時間:2022-07-11 14:39:52
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇排水課程設計總結,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:工程認證;數學模型;實踐教學;城市雨水
一、引言
自2013年我國正式加入《華盛頓協議》后,工程教育認證在我國高等學校工程專業的人才培養中受到更多的重視,成為我國工程專業人才培養的重要趨勢和發展方向[1]。工程教育認證是在傳統教學理念基礎上的進一步提升,具有以學生為中心,強調培養目標導向,重點考察畢業要求達成度,突出可持續改進措施等諸多新特點[2]。另外一個重要內容就是要著重培養學生借助數學模型等新工具解決復雜工程問題的能力。這也為我國普通高等學校的工程專業人才培養提出了新要求,并明確了今后教學改革的發展方向。城市雨水控制利用或城市雨水管理是環境工程或市政工程的新興領域,在我國已經歷二十余年的發展歷程[3]。2014年,我國開展海綿城市建設工作,從兩批30個國家試點到近百個省級試點,再到全國范圍持續推進,對城鎮建設尤其是城市排水系統建設提出了新的發展要求,具有重大的行業和人才需要。在此背景下,迫切需要將海綿城市建設相關理論和技術方法融入環境工程及相關專業人才培養過程中,以適應可持續城鎮化發展需要,也與我國生態文明建設總體部署相契合。城市排水模型理論和技術涉及城市雨水管理或海綿城市規劃、設計和運行維護等多方面,是城市雨水系統規劃、設計、績效評估的重要輔助工具。最新修編的《室外排水設計規范》(GB50014)、《城市內澇防治規范》(GB51222)等國家標準中對數學模型在城市排水系統規劃設計中的應用也進行了明確規定和要求。國外發達國家許多知名高等院校在土木工程和環境工程等學科一直十分重視數學模型的課程和實踐教學,為雨水管理領域的人才培養打下了堅實基礎。然而,我國普通高校給水排水或環境工程專業培養體系中,在城市雨洪管理尤其是雨洪管理數學模型方面的重視和投入都明顯不足。結合工程教育認證對教育教學的新要求,以及目前在城市雨水和海綿城市建設領域的重大行業需要,迫切需要探索以工程教育認證為導向的數學模型在城市雨水課程和實踐教學中應用和創新的教學模式。
二、數學模型應用和教學模式構建
1.數學模型應用的教學模式。
結合可持續城鎮化發展的行業需求和城市雨水領域多年來的研究和工程實踐經驗總結,北京建筑大學環境工程專業在十余年前就開設了《城市雨水工程》和《城市雨水工程課程設計》,并作為環境工程專業特色核心課程[4]。結合數學模型在海綿城市建設中的迫切需求,根據我校環境工程專業人才培養體系特點,突出借助新工具解決復雜工程問題能力的培養目標,初步探索了數學模型在城市雨水課程和實踐教學中應用和創新的教學模式。教學模式包括城市排水模型基本理論和技術融入《城市雨水工程》課堂教學,將排水模型初步構建與分析作為《城市雨水工程課程設計》的實踐教學內容,以及借助數學模型解決城市雨水與水環境復雜工程問題納入《畢業設計》的工作內容和要求,三部分逐層深入、相互銜接,保障學生從模型基礎理論到模型操作初步應用,再到利用模型解決復雜工程問題能力的培養和掌握。同時,任課教師主持的縱向科研項目和工程咨詢服務類項目也為學生在不同階段參與科學研究和工程項目實踐提供了機會,為實現以學生為中心和科教融合提供重要保障。
2.模型理論融入城市雨水課程教學內容。
在過去十余年《城市雨水工程》課程教學基礎上,結合城市雨水領域和海綿城市建設新要求,進一步完善了教學內容,課程從24學時增至32學時,補充了城市排水模型基礎理論等相關內容。主要講授數學模型概論、排水模型分類、模型構建、模型率定與驗證等模型相關基本概念、基本理論和基本方法;同時,對具有一定理論深度的模型參數敏感性分析、模型不確定性分析等內容初步引入,供感興趣的學生進一步深入學習。其中十分重要的是設置專門的學時進行實際案例教學,結合常用模型軟件(如SWMM等)對某一具體工程案例全過程系統講述一個排水模型從基礎資料收集,到模型構建、參數率定驗證以及模型模擬預測和結果分析的全過程以及相應模型軟件的操作,讓學生不僅聽得懂,更重要的是讓學生能用、會用模型軟件,為后續課程設計采用模型軟件進行雨水系統模型構建與分析的實踐提供了保障。
3.模型基本應用融入課程設計環節。
在城市排水模型基礎理論和模型軟件基本操作課程教學基礎上,將模型輔助設計的內容和要求納入《城市雨水工程課程設計》實踐環節中。結合課程設計題目,如建筑小區、道路、公園、廣場等不同類型地塊雨水系統設計,指導學生采用常用軟件(如SWMM)建立雨水系統模型,并在不同情境下進行模擬和初步分析,輔助設計方案的確定。在這一階段重點培養學生模型基本操作能力、動手能力,以及能夠發現數學模型構建過程中的常見問題,并通過查閱文獻、小組研討等環節來解決問題的能力。通過課程設計階段的實際操作,可加強課堂理論學習的理解,并為畢業設計階段借助數學模型解決復雜工程問題打下基礎。
4.畢業設計階段的數學模型綜合應用。
