施萬勝 謝利娟 繆恒鋒 鄧蕓 阮文權(quán)

[摘 要] 工程設(shè)計能力培養(yǎng)是環(huán)境工程專業(yè)教學的核心任務(wù)之一。通過分析學生工程設(shè)計能力培養(yǎng)中存在的問題，從加強實踐教學入手，探討了促進學生工程設(shè)計能力提升的實踐教學改革方法以及持續(xù)改進措施。

[關(guān)鍵詞] 環(huán)境工程;工程設(shè)計;實踐教學

[基金項目] 江南大學本科教育教學改革研究項目（JG2017077）

[作者簡介] 施萬勝（1980—），男，博士，江南大學環(huán)境與土木工程學院副教授，主要從事固體廢棄物處理與處置研究。

[中圖分類號] G642.0 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）29-0282-03 ? ?[收稿日期] 2019-10-08

一、環(huán)境工程設(shè)計能力的培養(yǎng)與評價

近年來，我國的環(huán)境工程專業(yè)教育為我國經(jīng)濟社會的發(fā)展培養(yǎng)了大批專業(yè)工程技術(shù)人才，為我國環(huán)境管理、污染治理、環(huán)保產(chǎn)業(yè)、環(huán)境教育的發(fā)展以及實現(xiàn)生態(tài)文明建設(shè)起到了重要的支撐。隨著世界經(jīng)濟、科技的快速發(fā)展變化，社會對環(huán)境工程專業(yè)人才能力的要求也越來越高[1]，其中一個最重要的方面是需要高校所培養(yǎng)的學生具備解決復雜環(huán)境工程問題的能力。因此，在當前形勢下，在環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)中，均強調(diào)以解決復雜環(huán)境工程問題的能力培養(yǎng)作為環(huán)境工程專業(yè)教育的最主要任務(wù)[2]。其中一個核心的方面是培養(yǎng)學生的工程設(shè)計能力，這是一名合格的環(huán)境工程師應(yīng)具備的重要能力之一，也是當前工程教育的核心目標。在我國加入《華盛頓協(xié)議》后的工程教育專業(yè)認證體系中，針對環(huán)境工程專業(yè)學生的12項畢業(yè)要求，其中多項要求與培養(yǎng)學生的環(huán)境工程設(shè)計能力有關(guān)。

所謂的工程設(shè)計是工程師在現(xiàn)實約束條件下為具體問題提供切實可行的、可操作的解決方案[3]。結(jié)合我國工程教育認證標準中培養(yǎng)能力要求，環(huán)境工程本科專業(yè)學生的環(huán)境工程設(shè)計能力，應(yīng)該是學生具備利用各種基礎(chǔ)和專業(yè)知識對環(huán)境問題的識別能力;能利用制圖、計算機技術(shù)等現(xiàn)代工具表達和描述環(huán)境問題的能力;能綜合應(yīng)用不同的科學技術(shù)知識針對復雜環(huán)境工程問題提出解決方案的能力，并能體現(xiàn)出一定的創(chuàng)造力;能在安全、環(huán)境、法律、文化、社會以及健康等現(xiàn)實約束條件下對工程設(shè)計方案進行優(yōu)化求解的能力;環(huán)境工程項目涉及的管理與經(jīng)濟決策能力;設(shè)計過程中的團隊合作、溝通的能力等。這些工程設(shè)計能力的培養(yǎng)貫穿環(huán)境工程專業(yè)課程教學始終，是通過學習各門課程來達到的。這些課程成為一個體系，包括數(shù)理基礎(chǔ)課程，經(jīng)濟、管理及人文社會科學等支撐課程，專業(yè)基礎(chǔ)課程，專業(yè)核心課程，專業(yè)實踐課程等。通過這些課程的學習，實現(xiàn)支撐環(huán)境工程設(shè)計相應(yīng)的各項能力要求的達成。

