“新工科”視野下給排水科學與工程專業教學模式的改革探討

摘要：隨著科技的迅速發展和產業結構的調整，社會各界對高素質創新型人才的需求日漸增加，為了適應現代化產業結構變革需求，“新工科”教育理念應運而生。作為工程教育的重要組成部分，給排水科學與工程專業面臨著一系列挑戰，需突破傳統教育思想的桎梏，探索全新教學模式，以適應新時代發展需求。基于此，本文從“新工科”理念的實質內涵出發，針對當前給排水科學與工程專業教學存在的問題，提出有針對性的解決措施，并在此基礎上展開創新性探討，這對于目前新工科背景下的人才培養具有推廣意義。

關鍵詞：新工科；給排水科學與工程；教學模式

“新工科”的提出，為主動應對新一輪科技革命與產業變革，支撐服務創新驅動發展、“中國制造2025”等一系列國家戰略提供了契機。自2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設，先后形成了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”，并發布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》、《關于推薦新工科研究與實踐項目的通知》，全力探索形成領跑全球工程教育的中國模式、中國經驗，助力高等教育強國建設。在此背景下，若想讓學生在未來能夠解決更復雜的工程問題，還需讓學生多參與工程實踐，只有全過程了解工程問題，才能培養出更能適應新工科發展的綜合型人才。因此，給排水科學與工程專業教學面臨一系列教學改革，需要從教學理念、教學方法、評價體系等多方面入手，進行創新改良。

“新工科”概述

“新工科”范圍廣泛，包括新型工科、新生工科和新興工科等方向，主要以互聯網和工業智能為核心，涉及大數據、云計算、人工智能、區塊鏈、虛擬現實、智能科學與技術等相關工科專業。新工科的建設不僅是應對新一輪科技革命與產業變革的重要舉措，也是為了適應新經濟、新產業的發展背景。其目標在于培養實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型新工科人才。這些人才不僅在某一學科專業上學業精深，具有深厚的理論素養，而且具備“學科交叉融合”的特質，能夠跨越不同領域進行創新。他們善于運用所學知識解決現有問題，同時也具備學習新知識、新技術的能力，以應對未來發展帶來的挑戰。這些人才在新一輪科技革命與產業變革中發揮著至關重要的作用，是推動社會進步和發展的重要力量，對于國家的發展和競爭力的提升具有重要意義[1]。

當前給排水科學與工程專業教學存在的問題

理論與實踐脫節

給排水科學與工程專業教學理論與實踐脫節是一個比較普遍的問題。由于傳統的教學方式更注重理論知識的傳授，導致學生在學習過程中缺乏足夠的實踐機會，無法將理論與實際相結合。其次，由于實驗設備、實踐基地等實踐教學資源的不足，學生無法充分地進行實踐操作，影響了實踐能力的培養[2]。此外，部分教師缺乏實際工程經驗，在教學過程中難以將理論知識與實際操作相結合，無法給予學生有效的指導。

課程內容陳舊

給排水科學與工程專業教學存在課程內容陳舊的問題。由于給排水科學與工程領域的技術更新迅速，新的設備、技術和標準不斷涌現，而教材內容往往滯后于最新的技術和研究成果，導致學生所學無法適應行業的發展需求。其次，部分教師缺乏實際工程經驗。另外，學校與行業之間的聯系不夠緊密，對于行業的發展動態和技術更新缺乏了解，難以將最新的知識和技術引入教學中。課程內容的陳舊不僅影響了學生的學習效果，還限制了學生的職業發展[3]。

教學方法單一

給排水科學與工程專業教學存在的教學方法單一問題主要體現在傳統的教學模式上。這種模式通常以教師講授為主，學生缺乏主動思考和參與的機會，難以激發學生的學習興趣和主動性，影響教學效果，導致學生缺乏實際操作和實踐的機會，無法真正理解和掌握理論知識，無法培養學生實際操作和應用能力，也限制了他們的職業發展[4]。此外，一些教師過于依賴教材，缺乏與實際工程實踐的結合，也會導致教學內容的滯后和實用性不足。