相對課程設計階段的題目,畢業設計的題目從內容、深度和要求上都有系統性的提升,尤其突出體現工程問題的復雜性和系統性。雨水方向畢業設計題目通常采用某新城區的雨水系統規劃與設計、某老城區的雨水系統改造規劃與設計這類城市或城區尺度的工程規劃設計題目,或者是針對某一地塊(建筑小區等)雨水系統的深度設計,無論是城區尺度還是地塊尺度,都是以復雜工程問題為導向。這也就對學生在畢業設計中模型應用的系統性和綜合性提出了更高要求,不僅要能用、會用模型,而且要懂得如何更好地應用模型(模型構建優化、方案優化等)。以某新城區的雨水系統規劃與設計為例,學生首先采用傳統設計方法按照設計目標完成源頭控制和管渠系統的方案確定和初步設計,再通過構建數學模型對方案效果進行系統化評估,結合既定的目標函數評價設計方案的目標可達性,進而提出方案設計優化改進措施,再對優化后方案進行重復模擬,反復迭代直至模擬結果滿足既定目標函數,完成方案優化和最終方案確定。除設計方案和過程本身的系統性強,在模型構建和概化方式、目標函數設定、模擬結果評估等諸多環節也包含較高的復雜性,也更貼近真實工程項目的特征,對學生整體能力是一個鍛煉和綜合提升的過程,以實現對學生應對和解決復雜工程問題的能力培養和畢業目標的達成。
5.科教融合與數學模型教學實踐。
科教融合也是城市雨水課程和實踐教學模式的重要組成部分,秉持“以學生為中心”的基本原則,構建以學習者為中心的教學環境的思路[5],將任課教師的科研項目和資源向教學環節轉化,實現有效的科教融合。在課堂教學后,學生初步具備城市排水模型基本知識,結合課程設計環節綜合考察,對具備一定數學模型基礎,且本人有明確意愿和興趣的學生,可逐步參與到教師的科研項目或工程咨詢項目中從事數學模型模擬相關工作。對于今后有志于進一步深造、從事科學研究的學生,可較早培養其科學素養,為今后研究生階段學習和研究打下基礎;對于畢業后走上工作崗位的學生,可通過參加實際工程項目,促進理論知識學習向實踐能力轉化,強化分析并解決實際問題的能力,為學生今后能更好適應工作環境,并順利完成學生向優秀工程師的角色轉變做好前期鋪墊。當然,在課堂授課和課程設計環節對學生積極引導、充分調動學生自主學習的積極性是保證科教融合效果的重要基礎。
針對所存在的問題,本研究以給水工程為例,通過在給水工程及實驗教學中引入自來水廠布置及全套流程裝置模型,進行給水排水專業“模型式”實驗教學模式改革,對調動教師教學的主動性和學生學習的積極性都能起到良好的促進作用。
1.1建立以自來水廠主系統為核心的實驗教學新模式
根據以往的教學模式,開設給水工程實驗時,和環境工程一樣,僅從全部單元實驗項目中選符合大綱要求的6~8個單元實驗,獨立進行實驗。例如過濾實驗,僅需在單元構筑物“無閥濾池”上完成實驗,分析準備好的水樣進出無閥濾池的水質情況,觀察濾池效果即可,無需考慮其他構筑物有沒有相關影響,缺乏水廠工藝流程的系統實驗認識。給水排水專業學生畢業后,大多從事給水排水工程設計、施工工作,學生應該在掌握單元實驗的基礎上,更加側重于系統地掌握全套流程裝置的整體運行狀況,并熟悉各構筑物的工程結構、設計施工及整體布置,以便畢業后從事相應的給水排水工程設計工作。因此,在實驗教學中引入水廠布置及全套流程裝置模型,建立以自來水廠工藝流程系統為核心的實驗教學新模式,提高專業認識。主要有以下兩點:(1)在模型展示中提高工程感觀性。在開展實驗時,可通過全套流程裝置模型展示水廠從進水到出水的整體工藝流程布置,把原來單獨開設的過濾、自由沉淀、活性炭吸附等單元實驗系統地展示在流程中,通過這種展示,學生可以熟悉各構筑物的結構原理,也可觀察水廠各單元構筑物之間的高程關系及其設計的重要性,為以后設計打下基礎。(2)改進實驗教學方法。由于模型的引進,給水工程實驗也可圍繞該模型開展設計性工程實驗項目,把實驗教學由“獨立型”轉向“系統型”,學生可以根據設計的流程連接各單元構筑物,模擬水廠設計運行效果,分析實驗結果并思考改進的措施;由此,不僅能讓學生學到觀察、分析、推理、判斷、歸納總結的技能,而且能結合專業理論進行實際應用,從而更好地理解專業理論知識,全面訓練學生科學實驗能力、工程應用能力、綜合創造能力,掌握解決工程實際問題的方法。通過實驗模擬運行水廠的設計效果,突出專業的工程性,學生在夯實實驗基礎的同時,還體現出了水廠全套流程的工程設計,明確給排水專業的工程設計內容,實現“給水排水實驗、設計、實習”三位一體的一體式教學。
1.2建立給水排水模型設計等實踐活動,構建新型模式
創新教育中,創造性思維的培養和訓練是重點[3]。給水排水工程學生在扎實專業基礎知識的同時,需具有較強的分析研究和實踐創新能力,才能在以后的工作中解決工程技術難題,這需要不斷地進行各種形式的強化訓練,開發學生的各種潛能。2011年10月,我校首次在2009級給水排水專業學生中舉行“第一屆給水排水模型制作大賽”,學生通過自由組隊,制作相關給水排水專業模型參賽。比賽有以下特點:(1)模型范圍:給水排水專業方向為主,①建筑給水排水方向:生活(或消防或合用)水箱、生活(或消防或合用)水池、消火栓箱、建筑給水(或排水、消防)管道系統、自動噴水滅火系統;②室外給水排水方向:室外小區給水(或排水)管道系統、檢查井、隔油池、化糞池;③給水廠和污水廠方向:沉淀池、濾池、清水池、曝氣池等。相關設計尺寸均可參考相關教材,或從網上下載相關標準圖片和設計圖紙作為模型參考尺寸,要有相應模型的基本簡圖。(2)評分標準:對模型的整體完整美觀程度、實用性、創意、工藝等方面進行評比。(3)學生層次:不同層次的學生可根據自己的綜合素質、知識結構、理解能力和實踐水平等,自主選擇設計水廠的單體構筑物或水廠整體裝置模型進行創新性設計,通過實驗試運結果或創新程度等方式進行評選,提高學習的興趣。通過查閱課外資料與動手制作模型,增加學生對專業相關知識的了解,從理論知識聯系到實際的工作構件,加深學生對各構筑物的結構形狀及原理的認識和了解,另一方面,可促進班級間的交流,營造更好的學習氛圍,教學由“被動式”轉為“主動式”,為學生提供“創新”的模擬平臺。
