环境工程课程设计

分类：农业环境论文发表 时间：2020-09-19 09:28 关注：(1)

　　新工科背景下，大学教育在培养产教融合，多方面发展的复合型人才的同时，利用顶石课程概念搭配环境工程课程设计的教育理念，可以训练学生解决整合性问题、团队合作、有效沟通、项目管理、终身学习的能力，并发现学生在教学目标的弱项，后续进行教学设计的修正，以达到应用型本科人才的培育目标。

　　[关键词]顶石课程；环境工程；教学设计

　　1引言

　　Capstone就是所谓的“顶石课程”。此类课程一般适合应用性很强的专业中，主要目的是让学生能将在校期间所学的各个专业领域的知识点，将其整合并充分利用这些知识及能力，并培养相关实践技能和解决问题态度的课程[1-3]。顶点课程的提出主要针对美国高校的高年级或即将毕业的学生所开设的综合性课[4]。此类课程主要有两个特点：(1)为学生提供整合在校期间所学的知识，并能活用技能和表现职业态度的机会；(2)为学生进入社会做准备，即通过要求并完成一些应用性的项目，如：短期实习、社会服务等，提供参与专业实践的机会，为学生进入职业社会做好铺垫[5]。为了迎合工程教育认证对武夷学院发展的契机，环境工程专业为首批开设的工学专业。

　　2核心能力的选定与顶石课程与设计

　　本专业根据IEET工程认证规范要求的核心能力[6]，经多次专业建设委员会、专业教研室会议商讨，以及专家咨询委员会、学院教学指导委员会讨论审核，综合考虑校友、业界专家代表等反馈意见建议，确定了本专业学生毕业所需具备的8项核心能力[7]，本专业教育目标与学生核心能力关联表如表1所列。基于顶石课程与核心能力的关系，本专业开设的《水污染控制工程课程设计》属于整合性专题实践课程，主要任务是将水污染控制技术的基本原理应用于实际污水处理工程设计，使学生加深对水污染控制工程工艺原理及技术方法的理解。通过对某一典型处理工艺流程的设计计算、图纸绘制，使学生掌握污水处理设计的基本原则、方法和步骤，增强学生的工程观念和设计能力。该课程培养的核心能力涵盖本专业自定义的全部8项核心能力。以某级环境工程专业的《水污染控制工程课程设计》为例，阐述顶石课程的具体实施及评量方法。本课程要求学生通过查阅设计手册及设计规范等相关数据，确定工艺流程，并进行设计计算，经指导教师审核确认其计算结果后进行CAD制图，最后提交设计说明书和相应的设计图纸，并分组进行汇报答辩。

　　3顶石课程的实施

　　整个实施过程主要分为5步骤实施，第一步在课程设计之前，会进行虚拟仿真培训并进行现场调研；第二步查资料，课堂讨论、确定工艺；第三步进行设计计算；第四步图纸绘制；第五步提交设计成果并答辩汇报。

　　3.1相关单元虚拟操作搭配现场调研

　　在课程设计任务下发前，会带学生进行虚实结合的培训。首先每个学生通过“环境生态虚拟仿真实验教学中心”等虚拟平台完成个单元的虚拟实验操作，而后按照企业实际生产工艺定制“实验室废水综合处理工艺”等实体仿真工厂，进行模拟企业现场“岗位实践”教学，并利用运行参数采用信号方式培养学生设备安装、调试、运行和维护等综合实践能力。此方法解决了地域、时间和学习数量不足的问题之后，对本校区域内的企业污水厂進行调研，主要是南平塔下污水处理厂、南纺污水处理厂、南纸污水处理厂、武夷山第二污水处理厂、武夷山中洲污水处理厂。现场调研主要让学生认识城市污水处理厂的总平面布局、工艺流程，每种工艺实际设计主要参数，每个构筑物配套的相关设备。现场由单位工程师讲解和带队老师补充讲解。

　　3.2工艺流程确定

　　工艺比选：整个工艺比选过程分为三个阶段，第一阶段查阅相关文献，根据题目和进出水水量水质，确定可行的主要工艺，选择几种可行工艺备选；第二阶段是小组讨论几种工艺，小组成员确定可行的工艺；第三阶段把确定的工艺与指导老师进行讨论，老师根据学生提出的工艺提出相关问题，由学生汇报和回答老师提的相关问题。

　　3.3设计计算

　　学生根据指导老师意见修改工艺后进行计算，主要参照相关设计规范、设计手册、参考文献与书籍等；计算完成每个构筑物主要尺寸、主要设备选型后与老师进行沟通交流，沟通时老师主要负责提问；主要构筑计算完后，要进行总平面布置，然后进行高程计算；最后进行计算书撰写。

