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中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:1674-9324(2016)01-0152-02
随着社会经济的快速发展,人们的生产生活方式也发生了很大变化,环境问题在这种背景下越来越突出,受到了社会大众及国家的高度重视。给水排水工程专业是以培养城市给水排水、水资源开发利用以及污水治理等方面的高级工程技术为目标的,从而满足社会对应用型、实践型工程技术人才的需求,不仅应使学生具备全面扎实的基础理论知识,同时还应具备较强的实践能力与专业技能。
一、给水排水工程专业实践教学概述
目前,给水排水工程专业在课程设置方面以培养具有扎实基础知识及实践应用能力的专业技术人才为目标,主要包括基础课程的设置以及实践环节的安排,其中基础理论课程主要有《城市与建筑给排水工程》、《市政污水处理》、《给水排水工程仪表与控制》以及《工业废水处理》等十余门课程,从而使学生全面掌握给水排水专业的基础理论知识及方法,提高学生的工程素养[1]。同时,作为以培养实践型、应用型专业人才为目标的专业,课外实践教学的质量与水平直接影响着学生的综合素质及专业实践能力,是对理论基础知识的延伸与拓展,对其在实际应用中的具体体现。在实践教学环节中主要从实习与设计两方面对学生的工程实践能力进行加强,其中课外实习主要包括认识、生产、毕业、金工以及测量等实习内容。在专业设计中包括课程设计与毕业论文的撰写,课程设计的内容具体包括给水处理厂、排水管网、水泵站、污水处理厂等方面的课程设计。实践教学不仅能够进一步巩固学生的基础理论知识,使其在工程实践教学中检验自身的知识体系是否完整以及知识掌握及应用情况,同时能够培养学生的工程思维,使其深入了解工程一线岗位的要求与实际需求,具有不可忽视的现实意义。经过大量实践教学经验表明,实践教学环节能够反映出学生对专业知识及技能的掌握情况,学生通过在实习过程中进行观察和总结,并结合自身知识形成实习报告,教师对其工程设计所使用的计算方法以及图纸绘制进行评价能够得到有效的反馈信息,并作为教学跟进和完善的依据,从而更好地培养学生的工程素养。
二、给水排水专业毕业生需要提高工程实践能力的迫切性
当前,在给水排水工程专业的实践教学中仍存在部分问题,如部分教师虽然理论知识教学能力较强,但在实践教学中存在工程实际经验不足,导致教学质量得不到保证的问题。实际中,施工管理、工艺设备讲解以及工程设计等部分的内容都要求教师具有深入了解的知识储备。同时,教师的实践教学能力也有待提高,对于实践性特点突出的专业,要求教师能够在课程设计及实习等方面指导和帮助学生。但是,由于目前各高校在吸收优秀师资力量时存在以学历、科研成果为标准的现象,使得教师的工程实践能力得不到保证,对实践教学的开展十分不利。此外,生产实习是提高学生工程实践能力最直接、有效的措施,能够使学生对水处理相关工艺进行更加全面、深入地了解。然而,由于水处理工艺需要系统化的机械设备、控制措施以及检测仪表等内容的支持,这使得高校在开展生产实习教学的过程中受限,课程设置方面对水处理设备的教学内容也较为缺乏,较少组织学生去水处理行业相关的企业进行生产实习,十分不利于培养学生的工程实践能力[2]。随着高等教育改革的不断推进,“卓越工程师计划”的提出为各高校给水排水工程专业提出了新的要求,应以培养具有创新精神、实践能力的高级技术人才为目标,这同时也是设计院、施工单位、安装公司、政府管理部门等用人单位对学生在工程实践经验方面提出的要求。因此,当前高校给水排水工程专业在培养学生工程实践能力方面亟需进行改革和提高,以实现培养应用型、创新性的高级专业工程人才的教学目标。
三、加强给水排水专业学生工程实践能力的对策
(一)理论课程教学中的提高
在教授给排水理论基础知识的过程中应从培养学生给水排水工程系统的思维模式的角度出发,引导学生结合实习实践经验对基础理论知识进行梳理和归纳总结,对给排水管道系统、建筑给排水工程、新兴技术和需求以及水资源保护利用工程设计等内容进行了解,从而建立并完善自身的给排水整体知识体系结构[3]。此外,教师还应引导学生积极关注水处理工程相关的法规、经济、建立、施工等方面的知识与政策,形成完整的城市水系统运营管理的思维模式,从而提高自己在工程实践应用中的问题解决能力,为今后走入岗位工作奠定基础。
(二)课程设计、毕业设计中使用新的规范、标准、手册、产品的样本
在课程设计中以给水排水专业的教学大纲为依据,并以工程设计规范要求为基础进行设计,如泵站课程设计、排水管网课程设计以及污水处理厂设计等,并以校企结合的形式进行。在毕业实习与设计中可以采用组织学生进行“边实习边设计”的方式,学生在确定毕业设计的方向与内容后,通过参与现场实际工程项目从而提高设计的合理性与科学性。同时,在教师与现场技术人员的指导下,由学生独立进行设计并完整任务,不仅能够巩固学生对基础理论知识的掌握,同时能够有效提高学生的问题解决能力与实践应用能力。
(三)增加生产实习的方法提高工程实践能力
因此,有条件的高校应积极与水处理生产及管理单位进行联系,建立实习基地,为学生创造参与生产实习的机会,使其能够对风机的种类、管道的相关知识、阀门的特征以及PLC的控制原理等内容进行全面了解,帮助学生积累实践经验。同时还需注意在选择实习单位时应主要其是否具有一定的代表性,是否能够为学生提供充足的生产实习时间,并且应要求实习单位为学生提供参与主要生产环节的机会,能够全面熟悉水处理工程的实际运行及管理工作[4]。
(四)聘请企业技术人员参与教学
通过聘请工程设计、施工及监理单位具有资深经验的技术人员参与给水排水工程设计与施工的教学环节中,能够帮助学生更加全面、深入地了解工程设计及施工方面的规范性、实践性知识,培养学生的工程素养。同时,校方还可以聘请污水厂、排水公司以及自来水厂等单位中对给排水设施具有丰富管理和运行经验的专家,对给排水工程的运行管理特征以及设备的工艺进行讲解,从而提高学生对实践教学的参与积极性。在聘请技术专家进行教学的过程中可以通过专题讲座、学术报告以及研讨活动等方式进行,拓宽学生的知识视野,为学生了解给排水工程实际创造机会。
(五)在卓越工程师计划中实施经验的积累
卓越工程师计划是针对当前给水排水专业实践教学中存在的问题提出的,旨在培养具有实践应用能力的高级技能人才,某高校给水排水专业在实施“卓越工程师计划”的过程中从培养方案及实践教学环节的设置两方面进行:
1.以培养学生的工程实践能力为核心制定人才培养方案,从课设试验、施工实习、课程设计以及毕业设计等七个方面对培养计划进行安排,以培养目标为导向选择给水排水工程设计、施工及管理等企业作为实践教学基地,同时聘请具有工程实践经验的专家、技术人员在实习基地为学生进行现场指导[5]。
2.要求学生的实践学习实践累计足够40周,并在实践学习过程中撰写专业论文以及课程设计,从而提高学生的工程实践能力。同时,通过在课堂教学中以校企合作的方式培养学生的研究能力与创新能力,以给水排水实际工程项目为学习内容,让学生参与到项目研究、设计与开展的实际过程中,从而结合自身的理论基础知识切实运用到工程项目中,培养其成为卓越工程师的潜质。
3.在卓越工程师培养方案中设置基础教学、实践教学以及其他实践教学环节,为培养学生的工程实践能力创设良好的教学环境,如在基础教学中设置金工实习、计算机训练以及水分析化学实验教学等;在实践教学中设置认知实习、生产实习、毕业设计与实习等;在其他实践教学环节中积极组织创新能力拓展项目以及科技文化活动等。四、结束语综上所述,给水排水专业是以培养具有工程实践能力的应用型、实践型专业人才为教学目标的,以期为广大企业输出高质量、高能力的人力资源。实践教学环节作为提高学生实践应用能力的重要环节,应引起广大教育工作者的重视,针对当前存在的问题进行深入研究,从而提出有效的对策,保证教学质量,从而实现给水排水工程专业的长足发展。
参考文献:
[1]路程,柴蓓蓓.给水排水专业《水工程经济》课的教学改革探讨[J].新西部(下旬刊),2015,(3).
[2]沈红心,隋铭皓,邓慧萍,等.基于卓越工程师教育培养计划的给水排水专业人才模式探索[J].教育教学论坛,2012,(34).
[3]于文波.浅谈高职院校给水排水专业施工课程教学改革[J].价值工程,2014,(18).