二、環(huán)境工程設(shè)計能力培養(yǎng)過程中存在的問題分析

工程設(shè)計能力的培養(yǎng)最終是通過學習各門課程來達成，而這些課程內(nèi)容及知識會經(jīng)歷各知識點和知識塊—實驗及實習驗證—課程設(shè)計—畢業(yè)設(shè)計的過程積累，經(jīng)過不斷地培養(yǎng)和訓練，使學生工程設(shè)計能力得到提高。其中，課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)不僅培養(yǎng)學生工程設(shè)計能力，而且其結(jié)果可以很直觀地用于反映學生工程設(shè)計的能力積累與提升的情況。其評價結(jié)果或?qū)W生最終的表現(xiàn)就是畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量，具體來講，主要表現(xiàn)在設(shè)計說明書中學生對于相關(guān)環(huán)境問題的識別、分析描述的準確性，所提出解決方案的可行性，在結(jié)合安全、環(huán)境、法律、文化、社會以及健康等現(xiàn)實約束條件下思考所提工程方案的合理性，在工程方案設(shè)計中所體現(xiàn)出來的管理與經(jīng)濟決策過程;和設(shè)計圖紙的完整性、規(guī)范性和準確性等。當然，更長遠或更準確的評價應(yīng)該是在學生進入工作后的能力表現(xiàn)，以及5年以后的工作成就。

這里簡單地從學校教學評價結(jié)果來看，特別是從具體的畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量來看，目前比較突出的問題表現(xiàn)在以下幾方面：（1）環(huán)境問題的識別和描述。在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)中，表現(xiàn)在學生對于所面對的環(huán)境問題，特別是產(chǎn)污環(huán)節(jié)、污染源的源強、污染物性質(zhì)及處理方法等方面的識別與分析不夠全面、準確，導致后續(xù)工藝方案設(shè)計中出現(xiàn)偏差。（2）針對環(huán)境問題提出解決方案。在環(huán)境工程設(shè)計環(huán)節(jié)中，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一些學生會比較盲目，在工藝方案選擇與流程設(shè)計中往往無從下手，或者在計算中直接生搬硬套，最后繪制出的構(gòu)筑物或建筑物的結(jié)構(gòu)圖與實際不相符。這些問題除了與教學過程中教學內(nèi)容的呈現(xiàn)不夠直觀和形象外，還因為目前環(huán)境工程設(shè)計相關(guān)課程教學中偏重理論知識和方法論的教學，案例較少，與工程實踐的結(jié)合有待加強。（3）工程設(shè)計的圖紙表達。圖紙是工程師的語言，是工程設(shè)計從方案文本走向?qū)嵨锏闹匾笇募Ｄ壳霸诋厴I(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)學生在圖紙繪制中存在一些問題，主要表現(xiàn)在圖紙的完整性、規(guī)范性和準確性方面還存在進一步提高的空間，特別是針對各單元設(shè)計細節(jié)中對構(gòu)筑物、建筑物、設(shè)備、管道等的結(jié)構(gòu)和空間布局表達不清晰、不準確或者不完整的情況。這需要我們在教學中更直觀化地呈現(xiàn)環(huán)境工程實踐現(xiàn)場，以加強學生對這些實物的認知。

三、環(huán)境工程設(shè)計能力培養(yǎng)過程的持續(xù)改進

針對環(huán)境專業(yè)學生在工程設(shè)計中表現(xiàn)出來的一些問題，當前最重要的著力點在于如何有效地實現(xiàn)教學過程的直觀化，幫助學生在大腦里構(gòu)建比較清晰的工程實物內(nèi)容，而最直接的是加強集中實踐環(huán)節(jié)的教學，讓學生在實踐中領(lǐng)會所學知識，并逐漸提升對所學知識的應(yīng)用能力，這主要包括以下幾個方面。

（一）實驗教學

實驗教學是強化學生對專業(yè)知識進行直觀化認知的重要過程之一。在環(huán)境工程專業(yè)各實驗教學中一般均開展驗證性、設(shè)計性和綜合性實驗，培養(yǎng)學生對專業(yè)知識的理解和應(yīng)用能力。同時，為了強化學生對污染治理相關(guān)設(shè)施的認知，學校購置了大量的各種環(huán)境污染治理相關(guān)設(shè)施、設(shè)備及組合工藝流程的模擬系統(tǒng)，建設(shè)了餐廚垃圾處理中試生產(chǎn)線。通過這些模擬系統(tǒng)和中試生產(chǎn)線的參觀學習，讓學生非常直觀地了解各污染治理設(shè)施、設(shè)備的原理、功能及結(jié)構(gòu)布局，為構(gòu)筑物設(shè)計及繪圖奠定基礎(chǔ);同時，通過對污染物治理組合工藝流程和餐廚垃圾處理中試生產(chǎn)線的參觀學習，學生可以更直觀地理解各污染介質(zhì)和污染物在各工藝過程中流動、轉(zhuǎn)化及去除行為，分析評價工藝流程安排的合理性，為污染治理工藝方案的選擇及設(shè)計提供思路和借鑒。

