操作和創新設計的機會，學生的創新思考能力、動手實踐技能和工程綜合素質得到顯著提高。另外，廣東工業大學給排水專業注重產學研合作教育，積極與社會知名企業的研發基地建設人才培養實習共享基地，推進學生積極主動參與不同類型的科技創新、創業大賽，學生的專業綜合能力和創新意識得到顯著提升。

（六） 以創新能力培養為主線，加強實踐教學內容的整合和優化

以大工程為背景，針對不同年級和能力層次的學生，完善實踐教學體系，以創新能力培養為主線，加強實踐教學內容的整合，構建與理論教學體系相適應的實踐教學體系并進行優化。這種實踐教學體系與理論教學體系既緊密聯系又相對獨立，體現在教學內容前后順利銜接并循序漸進，教學目標層次分明，與所在學校辦學層次、學科結構與專業特點等各個方面協調一致。與此同時，針對實踐教學環節，不斷完善課程實驗、教育實習、專業實習、課程論文(設計)、科技活動、社會實踐、畢業論文(設計)等。因此，形成一套以操作和實驗為基礎、以工程訓練和科技創新（或者科學研究）為依托，以課程論文（或者課程設計）為主線的實踐教學內容體系。

這種優化實踐教學體系，分三個層次逐步加強：首先是由基礎實驗和認識實習組成的基本技能訓練；然后是由若干課程設計和綜合設計構成的綜合技能訓練。最后是提升學生的實踐技能和創新能力的階段。依托廣東工業大學給排水專業的實習實踐平臺，學生可以根據興趣愛好，選定自己的興趣方向，在老師幫助下擬定一個課題，申請院級、校級或者省級以上的大學生創新創業項目或者科技挑戰杯項目，也可以選擇參與老師的科研課題，在周末、長短假期，待在實驗室或進入大學生科技創新實踐基地，積極參加從校級到國家級的各級競賽，比如大學生科技“挑戰杯”競賽、創新創業大賽、“深水杯”全國高校給排水科技創新大賽、“魯班節”科技創新大賽、“實驗技能競賽”“高教杯”全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽、“力學架構競賽”“Autocad工程制圖大賽”“建筑設計競賽”“軟件設計競賽”和“電子設計競賽”等，全面提升學生的創新意識和創新能力。

五 創新人才培養模式實踐成效

近5年，OBE教學理念協同PBL項目式創新人才培養模式在廣東工業大學給排水專業不斷實踐與應用，成效顯著。通過直接考核評價以及間接反饋評價，畢業生達成評價結果全部滿足專業認證12項畢業要求，并且具有明顯的OBE教學理念協同PBL項目式創新人才培養特色。通過對2019屆、2018屆、2017屆畢業生進行畢業要求達成直接考核評價發現，2017至2019屆學生在職業規范與個人和團隊方面表現最為突出，工程與社會、研究與終身學習能力方面次之。前者體現了PBL項目式教學模式的顯著作用，而后者是OBE理念在教學中踐行的成效。另外，對畢業生通過學生反饋與單位反饋間接評價發現：對2018屆47名畢業生和2019屆42名畢業生開展畢業要求達成自評調查，學生的反饋結果表明12項畢業要求全部達成。在終身學習、個人和團隊、職業規范方面表現突出；工程知識、工程與社會、使用現代工具、溝通、環境與可持續發展等表現次之。對25家用人單位開展歷屆畢業生入職時畢業要求達成度評價調查。25家用人單位反饋評價的結果表明，歷屆學生的12項畢業要求達成評價值均大于預設目標評價值；其中，在工程知識、使用現代工具、溝通與職業規范等方面表現最明顯，在問題分析、個人與團隊、研究、環境與可持續發展等方面次之。間接反饋評價結果表明，廣東工業大學給排水專業采用OBE教學理念與PBL教學模式相結合，在教學實踐過程效果顯著。同時，從間接反饋評價中還發現，2018屆與2019屆的能力表現明顯高于2017屆。從這些評價反饋結果可以看到，廣東工業大學給排水專業OBE協同PBL創新人才培養模式在持續改進與實踐過程中成效逐步顯現。

六 結語

根據廣東地方特色與給排水科學與工程專業的特點，以OBE理念協同PBL人才培養模式和創新應用能力為導向，采用傳統教學模式與項目式教學模式相結合，得出了一套適合地方高校分類培養的特色課程體系，以及促進適合個性發展的多樣化課堂教學模式的實施方法，實現了產學研聯合的導師制、項目式與分層次教學的OBE+PBL協同創新人才培養模式的優化，提高了地方高校學生的自主學習、批判性思維以及協作創新解決專業問題與工程問題的能力，同時，也推進了授課教師進行教學改革與創新，提升了老師們的業務素質，為地方高校給排水科學與工程專業的人才培養提供一種優化設計模式參考。

這種創新人才培養模式設計，在遵循本科教學規律的基礎上，根據廣東地方特色以及廣東工業大學給排水專業發展的特點，鼓勵課程教師積極探索和實踐，開展多樣化教學模式，比如基于問題式的PBL模式、啟發式、案例式與研討式教學。在廣東工業大學國家級與省級人才培養平臺的基礎上，以創新能力培養為主線，以新工科為背景，針對不同年級和能力層次的學生，完善實踐教學體系并進行優化，培養能適應新形勢下廣東省地方產業轉型、升級與大灣區建設的多樣化高素質人才。這種創新人才培養模式設計，不但使給排水科學與工程專業的學生全面受益，而且能為地方高校多樣化、多維度、多層次人才培養體系的構建與實施提供典型范例，促進廣東省地方高等教育的發展。同時，這種優化人才培養模式也為全國地方院校相關專業的建設提供參考依據。