工程教育专业认证视域下“四性五度”课程教学改革--以“水质工程学”为例.pdf

1、西部素质教育2023 年 10 月第 9 卷第 19 期工程教育专业认证视域下“四性五度”课程教学改革以“水质工程学”为例戴红玲，丰桂珍，胡锋平，兰蔚，魏杨（华东交通大学土木建筑学院，江西 南昌，330013）2016 年 6 月，我国正式成为华盛顿协议 第18 个成员国，这标志着我国工程教育融入世界工程教育，人才培养开始达到了与其他成员国的实质等效1-2。2020 年，工程教育认证标准 为我国高校开展工程教育专业认证提供了系统化的要求及科学化的标准，全方位地指导工程教育的高质量发展3。课程建设水平是工科教育认证的基础，是实现工程教育认证人才培养目标的关键4-5。课程和课堂教学一直是工程教育认

2、证的核心和基石6。不进入课程改革的层面，任何教育改革都难以取得实质性成效。“改到深处是课程，改到难处是课堂”，OBE 进课程和课堂教学，既是当前工程教育改革的难点、痛点，也是重点和突破点。教育部高等教育司司长吴岩指出7，要以内容的前沿性、互动的高效性、方法技术的创新性、知识能力素质相结合的有效性“四性”要求建设在线平台及课程，要以培养目标的达成度、社会需求的适应度、技术条件的支撑度、质量保障运行的有效度、学生学习的满意度“五度”标准推动高等教育质量革命。一、“水质工程学”课程教学现状给排水科学与工程专业承担着解决水危机和建设生态文明的历史责任和使命。“水质工程学”是给排水科学与工程专业的核心课

3、程之一，研究对象是水的社会循环过程中水质的运动变化规律和相关的工程技术问题，旨在通过科学的方法来控制和改善水质，以实现水的良性社会循环和水资源的可持续利用。“水质工程学”是一门多学科交叉融合的课程，是新时代给排水高层次人才培养的主战场，对其知识体系、教学组织和教学方法的持续革新，是给排水科学与工程专业建设的重要内容8。“水质工程学”具有较强的理论性、实践性和系统性9，课程在传统授课中存在一些不足，主要体现为以下四个方面。第一，知识点多而零散，课程学时不够。“水质工程学”主要包括典型给水处理工艺、典型城市污水处理工艺和工业废水处理工艺三大方面，共 85个知识点，学时一般为 6488 学时，传统教

4、学均存在学时少、内容多的问题。第二，教学手段单一。教学中存在教师“满堂灌”、学生“满堂听”的问题，教学环节中教师给予学生个性化思考的空间不足，导致学生不够主动、深入学习，课堂“抬头率”低。第三，实践教学环节与综合能力培养脱轨。实验与实践教学多偏重基础知识点，缺少与前沿及新技术应用的结合，不利于学生综合能力的培养。第四，课程考核评价方式单一。往往采用“一卷定成绩”的期末考评方式，缺乏全方位、全过程持续改进的评价体系。二、工程教育专业认证视域下“四性五度”课程教学改革华东交通大学（以下简称“我校”）以给排水科学与工程专业工程教育认证为契机，以国家级特色专业建设为抓手，开展了专业核心课程“水质工程学

5、”的教学改革与实践，明确了“学生中心、产出导向、持续改进”的工程教育理念，以“四性五度”的要求和标准来建设和完善课程，开展了以课程教学内容为核心、教学方法为杠杆、课程团队为保障、教学条件为支撑、课程教学评价为机制的课程教学改革，如图 1 所示。（一）突出知识的实用性和前沿性，深化教学内容改革“水质工程学”是给排水科学与工程专业的专业主干课程，主要包括给水处理、污水处理和工业废水DOI：10.16681/ki.wcqe.202319039作者简介：戴红玲（1980），女，副教授，博士，华东交通大学土木建筑学院实验中心主任。研究方向：实验室管理，水处理技术教学。注：本文系江西省教学改革研究重点资助