（二）實習教學

實習環(huán)節(jié)是學生將專業(yè)所學理論知識與實踐相結(jié)合的重要途徑。環(huán)境工程專業(yè)實習包括認識實習、生產(chǎn)實習和畢業(yè)實習三個環(huán)節(jié)，是學生對環(huán)境問題及相關(guān)治理技術(shù)等環(huán)境工程相關(guān)專業(yè)知識從認知與體會，到印證與體驗，再到應(yīng)用與深化的學習過程，通過這些過程，在生產(chǎn)實踐中不斷培養(yǎng)學生掌握分析及解決復雜環(huán)境工程問題的能力，并為最終進行環(huán)境工程設(shè)計奠定堅實的基礎(chǔ)。目前，我校環(huán)境工程專業(yè)三個實習環(huán)節(jié)分別安排了2周、6周和5周的實習時間，分別在第4學期、第6學期期末和第7學期期末開展。在國家工程教育認證和不斷提高培養(yǎng)學生解決復雜環(huán)境工程能力要求的大背景下，我校環(huán)境工程專業(yè)積極探索提升實習環(huán)節(jié)教學效果的方法并進行不斷的持續(xù)改進。以畢業(yè)實習環(huán)節(jié)為例，近幾年來，專業(yè)不斷強化了本科實習環(huán)節(jié)的教學工作，將畢業(yè)實習時間由過去的2周增加到5周，并根據(jù)教學效果和教學質(zhì)量評價過程的信息反饋，不斷對教學過程進行持續(xù)改進，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）強化實習準備和實習安排。針對學生實習要求，建立了更加完善的實習基地，所涉及的實習內(nèi)容涵蓋了水污染治理、大氣污染控制、固體廢棄物處理與處置、土壤污染修復等相關(guān)技術(shù)知識。在實習安排上，采取“參觀型”和“準員工型”相結(jié)合的實習方式。一些基地的實習采用參觀的形式，以擴大的學生的知識面為主，使學生更廣泛和更直觀地了解各種類型污染的治理技術(shù)和實際工程應(yīng)用，特別是為學生在未來針對各類污染源的治理工程項目中進行工藝方案設(shè)計時提供一些參照。一些實習基地的實習采用“準員工”的實踐形式，學生在某工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)進行1～2周的集中實習，在實習中可以從企業(yè)安全生產(chǎn)、產(chǎn)品生產(chǎn)工藝、物料平衡、產(chǎn)污環(huán)節(jié)分析及源強計算、清潔生產(chǎn)與污染控制工程措施、污染治理的工藝流程、污染治理設(shè)施的功能結(jié)構(gòu)及設(shè)計參數(shù)、環(huán)保設(shè)備的選型、管道設(shè)計及布局、污染治理設(shè)施及輔助建筑物等的空間布局、污染治理設(shè)施與設(shè)備的運行及調(diào)控等全方位理解和應(yīng)用環(huán)境工程設(shè)計的相關(guān)原理和基礎(chǔ)知識，深入體會實現(xiàn)一個完整的環(huán)境工程項目方案設(shè)計所需要的思維方式、思維過程和相關(guān)知識儲備，為未來工作中解決各種復雜環(huán)境工程問題奠定基礎(chǔ)。（2）實習中加強知識引導，減少實習中的盲目性。在畢業(yè)實習開始前，各實習指導教師需先深入實習基地，對即將進行的實習過程與企業(yè)進行全方位的對接和資料收集，編制完整的實習指導材料供學生預習和參考，減少實習中的盲目性。同時，加強對學生實習過程的引導。一是做好實習動員，和學生明確實習的重點和面向環(huán)境工程設(shè)計的問題導向，結(jié)合環(huán)境工程設(shè)計說明書內(nèi)容編制要求擬定實習報告書的書寫內(nèi)容和格式，以引導學生加深對環(huán)境工程設(shè)計方案編制過程的理解，以提高學生實習的針對性。二是實習指導教師加強對學生實習過程中的引導，督促學生做好預習和準備，并通過布置作業(yè)的形式讓學生帶著問題去實習，增強學生參與實習的積極性，避免走馬觀花式的實習形式，提高實習效果。三是在學生實習總結(jié)匯報以及實習成績評定等方面指導教師要引導學生側(cè)重對實習過程中與環(huán)境工程設(shè)計相關(guān)問題的理解與思考。

