聂锦旭 王志红 阮彩群 杜星
（广东工业大学土木与交通工程学院）
摘要：以工程教育认证为基础，实施泵与泵站课程教学改革的研究与教学实践，树立“以学生为本、面向应用、培养创新意识” 的全新教学理念；构建“理论、实践、应用”三位一体的教学体系；通过“多环节创新教学（课堂+网络+实践环节）”拓展课堂，强化实践性教学环节，激发其学习动机；实施“知识点、实践技能结合”考核达到提高教学质量、培养学生应用理论知识解决实际问题能力的目的。
关键词：工程教育认证 ；泵与泵站 ；教学改革；实践
在教学研究课题“基于创新人才培养的本科教育改革与实践研究-以广东工业大学为例”和“基于工程教育认证的《泵与泵站》课程建设与改革研究”的基础上，在给排水科学与工程专业《泵与泵站》课程的教学中开展了多项改革，取得了以下成果。
（一）树立新的教学理念
以专业规范为和工程教育认证要求为核心，在“以学生为中心”、“重视实践”、“注重
学生能力培养”等理念指引下，从教学内容、教学方法、实践环节、考核方式等几个方面进行改革与探索。使学生不仅掌握专业基础知识，并应用专业知识解决复杂工程问题，最终对工程认证指标达成度要求提供支撑。
根据高等学校给排水科学与工程教学指导委员会下发的“给排水科学与工程专业教学
规范及本科教学评估工作的指导性意见”，我们制定了新的教学大纲和教学计划。体现了泵与泵站课程以知识点为基础，从知识、能力、素质要求出发，课题组建立了泵与泵站的三层次结构课程体系，原则是重基础、强实践，培养学生的综合应用和工程实践能力。以教材为主，工程案例和实践性教学环节为支撑点的教学体系。
第一层次为理论基础知识层次。主要包括泵与泵站课程主要知识点和基本理论学习和教学，通过学习，使学生掌握水泵的工作原理、工作性能及工况点等。
第二层次为实践性环节。主要包括泵与泵站实验及课程设计。通过泵与泵站的实验设计和操作，使学生对水泵的结构、运行工况等有直观的认识。课程设计是工科课程的重要组成部门，我们通过课堂上的工程案例分析和讨论，对泵站的设计要点、设计规范等有初步的掌握，再通过两周的课程设计，选取有代表性的工程实例作为课程设计的题目，使学生对工程有了更加深刻的了解，培养学生的创新意识。
第三层次为拓展层次。鼓励学生将所学知识与工程实践结合起来，并且与后续专业课学习结合起来，加深与给排水科学与工程专业衔接，参加各类知识竞赛活动，在毕业实习和设计中，运用多学泵与泵站知识，进行创新训练。
（二）构建“理论、实践、应用”三位一体的教学体系
根据专业规范的要求，基于专业评估（认证）这一背景，我校2018年对给排水科学与工程专业的人才培养方案进行了修订，并编制了新版的课程教学大纲。《泵与泵站》课程总学时32学时，其中课堂授课26学时，实验6学时，泵站课程设计1周，课程安排在大三第一学期。并对泵与泵站课程的教学设计进行大幅度的改革：摒弃过去以知识点的层次递进为体系的传统教学设计，而是以知识点为基础，通过一系列来自实际应用中的典型工程或仿真案例，实现突出基础知识、贴近实践、学以致用构成三位一体的全新教学体系。
1、筛选教学重点，构建性的内容体系
通过对过去泵与泵站课程教学成果的梳理，在大量走访毕业生、调研企业的基础上，筛选出了泵与泵站课程四方面的教学要点，构建新的教学体系。分别为：离心泵的工作原理、离心泵的运行工况、离心泵的工作性能及泵站设计要点。通过课堂教学，使学生掌握最基础的理论和要点。
2、精选工程或仿真案例，以任务驱动构成新的实践性教学环节
泵与泵站是给排水科学与工程专业重要的专业基础课，与基础课及专业课的有紧密的联系。同时也是工程实践中重要的组成部分。我们根据工程实际的要求、水厂及污水厂泵站运行的特点，通过参观水泵厂、泵站等形式，让学生对所学知识有直观的认识，而不是停留在理论上。选取国内外有代表性的水泵及泵站作为实际案例，通过介绍这些工程，使学生对泵站的设计、运行、管理有全面的了解。根据课程的特点，我们编写了泵与泵站实验教学大纲，设计了两个综合性实验，学生通过实际操作和实验设计，掌握了水泵的结构和运行规律。在泵站课程设计中，强调工程应用。首先通过对泵站的案例分析，学生分组对不同性质的泵站设计要点和规范进行讨论和分析，在此基础上，完成设计任务。在课程设计中，强调了工程应用和创新，在规范允许范围内，鼓励学生选取不同形式和水泵和泵站，完成设计课题。主要案例及实践性环节见表1
表1 主要案例及实践性环节
这种工程及仿真案例教学充分体现教学理论强调的“问题引导、任务驱动”和“创建真实的教学环境、让学生带着真实的任务学习”的教学思想，使学生在学习每个新知识点时，都有一个完整的、实际的、具体的、有形的工程案例作为知识的联想情景和应用载体，并始终使学生处于一种仿真操作的实际训练环境中。通过工程及仿真案例，将无形的知识变成有形的结果，看得见，用得上，学生感到学习目标明确、有成就感，较好地激发了学生的学习动机。
3、延伸课堂教学，引导学生自主学习
采用层次递进、课内课外相结合的教学组织形式，将课程教学内容分为四部分：Ⅰ基础知识，Ⅱ主体内容，Ⅲ综合作业，Ⅳ创新设计。其中Ⅰ和Ⅳ部分由教师和学生通过课堂学习完成，Ⅱ和Ⅲ部分为课外教学备份，从而将课堂教学延伸到课下。