在专业设置上,结合专业特点,构建应用型实践教学的内容体系,结合地方经济建设和社会发展的需求,通过对专业实践课程进行优化、调整、组合等,改革教学内容,增强服务社会的意识。
1.1合理设置综合实验项目
结合专业建设,教学实验采取了实验室与专业教师共同协作的工作管理机制。此外,根据教育培养方案的修订,积极申报中央与地方共建项目,为实验室条件的改善和实验项目的优化打下了良好的基础。在教学过程中,以目前先进的B2B$flB2C管理模式为理念,以学生培养质量为目标,在传统实验技能培训的同时,在原教学培养方案基础上增设综合实验一和综合实验二。实验以验证型实验为基础,增加设计型和综合型实验,改革的重点将原水质工程学实验一和水的物化处理模拟实验设置为综合实验一(16学时),其主要内容包括:混凝实验、自由沉淀实验、过滤实验、离子交换实验和水的物化处理模拟实验;将原来的水质工程学实验二和管道及消防演示实验设置为综合实验二(32学时),主要包括:成层沉淀、活性炭吸附实验、曝气设备充氧实验、污水耗氧特性曲线测定实验、水的生化处理模拟实验、管道及消防演示实验。学生通过设计组合实验装置,从培养活性污泥开始,测定SVI,MLSS和D0等运行参数,分析进出水水质,确定各污染物(COD,BOD,TN~HTP等)的去除效率,通过综合实验,可以让学生对活性污泥法处理生活污水有实质性的了解,提高了他们分析问题解决问题的能力。
1.2加强实验教学的组织,进行开放性实验
实施开放性的实验教学,有助于提高学生的参与意识和动手能力,为学生创造了一个能发挥自身特长的教学环境。学生实验由上课教师和专职实验人员指导,在课堂教学时,上课教师讲解实验原理,同时进行网络课堂教学,学生可在网上查阅实验原理、实验方法,并对提出的问题进行思考,根据实验大纲的要求,自己动手编写实验方案,并对实验进行论证,然后自己动手进行实验组装。特别是综合型实验,学生要完成实验项目计划书,对给排水管道布置方式以及废水处理方案进行可行性研究,结合布置的课程设计进行设计计算(我院课程设计在平时完成计算),实验时根据进水水质和出水水质要求,调整设计参数,分析运行结果,将实验参数用于课程设计。为加强学生的动手能力,实验小组严格控制在4人/组,实验室在时间、内容和条件方面全部面向师生开放。实验指导教师实验前完成实验计划书、实验时记录实验台账、课程实验结束,提交实验总结表,以加强实验规范化管理。作为开放性实验,学生还可根据个人或小组的兴趣与爱好,根据课堂内容,在课后自选课题、自定实验方案、自选实验仪器设备、自主完成实验项目。
2积极引导学生申报科研课题
应用型大学要特别重视实践教学在培养应用型人才方面的重要作用。我校把创新精神与实践能力的培养作为学生素质教育的核心内容,重视传授知识、培养能力、提高素质、协调发展,在加强实践性课程建设、建立创新精神培养机制。对毕业班学生,为了培养学生科研能力,我院积极引导并组织学生申报大学生校级和省级立项科研,并由副教授以上教师指导。通过深化教学改革,引导和鼓励学生参与科研创新活动,激励学生勇于探索、敢于创新,不断提高学生的创新精神和实践能力。学院还为学生准备了专门的实验场所,同时利用环境工程省重点实验室进行实验。
为保证学生的科研质量和提高科研水平,目前参加科研人数控制在总人数的20%以内。近几年学生部分科研立项情况见表1。
3利用地方优势加强实习基地建设
3.1加强专业实习基地建设
近年来,我院加强与苏州市各部门的合作,已建立实习基地18个,包括水厂、污水厂、高级宾馆建筑给排水、企业及科研院所等,保证了学生充足的实习场所。我院根据校教育质量工程建设的要求,所有的实习基地规范化建设,包括签订协议书、挂牌、聘请实习指导教师、建立实习记录档案、设立图书图纸阅览室和实习教室,合格1个验收1个,每年有计划的进行建设和改革,取得了良好的效果。如苏州新区污水处理厂,采用现代化的模式管理。学院和厂联合编写了实习中英文讲义,采用多媒体教学,同时有实习安排计划书,学生实习内容包括:听报告、现场蹲点、跟班操作、阅读图纸、讨论运行中存在的问题、提出解决问题的办法等,从实践中体会所学的理论知识。实习外聘指导教师由厂总工程师负责,新区污水厂严格管理,历年实习情况都有记录,外聘指导教师对实习学生的情况写出评语,作为实习成绩的评定依据之。
3.2加强社会实践环节,使学生了解社会,适应社会需求
通过长期致力于实践教学的建设,实习基地的建设以及产学研相结合,学生将课堂理论知识与工程实际相结合,并积极参与社会实践活动,学生的工程实践能力和创新意识能得到有效地锻炼和提高。2006年以来,我院在大学生暑期社会实践活动中,积极组织并获得了明显成效。表2所列为近几年学生社会实践获奖情况。2004年以来,学院还先后与苏州排水管理处、苏州高新区环保产业协会及苏州市园林局、苏州市环保局等单位协作,在苏州市污水截留工程技术研究、苏州市园林水质改善及人才培养方面进行合作,取得了显著成效,受到了社会各界的广泛好评。通过产学研结合,不仅将科研成果应用于教学,锻炼了教师队伍,而且培养了学生能力,促进了学科建设,服务了地方经济。
4加强课程设计和毕业设计环节
4.1合理设置课程设计,贯串教学全过程
课程设计是培养学生工程应用能力的重要实践环节之一,是一所学校教学质量最本质、最综合的直接体现。本专业培养计划(培养方案)中,设置了6个专业课程设计及1个水工程经济课程大作业。每个课程设计和大作业均编写了教学大纲,并根据教学大纲的要求编写了课程设计任务书和设计指导书,每个班配备2名课程设计指导教师。为了保证课程设计的质量,教师将课程设计的任务书和指导于期中发给学生,任务书和资料每位学生均有所区别。比如对于给水排水管道工程的课程设计方面,以教研室为单位,设立了专业图库,收集不同地区的地形图,可以满足学生课程设计对图纸的要求,同时每个学生的进出水水质、水量均不相同,完全做到1人1题,从而避免学生的抄袭现象。同时,给水管网的设计在前段,设计的数据和结果用于后段排水管网的设计。课程设计集中指导。方案确定和计算结合平时作业进行。学生进行实验(特别是综合实验)时需对设计参数进行验证。设计周主要进行图纸设计和编写设计说明书。学生课程设计成果包括设计计算说明书和设计图纸,教师根据教学大纲的要求进行批改,并结合学生平时的表现给出成绩,并填写评分表。所有学生的成果集中保存,形成一个整体的综合性管网设计。
4.2加强毕业设计环节,强化综合训练
1.1建立以自来水厂主系统为核心的实验教学新模式
根据以往的教学模式,开设给水工程实验时,和环境工程一样,仅从全部单元实验项目中选符合大纲要求的6~8个单元实验,独立进行实验。例如过滤实验,仅需在单元构筑物“无阀滤池”上完成实验,分析准备好的水样进出无阀滤池的水质情况,观察滤池效果即可,无需考虑其他构筑物有没有相关影响,缺乏水厂工艺流程的系统实验认识。给水排水专业学生毕业后,大多从事给水排水工程设计、施工工作,学生应该在掌握单元实验的基础上,更加侧重于系统地掌握全套流程装置的整体运行状况,并熟悉各构筑物的工程结构、设计施工及整体布置,以便毕业后从事相应的给水排水工程设计工作。因此,在实验教学中引入水厂布置及全套流程装置模型,建立以自来水厂工艺流程系统为核心的实验教学新模式,提高专业认识。主要有以下两点:(1)在模型展示中提高工程感观性。在开展实验时,可通过全套流程装置模型展示水厂从进水到出水的整体工艺流程布置,把原来单独开设的过滤、自由沉淀、活性炭吸附等单元实验系统地展示在流程中,通过这种展示,学生可以熟悉各构筑物的结构原理,也可观察水厂各单元构筑物之间的高程关系及其设计的重要性,为以后设计打下基础。(2)改进实验教学方法。由于模型的引进,给水工程实验也可围绕该模型开展设计性工程实验项目,把实验教学由“独立型”转向“系统型”,学生可以根据设计的流程连接各单元构筑物,模拟水厂设计运行效果,分析实验结果并思考改进的措施;由此,不仅能让学生学到观察、分析、推理、判断、归纳总结的技能,而且能结合专业理论进行实际应用,从而更好地理解专业理论知识,全面训练学生科学实验能力、工程应用能力、综合创造能力,掌握解决工程实际问题的方法。通过实验模拟运行水厂的设计效果,突出专业的工程性,学生在夯实实验基础的同时,还体现出了水厂全套流程的工程设计,明确给排水专业的工程设计内容,实现“给水排水实验、设计、实习”三位一体的一体式教学。
1.2建立给水排水模型设计等实践活动,构建新型模式