2實踐與效果
2.1實驗教學突出本專業方向,區別環境工程,工程性突出通過教學實踐,本屆學生較往屆學生專業認識明確,通過對水廠總體布置的感觀形象認知,對各構筑物的具體結構有更深入的體會;同時,本屆學生在進行相應課程的課程設計時,例如,給水廠課程設計、污水處理廠課程設計等,比往屆學生更能理解設計的原理和基礎,更能注意設計相應結構時的細節問題,設計更完善,更合理,各門課程設計平均成績比往屆高2~4分,為畢業后較快地勝任實際工作打下工程基礎。
2.2有利于提高學生的應用能力和創新能力、提高教學效率通過模型比賽,學生在自主進行水廠模型設計時,往往會主動參觀實驗室水廠模型或上網查找相關資料并進行思考,一方面,加強了工程設計能力,創新能力,另一方面,提高了自主學習的能力,營造了濃厚的學習氣氛,班級凝聚力加強。由于狀態積極向上以及對專業認識深刻,2009級學生多人次獲得院校級優秀獎學金,班集體也多次獲得院級優秀稱號;2013年1月,全級77人中有17人參加考研,創往屆學生考研比例的高峰;在進行課程設計和畢業設計時,領悟程度和設計能力較往屆都有很大的提升。
3結束語
《給排水工程》是給水排水工程專業的主干基礎課。在其他相關學科專業,課程設置會有所不同,筆者所在的天津科技大學環境工程專業,將該課程作為專業選修課。針對環境工程專業的自身學科特點和人才培養目標,在教學方面有一些側重和關注問題。本文對此提出改善教學質量的建議,以期更好服務于人才培養和專業發展。
1.課程內容介紹。本課程系統介紹了給排水管網系統的功能組成、布置原則、水力計算理論和方法、管網系統計算及管材選取等內容。通過課堂教學使學生系統學習和掌握給水排水管網系統的基本概念、理論和方法;具備給水排水管網系統規劃、設計及運行管理方面的工作能力,同時具備從事給水排水管網科學研究和新技術應用的初步工作能力。根據我校制定的環境工程專業本科培養方案,結合就業市場的要求,目前課堂教學時數為54學時。
2.教材使用情況。教材方面,選擇《給水排水管道系統》(機械工業出版社,張奎,張志剛等編)作為主要教材。以《給水工程》(第四版,嚴煦世主編)、《排水工程》(第四版,孫慧修主編)、《水污染控制工程》(第二版,高廷耀主編)等作為參考書。
二、目前存在的問題
1.課程設置。在環境工程專業的教學計劃安排上,學時數經歷了從72學時到48學時再到54學時的變化,一般設置在第6學期或第5學期。其先修課程為高等數學和水力學基礎等課程。結合實際教學情況,環境工程專業培養側重水、大氣、固廢的污染控制和治理,水力學部分先修內容掌握不是很充分,對學習重點和難點內容掌握得不好,另外,第六學期之后,學生忙于考研復習、找工作,難以把全部精力放在本課程學習上;相對而言,本課程計算部分內容較多,例如給水管網設計中的管網平差計算部分,理解起來有一定難度,教學效果不是特別理想。
2、缺失實踐教學環節。為達到“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”這一本科教育培養目標,實踐教學環節是不可或缺的重要一環,這同樣也應體現在給排水工程這門課程的教學與實踐當中。實踐教學通常包括專業實驗課、課程實習和課程設計等內容。專業實驗課教學可幫助學生加深理解知識、鍛煉學生動手能力、培養創新思維。課程設計通過可以把學習到的理論知識、工程規范、計算方法等串聯起來,構成完整知識鏈條。受限于學時、師資和實踐場地等客觀因素限制,目前僅有課堂教學,這即與本科生培養目標相悖,亦不利于全面提升學生素質。
3.教學樣式單一。給排水工程是一門工程實踐性較強的課程,但是受到現場實習場地的制約及工程施工周期特點,很難組織起與課堂教學相應的工程現場實習。同時,針對學生的單向填鴨式教學已在眾多領域證明難以達到預期教學效果,增進與學生間的互動顯得尤為重要。
三、課程改革的初步建議
1.課程設置。就目前的環境工程專業課程設置而言,與傳統的建筑給排水、室外給排水等專業領域相關的基礎課程并不多,在有限的課堂教學學時內,學生的知識結構和體系并沒有完全建立,這對給排水工程的教學開展較為不利。本課程的第三章為給水排水管網水力學基礎,這一章的內容自身較為重要,是前期基礎課程的總結及知識體系的強化,如果先修課程水力學基礎等學時設置更多,學生掌握得更為牢靠,則這一章內容可用1~2個學時完成,而把更多教學學時安排在后面的給排水管道設計尤其是污水管道計算等內容上。針對目前狀況,筆者認為應加大前修課程水力學基礎等學時,對于流體力學、工程制圖等課程,應該引導學生高度重視,并且縮小本課程與這些先修課程的時間間隔。這樣,學生的相關水力學背景和知識架構已經建立起來,則第3章給水排水管網水力學基礎部分就可以適當減少學時,進而把教學重點放在后面給水管網、污(雨)水管網的設計計算上,學生遇到涉及到的一些教學難點、重點才不會知難而退、半途而廢。