为了体现建构主义教学理论强调的“以探索问题来引导和维持学习者的学习兴趣和动机”的教学思想，课程组织式中增加了“创新设计”的环节。“创新设
计”为学生拟定了几个可供选择的专题，目的在于抛砖引玉，引导学生进行创造
性学习。创新设计活动包括“CAD设计大赛”、“泵与泵站知识竞赛”、“泵与泵站实验技能竞赛”等活动，通过活动充分调动了学生的学习积极性，拓展了课堂教学、丰富了学生的业余生活。
4、以大学生创新创业项目培养学生的创新意识
近年来，通过指导大学生创新创业项目“某水厂送水泵站的节能改造及技术经济分析”、“某排水泵站的水泵效率分析及高效节能措施分析”等省级和校级大学生创新实践项目，让学生将课堂学到的理论知识与工程实践有效的结合起来，通过对实际泵站运行工况的研究和存在的问题分析，提出有效的节能改造措施。并将改造方案提交到泵站，得到了水厂和有关泵站的肯定的应用。参与这些项目的学生先后有20余人，在调研和方案的设计过程中，不仅巩固了泵站的基本知识，而且激发了学生的学习和创新的热情和兴趣。
（三）教学方法与手段的改革
泵与泵站是给排水科学与工程专业的专业基础课，理论性和实践性都很强，与前后课程的联系都很紧密，同时涉及到力学、机械原理、数学、给排水管网等理论和课程，给教学带来一定的困难，为此“泵与泵站”课程进行了开拓创新、进一步深化的教学改革，教学中突出工科学习的特点，注重案例教学、任务驱动,采用多个来自工程实践的典型案例，并注重案例的工程性、理论性、实用性、兴趣性，大大提高学习的积极性，效果良好。同时注重综合应用能力及操作技能的培养，收到显著的效果。以创新的教学方法和手段实施教学环节，主要体现在以下几种方法：
1、基于工程及仿真案例的知识整合教学法
对于每个工程及仿真案例的教学设计，采用知识整合教学法。即把来自实际工程和实践中的案例进行二次加工，根据一定的逻辑关系通过工程案例中一个个的实际操作步骤把教学大纲中的知识点有机地、巧妙地整合在一起，使学生通过一个完整的工程及仿真案例学到有关的知识和设计方法，并直接感受这些知识在实际工程的具体应用。这种教学方法最大的好处是有效地训练学生对泵与泵站知识的综合应用能力。
2、因材施教，分层教学
考虑到学生基础和领悟能力的差异，有的工程案例在内容上还分成基本需求和高级需求，以满足分层次教学的需要。鼓励有能力、学习和实践能力强的学生，掌握更多、更深层次的知识点和设计规范。在案例分析和教学中，将学生分为若干小组，通过小组互助和讨论，带动后劲同学掌握基本知识点。
3、“四环节”教学法
本着“以教师为主导、以学生为主体、以实践为主线”的教学原则,我们在教学中采用“四环节”教学法，即：提出问题、找出方案、解决问题、归纳提高。使学生在教师设计的教学环境中，通过理论及工程仿真的学习，在问题的引导下进行思考、学习。
第1环节：案例引入，提出问题
通过案例分析，提出问题，讲解工程案例应用背景和=，给学生一个切入点，建立感性认识。目的是激发学生的学习兴趣、让学生感到学有所用，从而明确本次课的教学目标。
第2环节：分析案例，解决问题
对工程案例进行分析，讲解设计方法和设计要点。具体实施的过程是将工程哪里分解为若干个可行的任务，然后在一个个任务的驱动下，逐步完成工程的设计。学生在设计及归纳过程中，发现问题，提出问题，在问题的引导下学习相关的知识和技能。
第3环节：归纳总结，引申提高
在每次案例课结束前，引导学生进行归纳总结。对本次课的实际意义、重点、难点、容易出错处等及时进行总结。并针对工程案例的不足之处，进行引申和提高。注意在这个阶段，强调的是“引导”学生，而不是老师讲解。
第4环节：举一反三、学以致用
工程案例源于实际，最终要应用于工程。为了使学生能学以致用、举一反三、触类旁通，每次教学结束时及时布置相关的课后练习，使学生在课后进一步复习巩固，并且将课后作业纳入形成性考核的内容之一。同时给出下一次课的学习内容，提示学生预习。
这种教学方法最大的好处是培养学生自主学习和创新学习的能力,也锻炼了学生后续自我学习的能力。
4、师生互动教学法
为营造课堂氛围，在教学过程中注重师生互动。针对不同内容、不同的难易程度、不同教学对象，灵活采用多样的巧妙教学方法。如设置问题情景、形象的比喻、故设错题、组织讨论、启发式、演示法、练习法、发现法、自学辅导法等方法组织教学。实践证明，充分的师生互动，学生热情参与，活跃了课堂，教学效果显著。但必须注意把握课堂秩序，使师生互动在有序中有效进行。
（四）教学资源建设
根据教学改革和发展的需要，不断修订和完善课程的教学大纲、教学计划，编写和开发了课程的教材、讲义、电子教案、实验案例及工程案例、试题库、网络课件等。为配合网上教学，开发了教学资源管理系统和网络教学支撑平台；为配合课程教学，开发一些多媒体的泵站的图片、视频；结合课程建设的目标，对重点课程逐步形成了立体化的教学资源包。
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