蘇冰琴，岳秀萍，王孝維

(太原理工大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，太原 030024)

建筑給水排水工程課程是高校給排水科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)必修課。通過對課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，學(xué)生們可以掌握建筑給水排水體系中主要系統(tǒng)的基本理論、設(shè)計(jì)原理和方法，初步掌握各系統(tǒng)的安裝、管理方面的基本知識和技能，培養(yǎng)學(xué)生具備建筑給水排水工程的設(shè)計(jì)、管理及科研的基本能力，為將來從事與市政工程領(lǐng)域相關(guān)的給排水工作奠定基礎(chǔ)。課程的專業(yè)性、綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)，課程學(xué)習(xí)具有一定的實(shí)踐意義和工程價值，對于培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜給水排水工程問題的能力有著重要的支撐作用。

1 建筑給水排水工程傳統(tǒng)教學(xué)中存在的主要問題

A.教學(xué)模式單調(diào)，教學(xué)方法陳舊。傳統(tǒng)的教學(xué)形式是教師在課堂上講課，學(xué)生在臺下聽課，課后教師布置作業(yè)，學(xué)生完成練習(xí)的過程。這種以教師課堂講授為主的教學(xué)模式，使學(xué)生處于被動接受知識的狀態(tài)，學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性不易提高，注意力不易集中，學(xué)習(xí)效率較低。

B.以學(xué)生為中心的教育理念未得到充分體現(xiàn)。傳統(tǒng)課堂的教學(xué)活動形式主要表現(xiàn)為教師講、學(xué)生聽的單向信息傳遞交流，更多關(guān)注的是教師教授了什么，而不是學(xué)生學(xué)到了什么。教師位于教學(xué)活動的中心地位，發(fā)揮著教學(xué)主導(dǎo)作用，但師生互動交流效率偏低，很難實(shí)時把握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、聽課質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果。

C.教學(xué)評價和考核方式未體現(xiàn)學(xué)生的綜合能力。傳統(tǒng)教學(xué)中，課程的教學(xué)評價只局限于考核成績，考核方式多為“平時成績+閉卷考試”的形式，其中平時成績占比很少，主要體現(xiàn)在考勤、課后作業(yè)和課堂提問等環(huán)節(jié)；閉卷考試集中在期末進(jìn)行，考試題型一般都是理論性、概念性的內(nèi)容，需要學(xué)生背誦記憶，未能激發(fā)出學(xué)生的創(chuàng)造性思維，學(xué)生分析問題、解決問題的綜合能力體現(xiàn)不明顯。

2 建筑給水排水工程課程的教學(xué)改革趨勢

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市建設(shè)速度加快，社會對建筑給水排水方向的人才需求也隨之增加。近年來，隨著住宅小區(qū)的大力興建、高層建筑的拔地而起、節(jié)水技術(shù)的廣泛普及以及生態(tài)小區(qū)、綠色建筑、中水工程等新概念的提出，給建筑給水排水工程學(xué)科注入了新的知識點(diǎn)。建筑給水排水工程的新材料、新設(shè)備及新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，推動了建筑給水排水學(xué)科的進(jìn)步和發(fā)展，也對課程的建設(shè)和發(fā)展提出了新的任務(wù)和要求。

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代下，隨著信息技術(shù)和知識數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展，以微視頻為主要形式的微課概念被提出。微課(SPOC，Small Private Online Course)是一種在線課程開發(fā)模式，具有靈活性、自主性、可重復(fù)性、主題突出、傳播廣泛、交互性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，其核心內(nèi)容是以闡述某一知識點(diǎn)為目標(biāo)，在線呈現(xiàn)教學(xué)短視頻，學(xué)生通過觀看教學(xué)視頻實(shí)現(xiàn)自主化和個性化學(xué)習(xí)。

3 建筑給水排水工程微課教學(xué)模式

本研究以教育部高等學(xué)校給排水科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會教育教改項(xiàng)目“建筑給水排水工程慕課教學(xué)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建”為基礎(chǔ)，研究對象為某高校2016級給排水科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生，具體教學(xué)改革實(shí)踐過程如下。

