張 婷，賈小寧，謝 剛，趙 霞，周智芳

（蘭州理工大學 石油化工學院，甘肅 蘭州 730050）

一、概述

工程教育是我國高等教育的重要組成部分，對工程教育進行專業(yè)認證是國際通行的工程教育質(zhì)量的保障，也是實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎(chǔ)，其核心是要確認工科專業(yè)畢業(yè)生達到行業(yè)認可的既定質(zhì)量標準要求，是一種以培養(yǎng)目標和畢業(yè)出口要求為導向的合格性評價。

根據(jù)工程教育專業(yè)認證的要求和本校環(huán)境工程專業(yè)人才的培養(yǎng)要求，圍繞區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護，環(huán)境工程專業(yè)培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義事業(yè)合格建設(shè)者和可靠接班人，培養(yǎng)具有可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明理念，具備廢水、廢氣、固體廢物及物理性污染防治和環(huán)境規(guī)劃、資源保護等方面的知識、能力和素質(zhì)，能夠在政府部門、科研機構(gòu)、設(shè)計單位、環(huán)保相關(guān)單位或工礦企業(yè)從事環(huán)境工程領(lǐng)域相關(guān)工作的高級專門人才。培養(yǎng)的學生在畢業(yè)五年左右應具有以下能力：（1）能夠踐行社會主義核心價值觀，具有良好的人文素養(yǎng)、社會責任感和職業(yè)道德；具備團隊協(xié)作精神、溝通交流和工程項目管理能力；（2）具備數(shù)學、自然科學、工程學的基礎(chǔ)知識，掌握環(huán)境工程專業(yè)知識與技能，能夠勝任環(huán)境工程設(shè)計、評價與規(guī)劃、研究與開發(fā)、工程運營與管理等方面工作；（3）能夠不斷學習新知識，跟蹤環(huán)境工程學科前沿，運用現(xiàn)代技術(shù)研究與開發(fā)污染治理新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備；（4）具有可持續(xù)發(fā)展理念，具備國際視野和跨文化交流能力，能夠通過自主和終身學習適應職業(yè)發(fā)展的要求。

項目式教學法（PBL）是一種以學生為中心的面向真實問題解決的國際教學方式，具有以項目為主線、以教師為引導、以學生為主體的特點，改變了以往被動的教學模式，創(chuàng)造了學生主動參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型教學模式。針對這個目標，一些工程設(shè)計類的課程可采用項目式教學的方法，在基本理論的基礎(chǔ)上建立一個立體的知識體系并引導學生解決問題。“污水管道工程”課程是高等學校環(huán)境工程專業(yè)的學科專業(yè)主干課，主要介紹污水溝道系統(tǒng)，雨水溝道系統(tǒng)和排水泵站的規(guī)劃設(shè)計以及施工等內(nèi)容。該課程是一門設(shè)計型的課程，非常適合采用項目式教學。

二、污水管道工程課程的項目式教學設(shè)計

（一）設(shè)計理念

根據(jù)工程教育專業(yè)認證的要求，為培養(yǎng)具有污水處理設(shè)計能力的學生，讓學生能夠針對環(huán)境污染問題提出自己的設(shè)計方案并進行設(shè)計和繪圖，我們提出了設(shè)計型課程的項目式學習的3C1D理念，3C是Comprehend（知識理解），Case-study（案例學習）和Conceive（項目構(gòu)思），1D是Design（方案設(shè)計），指的是在項目式學習過程中學生先通過教師講解對基本知識有一個全面的理解，然后通過案例學習了解項目設(shè)計的方法和步驟，再根據(jù)教師給定的項目進行設(shè)計方案的構(gòu)思，最后根據(jù)構(gòu)思好的方案進行設(shè)計和計算并繪制圖紙。3C1D模式注重學生學習的自主性和實踐性，強調(diào)課程的整體化、系列化、全面化和有機化。

（二）總體設(shè)計

“污水管道工程”課程進行項目式設(shè)計的依據(jù)是該門課程的教學大綱，該課程的主要內(nèi)容包括排水管渠系統(tǒng)，排水管渠水力計算，污水管道系統(tǒng)的設(shè)計，城鎮(zhèn)雨水管渠的設(shè)計，排水泵站的設(shè)計，排水管渠施工、管理和養(yǎng)護，城鎮(zhèn)排水工程的規(guī)劃等。根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)認證的要求，污水管道工程課程應達到一個課程教學目標，即通過該課程的學習，學生能夠系統(tǒng)地學習污水管道系統(tǒng)和雨水管道系統(tǒng)的設(shè)計計算、排水泵站的設(shè)計計算、排水管渠施工等內(nèi)容，能夠進行對各類廢水進行妥善的收集和處理，設(shè)計完善的排水管網(wǎng)系統(tǒng)，使污水能夠順利地排入污水處理廠。