實踐教學資源不足

給排水科學與工程專業教學存在的實踐教學資源不足問題主要表現在實驗設備陳舊、實驗場地不足、實驗基地不足等方面，這導致學生無法接觸到最新的給排水科學與工程技術和設備，從而影響了實踐教學的效果。另外，實習是給排水科學與工程專業實踐教學的重要組成部分，部分教師缺乏實際的工程經驗，無法有效地指導學生進行實踐活動，這些都對實踐教學質量帶來不利影響[5]。

評價體系不完善

給排水科學與工程專業教學存在評價體系不完善問題，目前大部分高校采用的評價方式仍以考試為主，忽略了對學生實際操作能力、創新能力等方面的評價。這種方式難以全面反映學生的實際水平和能力，也無法激發學生的學習積極性和創造力。同時，評價指標過于簡單或模糊，缺乏科學性和客觀性，這導致評價結果無法準確地反映學生的學習情況和能力水平。評價反饋是評價體系中非常重要的環節，然而部分學校在評價后沒有及時向學生反饋評價結果，也沒有進行針對性的指導和建議[6]，這使得學生無法及時了解自己的學習狀況和問題，也無法及時進行調整和改進。

“新工科”視野下給排水科學與工程專業教學模式的改革措施

強化理論與實踐的結合

首先，學校需加強實踐教學管理，明確實踐教學目標，建立完善的實踐教學管理制度，并在課程設置中增加實踐課程的比重，如實驗、實習、工程設計等。通過實際操作，學生可以更好地理解和掌握理論知識，提高實際操作技能。在此基礎上投入資金完善實驗設備，為實驗教學提供先進的實驗設備和工具，讓學生能夠進行真實的模擬實驗，增強學習效果。其次，給排水科學與工程專業所涉及的學科較多，如水分析化學、材料力學、流體力學、建筑給水排水工程等，以往針對這些課程教師主要采用授課形式講解課程實驗部分，使得學生缺少思考實踐能力。因此，通過改變傳統實驗教學方法，增加設計型實驗比例，通過授課教師出題，學生分組以團隊形式進行文獻調研、設計實驗方案并完成實驗內容。整個實驗過程中，以學生為主，由學生獨立自由探索。同時，結合虛擬仿真技術，將部分實驗課（例如泵與泵站實驗、建筑給水排水工程實驗等）由線下搬到線上，以應對人工智能快速發展的社會需求。

在日常教學過程中，應引入工程實際案例展開教學，通過分析真實案例，學生可以更好地理解理論知識在實踐中的應用，提高解決實際問題的能力。此外，學校應積極與相關企業和工程單位建立合作關系，設立實踐基地，深入了解污水處理廠、自來水廠、水務環保公司、建筑公司、政府部門等企業、單位與市場的需求，充分建立產-學-研-用合作模式，通過參觀實習、座談討論、工程師講解等形式，使學生深入到工程一線，這樣學生可以直接接觸到實際工程環境，了解給排水處理工藝流程、設備運行、工程管理等實際情況[7]。最后，要加強實踐教學師資力量建設，培養具有實踐經驗和實踐教學能力的教師。教師可以通過參加工程實踐、掛職鍛煉等方式積累實踐經驗，提高實踐教學能力。

更新優化教學內容

首先，教師要時刻關注給排水科學與工程領域的新技術、新工藝、新材料等發展動態，及時將這些內容納入教學內容中，讓學生掌握最新的知識和技術。并在教學內容中注重學科交叉融合，如環境工程、化學工程、土木工程等相關學科的知識，對給排水科學與工程專業的相關課程進行整合，構建科學合理的課程體系。避免課程內容重復，加強課程之間的聯系和銜接，提高教學效果。與此同時，培養學生的綜合素質和跨學科能力，提高其適應未來發展的能力[8]。

其次，教師要注重強化基礎知識，包括數學、物理、化學等方面的知識。這些基礎知識是學生學習給排水科學與工程專業知識的基礎，對于提高學生的綜合素質和未來發展具有重要意義。再次，教師需注重實踐教學環節，包括實驗、實習、工程設計等。通過實踐環節，學生可以更好地理解和掌握理論知識，提高實際操作技能和創新意識。最后，教師要關注國際上給排水科學與工程領域的發展動態，引入國際化內容，如國際標準、跨國公司案例等。這樣可以拓寬學生的國際視野，培養具有國際競爭力的專業人才。