3.完善實踐教學。本課程是一門工程實踐性質較強的課程,與生產實踐關系密切;在帶學生進行現場實習等環節時,有意識地引導學生關注相關工廠中給排水管道工程方面的設施、設備、材料等,讓學生在學習本課之前就有一個直觀的認識。另外,任課教師注重有關工程方面施工的現場圖片或視頻等信息的收集整理,鼓勵學生對身邊的有關給排水工程施工多加留心觀察,正所謂從實踐中來,到實踐中去,一切理論知識尤其是工程學科的相關知識內容都是來源于生產生活實際,如果我們的教學活動僅僅止步于書本,一方面學生會陷入抽象晦澀的理論而不知所云、難于理解,另一方面腦海中形成的知識體系很不牢靠,只是疲于應付考試,沒有真正物化為自己的知識結構。給水管網設計及平差、污水雨水管網設計等內容結束后布置相關設計題目。將學生分成若干小組,每個小組的給(污、雨)水設計量不同,所處區域不同;同時引導每個小組內的同學獨立完成課程設計中的不同設計和計算部分,并視教學課時情況決定是否讓學生交叉完成其他同學的設計工作;在設計完成后,以小組為單位,組織學生針對自己小組的設計思路和具體完成情況進行說明,引導同學就各組設計完成情況進行討論和分析,既可以促進對教學內容的吸收理解,又可以鍛煉同學的討論概括和表達能力;而且可將課程設計的完成情況作為本課程平時成績的一項主要依據。
3.拓展教學內容。隨著社會經濟水平的發展,給排水管網等市政基礎建設受到了越來越大的關注。在污水(雨水)管網學習中為學生介紹英、法等國發達而規劃周全的排水系統,這些排水系統大都建成于一百多年前,至今仍在穩定運行,有效保證城市基礎市政功能,甚至于巴黎的下水管道可以開發成旅游景點。相比之下,我國大部分城市的排水管網卻連基本的排水功能還不能滿足,以上事實直接折射出我國排水管網在規劃、施工、運營管理等方面的不足。引導學生分析這些社會事件問題背后蘊含的原因,不僅可以拓展學生視野,提高學生學習的積極性,更可以使學生深入了解學科內容與工程實踐的緊密關系,為以后工作科研實踐打下堅實基礎。
關鍵詞: 高等職業院校 《路基路面工程》課程 工學結合 教學改革
一、高等職業院校人才培養定位
教育部2006年第16號文件《教育部關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》中指出高等職業教育的人才培養目標是培養高素質技能型專門人才。而高素質技能型專門人才的培養必須以服務為宗旨,以就業為導向,走產學結合發展道路①。可見高職院校對學生能力的培養不僅是專業理論能力,更是實踐應用能力。對于高等職業道路橋梁工程技術專業的培養目標亦不再是理論性的研究型人才,而是具有專業基本理論、基礎知識和技能的面向生產、建設、服務和管理第一線需要的高技能人才。
二、本課程在道橋專業人才培養方案中的定位
路基路面工程是道路與橋梁工程技術專業開設的一門專業主干課程,主要包括路基路面工程的基本概念(相關專業術語)、基礎設計理論、試驗檢測等內容,與公路行業實踐聯系緊密。按照以服務為宗旨,以就業為導向,走產學結合發展道路的目標,在課程建設過程中必須要求理論教學與實踐工程的有機結合,這就要求一方面授課教師要主動吸收路基路面工程領域里的最新理論成果、實踐經驗等,使課程教學內容不斷充實,不至于和工程實踐脫節,這樣學生才能夠學以致用。另一方面,為增強學生相關的實踐能力,本課程在本專業人才培養方案中設有路基路面工程的實踐性環節。通過課堂理論教學、識圖能力培養、現場實習、課程設計等教學環節,使學生掌握路基工程、路面工程的基本理論和基礎知識,并初步具備運用這些基本知識和原理分析、解決工程問題的能力。
三、《路基路面工程》教學中的問題分析
《路基路面工程》是烏海職業技術學院建筑工程系道路與橋梁工程技術專業的核心專業課,該課程開設于2006年,因此課程建設的基礎還比較薄弱。盡管按照學院發展要求,先后兩次修訂了適合本專業及學生基礎的課程標準和教學大綱,取得了路基路面工程課程建設的階段性成果,但仍有許多亟待解決的問題。
(一)學生的基礎知識不夠扎實
由于學生對本課程的先修課程(如《公路工程識圖》《公路勘測設計》《土力學與地基基礎》《結構設計原理》《道路材料》等)沒有很好地掌握,致使學生學習和教師教授本課程都存在一定程度的銜接困難。此外,該本課程中的部分理論對學生的數學、力學知識和抽象思維要求較高。例如,按照我國現行行業規范《公路瀝青路面設計規范》(JTG D50-2006)中規定瀝青路面結構設計采用雙圓均布垂直荷載作用下的彈性層狀連續體系理論進行計算,高速、一級、二級公路的路面結構以路表面回彈彎沉值和瀝青混凝土層的層底抗拉應力及半剛性材料層的層底拉應力為設計指標進行路面結構厚度設計②。學生學習了這部分知識之后,往往對該理論在實際設計過程中怎樣用仍然很模糊。
(二)任課教師實踐經驗欠缺
