“给水排水管网系统”课程教学改革与探索

刘立凡，王志红，周倩倩

（广东工业大学 土木与交通工程学院，广东 广州 510006）

给排水科学与工程专业是工学门类土木类专业，服务于国民经济建设和发展中与给排水相关的领域［1］。“给水排水管网系统”课程是给排水科学与工程专业的核心课程。该课程要求学生学习并掌握给水排水管网系统的基本概念及工程设计和运行管理的基础理论与方法，掌握给水排水管网系统规划、设计、计算及运行管理等方面的基本技能，培养学生具备给排水工程领域的科学研究、工程设计及运行管理的基本能力。

广东工业大学于1997年设立给排水工程专业，至今累计向国家输送了3000余名本科毕业生，为广东城乡建设和经济发展做出了重要的贡献。随着城市的发展及人民生活水平的不断提高，水资源浪费、可用水量锐减、洪涝灾害等问题日益严重；近年，给排水行业也相继出现了若干新的研究热点，包括海绵城市建设、综合管廊建设、黑臭水体治理、智慧水务系统等［2］。给水排水管网系统担负着水资源的循环和可持续利用的重大责任，课程教学内容和社会上出现的新问题、新热点紧密相关，为了适应行业的发展及新发展格局下粤港澳大湾区的建设需要，相关教学内容亟待更新和补充，以便取得良好的育人效果［3-4］。

一、“给水排水管网系统”传统教学存在的问题

目前广东工业大学“给水排水管网系统”课程教学安排在大三上学期进行，选用给排水科学与工程学科专业指导委员会规划推荐教材《给水排水管网系统》，主要教学内容包括给水管网、污水管道、雨水管道的规划、计算和优化设计等，共48学时。尽管任课教师具有多年的教学经验，熟悉教学内容，对难点和重点把握准确，教学态度严谨认真，但从近几年的教学效果看，学生对课程的学习兴趣有下降趋势，对课程内容掌握情况一般，成绩出现两极分化现象，教学效果达不到预期。究其原因，主要表现在以下几方面。

（一）采用传统教学模式，缺乏师生交流和互动

给排水科学与工程专业的培养目标为学生毕业五年后能够从事与专业有关的规划、设计、施工、管理、咨询等方面的工作。因此，为了加强学生的实践能力，近年来的教学改革目标更注重学生实验实训等实操能力方面的培养，专业理论课程的学时逐渐缩减。

2015年前我校“给排水管网系统”课程分为上、下两部分，在大三两个学期完成教学，上部分教材选用建筑工业出版社的《给水工程》，主要内容为给水管网部分，40学时；下部分教材为《排水工程》上册，主要包括污水管道和雨水管道有关内容，28学时，总学时为68学时。采用教学形式为传统的线下授课方式，教师发挥教学主导作用。教师将所有教学内容包括概念、原理、案例等通过PPT或板书课上讲授给学生，期末采用闭卷考试评定学习成绩。由于学时比较充裕，教师除了课上讲解概念、原理之外，还可以对公式推导、例题等进行比较细致的分析，也可以通过课上习题等训练，及时了解学生的掌握情况和学习难点，以便后续课程中进行持续改进。另外由于课程分成上下两个学期进行教学，学生有充分的时间进行消化，教师也可以根据学生的反馈及时调整下个学期的教学内容和进度，教学质量整体较好。

2016年开始，“给水排水管网系统”所有教学内容整合为一门课，共56学时，较以前减少了8个学时。2018年后学时进一步减少到48学时，而教材则更新和加强了“海绵城市、管网优化”等方面的内容。此外，由于学生的创新创业实验课题、课上实验等动手课时在增加，使得学生总体学习内容增多，考试科目增多，而课下自学的时间相对减少，学习难度加大。

传统教学模式下教师为了完成教学任务，每次课堂授课容量大、师生互动时间被挤压，导致教师无法及时了解学生的需求，对学生的学习进度、听课质量和教学效果很难把握，无法及时调整教学进度和教学方法，久而久之，教和学脱节。

（二）学生的学习积极性不够，学习动力不足

本课程教学内容较多，基础理论性强，计算原理和过程复杂，而教学课时相对偏少，教师课堂授课容量大、知识点多、进度较快，部分学生对理论知识没有足够的时间理解。另外，由于数学公式较多，课上动手练习的时间不足，致使学生在短时间内难以消化巩固所学的知识，有些学生跟不上学习进度，逐渐丧失了学习的兴趣和动力。同时，课上师生沟通互动的时间被挤压，学生在学习过程中的疑问不能及时解决，学生的学习热情难以被激发，最终导致学习效果欠佳。

（三）课程考核形式欠妥

“给水排水管网系统”课程为专业必修课，考核包含期末和平时考核两部分。期末采用闭卷考试，成绩占总成绩的70%～90%，所占比重较高；平时成绩包括作业、课上练习等，成绩占总成绩的10～30%，分值较少。在这样的考核方式下，学生重结果轻过程，平时学习状态松散，期末突击学习。但由于平时累积问题较多，期末考试科目又扎堆，复习时间不足，最终考试成绩总体偏低，学习效果达不到预期。

针对以上现状，笔者教学团队认真分析原因，向兄弟院校请教学习，对教学模式和考核方式等方面进行了改革，取得了初步成效。

二、教学模式的创新与实践

传统教学是教师讲授、学生倾听的模式，存在问题主要是教师为主体，不重视学生的需求，不能以学生为中心对课程内容及教学进度进行安排，学生被动学习，缺乏积极性和主动性。针对以上问题，教学团队拟定增加学生课前预习的时间，课上以学生为主、以学习为本，增加师生互动环节，以此加强教师对学生的了解，及时改进教学方法，增强学生的主体意识，激发学生的学习兴趣，培养自主学习的能力，达到提高学习效果的目的。