创新教育中,创造性思维的培养和训练是重点[3]。给水排水工程学生在扎实专业基础知识的同时,需具有较强的分析研究和实践创新能力,才能在以后的工作中解决工程技术难题,这需要不断地进行各种形式的强化训练,开发学生的各种潜能。2011年10月,我校首次在2009级给水排水专业学生中举行“第一届给水排水模型制作大赛”,学生通过自由组队,制作相关给水排水专业模型参赛。比赛有以下特点:(1)模型范围:给水排水专业方向为主,①建筑给水排水方向:生活(或消防或合用)水箱、生活(或消防或合用)水池、消火栓箱、建筑给水(或排水、消防)管道系统、自动喷水灭火系统;②室外给水排水方向:室外小区给水(或排水)管道系统、检查井、隔油池、化粪池;③给水厂和污水厂方向:沉淀池、滤池、清水池、曝气池等。相关设计尺寸均可参考相关教材,或从网上下载相关标准图片和设计图纸作为模型参考尺寸,要有相应模型的基本简图。(2)评分标准:对模型的整体完整美观程度、实用性、创意、工艺等方面进行评比。(3)学生层次:不同层次的学生可根据自己的综合素质、知识结构、理解能力和实践水平等,自主选择设计水厂的单体构筑物或水厂整体装置模型进行创新性设计,通过实验试运结果或创新程度等方式进行评选,提高学习的兴趣。通过查阅课外资料与动手制作模型,增加学生对专业相关知识的了解,从理论知识联系到实际的工作构件,加深学生对各构筑物的结构形状及原理的认识和了解,另一方面,可促进班级间的交流,营造更好的学习氛围,教学由“被动式”转为“主动式”,为学生提供“创新”的模拟平台。
2实践与效果
2.1实验教学突出本专业方向,区别环境工程,工程性突出通过教学实践,本届学生较往届学生专业认识明确,通过对水厂总体布置的感观形象认知,对各构筑物的具体结构有更深入的体会;同时,本届学生在进行相应课程的课程设计时,例如,给水厂课程设计、污水处理厂课程设计等,比往届学生更能理解设计的原理和基础,更能注意设计相应结构时的细节问题,设计更完善,更合理,各门课程设计平均成绩比往届高2~4分,为毕业后较快地胜任实际工作打下工程基础。
2.2有利于提高学生的应用能力和创新能力、提高教学效率通过模型比赛,学生在自主进行水厂模型设计时,往往会主动参观实验室水厂模型或上网查找相关资料并进行思考,一方面,加强了工程设计能力,创新能力,另一方面,提高了自主学习的能力,营造了浓厚的学习气氛,班级凝聚力加强。由于状态积极向上以及对专业认识深刻,2009级学生多人次获得院校级优秀奖学金,班集体也多次获得院级优秀称号;2013年1月,全级77人中有17人参加考研,创往届学生考研比例的高峰;在进行课程设计和毕业设计时,领悟程度和设计能力较往届都有很大的提升。
教学样式单一。给排水工程是一门工程实践性较强的课程,但是受到现场实习场地的制约及工程施工周期特点,很难组织起与课堂教学相应的工程现场实习。同时,针对学生的单向填鸭式教学已在众多领域证明难以达到预期教学效果,增进与学生间的互动显得尤为重要。
课程设置。就目前的环境工程专业课程设置而言,与传统的建筑给排水、室外给排水等专业领域相关的基础课程并不多,在有限的课堂教学学时内,学生的知识结构和体系并没有完全建立,这对给排水工程的教学开展较为不利。本课程的第三章为给水排水管网水力学基础,这一章的内容自身较为重要,是前期基础课程的总结及知识体系的强化,如果先修课程水力学基础等学时设置更多,学生掌握得更为牢靠,则这一章内容可用1~2个学时完成,而把更多教学学时安排在后面的给排水管道设计尤其是污水管道计算等内容上。针对目前状况,笔者认为应加大前修课程水力学基础等学时,对于流体力学、工程制图等课程,应该引导学生高度重视,并且缩小本课程与这些先修课程的时间间隔。这样,学生的相关水力学背景和知识架构已经建立起来,则第3章给水排水管网水力学基础部分就可以适当减少学时,进而把教学重点放在后面给水管网、污(雨)水管网的设计计算上,学生遇到涉及到的一些教学难点、重点才不会知难而退、半途而废。
完善实践教学。本课程是一门工程实践性质较强的课程,与生产实践关系密切;在带学生进行现场实习等环节时,有意识地引导学生关注相关工厂中给排水管道工程方面的设施、设备、材料等,让学生在学习本课之前就有一个直观的认识。另外,任课教师注重有关工程方面施工的现场图片或视频等信息的收集整理,鼓励学生对身边的有关给排水工程施工多加留心观察,正所谓从实践中来,到实践中去,一切理论知识尤其是工程学科的相关知识内容都是来源于生产生活实际,如果我们的教学活动仅仅止步于书本,一方面学生会陷入抽象晦涩的理论而不知所云、难于理解,另一方面脑海中形成的知识体系很不牢靠,只是疲于应付考试,没有真正物化为自己的知识结构。给水管网设计及平差、污水雨水管网设计等内容结束后布置相关设计题目。将学生分成若干小组,每个小组的给(污、雨)水设计量不同,所处区域不同;同时引导每个小组内的同学独立完成课程设计中的不同设计和计算部分,并视教学课时情况决定是否让学生交叉完成其他同学的设计工作;在设计完成后,以小组为单位,组织学生针对自己小组的设计思路和具体完成情况进行说明,引导同学就各组设计完成情况进行讨论和分析,既可以促进对教学内容的吸收理解,又可以锻炼同学的讨论概括和表达能力;而且可将课程设计的完成情况作为本课程平时成绩的一项主要依据。
一、前言
给水排水工程专业是高等工科院校普遍设置的一个专业,实用性较强,社会对该专业人才需求较大。该专业主要分三个研究方向:给水工程、排水工程、建筑给水排水工程(以下简称“建水”)。学生的毕业设计一般选其中一个方向进行研究,如其中的“建水”方向主要是培养学生独立完成建筑给水、排水和消防给水工程设计能力。
毕业设计是高等工科院校学生培养计划的最后一个实践性教学环节,是对学生大学期间所学基础知识、专业知识的全面总结与提升,旨在培养学生的独立分析、解决问题的能力,是对之前各个教学环节及其内容的深化和运用。通过毕业设计教学环节,使学生得到成为一名工程师所必需的基础训练,培养其查阅中外资料、撰写说明书、绘制施工图等能力,为学生走向社会、参加工作打下扎实的基础。
基于给水排水工程专业教学大纲,结合笔者在设计院从事民用建筑给排水工程设计工作的经验、“建水”课程教学和“建水”方向毕业设计指导实践,并针对专业特色、设计要求、就业需求、本校培养目标等,笔者对高等学校给排水工程毕业设计(“建水”方向)的教学方法进行了探讨,主要包括题目选择、方案制定、进度控制与指导方式、课程设置、实践环节等方面,并对如何提高毕业设计质量提出了几点建议,以期更好的发挥毕业设计教学环节作用、使学生更好地掌握知识并得到全面的提升。
二、教学方法的探讨
(一)题目选择
毕业设计题目选择既要以专业教学大纲为基础、完成相应的设计内容,又要兼顾学校的办学特色、与学生的基础水平相适应,还要满足社会对专业人才的需求、融合本专业最新的技术与工艺,同时应让学生有实践的机会、弱化毕业设计“纸上谈兵”的缺点。
因此,“建水”毕业设计的题目选择一般考虑几个方面。首先,应选择综合性的高层民用建筑,以便尽可能覆盖“建水”知识(即涵盖建筑内部各种给排水系统),让学生得到全面、系统的训练。其次,该建筑应实际存在,且已基本完工或进入管道安装阶段,以便学生在设计的过程中前往参观、学习,让学生有直观的认识、提高对毕业设计的兴趣。最后,应有该建筑的实际“建水”施工图,方便导师指导学生设计,也可在毕业设计结束后,让学生进行对照、找出自己设计和绘图等方面的差距,进一步深化对实际工程的理解。
为满足上述条件,笔者一般选取一类高层综合楼、宾馆、商住楼等作为毕业设计题目,并且都是曾经的设计院同事或自己以前的作品,且均已完工或处于施工状态。从实际教学效果看,此类题目比较合适。这样笔者清楚该建筑的设计理念与内容,了解设计与施工的衔接过程,能结合当前最新、最实用的材料、技术指导学生设计;在设计过程中带领学生现场参观、使学生获得良好的立体印象并提高了对设计的兴趣;在完成设计后让学生与实际施工图进行对比,找出差距,加深学生对理论与实际的认识,强化对本专业的理解。
(二)设计准备
一般高校都把毕业设计安排在大四的最后一个学期(共16周左右),扣除开学初期学生的散漫心态和最后的答辩阶段,以及中途的找工作、实习等干扰,学生真正安心做毕业设计的时间仅2个多月。而即使一名工程师,完成一个一类高层建筑的给排水设计,也需要一个月左右。因此,若想学生顺利完成毕业设计,除了适当降低设计难度(如省略空调凝结水系统设计、少画卫生间详图等),还应充分调动学生的积极性、保持学习的连贯性,让其合理利用寒假时间,完成一些毕业设计的准备工作。
笔者的做法是在大四第一学期结束后寒假前,就整理好下学期的毕业设计材料(设计题目的图纸、任务书、指导书等)并发给学生,要求学生在家熟悉图纸并思考设计方案、复习前一学期“建水”课程内容、提高CAD操作水平等。这样,在来年的学期开始后,学生对设计题目已有初步了解,对“建水”知识也比较熟悉,可以较快进入设计状态。而且此时的学生已初步明确工作的方向,拟从事“建水”方向工作的学生,迫切希望多学点知识,也愿意在寒假做些准备工作。
(三)进度控制与指导方式
学生精力充足、思维活跃,但自我控制能力较差,容易产生惰性、忽视毕业设计;同时部分学生忙于实习、找工作等而分散了精力,容易完不成设计。因此进度控制是毕业设计成功的前提,需要根据学生的特点和实际情况,安排设计进度与指导方式。
