地方高校打造工科一流设计课程的实践与探索

陈志莉 姚毅 周自坚

摘  要：工科高等教育课程中，课程设计是重要的专业实践环节，为提高教学效果，加强学生工程能力培养，创建一流课程，克服现时教学时长缩减、师生比偏小的问题，改革排水工程“水泵站”课程设计团队变革传统教学方法，引入网络教学、问答平台，优化教学评价方法，通过思政元素提升学生学习积极性，鼓励挑战性课题设计等方法提升了实践课程的教学质量，为打造工科课程设计的一流课程实践提供了有益的经验。

关键词：地方高校;工科;一流课程建设;课程设计

中图分类号：G642.0    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2021）47-0110-03

建设一流大学、一流学科是我国高等教育在新时代、新经济背景下，为布局一批国家急需、支撑产业和区域的转型升级，解决经济社会中的重大战略问题，提升国家自主创新能力和核心竞争力而提出的重大决策。作为高等教育的发展建设目标，一流大学、一流学科需要在高等教育领域通过广泛建设一流专业、一流本科来支撑。以本科为主导的一流专业是一流学科的基础，是一流人才培养的基本单元，在专业平台上把课程、教师、教学、学生及教学方法技术整合好，把专业建设扎紧办实，办好一流本科，才能实现一流人才的培养目标。

教育部2019年10月提出，提高课程质量，是决定人才培养质量的关键，也是落实教学改革成果，深化教学改革，贯彻落实习近平总书记关于教育重要论述和全国教育大会精神的重要举措。“双万计划”为落实上述要求，提出消滅“水课”，建设“金课”，规划通过三年左右的时间，建设万门左右国家级和万门左右省级一流本科课程，实现不同类型高校一流本科课程建设全覆盖，形成针对不同人才培养目标，建设适应创新型、复合型和应用型人才培养要求的一流本科课程。

地方高校以服务区域经济社会发展为目标，为地方培养高素质人才，每年向社会输送的毕业生占总毕业生人数比例超过90%，是“双万计划”重要的参与方、实施方，在复合型、应用型人才培养的国家级课程，以及省级一流课程建设过程中，成为教学建设改革的主力军[1]。

在一流课程建设的队伍中，地方高校优势专业、特色专业的主干课，成为建设一流课程、打造“金课”的主力。在建设及已认证的一流课程中以专业理论课居多，参与建设的实践课程建设则以仿真教学为主，通过虚拟仿真技术，实现模拟课程实践现场，克服实际操作费用投入多、缺少直观性、现实发生概率低或现实操作危险性大的问题。但对大多数实践课程来说，实验环境的构建基础普遍较好，条件充足，依然采用直接操作的教学方式。

一、课程设计在工科教学中的地位和面临问题

给水排水工程专业在我国已有近70年的发展历史，2019年编制的“给排水科学与工程专业本科教学质量国家标准”中，专业知识体系包括的主要实践性教学环节由实验、实习和设计三个部分组成[2]。设计环节包括课程设计和毕业设计[3-4]。课程设计作为专业中对核心课程的延续，承担着巩固课程基础知识，加强工程意识，熟悉专业技术规范、技术流程，进行工程设计训练的功能。在设计过程中，学生需要逐渐认同树立规范标准是设计准绳的概念，在掌握正确设计步骤、计算方法的基础上，依据设计条件选择正确、合理的参数，逐渐理解规范性、强制性和合理性间的平衡，完成从学习向设计创造的转化。显然这一过程需要教师能就设计提出有针对性的方法，以不同学生的接收能力为基础，将知识能力区分为不同类型的知识能力（基本必需的、提高型的、隐形的），通过设计过程、实例讲解、问题纠正、现场或线下问答，将知识、能力和素质培养传递下去。

以给排水专业的“水泵站”课程设计为例，应将设计课程教学目的改为引导学生研究设计资料，确定水泵站设计方案，掌握水泵站设计步骤、设计方法，熟练运用设计规范和设计标准，达到方案合理、计算正确的基本要求。通过设计训练要求学生树立规范标准是本专业设计准绳的观念，理解设计中规范性、强制性和合理性间的平衡，实现从学习设计向设计创造的转变。