教學方法的多元化創新

給排水科學與工程專業教學需注重教學方法的多元化創新，教師要引入新的教學方法，以解決問題為導向，增加設計思維，借助實際案例引導學生分析問題，提高學生解決實際問題的能力。在此過程中，根據目前社會需求，教師組織學生進行角色扮演，對實際工程解決問題的場景進行還原[9]。同時鼓勵學生分組進行討論和協作，共同完成一項任務或解決一個問題，并通過問答、小組討論、互評等方式增加師生之間的互動，提高學生的學習興趣和參與度，以及培養其團隊合作精神和溝通能力。除此之外，教師在教學過程中可以嘗試引入實際工程項目，讓學生在實際項目中學習，項目可以是小型實驗，也可以是大型的實際給排水工程設計。

與此同時利用在線平臺、翻轉課堂等，實現線上線下相結合的教學模式，提高學生的學習自主性和參與度。課前：學生可以在課前提前學習給排水科學與工程專業的課程，其次可以充分利用網上資源，收集和了解國內外與本專業相關的新技術、新方法、新設備，提前掌握目前國內外需求及最前沿技術工藝；課中：老師根據所學內容設置工程案例，并展示相關的視頻、圖片等資料，鼓勵老師和同學討論，提高學生的參與度；課后：學生可以通過參加學科競賽、自選實驗等形式，豐富學生專業實踐體驗，從而滿足“新工科”視野下創新應用型人才的需求。

加強實踐教學資源建設

給排水科學與工程專業教學需要有足夠的實踐教學資源，學校需投入足夠的資金更新實驗設備，可以購買先進的給排水處理實驗裝置，為學生提供更真實的實驗環境。也可以建立虛擬仿真實驗平臺，模擬給排水處理過程和工程設計。學生可以通過虛擬仿真實驗平臺進行模擬操作，提高實踐技能。另外，學校要加強與社會企業的合作，建立實踐教學基地，為學生提供更多的實踐機會。實踐教學基地可以設在當地的給排水工程公司或污水處理廠，學生可以在實踐中了解實際工程情況。

完善評價體系

完善評價體系對于給排水科學與工程專業教學改革而言至關重要。首先，評價元素要多元化，除了傳統的考試成績，可以增加實踐報告、項目成果、團隊合作表現等評價因素，評價方式可以包括筆試、口試、作品評定、實踐操作、日常作業、出勤率、小組討論參與度等。同時，將思政內容融入到評價體系中，如小組討論匯報時鼓勵學生論文近十年來我國給排水行業的發展趨勢和對自身價值觀形成的影響。要注重學生的實踐過程和學習進步，而不僅僅是結果，以更全面地評價學生的能力。

在評價方式上，除了教師對學生學習情況的評價外，可以邀請行業專家對學生的實踐成果進行評價和指導，為學生提供更貼近實際的反饋和建議。還可以引入學生自評和互評機制，讓學生對自己的學習情況和團隊合作能力進行自我評價和互相評價，進而提高學生的自我認知和評價能力[10]。此外，學校還要建立有效的反饋與改進機制，及時向學生反饋評價結果，并指導學生進行改進和提高。教師可以定期與學生進行面談或通過在線平臺與學生進行交流，了解學生的學習情況和問題所在，并提供針對性的指導和建議。

結語

綜上所述，在新工科視野下，給排水科學與工程專業教學模式的改革對于培養創新型工程人才至關重要。通過強化理論與實踐的結合、更新和優化教學內容、教學方法的多元化與創新、加強實踐教學資源建設和完善評價體系等措施的實施，將有助于提高教學質量和人才培養質量，為行業發展提供有力的人才保障。同時，需要我們持續關注行業發展趨勢和人才培養需求的變化，不斷調整和完善教學模式，以適應時代發展的要求。

參考文獻：

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基金項目：工智能背景下“水工藝設備基礎”課程教學改革研究：2024年安徽省高等學校校級質量工程項目“人工智能背景下?水工藝設備基礎?課程教改研究”（2023jy40）；2022年安徽省高等學校省級質量工程項目“安徽建筑大學九辰環境有限公司校企合作實踐教育基地”（2022xqhz009）；2023年度新時代育人質量工程項目（研究生教育）“市政工程專業學位《水環境評價與保護》教學案例庫”

作者簡介：張佳妹（1988— ），女，回族，安徽亳州人，博士，助理研究員，研究方向：給排水科學與工程、環境科學與工程。