6、项目（编号：JXJG-20-5-5）；江西省教学改革研究资助项目（编号：JXJG-21-5-18）；教育部高等学校给排水科学与工程专业教学指导分委员会教育教学改革研究项目（编号：GPSJZW2022-01）；教育部给排水科学与工程专业课程群虚拟教研室资助项目。摘要：为了提高课程教学效率和质量，培养德智体美劳全面发展的工程人才，文章首先分析了“水质工程学”课程教学现状，然后论述了工程教育专业认证视域下“四性五度”课程教学改革。关键词：“四性五度”；“水质工程学”课程；工程教育专业认证中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：2095-6401(2023)19-0161-04西部素质教育20

7、23 年 10 月第 9 卷第 19 期处理等方面的内容，教学过程涉及理论教学、实验、设计和实习等教学环节。教学过程紧紧围绕课程目标的达成开展，根据对给排水科学与工程专业人才社会需求的调研，以产出为导向制定培养目标与毕业要求，细化毕业指标点，明确了课程目标与要求，如表 1 所示。图 1 课程教学改革框架表 1“水质工程学”课程目标与要求结合工程教育认证，紧密围绕七个一级指标和三大核心理念，确立课程教学目标及其二级指标点，进行课程教学内容的顶层设计和优化，对涉及的水质工程导论、水质与水质标准、水处理方法与原则、凝聚与絮凝、沉淀、过滤、吸附、氧化还原与消毒、离子交换、滤膜技术、其他处理方法、活性污

8、泥法、生物膜法、厌氧生物处理、污泥处理处置与应用、典型给水处理系统及城市污水处理系统共 17 个知识单元、85 个知识点进行梳理，同时紧跟行业发展前沿，将新标准、新工艺、新技术、新设备融入课程内容；密切结合 城镇污水处理提质增效三年行动方案（20192021 年），梳理管网提质增效、水厂提标改造、污水再生利用等最新工程案例、时政新闻热点、工程技术创新知识，融入社会主义核心价值观，讲好专业故事；特邀工程院院士、行业专家、优秀校友，开展赣江学术论坛、城市水务发展研讨、专业课程思政等专题讲座，培养学生责任感、使命感、民族自豪感和自信心，使其知识、技能和素质得到提升，既培养他们扎实的“三基”能力，同时

9、注重提高他们运用知识解决实际问题的能力，并在此基础上厚植学生的科学精神与家国情怀。（二）“单声道”向互动式“双声道”高效转变，优化组合教学方法课堂教学是实现培养目标和达成毕业要求的重要载体，工程教育专业认证要求更加关注学生的学习成果，形成学生主动学习模式10。“水质工程学”课程在江西省精品资源共享课和校级在线开放课程的基础上，进一步完善了课程资源和网络教学平台建设，建成了江西省精品在线开放课程，并在中国大学 MOOC 平台运行了 3 期。通过采用“线上+线下”混合教学方式，即课前推送 MOOC 预习资源及自测题目等，如推送最新版 生活饮用水卫生标准 城镇污水厂污染物排放标准 室外排水设计标准

10、新型城市污水处理构筑物图集 等学习参考及拓展资料，引导学生自主学习；课中通过课堂反馈、弹幕互动、生讲生评等，如设置“家乡/校园水环境质量状况及其分析”专题讨论、开展“鄱阳湖区域水污染防治与课程目标要求目标 1目标 2目标 3目标 4目标 5能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，分析水处理工程问题能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决给水和污水水处理工程的问题培养设计、计算水质工程中的各构筑物、工艺系统的能力，为将来从事本专业的工程设计、科研及运行管理工作等奠定理论和应用基础能够基于科学原理，针对复杂给排水工程问题进行比较，选择合理的处理方法、实验方法，并通过信息综合得到合理有效

11、的结论具有明确的相关环境保护与可持续发展的方针政策和法规意识，以及能够理解和评估给排水科学与工程领域的工程实践对环境、社会可持续发展的影响西部素质教育2023 年 10 月第 9 卷第 19 期管理”调研等，促使学生建立“绿水青山就是金山银山”的可持续发展生态文明观，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当；课后利用“雨课堂”同步保留的PPT 与 MOOC 资源有效帮助学生实时复习，推送课后作业、发布章节测试，最后进行反馈评价，促进前、中、后“三堂互融”，如图 2 所示。课堂的组织上，采用传统课堂与翻转课堂相结合的方式，对于理论性强的知识点，如双膜理论、泥量计算、曝气理论等，采用传统课堂教学方式；