对工程专业来说，课程设计不是对应课程的简单后续，更多地承担了工程师训练的任务，在掌握设计步骤和计算方法的同时，需要学生将重心从书本转移到规范，理解实践设计的创新性与规范的原则性间的关系，使学生更接近实践一线，理解原则和创新对工程人员的重要性，这也是培养一流人才、“卓越工程师”的应有之意[5-6]。

自21世纪初以来，高校建设发展加快，2018年在校学生规模达到3800多万，高校专业教学改革倾向于学生素质和能力的提高，专业课程课时出现了一定幅度的缩减。导致在教学过程中师生比偏小，教师普遍感觉课程内容多，课时少，教师和学生的沟通成为实现教学目标的一个现实问题[7]。以给水排水工程专业为例，大多数专业课程经历了从60学时以上到48、42、36学时的变化，部分课程设计环节从两周压缩到一周，一个指导老师指导的学生数量也有了增加，结果教师和学生都感慨时间不够，设计过程质量缺乏保障。学生、老师都以完成表面设计任务为目标[8]，无法进一步培养学生的规范意识、创新意识，达到提升学生工程素质的目标。

二、“水泵站”课程设计的教学改革探索

桂林理工大学给水排水科学与工程专业的“水泵站”课程设计教学过程中，教学团队通过探索与实践确定了五个教学改革措施，开展了为期1年的教学改革，取得了较好的教学效果，具体如下。

（一）课设前置，与理论课程通过网络课堂结合

在课设集中教学周开始前，团队通过Spoc、慕课或微课等网络课堂形式与对应理论课结合，开展线上教学，提前完成部分教学任务。该方式下学生利用课余时间开展学习，不占用集中教学周的教学时间，便于老师和学生控制学习进度，对不易理解的部分，学生也可以反复回放重难点视频。该方式克服了教学时间压缩的问题，实质上既延长了教学时间，又能紧密结合对应理论课开展，有利于巩固理论课的知识点，也能促进学生将理论课程的知识迅速应用到实践环节中，提升对工程实践的兴趣。

（二）创建教学指导平台，实现分阶段教学

实践中团队分阶段设计教学任务，及时把握学生进度，解决学生设计过程中的问题，课后，教学团队通过创建的教学问答社区，回答学生设计过程中的问题。实践中，团队采用中国大学慕课平台、学堂在线、QQ群组等多种平台设置答疑社区或答疑群，布置作业、解答、讨论学生疑问。答疑过程中，团队根据理論教学进展，按一周一个任务的方式，将整个课程设计内容分成7—8个教学模块，与理论课程教学结合起来开展教学答疑，具体包括“水泵站设计原则与规范”“泵站设计要求”“泵站类型选择”“提升泵选型”“泵站平面布置”“泵站高程布置”“泵站总体完善”“泵站辅助工艺设计”8个专题，通过上述专题设计，可让教学答疑的目标性更强，效果更好。

（三）按能力和目标的分层教学

团队将课程评价标准划分成基础层、优良层和创新层三个层次，引导学生掌握基础知识后，进一步提高工程表达合规性、准确性以及美观表现，鼓励部分学生发展创新设计能力，激发并保持学生对实践的渴望。实践中，工程设计能力的评价通过三个层次来体现：1. 设计基础知识的掌握熟练度;2. 工作成果表达的合规、准确美观;3. 创新设计能力。在平台教学建设中，团队预先设定目标，把基础知识的掌握熟练度作为最低要求，将对设计成果表达的准确性、完整性及美观性作为良好设计的基础，把挑战性、创新性目标成果作为优秀成果的标准。坚守基础知识掌握熟练度是课程设计教学的基本要求，也是贯彻保护学习兴趣第一的原则，在此基础上，灵活掌握评价尺度，实现基本要求且能达到挑战性或创新性目标的设计成果评定为良好，甚至优秀。具体来说，在“水泵站”课程设计中，团队把泵站设计步骤设计参数的选定、设计计算过程的正确性、泵的选型作为基本知识点控制，确保所有学生正确掌握。团队依据制图规范确定完整性标准、准确性标准及美观性标准，按达到三类标准的百分比来评价学生成绩。对能力较好、有思辨精神的学生，团队还设置了泵站的自控系统设计、变频设备应用等挑战性课题，鼓励学生开展挑战性设计，鼓励学生达到第三层次。