笔者在制定毕业设计进度表时,会充分考虑学生进入状态快慢、设计内容难易、学生新鲜度高低等方面,以便充分调动学生积极性、克服客观困难、细分设计进度、保证及时高质量的完成设计。如早期阶段要求完成开题报告、外文翻译等简单内容;待学生进入设计状态后,开始图纸绘制阶段,并按各给排水子系统(如消火栓系统、给水系统等)进行细分时间、规定时间内完成相应设计内容,而且考虑学生的新鲜感、疲倦度和实际工程的设计进度,按先难后易、模拟工种配合等因素安排设计内容;后期则是写计算说明书、整理图纸、准备答辩材料,最终参加答辩。如笔者自定的某次毕业设计进度表见表1(具体设计内容的细分时间略)。在设计过程中,严格执行该进度表,关注每位学生的设计进度,确保其顺利完成设计内容。
表1:毕业设计进度表
由于学生设计进度快慢不一,部分学生实习、找工作忙,现代通信手段发达等特点,毕业设计的指导方式也可以多样化,而不必采取传统的单一教室集中讲课方式。如笔者一般规定每周一次集中在教室辅导半天(学生自带电脑),教师可随时掌握学生设计进度,同时对学生共性的疑问进行统一解答,学生也可感受集体努力设计的氛围。其余时间则以QQ、邮箱、电话、少数同学到办公室内答疑等方式进行指导,以解决学生随时的疑问,也方便外出实习学生提问。
(四)实践环节
毕业设计是学生走向社会的最后一个实践性教学环节,也是理论与实践相衔接的一个模拟战场。给排水工程专业毕业设计尤其着重对学生进行工程师目标培养,使学生进入社会后能从事设计、施工、管理、研究等岗位,因此对学生的实践能力培养是不可忽视的。因此在进行毕业设计时,除了理论提升外,还需增加学生的实践环节,如参观工地、参加设备展览会、参观设计院、听取相关讲座等。
笔者在毕业设计中间阶段,一般会带学生去工地(一般为毕业设计的工程项目)参观,使学生对管道安装、管材、设备、系统形式等有了直观的印象,再结合自己的设计方案,对各系统的组成和理论有了深刻的认识,也极大地提升了对毕业设计的兴趣和动力。
(五)成果要求与工作态度
毕业设计是学生出师的最后一关,是接受社会检验前的最后一个提升机会,因此应按正规的设计文件标准要求学生,图纸规范、说明书格式准确、排版美观、语法正确、层次分明。
同时毕业设计也是对学生进入社会的工作态度、学习精神、作业习惯、为人处世等最后一次调整、培育的机会,因此除了完成专业设计,对学生的全面素质提升也是毕业设计应重视的部分。严谨的工作态度、强烈的求知欲望、标准的作业习惯、团队合作精神等是成为一名合格的工程师需要满足的基本素质。
(六)相关课程教学
在“建水”课程、CAD课程、“建水”课程设计等教学中,应紧密结合“建水”教学大纲,与“建水”毕业设计一起,形成连贯的教学体系,让学生具备完整的“建水”知识,能适应社会对“建水”人才的需求。
在上述“建水”相关课程(给排水专业的其它2个方向也一样)教学中,教师应始终坚持理论与实践(设计)相结合的理念,把抽象的书本知识与实际工程联系起来,让学生更直观、更有兴趣学好专业知识。为此,除了制作一份科学合理、适合学生特点的课件,还应进行一些教学创新,让学生充满兴趣学习、让课堂生动有趣、提高教学质量。
笔者就尝试了一些创新。如适当调整教学大纲,把“建水”课程和“建水”课程设计穿行教学。成立“学生设计小组”,让学有余力或有兴趣从事设计工作的学生提前进入设计状态,进而带动其他学生学习。布置一些让学生动手操作、能激发创新能力、提高学习兴趣的作业,并在每次作业后进行点评,让学生觉得自己的劳动成果得到尊重,也能知道欠缺在哪。CAD课程则以实际工程图纸为目标进行教学,学生学习目的更明确。实践证明,这些改进起到了较好的效果,受到学生的欢迎。
三、结论与建议
(一)结论
总之,毕业设计对工科类专业是最重要的一个教学与实践环节,是学生在校全面总结专业知识、提升自身实力的最后一次机会,毕业设计阶段的培养直接影响学生能否尽快着手工作、适应社会。因此,在指导学生毕业设计时,尤其需要重视设计题目选择、设计准备、进度控制与指导方式、实践环节等方面,并应对相关课程教学进行创新,以期达到科学合理地指导学生毕业设计、培养学生全面的分析与设计能力。
(二)建议
随着经济、社会不断发展,建筑市场潜力巨大,社会对“建水”方向的人才需求也越来越大、对人才的要求也越来越高。因此给水排水工程专业的毕业设计(“建水”方向),也应得到学校、老师的充分重视。
首先,需要关注社会对专业人才的最新需求,毕业设计中应吸收本专业的最新技术和内容,培养出适应社会需要的合格人才。其次,按实际工程的要求进行设计,学生的毕业设计成果(图纸、计算书等)应符合相应国家规范、图集要求,尽量贴近实战,以便学生毕业后能迅速进入工作状态。再次,学校应对相关课程教学进行创新、改革,如保持“建水”课程、CAD课程、“建水”课程设计、“建水”毕业设计等教学体系的连贯性、紧凑性,探索建筑工程多专业(包括建筑、结构、水、暖、电)联合毕业设计指导新模式等。最后,除了提供设计任务书,教师还应提供设计指导书,即针对本设计提供参考设计思路、方案选择要点、绘图技巧、制图标准等,以便学生能快速进入设计状态;最好能提供一套类似的工程施工图纸,方便学生学习、参考。
[参考文献]
[1]丘秀萍.高等院校建筑给水排水工程课程的整合与教改探讨[J].给水排水,2003,29(8):68~69。
排水管网工程是给水排水工程专业的必修课之一,是应用性、工程性较强的课程。当前时期,素质教育的重点是培养学生的创新精神和解决实际问题的能力,在专业课程的教学中,更应注重加强对学生这两方面能力的训练,而传统的主要依靠教师讲授的教学方式在某些方面达不到这样的要求。因此,需要根据学生的实际情况对教学方法进行适当地改进。
一、重视绪论课的教学
要让学生掌握好该门课程,就必须让学生对本课程产生兴趣。绪论是学生对该门课程的第一次接触,绪论教学效果的好坏,直接影响到学生日后对该门课程的学习兴趣。在绪论中,笔者通常先对给水排水工程的专业课程结构作一个介绍,并详细描述该门课程在这个体系中的作用和地位,明确告知学生认真学习完这门课程以后,可以完成哪些实际工作,并结合学生今后可能从事的工作来说明该门课程的重要性。同时,在绪论中还介绍国内外一些由于生活污水或工业废水排放失控所造成惨痛教训的实例,从而提高学生对控制水污染、实施排水工程的重要性和迫切性的认识,激发学生潜在的责任感和使命感,调动其学习的主观性和积极性。
二、多媒体教学与传统教学相结合
传统的板书教学,比较容易带动学生的思维,吸引学生思考和集中精力,对某些知识点的讲解有良好的教学效果。但是,板书浪费时间,且信息量有限。多媒体教学则具有界面丰富、信息量大、节省板书时间、讲解过程中前后串联方便等优点,但同时也存在有时节奏过快等弊病,并且学生一味地看屏幕,会感到累,来不及或懒于思考。
由于这两种教学方法各有利弊,笔者在排水管网工程课程教学中,结合两者的优点分别使用,对于管道流量计算、设计参数确定等部分,主要采用板书的教学方式,通过对公式的推导,抓住学生的思维,使学生掌握重要知识点。对于其他需要以文字或图表为主来描述的概念、规范、构筑物结构等则采用多媒体的教学方式,讲解一些有很多复杂表格的计算过程(例如污水管道系统的水力计算)时,多媒体教学更省时、省力和高效。讲解分流制和合流制排水系统的区别时,将污水的流动和雨水的流动以动画的形式展现出来,这样学生对这些概念就有了非常直观的理解,学习起来也比单纯用口头讲授有兴趣多了。由于管道工程都是埋设于道路下面的,学生从路面仅能看到检查井以及雨水口等构筑物,而对于它们在道路下面的具体结构以及具体连接方式鲜有直观的印象,对于这一部分的内容,则主要通过采用多媒体图片的形式来体现。
三、把与课程相关的规范及设计手册纳入教学内容之中
对于大部分学生而言,还不习惯在学习过程中参考和使用规范和设计手册,而对工程类专业而言,规范和设计手册对于从事设计、施工、管理等工作起着举足轻重的作用,因此,在教学过程中,应让学生重视对规范的认识,培养学生使用规范和参考书的习惯,同时还应学会正确识读工程图纸。因此,在授课过程中,把规范纳入教学内容,揉入各章节之中,同时也为后续课程设计和毕业设计做好准备。
对于教材上的计算例题部分,通过先让学生利用课后时间进行预习,不懂的地方先查阅参考书和设计规范,到上课的时候,让学生提出自己不懂的地方,老师解答;然后,老师提出学生可能会比较难于理解的地方让学生思考并回答;最后,老师再对整个例题进行总结。通过这样的过程,变学生被动记录为主动提问,教师将所有问题归纳整理。实践证明,通过这样的方式,学生容易主动发现问题,对基本概念和理论理解的也更为深刻。
四、课堂教学与工程实例相结合
《排水管网工程》是一门工程性较强的课程,直接面向生产与实践。如果不结合工程实例,学生掌握这门课程会存在许多困难。在教学过程中,笔者注重让学生将课本的理论学习与工程实例结合起来,平时教学中注意提醒学生留心观察生活中的给排水设施,培养学生随时随地观察思考的习惯,将在施工现场摄录下来的典型施工过程在课堂上放映,并让学生就观看过程中存在疑惑的地方提出来,大家讨论,加深印象,学生对这样的实例教学显得更有兴趣。