3.1 微課教學(xué)模式的設(shè)計(jì)方案

基于給排水科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃的達(dá)成度要求、建筑給水排水工程課程教學(xué)目標(biāo)的設(shè)置原則以及學(xué)習(xí)者的能力需求，將微課與信息化教學(xué)資源平臺相融合，充分利用校園課程資源，合理安排線上與線下教學(xué)過程，以達(dá)到翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)效果。微課教學(xué)模式可分為線上教與學(xué)、線下教與學(xué)兩個方面，其設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

圖1 微課教學(xué)模式的設(shè)計(jì)方案Fig.1 SPOC teaching mode and design scheme

3.2 微課教學(xué)模式的主要研究內(nèi)容

本課程的教學(xué)安排為40學(xué)時，由課程團(tuán)隊(duì)教師將教學(xué)內(nèi)容梳理、整合、細(xì)化，劃分出與教學(xué)大綱相應(yīng)的知識點(diǎn)，作為線上學(xué)習(xí)內(nèi)容。SPOC課程依托中國大學(xué)MOOC平臺開放，可將線上自學(xué)與線下課堂有機(jī)結(jié)合。微課教學(xué)過程可以分為課前自主學(xué)習(xí)、課中知識內(nèi)化和課后鞏固深化這三個階段。

3.2.1 課前自主學(xué)習(xí)階段

(1)教師根據(jù)建筑給水排水工程教學(xué)大綱，把本單元的教學(xué)目標(biāo)、課程安排、學(xué)習(xí)任務(wù)、重點(diǎn)難點(diǎn)以及考核方式等要求發(fā)給學(xué)生。將課程中5章教學(xué)內(nèi)容(建筑內(nèi)部給水系統(tǒng)、建筑消防系統(tǒng)、建筑內(nèi)部排水系統(tǒng)、建筑內(nèi)部熱水供應(yīng)系統(tǒng)和建筑中水系統(tǒng))對應(yīng)的重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)以及反映某個教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)主題的內(nèi)容，劃分為40個知識點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)錄制成40講微視頻。每個視頻長度約為5～15 min，做到內(nèi)容完整、主題突出、短小精煉、兼具專業(yè)性和趣味性(如建筑內(nèi)部設(shè)水泵和水箱的給水方式、閉式自動噴水滅火系統(tǒng)的工作原理、建筑內(nèi)部排水系統(tǒng)的通氣管布置形式等微視頻)，便于學(xué)生利用碎片化時間進(jìn)行線上學(xué)習(xí)。

(2)設(shè)計(jì)在線單元測驗(yàn)和在線作業(yè)幫助學(xué)生鞏固所學(xué)和進(jìn)行自我評價，使教師及時掌握學(xué)情。單元測驗(yàn)內(nèi)容側(cè)重于概念性、理論性較強(qiáng)的基礎(chǔ)知識(如自動噴水滅火系統(tǒng)的類型與特點(diǎn)、建筑內(nèi)部熱水供應(yīng)系統(tǒng)的類型與特點(diǎn)等)，難易程度適中，主要考核學(xué)生對基本理論、基礎(chǔ)概念的掌握程度。在線作業(yè)題目相對靈活，內(nèi)容更具有實(shí)踐性(例如，根據(jù)某建筑條件圖，設(shè)計(jì)該建筑內(nèi)部給水系統(tǒng)，并進(jìn)行給水管網(wǎng)的水力計(jì)算；或者分析論述某建筑發(fā)生水質(zhì)污染的現(xiàn)象及原因，并分析相應(yīng)的水質(zhì)防護(hù)措施等)，既鍛煉了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，又將工程實(shí)踐和國家注冊考試進(jìn)行了銜接。

(3)建立在線教學(xué)論壇，發(fā)布綜合性或拓展性的主題(例如，針對某賓館采用的消防給水系統(tǒng)進(jìn)行評價，并提出改進(jìn)方案)，鼓勵學(xué)生積極參與，提高其學(xué)習(xí)主動性。在答疑區(qū)，教師對學(xué)生的質(zhì)疑及時給予針對性的指導(dǎo)，為學(xué)生答疑解惑，搭建師生交流溝通的橋梁，提高師生之間的互動性。通過在線論壇的討論與答疑，教師可以全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，充分感受到學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)(包括學(xué)習(xí)收獲和困惑)，做到學(xué)情全透明。