目前擔任該課程教學的專職教師均為高校的碩士畢業生,在本科院校中均接受以學科理論學習為主的學習模式,由于畢業之后,從“學校”到“學校”的就業過程導致幾乎沒有較系統的工程實踐經驗,因此就出現了專業教師理論知識豐富但實踐能力不足的問題。這就決定了在授課過程中對理論知識講授得較為全面和系統,但是在實踐環節中出于“藏拙”而敷衍了事。再加上高等職業院校的學生學習基礎總體來看均比較薄弱,自學能力較差,傳統課堂中“填鴨式”的理論無異于抹殺學生的學習興趣。
(三)校企合作的教學模式較為滯后
加強實訓、實習基地建設是高等職業院校改善辦學條件、彰顯辦學特色、提高教學質量的重點。而就課程建設而言,邀請行(企)業專家共同參與修訂課程標準,按照企業需求優化課程內容、參與實踐教學環節越來越需要加以重視,這也是我院目前亟待推進的步驟,只有這樣才能夠不“閉門造車”,實現真正意義上的工學結合。
三、工學結合《路基路面工程》教學模式探討
(一)教學內容的重組設計
遵循學生職業理論培養的基本規律,基于工學結合人才培養的基本要求,進一步淡化課程理論教學和實踐教學的界限,按照突出職業定向性的基本思路重新整合課程教學內容。通過和企業專家的探討,結合本課程自身特點,具體實施方法是首先在課程每部分理論教學開始引入對應知識點的工程實踐施工圖紙(圖片)作為教學內容的切入點,然后在分析設計成果(施工圖)的基礎上展開理論知識點的學習。其次,在課程重點設計理論環節,例如路基擋土墻設計、瀝青路面設計、水泥混凝土路面設計知識點學習之后以案例的形式加強知識點的鞏固和應用,并安排設計內容讓學生自行進行課程設計。同時將部分課時搬到施工現場進行講授增強學生的感性認識。此外,在教學過程中同步滲透課程內容中所涉及的現行行業標準和規范,課程專業術語部分采用雙語教學增強學生的國際化理念。
(二)課程內容的學時比例的重分配
《路基路面工程》是一門理論與實踐并重、工程性較強的課程。講授《路基路面工程》課程除了應進行系統的課堂教學,增加實地參觀之外,還包括實踐環節(課程設計)輔助教學內容。按照我院現行(2012)新修訂的人才培養方案,將本課程劃分為專業課程中的B類課程(即“理實一體化”課程),其中理論40學時,實踐32學時,共72課時。具體學時分配情況如表1所示。
表1 《路基路面工程》課程學時分配表
(四)理論教學采用項目驅動教學法
在講授《路基路面工程》時,采用多媒體授課,圍繞每部分知識的特點講授基礎理論與基本方法,同時在教師的指導下,就每個知識點“項目”給學生布置“任務”,讓學生尋找完成任務的途徑,最終得到這個結果,最后進行任務完成情況的分析與點評,使學生在這個過程中鍛煉動手能力和自學能力。激發學生的興趣,調動學習的積極性。由此形成以“教師為主導”,即教師成為學生學習過程中的引導者、指導者和監督者,“以學生為主體”,讓學生在課程學習時學會自己思考,了解應學會哪些理論和方法,注意哪些方面的問題。例如,路基排水設計部分,在理論學習之后要求學生課后通過網絡、實地照片或者其他方式收集路基排水設施的圖片,并詳細說明是哪種形式,自行分析總結其功能及設置方式要點等,提高學生自主學習的積極性和分析問題的能力。
(五)加大實習環節的改革力度
由于學生缺乏對工程實踐的感性認識,必須重視課內外實習實訓環節。創造性地應用“我聽見的會忘記,我看到的能記住,我做過的才真正明白”循序漸進的思維模式將公路工程實踐融于本課程之中。在條件允許的情況下,在理論教學環節過程中應組織學生進行現場認識實習,條件不具備時可以利用多媒體通過圖(照)片、施工圖紙、模型、現場錄像、施工動畫等方式完成。主要包括以下幾方面的內容:1.路基路面構造的認識。主要包括土基、路堤(上路堤、下路堤、下路床、上路床)、路塹、路肩、路基邊坡及相應的防護設施、構筑物(擋土墻、護腳、砌石護坡等)、各種排水設施(邊溝、截水溝、急流槽、排水溝等)、路面結構層次(面層、基層、墊層)、路面種類(水泥混凝土、瀝青混凝土)、路拱、超高、加寬、中央分隔帶等。2.在道路施工現場或道路建筑材料生產場所認識的道路材料。主要包括粉土、粘土、砂土、碎石、泥結碎石、石灰、粉煤灰、二灰土、二灰碎石、石灰穩定碎石、水泥穩定碎石、水泥混凝土和各種瀝青類混合料等。
(五)切實提高課程設計質量
我院考慮到專職教師實踐經驗不足的現狀,要求實踐教學部分由具有一線施工或設計經驗的行業外聘教師承擔,在進行課程設計的過程中,通過設計任務布置,教師的講解和指導,學生的分析計算,將理論課堂上所學的有關路基路面工程的基本概念、設計理論和計算方法融為一體。與此同時,校內專職教師也可以向外聘教師學習交流實踐知識,加快雙師素質的提高速度。
上述理論教學、工程圖紙、現場實習及行業教師指導課程設計等環節的工學結合內容相輔相成,通過學習,學生可更好地掌握《路基路面工程》的主要內容。
經過幾年的摸索,目前《路基路面工程》課程從最初單一的板書理論講授到多媒體講授,輔以組織學生現場實習和行業外聘教師組織課程設計等,實踐教學環節進一步完善,現在已經初步形成較為完整的工學結合課程教學體系,相信學生一定會學有所獲,學有所用。
注釋:
①教育部.《教育部關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》教高[2006]16號.