在讲解污水管道、雨水管道和截污干管的定线时,笔者结合南京市的管道布置系统进行了讲解,课堂气氛较好,学生能够与教师进行较好的互动。
近几年,南京市内关于雨污分流的施工工程较多,在课程教学过程中,让学生到现场进行参观,考察管径、埋深,参观顶管施工方法、提升泵站和截留槽式溢流井的形式,使学生获得了较为直观的印象,加深了对理论知识的理解。
由于学生很少接触工程实例,所以一旦有工程实例,就会引起极大的兴趣,产生强烈的求知欲,课堂教学效率得到显著提高。
五、在课程教学中贯穿课程设计
对于应用性、工程性较强的课程,学生在课堂上所学到的知识,需要通过一定的实践来巩固和加强。工程类专业学生毕业后,大多到设计或者施工单位工作,这就对学生实际设计经验和操作能力有一定的要求。课程设计是该课程教学过程中必须的实践环节,既是对课堂教学的检验,也是由理论转向实践的演习。
为加强课堂教学效果,同时也为保证课程设计的质量,课程设计时间安排亦结合课程教学进度进行。以《排水管网工程》设计为例,设计任务书可在讲授污水管道流量设计时发放,管网定线和排水方案选定以及设计计算随课堂进度,在教师辅导下进行,设计计算说明书整理和绘图集中在设计周进行。
在整个课程设计过程中,学生可以认真思考课程设计的每一个环节,有充足的时间来研究学习图纸。同时学会使用工具书、查找资料、正确使用规范和标准图集,使学生把课堂上所学的理论知识真正应用到实践中去。
除了以上几点外,笔者发现,在课程教学中,每次课前用5~10分钟左右的时间,对前一次课的授课内容进行回顾,再通过提问的方式让学生回答几个问题,既便于学生理解后面的授课内容,又可以让学生抓住重点,同时还可以把学生的注意力集中起来。
1.理实一体化教学模式特点及意义
理实一体化(理论与实践一体化)是近些年在高等院校教学中进行探索、创新、推广的一种教学模式,它强调立足于以学生为主体,发挥教师主导作用,大胆突破理论与实践的界限,关注探索学习的过程,融教、学、做于一体,将专业理论课与生产实习、实践性教学环节重新分解、整合,安排在专业教室中进行教学,从而不断提高教学职业技能。
理实一体化教学模式不仅仅是理论教学与实践教学内容的一体化,也是教师在知识、技能、教学能力上的一体化,同时,还包含教学场所的一体化。它绝不是理论教学和实践教学在形式上的简单组合,而是从学生技能技巧形成的认知规律出发,实现理论与实践的有机结合,将理论教学与实训教学融为一体,使理论与实践更好的衔接,实现了教师一体化,教材一体化,教室一体化。
土木工程学科传统的教学体系由基本教材、配套讲义、多媒体资料组成。配套讲义包括新技术、新材料、新设备、新规范。多媒体资料包括工程案例、授课视频、动画资料、模拟试卷等。实践课程为课程设计,课程设计是在理论课程后进行的实践课程,在时间上是先理论后实践。理论教学与实践教学内容、地点、教师相分离,不但给学生的学习造成很大困难,也造成了重复教学和资源浪费,更影响了教学质量的提高,不能突出应用型人才培养目标。
本课题的理实一体化是要做到①理论教学体系和实践教学体系融为一体。②教学情境和教学手段融为一体。做到空间和时间上的理论与实践并行。
在大土木工程中,建筑给水排水工程是工业民用建筑中不可分割的有机体, 是建筑设备工程的重要组成部分。给排水、暖通、电气构成建筑设备,建筑设备与建筑学,结构专业组成建筑整体,如图1所示。在给水排水工程专业内部,建筑给水排水工程与给水工程、排水工程构成给水排水工程与科学专业的三大专业主干课程,是毕业设计和生产实习的重要组成部分;直接为建筑给水排水方向的学生就业提供理论支持和技能支撑。
图1 建筑组成图
本项目将立足于以建筑给水排水工程为例,创建理实一体化教学模式,提高学生的工程实践能力培养。将这种模式应用到土木类其他专业课程的教学当中。
2.理实一体化教学模式的实践探讨
建筑给水排水工程是给水排水科学与工程专业的重要组成部分,是一门应用型专业课程,以培养具有工程实践能力的建筑给水排水工程技术人才为目标。通过课程教学和课程设计等教学环节的学习,使学生对国内建筑给水排水工程体系的基本组成、发展和应用状况获得全面系统的了解,获得初步的工程实践技能,为成为适应建筑给水排水工程市场需求的应用型人才打下基础。该课程教学内容包括:给水系统,排水系统,消防系统,雨水系统,热水系统,小区及特殊建筑等几大系统。每个系统自成一章,所有章节可分为三大步骤:管网布置、水量计算、水力计算。如图2 所示。
图2 教学步骤
在这三大步骤中,水力计算属于前续课程《流体力学》、《给水管网》、《排水管网》理论知识的演变,学生可以较快地实现该知识点的迁移。水量计算和管网布置属于全新的内容,属于工程实践,涉及规范最多。如何将规范融入到教学中,提高学生的工程设计能力,是实践的主体。本课题的解决思路是:弱化理论,加强实践。在管网布置上加大教学力度。
若在教学过程中有效实施“理实一体化”教学模式,必须要研究和落实好以下几个关键环节:
① 理论教学真题化,实景化;本课程所有章节选择同一实际工程案例,从卫生间洁具布置,到生活给水排水系统,雨水系统,消火栓系统布置,从一个卫生间拓展到一层楼再至整个楼层,逐步提高整个建筑的认知。增强学生对知识点熟悉的连贯性,有利于学生对工程整体的掌握,案例要选择得当,小而精,比如:某市11层商住楼,具有公共建筑和住宅的功能,可以包含本课程的主要知识点。在课下布置作业中,以学生的宿舍楼为主,贴近学生的生活,便于观察。同时在教学中可以利用专业软件,天正,理正,REVIT软件进行现场模拟,比如:卫生间中给水排水管道的连接,以及相应的三维管道系统。尤其是REVIT软件中的相机以及漫游功能可以达到身临其境的效果,达到让现场走进课堂的效果,如图3所示。进一步拓展学生软件应用能力如三维透视图的绘制等,进一步开拓学生创新能力。
图3 三维管道系统
②课堂实践多样化;在教学的过程中穿插实践环节,达到讲授、听课与操作等教学形式一体化实施。具体实践环节如下:随堂见习、课外实践、实践操作。
随堂见习:在课堂教学中利用课间时间让学生去观察本教学楼内的卫生间里洁具布置,以及生活给水排水系统,消火栓系统,随后在课堂上分析管道的布置方案,结合最新规范,讲解现在的布置变化,以及规范的变化原因。还可以利用课后时间,观察教学楼外部的室外消火栓,水泵接合器,判断给水管路的接入点。该种教学方式大大加深了学生对理论知识的了解,以及对施工图绘制的掌握。
课外实践:给排水所用的管材与设备,管件种类繁多,学生根据图纸作业,列出工程材料设备表,利用课余时间到建材市场或网上咨询各种设备(水箱、水泵)、管材及附件(金属管材、非金属管材)的种类、价格,提交一份安装造价分析报告。
实践操作:建立一实验室,一卫生间内布置了洗脸盆,浴盆,小便器,大便器(蹲便、坐便),让学生进行洁具的安装,管件、附件的连接,培养学生的空间感和尺寸感。让学生了解不同管材的连接方式。
通过以上几种实践方式让课堂走入现场。理论教学与实践操作训练穿行,增强了直观体验,激发了学习兴趣,实现了理论与实践的紧密联系,达到了提高教学质量和效果的目的,提高学生的实践能力。
表1 教学与实践安排表
整个教学过程中,如表1所示,理论教学和课堂实践让学生掌握了理论,设计,施工,造价等方面的知识,切实提高了学生的综合能力。
③构建理实一体化教学模式;在“理实一体化”教学中实现学生对本课程知识的掌握,以及对相关专业建筑学,结构工程,暖通空调和建筑电气知识的了解。在授课中加强专业之间的联系,全方位做到理中有实,实中有理,理实一体。可以将该种模式逐步应用到本专业课程《给水工程》、《排水工程》以及土木工程专业《建筑设备》等课程,《建筑设备》中的暖通和电气内容可采用同样的教学方法。比如:在电气教学内容中,布置教室的照明线路,以及整个教学楼的配电线路。
3.效果总结
该“理实一体化”教学模式,得到教师和学生的一致认可,教学效果具体体现在:
(1)调动了学生积极性,激发了学生的学习兴趣,通过资料的查阅和实践的设计,提高了学生的综合思考能力。
(2)通过对校园建筑中给水排水工程的观察和设计,加强了学生的实践能力。
(3)加强了专业相关知识的学习,拓展了教学内容,进一步提高了学生的专业配合能力。
我们在实施的过程中也发现一些不足之处:一、这种教学方法的应用有一定范围,主要适用实践操作性较强的课程内容。二、教学组织难度大。对于小课堂30个左右学生比较好控制,对于大课堂难以实施3.实训室设备不能满足要求。
因此在以后的教学中,我们要用积极的心态面对这个教学改革,在工作中不断的探索研究更科学合理的方法,提高教学质量和办学特色,将理实一体化教学模式进行到底。
参考文献
[1] 张德秀.“理实一体化”教学模式的研究与实践[J].文化教育市场,2012(5):113-115.