（四）个别指导与巩固提高

进入集中教学周后，团队以前期作业为依据，针对学生前阶段表现出的基础不足，开展个别指导，防止学生在基础问题出现理解偏差。对前期已经完成学习任务的，团队按规范制图要求，提出设计表达中的完整性、准确性和美观性要求。在落实上述“三性”要求时，团队需要加强在前期各平台的思政建设，通过思政教育去影响学生，培养工程师素质，强化“细心、耐心、方法、技巧”。

（五）开放性平台的建设

针对答疑解惑环节时师生比矛盾突出的问题，团队在网络教学平台上成立学答圈，通过积分机制鼓励学生间相互答疑，解答问题正确的学生可以通过积分额外获得加分。为解决一些普遍性问题，团队还录制微课视频，及时帮助学生解决学习中的困难。今后，团队规划在学答圈内引入本专业的学姐、学长，甚至已毕业的师兄、师姐，支持他们为学生答疑解惑，既能保证问答的及时性，也能联系各级学生的友情，激励在校学生的学习积极性。

三、总结

课程设计作为工科理论课程教学的延续，在培养学生实践能力方面的地位举足轻重，应当成为一流课程建设中的重要内容。为解决当前课设环节教学时长缩减、师生比偏小的问题，保证教学基本目标的落实，加强学生能力培养，“水泵站设计”课程改革团队利用现代教学工具，结合“水泵与水泵站”教学进程，对传统的课程设计教学模式进行教学改革。团队利用线上慕课等平台，在开展集中教学前机动授课，提前完成部分教学过程;通过创建平台“学答圈”，鼓励学生互助答疑，缓解了师生比偏小的问题，也激发了学生的学习兴趣。团队遵循激发学习积极性的原则，重新设定教学目标的三个层次，动态评价学生成果，同时在思政教育中强调工程师“耐心、细致”等基本素质的教育，直接提升了设计成果的完整性、全面性和美观性，通过附加课题的设置，团队鼓励同学积极探索未知领域，培养了学生的创新性和挑战性。

工科高等教育课程中，课程设计是重要的专业实践环节，将课程设计教学与对应的理论课有机结合，利用现代教学手段拓展教师、学生的沟通交流渠道，分层次评价学生学习成果，在巩固基础知识点时，开展工程师素质思政教育，鼓励创新性和挑战性设计，既能解决课程设计面对的现实问题，也能充分贯彻新时代的高等教育培养要求，建设高水平的“一流课程”，实现“一流人才”“卓越工程师”的培养目标。

参考文献：

[1] 陈世平，蒋西明，李慈，等.地方本科院校工科专业实践教学改革[J]. 实验室研究与探索，2013，32（05）：186-190.

[2] 穆浩志，李克旺，牛兴华，等. 基于工程教育认证的机械基础系列课程教学设计与实践[J]. 中国轻工教育，2015（05）：66-70.

[3] 赵永花，贾淑明. 工程教育理念下土木工程专业课程设计改革探索[J]. 课程教育研究（新教师教学），2015（02）：7-8.

[4] 陈晓鸽，刘保福. 高职工科专业毕业设计教学的改革[J]. 郑州铁路职业技术学院学报，2014，26（01）：87-89.

[5] 杨南，辛勇. “卓越工程师”培养引领工程教育的教学改革[J]. 继续教育研究，2014（09）：113-115.

[6] 赵升云，范荣玉，吴方棣，等. 基于新工科理念的化工设计课程改革与实践[J]. 高教学刊，2018（23）：136-138.

[7] 闵敏，孙新华，丁成. 《大气污染控制工程》课程设计教学改革与实践[J]. 中国科技信息，2012（17）：128-130.

[8] 兰图，李陵. 工科高校设计类课程教学模式与方法的改革探讨[J]. 大学教育，2015（05）：134-135.

（责任编辑：淳洁）