②中華人民共和國行業標準《公路瀝青路面設計規范》(JTG D50-2006).
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[關鍵詞]CDIO;路基路面;教學;改革
[中圖分類號]G642 [文獻標識碼]A [文章編號]1671-5918(2016)02-0101-03
一、引言
CDIO是2001年由美國麻省理工學院與瑞典的林克平大學、查爾姆斯技術大學以及皇家技術學院等3所高等院校共同開發的新型的現代工程教育模式和實施體系。CDIO是“構思”(conceive)、“設計”(Design)、“實施”(Implement)及“運行”(Operate)四個英語單詞的縮寫,是“做中學”和“基于項目的教育和學習”(簡稱PBL)的具體概括與抽象描述。CDIO教育理念是以產品全生命周期為載體,建立集成的課程體系,讓學生以主動、實踐的方式學習工程理論知識,積累工程實踐經驗,提升工程技能。在本科高校和高等職業技術院校,經過學者多年的理論研究與實踐探索,逐步形成了諸多典型的工程教育的案例,有力推動了工程教育人才培養改革。然而,在運用CDIO的實踐中,高校更聚焦的是宏觀層面的人才培養路徑、專業建設、課程體系等,對CDIO模式如何適應具體某一門課程尚缺乏系統研究。為此,借鑒CDIO基本原理,建立以“學生為主體、教師為引導、項目為載體、工程技能培養為目標”的培養體系,并以路基路面課程改革為例,闡述在高職院校教學過程中,如何合理有效地在微觀視角實踐CDIO教育理念。
二、路基路面課程目標
根據學院道橋專業培養方案,《路基路面工程》課程是開設在大學二年級,這個階段的學生已經學習了與專業相關的課程有:建筑材料、工程力學、工程測量和道路勘測設計,而在此課程之后的后續課程有:公路施工技術、工程項目管理、工程概預算以及開展畢業設計綜合實踐,因此,《路基路面工程》起著承上啟下的作用。為了更好地適應社會對技能型人才的需求,借鑒國內示范性高職院校道橋專業教學經驗,在課程教學過程中,緊密結合實際工程,以培養專業技能和職業素養為教學目的,依據CDIO能力大綱中對學生能力的描述與要求,主要針對學生技術知識和推理能力、個人職業技能和職業道德、人際交往技能的培養,運用情境案例分析,具體從基礎科學知識、核心工程基礎知識、工程推理和解決問題能力、實驗中探索知識、系統思維、個人技能和態度、職業技能和道德、團隊精神、交流、外部和社會環境、構思與工程系統、設計實施等方面,并結合實際工程問題引出知識點,分析、探討、歸納項目特征,且嘗試解決問題。
路基路面工程課程建設目標從三方面考慮,首先讓學生了解路基路面工程方面的基本概念,熟悉相應結構層的性能、作用和結構特點,明確路基與路面結構層的施工工藝知識。其次是掌握路基工程土的分類及性質、路基修筑方法、壓實方法及質量檢驗評定標準;通過典型路基路面工程設計實踐環節,讓學生建立路基施工及路面設計的理論體系,根據施工特點明確路基排水設施的構成,邊坡防護及加固設施的確定,路面類型的選取,以解決問題的形式完成對路基施工方案的編寫,完成路面各結構層厚度、材料的確定,為后續課程學習奠定基礎。最后通過課程學習,了解工程師應具備的基本工程素養,體驗處理實際工程的過程,開展團隊協作。
二、路基路面課程內容
路基路面工程主要有認識、理論、實踐和考核四個部分。在理論教學部分主要包括路基工程和路面工程,而路基工程中又涉及排水設施、邊坡穩定驗算及防護設施、擋土墻設置等內容,路面工程中主要涉及瀝青路面和水泥混凝土路面的計算。由于課程內容龐雜,涉及的知識面廣,受課時量不足、教學設施不夠完善等因素制約,應完善課程結構體系,在路基部分,以與路基穩定緊密關聯的排水、邊坡加固及防護、地基處理為教學重點,在路面部分,以現在工程中最常用的瀝青路面為重點,側重路面結構層設計理論與方法。
(一)認識環節
認識環節主要內容形式有講座和參觀。具體的目標要求是對專業的現狀、道路發展、關鍵技術變化、施工工藝進行客觀認識,了解社會及用人單位對人才的需求與標準,引導學生對未來職業的思考和人生規劃,激發對工程的興趣與學習動力。
在認識環節中,邀請相關專家、學者、一線工程師開展道路工程科學與技術的重要成就和最新發展趨勢、工程技術規范等方面的專題講座,拓展學生視野,加深對課程內容的理解。同時參觀試驗室和施工現場,形成直接經驗的積累,激發學習興趣。
(二)理論環節
在整個教學全過程中體現學生積極思考與解決工程問題的教學理念,理論環節主要內容形式有案例分析、項目任務和討論。具體目標要求是通過多種授課方式使學生了解課程相關的基本概念、原理;理解路基穩定性的影響因素和加固防護措施;以及與路基路面相關的交通分析、材料參數選取與路面結構設計方法。