（一）课前环节

1.预习。教师提前将每个章节的教学目标、难点和重点内容告知学生，并设置简单的思考题和练习题。学生通过预习，了解课程内容，并通过练习题检测预习效果，学习过程中的疑问可在课上师生答疑互动环节解决。

2.线上学习。引入互联网技术，利用网上课堂如慕课、腾讯课堂等国家级相同或相近课程，或由任课教师录制基础性内容等多种方式供学生线上学习。这种教学模式不占用课上学时，学生可根据自己的实际情况灵活安排在线学习时间。线上学习可使学生对基础理论有初步的认识和了解，为后续的课上学习打下基础。

（二）课上教学

1.启发式教学模式。“兴趣是最好的老师”，提高学生的学习兴趣，激发其学习积极性，培养自主学习能力，是本次教学改革的目标。学生通过线上学习，对基础知识有一定认识，教师对重点、难点内容进行教学设计，课堂可通过提问和小测等，了解学生对知识的掌握程度，调整课堂的结构和节奏，做到因材施教。同时，可利用翻转课堂和研讨式模式进行教学，给学生提供主动思考、自主学习、自我表达的机会，从而激发学生的思维、调动学生的积极性，也可促进教师和学生、学生和学生之间的互动和合作，真正做到以学生为中心，从而提高教学效果和质量。

2.案例教学。传统授课方式由于课时较少，往往注重讲授教材基本内容，缺少实际工程案例、设计图纸学习等环节，不利于学生的实践能力与综合素质的提高。前期经过线上教学后，在课堂教学过程中可以引入案例教学，教师提出课程理论与实际工程相结合的主题，拓展课堂知识，或通过与课程及专业相关的最新的研究热点，例如广州市优质水管网建设、大学城综合管廊等典型案例，引导学生深入思考，对已学过的理论知识进行系统的回顾和归纳，在解决实际问题的过程中，掌握给排水管网工程规划设计的内容，不断提高学生理论联系实际的能力。

3.科教融合。高等教育的目标在于人才培养，而人才创新能力、综合能力的培养都离不开科研支撑。目前，“给水排水管网系统”课程使用的教材注重基础理论和设计内容的介绍，对复杂工程问题的实际应用和研究现状涉及较少。任课教师依托教学团队所承担的科研项目，并结合学生参与的创新创业课题项目研究情况，将国内外最新的研究成果融入教学。例如，将“城市内涝区排水管网改造”和“给水管网健康度评价”科研课题内容引入课堂。由于学生参与的“双创”项目研究内容和此部分知识有关，通过前期的调研和试验研究，对雨水管道和给水管网设计运行中的具体知识有了更深刻的理解和认识，通过课上讨论，激发了学生将所学知识应用于专业实践中的兴趣。另外通过课上讨论、学习，也培养了学生的自我思考、自我创新能力，积极去统筹考虑试验设计步骤，对科研项目能够顺利开展起到了促进作用。

三、考核方式改革

传统教学考核方式以期末笔试为主，占总成绩的80%。学生由于平时没有考试压力，学习没有明确的阶段性目标，对时间利用率较低，课后缺乏复习，临近期末只能突击学习，但由于期末考试科目较多，学生难以在短时间内掌握所需知识，致使期末成绩不佳。针对上述情况，教师团队一方面通过课堂教学来提高学生的学习兴趣，另一方面注重过程考核，将平时成绩的比例提高至50%，考核方式可采用阶段性小测、作业、小组讨论等方式。建立多元化的平时成绩评价机制，根据学生课堂参与度、问题讨论结果及回答问题表现进行综合评价，促使学生注重平时学习，养成边学习边复习的习惯，提高学习效果。另外，加强试卷分析，对每个考核项目得分情况进行认真分析，了解学生在试题中每种题型的得分情况及各种知识点的掌握情况，对于学生普遍掌握不好的知识点分析原因，以便在下次课的教学过程中加以改进。

四、本课程综合教学改革实施效果

“给水排水管网系统”课程经过一年的教学改革尝试，通过增加线上学习模式、课上采用启发式教学模式、科研反哺教学、增加平时考核成绩等，提高了学生的兴趣，学习成绩总体有所提升，具体情况如表1所示。传统教学模式下作业作为平时成绩占20%，期末考试占80%，2018级90名学生平均得分为71分，综合应用计算题失分较多，体现出学生基础知识应用能力比较薄弱。新的教学和考试模式下，平时成绩选用多种方式，除作业外还增加了5次课上测验、2次小组讨论，平时成绩分值提高至50%，期末考试题型维持原来的难度，成绩占比降至50%，2019级94名学生平时成绩平均分达到41分，期末成绩为35.5分，总分76.5分，比传统模式下高出5.5分（见图1），表现在综合应用计算题得分上升，总体教学效果有所改善。

图1 新旧两种教学模式下成绩对比

表1 教学改革效果比较

“给水排水管网系统”是给排水科学与工程专业的重要核心课程之一，其教学模式和考核方式必须以学生为中心不断创新，与时俱进。目前虽然教学效果有了总体的提升，但是还存在部分学生不能自己主动学习的现象，也有在作业或小测中不能诚信答题的情况。课程教学和诚信教育是一项长期工程和系统工程，需要制订长期发展规划，建立长效机制，不断提升专业课教师的教学理论水平与工程实践能力。