　　3.4图纸绘制

　　在学生完成工艺计算，并与老师讨论确认以后，开始图纸绘制。图纸绘制要符合相关的制图标准，比如《建筑制图标准》(GB/T50104-2001)、《总图制图标准》(GB/T50103-2001)、《建筑给水排水制图标准》(GBT50106-2010)和《给水排水制图标准》(GBT50106-2001)等。同时请相关老师对学生草图进行指导审核，直到学生自己认为完成，完成由学生自己认定，而不是老师认定。

　　3.5汇报答辩

　　在完成计算和图纸后，学生必须进行汇报PPT制作，然后由学生进行汇报。老师根据学生汇报情况确定答辩成绩。

　　4顶石课程的考核评量方式与结果

　　本课程的最终评量成绩由指导教师评量、组员互评和答辩成绩等方面综合考虑确定。各小组学生的8项核心能力评量结果平均分值范围为79~87.6，说明整体上8项核心能力学生均基本达成，并具有较大的提升空间。其中分值最高的是核心能力5，为87.6分，说明学生理解了具有有效沟通、团队合作及环境工程项目组织管理能力；分值最低的核心能力6，为79分，说明学生具有发掘、分析、应用研究成果及解决复杂环境工程问题的能力有待提高，这从一定程序上也反应出课程教学过程中的不足。今后在课程教学过程中，要加强设计综合性讨论主题，锻炼学生综合应用知识解决实际工程问题的能力；课程内容组织过程中尽可能的结合工程实例，通过案例教学方式使学生在思考中接受专业理论，并学会如何更好的应用知识解决复杂工程问题。权重赋值最高的是核心能力4和核心能力6，分值分别为80.4和79，也说明了学生就复杂环境工程问题进行工程设计的能力有一定的强化和提升空间。而在每组综合成绩均与指导教师和答辩评定的成绩档次相一致，综合成绩基本达到了良好水平，说明学生通过该环节学习，各方面能力得到了基本锻炼，且具有较大改进和提升空间，今后在设计题目时在保留项目多样性的基础上，加强学生对处理工艺的论证，及设备的选型，强化和提高学生各项核心能力的培养和达成度。

　　5核心能力达成度问卷调查

　　为进一步了解本顶石课程对学生核心能力培养的达成效果和持续改进建议，课程结束后对学生进行了核心能力达成度的问卷调查，请学生对其各项核心能力的达成程度进行自我评量。各项核心能力优良达标率的统计结果见图1所示。结果显示，除核心能力6外，其他各项核心能力的优良达标率均在90%之上，说明本课程的核心能力培养达成度较高。核心能力6(具有发掘、分析、应用研究成果及解决复杂环境工程问题的能力)的优良达标率最低，仅为75.5%。此结果也与指导老师在指导过程中的感受相吻合，很多学生碰到困难或问题就退缩，普遍缺乏独立思考、独立解决问题的能力，可见在今后的培养过程中应着重加强对学生核心能力6的培养。

　　6持续改进建议

　　根据以上顶石课程的实施过程及成果总结，将从以下几个方面进行持续改进：(1)工艺流程论证：在设计题目时在保留项目多样性的基础上，加强学生对处理工艺的论证。(2)规范化图纸阅读：课程设计制图前，先指导学生阅读标准化图纸，阅读设计院图审通过后的工艺施工图，解决制图规范化问题。(3)新技术学习：在工艺确定之前，要求学生广泛阅读文献，优先考虑采用新技术，并思考是否可设计到工程设计中。(4)设备选型：强化学生对设备的选型引导。

　　7结语

　　顶石课程概念搭配环境工程课程设计，主要培养学生的专业性核心能力(解决整合性问题、执行设计)和通用性核心能力(团队合作、有效沟通、项目管理、终身学习)。由顶石课程概念可以发现，学生普遍缺乏独立思考、独立解决问题的能力，可见在今后的培养过程中应着重加强此能力的培养，全面推进素质教育的人才培养方针，增强就业竞争能力和职业变换的适应能力，增强自学能力和可持续发展能力，实现具有创新精神的应用型人才培养目标。

　　参考文献

　　[1]张学良，王润孝，杨永．美国高校顶石课程评介及启示[J]．中国大学教学，2017，05：93-96．

　　[2]黄名正，于志海，唐维媛，等．酿酒工程专业顶石课程的教学设计[J]．广东化工，2018，15(45)：245-247．

　　作者：饶瑞晔 胡家朋 吴芳芳 林皓 宋卫军 谢妤 郭绍英