(三)實踐環節
實踐環節主要內容形式有課程設計、調查和展示匯報。具體目標要求是學生直接參與道路的構思、設計和實施。分析采取適宜的材料,確定道路各結構層的厚度。通過對瀝青混凝土路面的課程設計,在理解道路設計步驟的基礎上,對設計方案進行經濟技術比較。
在實踐過程中工程實踐情景和內容的篩選特別重要,經過多次研討,在路基路面設計實踐環節中選取現在工程中最常用的瀝青路面作為典型的工程,分別讓學生自己負責收集材料、擬定設計方案等,教師可以提供適當指導,以使前修課程所學知識傳遞到課程設計環節。
(四)考核環節
考核環節主要內容形式有總結和答辯。具體目標要求是在學習活動過程中及時交流,反饋工作評價。通過思考所完成工作,總結工作成果及工作方法,從技術描述以及團隊工作方式與組織分工等方面總結交流,鍛煉學生表達、交流總結能力。
通過一周的實踐活動,學生分組完成瀝青混凝土路面設計,內容主要包括道路交通量的調查、路面結構層次的確定、設計方案選取及比較、各成員的任務分工和貢獻率、總結等。同時根據課程設計報告制作相應的PPT演示課件,進行口頭匯報。而考核環節,利用學生完成任務為載體,對其運用專業知識技能、創新能力、團隊協作能力等進行考查。
三、路基路面課程教學方法
根據CDIO教育模式要求,《路基路面工程》課程教學過程中將CDIO中構思、設計、實現、運作理念有機融入于教學的各個階段。在授課過程中,師生將課堂環境演化為知識交換空間,教師合理組織課程教學內容,凸顯課程知識點的重點、難點,靈活采用課堂引導、答疑解惑及研討等方式共享學習成果。例如就某水泥混凝土路面破壞問題讓學生展開討論,以“問題――原因――措施”的基本思路引導學生去思考,調節課堂氣氛,提高學生課堂學習的參與性,為推動學生主動養成一體化的學習習慣創造有利條件。其次,采用案例教學,利用瀝青路面和水泥混凝土路面施工典型工程案例及多媒體網絡資源,力圖向學生提供直觀形象的工程圖片及動態的施工作業過程,在增加課堂教學信息容量的同時,實現課堂教學與實際工程項目的有機結合。第三,在系統把握和教授課程基本概念的基礎上,不僅要強調學生實踐動手能力的培養,而且結合專業工程標準、行業規范和一線施工單位要求規范學生行為,充分發揮學生獨立能力和團隊協作精神,著力培養學生分析和解決具體工程的思維。
四、路基路面課程考核
合理的課程考核是有效開展教學活動的保證。結合一線施工企業和CDIO工程教育模式與技能型人才培養目標的契合度,為了有效的對學生學習投入及獲得成績進行鑒別,根據課程設置目標優化傳統考核模式,采用過程管理及結果考核相耦合的方式,從出勤、課堂參與程度(匯報)、平時項目作業和期末考試成績等進行綜合考評。特別是在過程考評階段通過對實踐過程中設計作業完成情況、同一小組中各成員之間互評及平時成績等維度進行全面評價,突出團隊整體的作用。而在課程考試時,參照公路和市政方向建造師考試的要求,引入考試相關科目的重要內容,突出課程工程性和實踐性強的特點。實踐表明,采用這種考核形式,強化了學生全員參與的意識,有利于學生在學習過程中學習態度、職業素養、人際團隊能力與工程系統能力的培養。
五、結論
路基路面工程課程以CDIO工程教育理念為理論指導,實行項目驅動法教學。通過2年的時間對課程目標、教學內容和教學方法等方面進行了有益探索,把考核融入教學全過程,架設教與學良性循環路徑。通過對學生與施工企業調查訪談表明,將CDIO教學模式應用到路基路面課程教學過程中,使知識傳播與工程能力培養融合在課程實施過程中,取得了良好的實踐效果。
(一)提升了學生主動學習的積極性,構建了學生開放式的知識體系。項目從到逐步實施,學生依據項目的目標要求查詢各種文獻資料,使學生從中體會到學習的源動力,扭轉了被動學習的局面,確立了以學生為中心的主導地位。其次在項目多層次目標的驅動下,促使學生務實的將零散的知識點逐級梯度推進,匯總成系統的知識結構。同時,不僅僅把視野只聚焦于某個知識點,而是逐步向多門課程甚至整個專業擴散,并能融會貫通。
關鍵詞:給排水工程;OBE;培養模式;工程素質
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)34-0157-02