“污水管道工程”課程的3C1D模式分解如圖1所示?？偟闹R體系分為六大部分，包括排水溝道系統(tǒng)的體制，排水溝道系統(tǒng)上的構(gòu)筑物，污水溝道系統(tǒng)設(shè)計，雨水溝道系統(tǒng)設(shè)計，排水泵站設(shè)計，排水管道施工與維護。在學生理解這些知識的基礎(chǔ)上，給學生一些簡單的項目案例進行學習，如污水溝道設(shè)計案例，雨水溝道設(shè)計案例，排水泵站設(shè)計案例等。學生在學習這些案例的同時，會思考某個案例用到了哪些學過的知識，并將學過的知識體系進行重新排列組合，這是將課本知識應用于實際能力培養(yǎng)的第一步。將雨污水排水溝道設(shè)計和泵站設(shè)計等簡單案例進行有機整合，便形成了“城鎮(zhèn)排水工程規(guī)劃”完整的復雜案例。在案例學習的基礎(chǔ)上，給學生一些比較接近實際的設(shè)計題目，讓學生根據(jù)所學知識和案例進行項目構(gòu)思、項目設(shè)計，并進行相應的圖紙繪制。通過3C1D模式的應用，學生不僅學習了相關(guān)設(shè)計理念和知識，也能將所學知識應用到實際的設(shè)計項目中，如在課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計中加入相應的內(nèi)容進行強化訓練，學生便能熟練掌握該種類型的設(shè)計，在畢業(yè)后的工作實踐中也能夠針對實際的城鎮(zhèn)排水問題提出自己的設(shè)計方案并進行設(shè)計和圖紙繪制。

圖1 “污水管道工程”課程的3C1D模式分解圖

（三）項目設(shè)計

根據(jù)課程內(nèi)容設(shè)計的項目一覽表如表1所示。

表1 污水管道工程項目設(shè)計一覽表

從課程的項目設(shè)計一覽表中可以看出，整個課程可以按照三個項目來進行設(shè)計，每個項目又可以分成若干個模塊，每一個模塊對應不同的教學內(nèi)容，分配相應的學時。通過項目設(shè)計可將各章之間的內(nèi)容緊密聯(lián)系起來，便于學生對各章知識的掌握，達到融會貫通的目的，且在掌握知識的同時將所學知識應用于環(huán)境工程復雜問題的解決。

（四）項目式教學的實施

我們以“污水排水管網(wǎng)設(shè)計”項目中的“模塊3：污水溝道系統(tǒng)的設(shè)計”為例來說明項目式教學的實施過程，這個模塊的教學目的是讓學生能在選擇好排水體制以及完成排水工程規(guī)劃的基礎(chǔ)上進行污水管道的設(shè)計。教學過程可以分為三個階段：項目引入階段、項目實施階段和項目總結(jié)階段。

在項目引入階段，為了引起同學們的興趣，教師講授與人們生活息息相關(guān)的水的使用和排放，例如家庭用水設(shè)備及排放廢水中污染物的種類，居民區(qū)生活污水的產(chǎn)生，排放和收集等，學生在這一階段的主要活動是聆聽，如果碰到他們感興趣的話題可以進行適當?shù)挠懻摗?/p>

在項目實施階段，教師正式進入主題，先介紹污水設(shè)計流量的確定方法，例如公式法、調(diào)查法等；然后介紹污水管道系統(tǒng)的平面布置，包括排水區(qū)界的確定，排水流域的劃分，污水廠和出水口位置的選擇，污水管道系統(tǒng)路線的擬定以及泵站的設(shè)置等；再講解水力學設(shè)計方法，由于這部分內(nèi)容比較重要，需要進行詳細解析，這里可以引入一個案例，在講解案例的過程中讓學生循序漸進地掌握設(shè)計方法。最后就是實踐階段：給學生一個實際的設(shè)計題目，讓學生根據(jù)所學知識進行完整的設(shè)計，可以讓學生分組討論后確定設(shè)計方案，教師可以在旁邊指導，并給予意見和建議。

在項目總結(jié)階段，每組學生根據(jù)所給的題目和要求進行匯報答辯，講述設(shè)計過程及結(jié)果，教師和其他學生認真聆聽，給出意見或提出問題，最后教師根據(jù)匯報答辯情況給出成績。

（五）項目式教學的教學效果評價

教學效果評價是對學生綜合學習效果的評估和量化，采用一種新的教學模式時更要對教學效果進行跟蹤和評估，以確定該種教學模式的可行性以及相對于傳統(tǒng)模式的優(yōu)越性。同時也可以從中發(fā)現(xiàn)項目式教學活動中存在的問題，為項目式教學方法、項目設(shè)計等方面的改進提供參考依據(jù)。本研究以教師評價及日常行為記錄兩種評價方式相結(jié)合，對學生的項目完成情況與學習效果進行評價。

教師評價主要是針對學生對每一個模塊的掌握程度給予相應的評估。仍然以“污水排水管網(wǎng)設(shè)計”項目中的“模塊3：污水溝道系統(tǒng)的設(shè)計”為例，我們設(shè)計了幾個學生應該掌握的技能作為教師評價的評判標準，例如是否會計算街坊面積，是否會計算設(shè)計流量，是否會確定設(shè)計參數(shù)，是否會查水力學算圖，是否會進行水力設(shè)計等，根據(jù)學生的項目式作業(yè)給出相應的評判結(jié)果和分數(shù)。

結(jié)語

在工程教育專業(yè)認證的大背景下，為培養(yǎng)具有解決復雜環(huán)境問題的畢業(yè)生，針對環(huán)境工程專業(yè)設(shè)計型課程進行教學改革，開展多種資源輔助下的項目式教學是具有一定的現(xiàn)實意義的。本研究針對設(shè)計類課程的項目式學習提出了全新的3C1D理念，注重學生學習的自主性和實踐性，強調(diào)課程的整體化、系列化、全面化和有機化。在項目式教學中融入3C1D理念，讓學生在掌握基礎(chǔ)知識的前提下學會自主探究，有利于激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的研究能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，加深對基礎(chǔ)理論的理解，實現(xiàn)知識的遷移，為OBE理念下的人才培養(yǎng)打下良好基礎(chǔ)。