教師在微課平臺提供的教學(xué)資源如圖2所示。

圖2 微課平臺教學(xué)資源Fig.2 SPOC platform teaching resource

3.2.2 課中知識內(nèi)化階段

師生在課堂上面對面的知識內(nèi)化階段，是實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂的關(guān)鍵。教師可充分利用多媒體與板書，動靜結(jié)合地呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，有效解決實(shí)際教學(xué)問題。建筑內(nèi)部給水系統(tǒng)的給水方式、消火栓給水系統(tǒng)的工作原理、建筑內(nèi)部熱水供應(yīng)系統(tǒng)的流程等，均可以采用視頻與圖片相結(jié)合的方式，結(jié)合多媒體課件、實(shí)物模型、BIM或3D動態(tài)仿真技術(shù)以及實(shí)際工程案例的演示，多角度、多方位予以表達(dá)。

課堂主要教學(xué)形式可分為以下幾點(diǎn)：

(1)學(xué)生質(zhì)疑和教師答疑。線上學(xué)習(xí)產(chǎn)生的問題是課堂學(xué)習(xí)的起點(diǎn)，學(xué)生將自主學(xué)習(xí)階段所記錄的疑問匯總、反饋，教師針對學(xué)生所反饋的問題進(jìn)行解答或針對學(xué)生的薄弱點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充講解。

(2)難點(diǎn)解析和案例分析。教師針對課程教學(xué)中的難點(diǎn)和重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行精講，借助板書進(jìn)行公式推導(dǎo)和演算，幫助學(xué)生加深對知識的理解與內(nèi)化；設(shè)計(jì)工程案例習(xí)題，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)理論知識解決工程實(shí)踐問題。

(3)預(yù)習(xí)成果檢驗(yàn)。采用提問與回答、簡單小測驗(yàn)、展示學(xué)習(xí)筆記等形式對學(xué)生進(jìn)行考查，及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并鼓勵學(xué)生上臺進(jìn)行成果交流和分享學(xué)習(xí)收獲。教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)、組織學(xué)生就疑難點(diǎn)進(jìn)行討論、交流、解決，實(shí)現(xiàn)個人知識內(nèi)化。

3.2.3 課后鞏固深化階段

教師利用網(wǎng)絡(luò)微課平臺布置章節(jié)小測驗(yàn)或課后作業(yè)，檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，了解學(xué)生對課堂知識的內(nèi)化程度。課前預(yù)習(xí)階段的在線測試以選擇題、填空題或判斷題等客觀題型為主，而課后鞏固深化階段的作業(yè)或測驗(yàn)可增加計(jì)算題、綜合題或設(shè)計(jì)題等，提高難度，考查學(xué)生的掌握程度(如建筑內(nèi)部給水系統(tǒng)的給水方式的類型、給水方式選擇的原則、建筑內(nèi)部給水系統(tǒng)中某一給水方式的水壓和水量確定)。

為保證學(xué)習(xí)知識的系統(tǒng)性與完整性，教師需根據(jù)教學(xué)目標(biāo)將分散的、碎片化的知識點(diǎn)串聯(lián)起來，使學(xué)生對課程體系有完整的認(rèn)識和把握。例如，按照建筑內(nèi)部給水系統(tǒng)的分類-組成-功能-工作原理-適用條件-應(yīng)用評價-設(shè)計(jì)原則-設(shè)計(jì)方法等順序?qū)ㄖ?nèi)部給水系統(tǒng)這一章節(jié)進(jìn)行總結(jié)，使學(xué)生能夠?qū)訉舆f進(jìn)地鞏固知識。

基于微課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 基于微課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Structure of flipped course teaching mode based on SPOC

4 結(jié)語

建筑給水排水工程課程采取基于微課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，使得信息技術(shù)與高等教育深度融合，取得了顯著的教學(xué)效果。課程教學(xué)改革促進(jìn)了學(xué)生個性化學(xué)習(xí)、激發(fā)了學(xué)生深度學(xué)習(xí)、加強(qiáng)了師生互動交流，使得學(xué)生的獨(dú)立學(xué)習(xí)能力、思考問題能力和解決問題能力都得到了提高。在信息化技術(shù)不斷推進(jìn)高校教學(xué)發(fā)展的過程中，建筑給水排水工程微課教學(xué)的理論研究和實(shí)踐探索還有待于進(jìn)一步完善。