[2] 范建波.理实一体化教学视角下的教师能力系统浅析[J].中国职业技术教育,2013(12):93-95.
1弱化公式推导过程,强调基本概念和最后结论
给水排水管道工程课的理论性很强,有很多公式(比如给水管网平差公式、管网经济计算公式[3]等)很抽象,很繁杂.复杂的公式推导会占用大量的时间,而这部分内容在工作岗位上很少使用.授课时可以不进行复杂的公式推导,把更多的精力应放在培养学生用给排水管道理论解决工程实际问题能力方面,通过正确表述给排水管道水力学基本规律,教会学生应用各种定理解决实际问题,从而强化对基本概念和结论的理解、掌握和应用.
2教学方法和教学手段多样化
给水排水管道课一般采用大班上课,学生人数较多,理论教学可采用多媒体辅助教学手段进行,将图片及影像资料通过多媒体呈现给学生.如管网中水一般在地下,是看不见、摸不着的,教师通过动画演示,使得原本看不到的水运动起来,这样就会增强学生的学习兴趣,提高授课效果,增强学生的理解和想象能力.需要注意的问题是,任课教师不能过度依赖多媒体,不能抛弃传统板书,应灵活且适度地用板书示范强调某些内容.例如,一些要求学生掌握的计算公式,可以在黑板上边讲解边推导.[4]教学方法要灵活应用,要放弃教师讲学生听的灌输式教育方法,强调发挥学生的积极性、主动性,使学生具有自我开拓和获得知识的能力[5],让学生主动参与课堂教学.例如,任课教师在课堂上提出思考题,让学生思考并回答,锻炼学生的语言表达能力;鼓励学生自学并将自学内容做成课件,用5-10分钟上讲台讲述.请同学们给予评价,教师给予点评和总结.“讨论式教学法”有效地发挥了学生的主体作用和教师的主导作用,发扬了课堂教学中的民主作风,培养了学生的独立思考能力和创新精神.[6]
3实践教学避免墨守成规、闭门造车
给水排水管道工程实践环节可以加深理论,验证和升华理论知识.为了达到教学目的,可聘请一些工作经验丰富的中高级职称专家参与设计指导,设计内容紧密结合六安城市现状,学生有问题可以随时询问和实地参观,效果好于闭门造成的指导设计.
4应用新型课程考核方式
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1671-1580(2017)01-0043-04
为解决“资源环境约束加剧”这一当前前进道路上的首要困难和问题,我国政府已把生态文明建设放在突出地位,以求真正实现“绿色发展、循环发展、低碳发展”。由于给排水科学与工程专业毕业生可在水务、水利、市政、环境、能源、交通、海洋等有关部门从事规划、设计、施工、管理、科研、教学等项工作,因此,目前国家对该专业本科层次工程师的巨大需求是史无前例的。据《2014年度麦可思・大学生就业年度指标》统计,不计国内外读研人数,该专业毕业生半年后的就业率为95.9%,在就业率较高的50个本科专业中排第6位。
根据住房与城乡建设部2013年统计,全国高校拥有给排水科学与工程专业的办学点156个,已经通过住建部专业评估的有30多所院校,其中有7所获批教育部卓越工程师培养计划试点。高等学校给排水科学与工程教学指导委员会在2012年11月颁布了《高等学校给排水科学与工程本科指导性专业规范》(下称《规范》),标志着该专业开启了规范化办学的新阶段。但《规范》只是对核心知识与实践单元提出了基本要求,不同层次、不同类型的学校可在此基础上增加内容,以体现各高校自己的办学定位和办学特色。
“卓越计划”作为贯彻落实《国家中长期教育改革与发展规划纲要(2010-2020)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020)》的重大项目,其目标是培养能够“胜任在现场从事产品的生产、营销和服务或工程项目的施工、运行和维护”的本科层次工程师。显然,“卓越计划”人才培养标准在实践教育方面比《规范》的要求更高。在历届校友及用人单位的访谈调查中发现,“卓越计划”对毕业生的11条要求(包括基本素质、现代工程意识、基础知识、专业知识、技术标准与政策法规、学习能力、分析解决问题能力、创新意识和开发设计能力、管理与沟通合作能力、危机处理能力、国际交流合作能力等)恰恰也是当前人才市场对给排水科学与工程专业本科层次工程师人才能力与素质迫切需求的集中体现。
在《规范》专业知识体系中,作为水工程建设与运营知识领域推荐课程之一,《水工程经济》是与自然科学、社会科学密切交融的综合科学,也是与生产建设、经济发展有着直接联系的应用性学科,核心学时为16。而作为毕业设计环节中的核心实践卧知识技能点,城市给水工程设计方案论证的要求为“通过方案的技术经济比较,确定取水、净水厂、泵站、给水管网设计方案”;城市排水工程设计方案论证则要求“通过技术经济比较,确定城市排水管网、污水处理厂、污水泵站设计方案”。结合“卓越计划”的要求与历届校友及用人单位的信息反馈,通过《水工程经济》的学习,学生至少应当能够独立完成工程项目可行性研究报告中投资估算及经济分析等章节的编写。而要达到如此学以致用甚至举一反三的效果,必须通过合理设置实践体系方能得以实现。因此,《水工程经济》教学的实践环节改革势在必行。
一、《水工程经济》教学现状与存在的问题
首先,传统教学模式缺乏课程设计等实践环节。传统的课堂教学模式,教师多注重经济评价基本理论、基本概念等知识点的讲解,再辅以例题和习题来加深学生的理解和掌握。学生没有机会亲身体验使用定额及取费标准、计算工程量、填写财务辅助报表及财务报表等实践环节。加之工科学生对经济知识掌握甚少,在学习财务分析和经济分析时尤为吃力,学习积极性严重下滑,原本实践性很强的课程已然枯燥乏味。
其次,缺乏紧扣具体工程实践环节的教材。国家发展与改革委员会与住建部共同印发的《建设项目经济评价方法与参数(第三版)》(下称《第三版》)是国内目前的行业基准,是供职业工程师参考的专业规范。而大学本科教材是供准工程师学习的科普类读物,旨在使学生掌握日后工作中正确使用《第三版》的方法。市面上目前可以购买到的若干种教材,多偏重于将《规范》中核心知识单元及知识点结合《第三版》相关内容进行简单的罗列或堆砌,却忽视了各个核心知识单元及知识点之间符合学生从认知到实践过程的逻辑关联,不能从实践教学层面条理清晰地阐述《第三版》的内涵与外延,以便学生为以后的实际工程操作夯实基础。
再次,Excel软件实践操作训练严重匮乏。经济评价涉及大量函数模型及经济指标的计算,而Excel软件具有直观简明的表格功能及丰富强大的函数与数据处理能力。对于资金等值换算、水工程建设项目投资、估算/概预算的编制、设备更新分析、财务分析、经济评价指标、方案经济比选方法、费用效益分析、敏感度和风险分析等内容,都可以利用Excel的计算统计功能进行图表的绘制和数据的分析,以解决经济评价数据多、计算量大、需要时间长等问题。而传统的教学模式还是以查询复利系数表、板书演算、人工试算法等方式为主,学生课上没有亲自实践Excel软件的实践机会。有的毕业生上班后才第一次接触Excel,还要自学补习Excel或其他相关软件,用人单位对此也表示忧虑。
从以上课程教学现状与存在的问题分析可知,基于“卓越计划”的《水工程经济》教学实践环节改革,应遵循学生对专业理论知识学习的基本规律,强化课程设计等实践环节,编撰既符合学生从认知到实践过程的逻辑关联又紧扣具体工程实践环节的教材以及课程设计指导书。积极探索和引入Excel软件在课程设计中的应用,加深学生对理论教学内容的理解,促进学生提高分析问题和解决问题的实践能力。
二、教改初探实例
(一)教改背景
长春工程学院作为教育部正式批准的第二批实施“卓越计划”的应用型本科高校,其下设水利与环境工程学院的水利水电工程专业已启动了“卓越计划”的试点工作。水利与环境工程学院的给排水科学与工程专业创建于1983年,已响应学校号召,按照“卓越计划”的要求,开展了人才培养方案修订等系列教改工作,以求争取成为学校的下一个“卓越计划”的试点专业。目前正在执行的人才培养方案中,《水工程经济》理论教学安排在大三下学期,而《水厂课程设计》与《污水厂课程设计》安排在大四上学期,这为紧随其后的《水工程经济》课程设计提供了良好的铺垫。
(二)成果评定要求
《水工程经济》课程设计要求学生严格按照《第三版》及相关专业规范和国家标准的要求,从《水厂课程设计》与《污水厂课程设计》成果中任选其一进行建设项目经济评价。提交成果为符合毕业设计格式要求的Word及Excel文档,并随电子文档提交纸质材料。由于每位同学所采用的各自生源省份定额及取费标准不同,且建设投资和流动资金的名义利率也不同,所以不会出现雷同的成果。全班公开答辩并评分,成果质量好且上交时间早的同学才能取得高分成绩。
(三)校企长效合作模式