12、而对于应用性强的知识点，则在小班化教学的基础上，以小组的形式进行讨论学习和协作学习，如采用分组讨论的方式引导学生学习膜滤技术、海绵城市、智慧水务、黑臭水体处理等专业热点问题，并有机融入水质工程学课程专业知识与水生态文明建设，如此不仅让学生扎实地掌握了水处理专业知识，还能够深刻地意识到新时代赋予给排水人的责任与使命，树立正确的价值导向。此外，课外时间教师要指导学生参加创新项目拓展、专业竞赛实战等实践活动，从单纯的知识传递向知识、能力、素质的全面培养转变。图 2“三堂互融”的混合式教学（三）实验内容“项目化”，建立实践教学基地与本科教学工作水平评估相比，工程教育认证具有国际等效、目标定位、能力导向

13、与持续改进等特征11。其强调能力导向，聚焦学生解决复杂工程问题能力的提高，要求强化实践教学条件支撑，注重知识能力素质相结合。“水质工程学”教学实验项目主要包括自由沉淀与过滤、折点加氯、曝气充氧、污泥沉降比测定等，其中验证性实验项目较多，操作简单、枯燥无味12。对此，我校以提高学生解决复杂工程问题的能力为目标，基于科研课题“微涡流絮凝净水处理”“微涡流复杂流态下的低温低浊水处理絮凝工艺优化研究”等，将科研反哺教学，以教师科研项目为引导，以项目驱动为载体，建设和完善了富有特色且涵盖污水处理、中水处理和给水处理的校内实践教学基地。同时，开设了“膜前预处理对缓解超滤膜污染的研究”“ZnO/P-mg-C

14、3N4光催化剂去除水中的四环素的研究”等诸多相关水处理方面的开放创新实验项目，在实验室开展“引着走”的探究式、研讨式、案例式教学，实现实验内容的综合化和项目化，注重学与思的结合。另外，以国家创新创业训练计划项目等为契机，做到实验训练实战化，组织开展了“复合磁性材料的制备及其对鄱阳湖水体中总磷去除研究”等 20 余项国家级大学生创新创业训练计划项目及全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛、全国大学生市政环境类创新实践能力大赛等各层次的课外实践活动、学科竞赛项目等，突出学生深度参与，并在国家级实验教学示范中心、国家环境保护培训基地、江西省专业技术人才知识更新工程高级研修计划培训基地等质量工程建设上，

15、加强实践育人平台建设，与江西金达莱环保股份有限公司等 8 家企业联合，建设江西省水污染控制技术“产学研”合作示范基地、江西省饮用水安全重点实验室，与南昌青云水厂、德安县污水处理厂等 9 家水厂联合，建设给排水科学与工程专业卓越人才培养基地，深化学生的工程实践和创新能力培养。（四）以达成度评价为准绳，细化课程教学评价依据“学生中心、产出导向、持续改进”的教育理念，以达成度评价为准绳，重构了“水质工程学”课程评价体系，实现了教学过程评价规则化，明确了达成途径和评分依据，如表 2 所示。依据线上和线下相结合的原则，学生在线上进行自主学习，完成学习各环节，除此之外还须参加学校组织的线下考试。最终成绩由

16、平时成绩（占比 40%，其中西部素质教育2023 年 10 月第 9 卷第 19 期实验占 10%）和考试成绩（占比 60%）两部分构成，具体包括线上讨论、线上测试，以及线下讨论、实验操作与报告等过程性评价指标。针对“水质工程学”课程教学和育人目标达成度，采用校外（企业专家、用人单位、校友等）座谈反馈、校内（校领导、校督导组、院领导、院督导组、同行、学生）多方协同参与的评价方式，并据此及时调整教学方案，改进教学方法，完善教学设计，从而实现“以学生为中心，以教师为引导”的教学理念。表 2 课程目标达成途径及评价依据（五）教学团队建设，强化教学支撑课程教学团队立足实践教学，扎根理实融合，团队教师参