此外，針對畢業(yè)實習環(huán)節(jié)，學院建立了完善的信息反饋機制，一是外部信息反饋，學院與實習基地單位保持密切的交流和溝通，建立了教學質(zhì)量外部信息反饋和評價機制，就學生實習實踐效果及存在的問題進行交流，并用于指導實習過程的持續(xù)改進;二是內(nèi)部信息反饋，是通過學生的實習表現(xiàn)、實習報告和實習總結(jié)匯報等綜合成績以及實習后的學生座談和問卷調(diào)查等形式，理清實習中好的方面以及存在的問題，并根據(jù)這些問題在下一次的實習中進行持續(xù)改進。

（三）畢業(yè)設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計是實踐性教學最后一個環(huán)節(jié)，是從理論學習向工程實踐過渡的重要環(huán)節(jié)，也是完整的再現(xiàn)和強化環(huán)境工程設(shè)計能力培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。畢業(yè)設(shè)計除了考查學生文獻查閱能力、語言表達能力、獨立學習能力等以外，更重要的是考查學生的環(huán)境問題分析、工程方案設(shè)計、工藝計算及圖紙繪制等環(huán)境工程設(shè)計能力，也即綜合評價學生應(yīng)用專業(yè)所學基本理論知識，分析和解決復雜環(huán)境工程問題的能力。為了避免出現(xiàn)閉門造車、不能聯(lián)系工程和生產(chǎn)實際的問題，結(jié)合以往畢業(yè)設(shè)計說明書和圖紙的質(zhì)量，學校一直在積極采取措施促進學生畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)與實際的生產(chǎn)相結(jié)合，并進行教學過程的持續(xù)改進，主要包括以下幾個方面：（1）積極支持青年教師積累工程實踐經(jīng)驗，如鼓勵青年教師多參與學生的實習實踐環(huán)節(jié)，多參與企業(yè)環(huán)境治理等相關(guān)橫向課題，以及邀請來自市政設(shè)計院的工程師到校開展工程設(shè)計方面的講座、培訓等。（2）積極鼓勵教師與各行業(yè)生產(chǎn)管理第一線的工程技術(shù)人員聯(lián)合指導學生的畢業(yè)設(shè)計。通過校企聯(lián)合指導課題，增強課題的實際應(yīng)用價值，為學生提供良好的工程環(huán)境。學生在完成畢業(yè)設(shè)計的過程中，可以隨時請教企業(yè)中經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員，學到許多課堂上學不到的、學校教師也無法傳授的一些實踐經(jīng)驗。（3）在校內(nèi)教師指導的基礎(chǔ)上，邀請有經(jīng)驗的工程師參與畢業(yè)設(shè)計的過程檢查和畢業(yè)設(shè)計答辯環(huán)節(jié)，從多角度對學生的工程設(shè)計過程進行查缺補漏，確保整個環(huán)境工程設(shè)計過程的完整性和設(shè)計內(nèi)容的準確性。經(jīng)過近幾年的努力和持續(xù)改進，我校環(huán)境工程專業(yè)本科生的畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量有了明顯的提升。

四、結(jié)語

環(huán)境工程設(shè)計能力的培養(yǎng)是一個系統(tǒng)化和循序漸進的工作。本文在分析當前環(huán)境工程專業(yè)學生工程設(shè)計能力培養(yǎng)存在的問題的基礎(chǔ)上，加強實踐教學改革，提高教學過程的直觀化效果，從而促進了學生環(huán)境工程設(shè)計能力的提升。

參考文獻

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