教师从本专业的产学研合作单位――中国市政工程东北设计研究总院有限公司所提供的污/给水厂实际工程案例可行性研究报告出发,编排课程设计任务书和指导书。在课程设计的第一天上午,邀请中国市政工程东北设计研究总院有限公司的业内专家来校进行专题讲座,图文并茂地向学生讲解项目经济评价的流程,软硬件办公平台以及工程实例若干。
(四)项目化教学过程及其师资要求
进行《水工程经济》课程设计的项目化教学,即指教师按照设计任务书和指导书的要求,将最终设计成果划分为投资估算、财务效益与费用估算、财务分析、不确定性分析与风险分析等若干步骤,各步骤设置小型学习与实践计划,从而完成整个课程设计的教学过程。
实践环节教学改革要求教师熟悉水厂及污水厂设计的相关规范、设计手册、行业和国家标准,并能够以水厂及污水厂设计为切入口,对学生进行给排水科学与工程专业相关建设项目经济评价的渗透教学。目的在于使学生在前期理论学习基础知识和专业知识的基础上,了解相关技术标准与政策法规,增强现代工程意识。
通过实践环节的交流,教师应及时发现学生在完成各步骤设置的小型学习与实践计划过程中(特别是在Excel或Word软件学习和实践中)存在的共性问题,进而集中解答;并积极去发现每个学生自身基本素质和学习能力的特点,因材施教,进行单独辅导。必要时,教师亦可针对出F问题的知识点与技能点制作微课,方便学生课下通过网络深入学习与实践。教师可将学生进行分组,以便通过团队协作来提高学生的分析解决问题能力、危机处理能力以及管理与沟通合作能力。学生可通过微信、QQ等网络交流工具与教师、同学进行互动沟通,了解彼此之间的收获与疑问,提升个体与团队的创新意识和开发设计能力。如此以来,“卓越计划”对毕业生的11条要求中除国际交流合作能力之外,其余各项均得到了全方位且多角度的建设与提高。
(五)教改成效
自采用新的人才培养方案进行《水工程经济》课程设计教学实践环节改革以来,效果显著。
首先,学生自身的经济意识显著增强,并对工程经济学知识产生了浓厚的兴趣。通过课程设计的实践训练,学生不仅亲身体验了建设项目经济评价的各个环节,而且开始有意识地在日常生活中寻求应用经济学原理解决实际问题的机会。例如,有的学生采用长期借款利息的两种利息计算方式核算家庭房贷,并与贷款银行进行了交涉;有的学生运用建设投资估算核心知识对自家的家居装修进行了预算,达到了节省家庭开支的目的;有的学生运用总成本费用核心知识对自家店铺的运营提出了建设性意见,实现了转亏为盈,等等。
其次,师生在课程设计中的良好互动,为教材编撰与修订提供了更为有的放矢的方向。《第三版》是课程设计的主要参考书目,很多学生会针对《第三版》的原文文字表述与教师答疑讨论。教师通过考察学生在实践单元中对核心知识的掌握与应用情况,发现教学过程中的缺陷与不足,修订课程设计的任务书和指导书,强化教材章节与内容的逻辑关联,实现了理论教学与实践教学互为指导的良性循环,并已形成了符合学生从认知到实践过程且旨在使得学生能够正确使用《第三版》的自编教材、ppt讲稿以及一些知识点的微课资源。
再次,学生对Excel或Word软件的实践操作训练到位。通过课程设计的实践环节,很多学生对Excel或Word软件的实际操作产生了强烈的兴趣。学生在课程设计中遇到问题时,会主动与教师、同学进行探讨,并上网搜索Excel软件相关教学资源,借助微信、QQ等实现群共享。更有学生自制微课与同学和老师共同切磋,并从中获得了成就感和认同感。
《城市工程系统规划》课程是城市规划专业的一门专业理论课程,是我国城市规划专业的综合性跨学科专业课程。课程主要针对城市规划专业的本科生教学,主要介绍在规划阶段怎样系统的、合理的、高效的来组织各专业工程;该课程广泛涉及城市给水、排水、供电、燃气、供热、通信、环境卫生、消防、防洪、人防、抗震等专业领域,重点强化城市规划专业必须的管线综合规划、竖向规划和综合防灾规划知识介绍。
随着城市规划学科的发展和其他相关学科的交叉,城市规划专业的教学一直在改进,教学体系和课程安排也进行了相应的调整,本课程作为是城市规划专业重要的一门课程,随着城市规划学科整体教学改革的推进,本课程也应作出相应的改革和创新,以逐步形成系统完善的教学体系。
1 《城市工程系统规划》课程特点
1.1 专业性
城市工程系统涉及了城市中除了交通工程以外的其他八项工程系统,这八项工程系统在城市的范畴中各自相对独立的,各自具备自身的特点,城市规划要在规划层面将这些工程系统的进行统一规划安排时,需要对这些工程系统的建设条件和安全的运行环境有较好的了解,才能将这些工程系统科学合理的统筹在一起,即满足自身建设和运行的要求,又对其他工程系统不造成影响。
1.2 技术性
本课程是在规划的层面对工程的建设进行统一的安排,课程内容是工程系统规划实用技术的讲解,用技术手段将这些工程进行统一规划,本课程重点强化的就是技术性很强的管线综合规划、竖向规划技术环节的实际操作环节。
1.3 实践性
本课程虽然是理论课,但是却和实践环节结合非常紧密,每项工程系统都需要实际的规划练习,通过具体的规划设计来综合考虑不同的层次,不同深度的工程系统的实际问题,针对具体的问题做出相应的规划安排。
1.4 内容广
本课程涉及城市给水、排水、供电、燃气、供热、通信、环境卫生、消防、防洪、人防、抗震等专业领域,课程内容即有各专项工程不同层次的规划内容,也有工程系统在规划层面的统一布局、整体协调的内容;即要考虑各专业工程的设施、管线的统一安排,还需考虑这些工程设施带来的不利影响的评估。
1.5 综合性
本课程的内容不仅仅是各工程系统在规划层面的布局和安排,还需要对工程系统设施综合考虑、统一布局,合理安排各工程系统设施及其相关的资源、附属设施的统一规划,同时也需要进行管线的综合规划、管线的竖向规划以及综合防灾规划等的内容。
2 《城市工程系统规划》教学环节中存在的问题
2.1 课程设置的不足
目前本课程是安排在第六学期和《城市规划原理》同时开设,而《城市规划原理》是本课程的先修课程,平行开设这两门课程,学生对城市规划各层面所涉及的内容和深度一知半解的情况下,对本课程的学习比较吃力,尤其是对于不同层次的城市规划中的工程系统的深度把握感觉吃力。
另外,本课程目前是设置的理论教学课程,学时是48课时,在有限的学时里,仅仅能系统的介绍工程系统的理论知识,增加少量的课堂实践教学,在教学中只有4个课时的时间用于给水、排水、电力、燃气的片面的规划设计,所涉及的深度和广度不大,在进行相关的课程设计时,学生仍不能较好的运用相关知识进行规划工作,教学效果不理想。
2.2 教学资料、师资的不足
本课程涉及内容多、系统性强,所需课时数多,讲课难度大,内容涵盖从各项工程总量预测、基础设施选址、管线布局形式选择等内容到详规的管网规划、管网水力计算和管径选择等,既有总规层面的基础设施建设规划,又有详规层面的管线综合规划、竖向规划,还有综合防灾规划、环境卫生等方面的内容;内容多、难度大、计算复杂,需要很多优秀、完整的设计资料供学生学习、参考,但这类专项的设计资料储备较少,且内容比较单一,多为给水、排水、电力的工程系统规划资料,像防灾系统规划资料的储备非常少。
同时,本课程涉及的各专业工程的内容比较深、广,规划专业的老师在专项工程的了解和把握会有所欠缺,需要相关专业的老师和人员共同参与教学,将各专项工程的内容进行补充,本专业并无供电、防灾等领域的专业教师,需要跨学院合作来补充师资。
3 《城市工程系统规划》课程教学思考
3.1 课程设置调整
本课程在开设时间上最好能安排在第七学期,在城市规划原理一后,并在城市详细规划设计之前,使学生在一定的规划知识基础上学习本课程,得到较好的教学效果,也能在城市规划各层次设计之间将城市规划涉及的工程系统学习了解,使学生能更好的进行城市规划课程设计。
另外,本课程的实践性很强,只依靠的理论课程的讲授,不通过实践教学活动,学生难于深入地了解和掌握城市工程系统规划及其专业工程规划较深层次的专业知识、实用设计方法与研究,在城市总体规划、详细规划时不能较好的规划工程系统所涉及的内容。课程需要增加实践教学的部分来强化学生对专业工程规划的实用设计方法,并适当的增加课时。如本课程目前使用的教材《城市工程系统规划(第二版)》是同济大学戴慎志教授主编,中国建筑工业出版社2008年出版,该教材对第一版的教材进行了删减,将涉及管线计算的部分删去了,这是因为同济大学对本课程已经进行了教学改革,将本课程分常态基础课和动态深化课,各36课时,即理论课和实践课;理论课讲授城市工程系统规划基础知识和一般规划方法,实践课将理论知识深化并进行实际的设计练习,该教材适用于常态基础课。
3.2 教学方法和手段的改进
本课程的所涉及的内容非常多,从总规到详规所包含的内容非常多,如城市电力工程系统,则有用总量预测、城市电源的选择、电力线路由规划、变电设施规划、城市电网结线形式规划等内容,即有总体规划层面的内容,又有详细规划层面的内容,讲课时从规划层面入手,将各规划层面所涉及的内容总结以专题的形式进行讲授,并结合相关的规划设计实例介绍,使各规划层次的深度更清晰明了,规划方法和程序更直观,便于学生对知识的理解吸收。