17、加“水质工程学”教学研讨、给排水科学与工程专业教学指导委员会议和专业学术会议及教学比赛等教研活动，确保及时了解和共享本学科发展前沿动态，提高教学、科研水平，并坚持定期到江西洪城水业环保有限公司、江西省金达莱环保有限公司等校外实习基地现场参与实践学习，培养工程实践能力，提高自身专业素质。成员架构有学科带头人、专业负责人、实验中心主任等，主讲教师为国家“万人计划”教学名师候选人、江西省教学名师、江西省研究生金牌导师、校优秀主讲教师、天佑主讲教师。课程教学团队于 2020 年获评为江西省高水平本科教学团队，同时团队牵头申报的“给排水科学与工程专业实践教学改革虚拟教研室”入选全国第二批虚拟教研室建设试

18、点。课程教学团队推进教学资源建设，该课程已在中国大学 MOOC 运行 3 期，2021 年获批江西省一流本科课程（线上课程），被华中科技大学、广东工业大学、云南农业大学、新疆大学、南昌大学和南昌工程学院等院校及众多社会人士使用，使用 SPOC 课程的学校近 30 所，在中国大学 MOOC 平台累计选课人数达3 000 余人，得到校外同行和师生的好评。课程教学团队注重价值塑造、知识传授与能力培养相统一，近年来指导学生获“挑战杯”国赛三等奖，省赛一、二等奖多次。在全国环境友好科技竞赛、全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛及“深水杯”全国大学生给排水科技创新大赛、第三届“北控水务杯”全国大学生市政环

19、境类创新实践能力大赛中屡获佳绩。三、结语课程是人才培养的核心要素，教学改革改到深处是课程。我校依托国家实验教学示范中心，明确工程教育理念，通过深化教学内容、优化教学方法、系统化开展实践教学、细化教学评价和强化教学团队等举措，开展了“水质工程学”课程教学改革与实践，并取得了一定成效。课程建设的实施大力提升了专业建设水平，为本专业获批为江西省一流专业建设点（优势专业）、国家级一流本科专业建设点等奠定了坚实基础。参考文献：1 李擎,崔家瑞,杨旭,等.面向工程教育专业认证的自动化专业持续改进J.高等工程教育研究,2019(5):76-80,96.2 刘涛,张继妍,薄翠梅,等.面向国际工程教育认证的过程

20、控制工程课程教改探索J.高教学刊,2022,8(1):119-122,127.3 罗振.工程教育专业认证视域下高校课程教学质量评价的新发展J.数字印刷,2022(4):110-116.4 张宁.高校工程教育专业认证的改革与实践J.西部素质教育,2020,6(9):171-173.5 李海平,胡志和.工程教育认证背景下“食品安全监督管理”课程的“金课”建设思路探讨J.黑龙江教育(高教研究与评估),2021(2):34-35.6 王永泉,胡改玲,段玉岗,等.产出导向的课程教学:设计、实施与评价J.高等工程教育研究,2019(3):62-68.7 爱课程国际平台正式启动EB/OL.(2020-04-

21、28)2023-01-20.https:/ 梁恒,李伟光,马军,等.新工科背景下 水质工程学 课程建设思考J.给水排水,2020,46(11):143-146.9 杨厚云,胡昊,黄健,等.混合式教学模式下“水质工程学”教学研究与实践J.教育教学论坛,2022(48):110-113.10 李正军,刘军锋,曹辉,等.工程教育专业认证背景下的微生物学教学改革J.化工设计通讯,2020,46(10):109-110.11 刘继颖,周少华.专业认证背景下高等数学教学研究与设计:以东北石油大学石油工程专业为例J.黑龙江科学,2020,11(1):50-51.12 裴炎炎,汪岩渠,蒋柱武.“水质工程学”课程理论与实践融合教学质量提升改革J.黑龙江教育(理论与实践),2022(11):66-68.课程目标达成途径目标 1目标 2目标 3目标 4目标 5讲授、作业、平时考查讲授、实验、案例分析、作业、讨论讲授、作业、讨论讲授、实验、平时考查讲授、讨论80（10%）20（40%）10（10%）50（5%）20（6%）20（60%）10（10%）70（5%）10（4%）10（40%）20（10%）60（10%）20（20%）7（70%）68（70%）18（70%）7（60%）课程总目标10%12%10%8%60%评价依据实验操作与报告线下讨论线上讨论线上测试线下考试