教学中采用多媒体演示教学,能简明、生动地表达教学内容,应增加相关设施的图片,便于学生直观的理解,增加教学效果。
3.3 教学团队、相关专业教师共同参与
本课程与“城市总体规划”、“城市控制性详细规划”、“城市设计”等课程设计以及毕业设计有密切的关系,这些课程设计和毕业设计往往涉及实际设计任务,需要大量运用城市工程系统规划方面的知识,教学时,利用本专业教学团队的优势,紧密结合其他课程设计(如城市总体规划)举办相关讲座,提高学生理论联系实际的能力。
同时,在城市总体规划实习课程和其他城市规划专业实践性课程中,其现场工作均包含了城市工程系统有关的调查内容。和总规教研室、详规教研室的老师合作,将每年的实习课程涉及的不同城市与场地,作为设计资料,能够为本课程提供丰富、多变的实践教学环境。
本课程的专业性很强,各专项工程的专业性要求也较高,课程课件制作时,应充分利用相关资源,结合学院的防灾研究所、土木工程专业相关的教师和相关专业的人员参与制作,使课程在专业领域能向更深层次延伸,利于学生的设计实践活动。
参考文献:
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)06-0096-02
一、引言
近些年,随着国家经济的发展和改革,工程类复合应用型技术人才的需求大大增加,高校教育面临着新的发展机遇和挑战。教育部率先启动的“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)正是针对我国工科类教育存在的问题而提出的,其主要目标是面向工业界、面向世界、面向未来[1,2],培养造就一大批适应经济社会发展需要的高质量各类型应用型技术人才,成为具有工程师基本能力的后备工程师[3]。
创办于1952年的武汉理工大学给水排水工程专业有着长达60余年的办学历史和丰富的培养经验,于2010年被列为教育部第一批“卓越工程师教育培养计划”高校。为了贯彻落实纲要精神,配合教育部开展的高等学校“卓越计划”,我们以培养造就复合应用型给水排水工程技术人才为教育目标。
二、培养标准
我校给水排水工程专业的卓越工程师培养是围绕国家经济社会发展的重大需求,紧密追踪给水排水工程相关前沿理论与技术,重在提升学生的工程素养,培养学生的工程实践应用能力和工程创新能力[4]。针对卓越工程师复合应用型技术人才的培养要求和给水排水工程专业的特点,制定了学生的培养标准及具体要求。
1.培养学生的工程思维模式。首先,通过专业知识的学习,了解水质工程学、给水排水管道系统、泵与泵站、水资源保护等课程的基础知识,同时,在教学过程中,理论联系实际,讲授老师实际参与的工程项目以及体会,建立起学生水系统的整体知识框架和工程概念,了解水工程中招标投标、施工管理、法规、经济等知识,从而构建起学生的整体工程规划、设计、施工、运营思维模式,提高了学生解决水工程领域实际问题的能力。
2.培养学生的多元化知识体系。给水排水工程学生所要掌握的相关学术标准,除了要有广泛的通识性知识(如人文社科类知识、自然科学基础知识)、专业性知识(水质工程学、给排水管道设计、建筑给水排水等),还要对土建类的专业基础知识有一定的认识,如结构力学、工程材料等,对环境领域中各种水污染处理原理(物理、化学、生物等)要深谙于心,对管理学中项目管理运营、项目盈亏分析等要熟练掌握。因此,要培养学生的多元化知识和应用能力,以水工程知识和复合型多元化应用能力为核心,将上述知识点有机结合,构建给水排水工程完善的学术标准体系,具体学时安排见表1。
3.培养学生具备高尚的职业道德。职业道德是本行业人员在职业活动中的行为规范。在学生学习过程中,引导学生参加各种学术交流活动、职业知识竞赛活动,开阔学生的视野,了解行业发展的动向。同时,创造机会让学生在企业实践中,感受多样的企业文化,体会企业与社会的多样联系。学校以水处理专业技术为核心,就业单位对毕业生要求的反馈信息为补充,通过校企合作、实习,切实提高学生的职业道德。
三、培养方案
1.给水排水工程课堂教学计划。(1)目前课堂教学环节存在的问题。给水排水课堂教学主要分为理论基础课和实验教学课时,主干课给水工程和排水工程等都相应的开设其相关实验,主要有:混凝、吸附、沉淀、过滤以及相关的水质分析实验,然而,教学和实验都是侧重单个构筑物的实验和研究,缺乏整个水处理系统的实验分析和研究,此外,管道作为给水和排水传输的载体和构筑物间的连接,其管道间关于水的运动状态、相关设计参数的研究实验开设较少,给水排水学生无法明确自己的专业特点。因此,教学中如何突出给水排水专业的特点,突出其系统性,对培养“卓越工程师”具有十分重要的现实意义。(2)给水排水工程教学模式改革。传统排水工程实验,一般是选取污水处理构筑物中单独的5~6个构筑物,进行单独实验,如沉淀池中的“自由沉淀”,仅需通过一个柱子倒入一定浓度的泥水混合物,通过观察相应时间内泥水界面,来分析沉淀的情况和种类。实验中仅需记录时间和泥水界面高度,考察整体沉淀柱子的情况,而无须考虑其他构筑物有无影响,缺乏水厂整体工艺流程的系统认识。因此,我校在实验教学中,引入了水厂布置和全套流程工艺模型,建立起以实际水厂工艺流程为核心的实验教学新模式,提高学生的专业认识。主要有以下两点:①提高学生的工程感官性。实验室模型都是按照实际运行的水处理构筑物的比例缩小所做的中试模型,其装置部件和运行都跟实际构筑物类似,且通过全套流程装置模型展示水厂从进水到出水的整体工艺流程布置,通过这种展示,可以使学生更全面地了解水系统运行时的状况,也可以观察到各个单元构筑物中的连接方式和高程关系等设计问题。②增进学生的模型设计创新能力。学生通过对专业知识的学习,掌握各个构筑物的运行原理,结合对模型的感官认识和学习,激发学生更多的创新能力和改造能力。学生从理论联系到实际中的构件,一方面,进一步加深各构筑物原理的认识,另一方面,也为学生提供了“创新”的模拟平台。
2.给水排水工程实践教学计划。
(1)目前实践教学环节的问题。在“卓越计划”通用标准稿中[5],对本科层次工程师的知识与能力要求包括“具有综合运用所学科学理论、分析和解决工程实际问题的能力,能够参与生产及运作系统的设计,并具有运行和维护能力”。除去专业课课程设计外,本科教育环节中的主要实践教学见表2。
目前,实践性教学环节的学时数占本科培养总学时约15%,单就现有的实践教学体系而言,完全符合“高等学校给水排水专业指导委员会”对实践教学的指导意见[6]。但随着“卓越工程师”计划的培养框架的植入,发现原有实践教学环节存在一些需要改进的地方。(2)给水排水工程新型实践模式改革。在教育部“卓越工程师”计划的指导意见下[5],明确要求工科学校采取高校和企业联合培养的模式,据此对给水排水工程实践体系调整的几点思路如下:①建立固定的长期合作实践基地。实践教学基地是保证实践教学的必要前提,学校加强校企合作,通过与企业合作,让学生更多地参与项目的设计、调试、运行,项目正常运行后,老师可以带领学生参与项目实习,此外,也可以结合该项目的运行情况,进行水厂的长期运行研究。通过建立固定的实践基地,不仅可以使学生更多更方便地参与项目,也可以使学生进行长期地科研观察和研究,达到真正的工程教育的“产学研结合”的本质。②强化实践教学内容。目前,大多数学校的实践教学内容单薄,如测量实习仅仅与工程测量基础知识相关,与水工程施工测量技术完全脱钩,同样,电工实习也很难与真正实际水工程相关。所以,学校在开展实践教学时,需结合自身专业特点,注重实际工程的运用。③多方面客观评估学生实践成绩。实践教学结束后,学生总结的实践报告和设计是反馈和检验学生实践后的心得,因此客观评估学生实践成绩,对提高实践教学质量是有利的。表3为给水排水工程实践成绩评价指标体系[7]。
四、结语
本文对武汉理工大学给水排水工程专业培养复合应用型技术人才进行了探讨,结合“卓越工程师”计划,推出了新的本科培养标准和教学计划,探讨了学校进行课堂教学和实践教学改革的思路,以期不断夯实我校给水排水工程专业的发展基础,为社会输送更多的符合新时代要求的复合应用型技术人才。
参考文献:
[1]张建锋,黄廷林.基于“卓越工程师”目标下的给水排水工程专业实践教学改革[J].西安建筑科技大学学报:社会科学版,2011,(5):93-96.
[2]杨文焕,李卫平,于玲红,殷震育.基于给水排水卓越工程师培养的课程设计实践教学方法和改革[J].教育教学论坛,2014,(24):52-53.
[3]陈希.着力培养卓越工程师后辈人才[N].人民日报,2010-07-09(A8).
[4]聂丽君,钟华文,李霞,黄军左.面向“卓越工程师”培养,优化给水排水工程实验过程管理[J].中国建设教育,2012,3(3):24-27.