給排水工程是工科學科中的一種,旨在培養適應市政、環保、建筑等行業給排水工程技術生產、建設、服務和管理第一線需要的,掌握從事給排水工程設計、施工、水處理設施運營管理、水環境及水污染監測分析等職業崗位實際工作的基本能力和基本技能,具有必備的基礎理論知識和專業知識的高素質技能型專門人才[1]。2015年4月16日國務院印發《水污染防治行動計劃》(俗稱“水十條”)[2],對水污染防治提出了階段性治理目標。同時,大量新型建筑體系出現,對給排水設計提出了更多更高的要求。本文借鑒OBE工程教育理念,研究本專業改革與創新,更好的培養能適應新形勢、具備一定職業素養、職業技能,能夠迅速適應現場工作的給排水專業高級工程技術型人才。
一、OBE工程教育模式概述
成果導向的教育模式(Outcomes-based Education,縮寫為OBE)最早出現于美國和澳大利亞的基礎教育改革,后應用于工程教育領域,是以預期學習產出為中心來組織、實施和評價教育的結構模式,由學習成果驅動整個課程活動和學生學習產出評價[3]。成果導向教育理念與傳統教育理念的最大區別,是要求教育者對學生的學習成果和能力水平先進行準確定位,然后通過各種合適的教育手段和結構來保證學生達到預期目標。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》(2010-2020年)提出了“重點擴大應用型復合型人才培養規模”的部署和要求;2013年6月,我國被接納為工程教育本科專業認證的國際互認協議《華盛頓協議》簽約成員。這都說明,在工程教育領域引入成果導向教育理念具有非常重要的現實意義。
二、OBE理念下的給排水工程教學改革
1.成果導向的給排水專業學習成果確定。給排水專業主要分為市政給排水與建筑給排水兩個大方向,包括給水處理廠、給水排水管網系統、建筑給水排水工程和污水處理廠的設計、施工等各個方面。在成果導向教育理念下,教育者需要完成的核心目標就是讓學生取得該專業所要求的能力和水平。中國工程教育認證通用標準中,對畢業生提出了十條要求,結合給排水專業性質,可將要求總結如下:掌握流體力學、工程制圖、水處理微生物、水泵與水泵站、工程力學、工程測量學等基礎工程學科的基本理論;掌握給水工程、給水排水管網工程、建筑給水排水工程、排水工程的基本原理和設計方法;掌握市政工程招投標的基本知識和技術方法;了解水科學與技術的前沿理論和發展動態;具備環境影響評價、水環境監測和分析、環境規劃管理的初步能力。
2.成果導向的給排水專業課程體系構建。學習成果代表了一種能力結構,這種能力主要通過課程體系構建來實現。因此,課程體系構建對達成學習成果尤為重要。能力結構與課程體系結構應有一種清晰的映射關系,能力結構中的每一種能力要有明確的課程來支撐,換句話說,課程體系的每門課程要對實現能力結構有確定的貢獻。按照給排水職業能力培養為教學目標,對課程結構進行構建,將崗位職業技能要求與課程授課內容進行融合,如下頁表1所示。
3.成果導向的給排水專業教學策略制定。課堂教學是使學生能夠達到畢業要求、達成培養目標的基礎。在傳統的教育模式中,教育者往往以教材為主線傳授學生知識,但是隨著給排水行業的快速發展,行業規范在不斷的修訂完善,如建筑消防部分,2015年就同時廢止了《建筑防火設計規范》(GB50016-2006)和《高層民用建筑防火設計規范》(GB50045-95),啟用新的《建筑防火設計規范》(GB50016-2014)和《消防給水及消火栓系統技術規范》(GB50974-2014),新規范對建筑防火要求進行了多出修訂,但大多數教材并沒有及時更新,導致學生的學習內容滯后于市場的需求,不能盡快適應工作崗位的需要。因此教師在教學過程中應該不拘泥于教材,而應該通過各種新型教學手段,如動畫視頻演示、大量引入實際工程案例等方法,從實際應用的角度著重培養學生分析解決實際工程問題的能力。例如,在《建筑給水排水工程》這一門課程中,可以采用動畫視頻的方式讓學生直觀了解彎頭、三通、四通、分水器等管件的連接方式,可以結合實際工程圖紙講解建筑給排水各系統的設計理論在實際工程中的應用。
4.成果導向的給排水專業實踐環節安排。給排水專業的實踐環節包括課程設計、認識實習、生產實習、畢業實習和畢業設計。目前的教育模式中,課程設計質量尚能達到預期目標,但是課外實習環節,由于經費問題、水廠安全問題、實習周期問題等,往往達不到預期目標。因此建議采用集中和分散相結合的方式,認識實習和生產實習教師統一聯系安排實習地點,畢業實習則有學生自主聯系實習單位,并盡量將實習內容與自己的畢業設計(論文)選題相結合,以利于學生更快的融入工程實踐。
此外,還可以通過開展科研訓練的辦法培養學生自主查閱資料、了解行業前沿動態的能力,同時提高科研、創新和動手能力。專業教師還應該鼓勵學生積極申請國家級、省級大學生創新創業項目以及校級本科生科研訓練計劃項目;學生也可以直接參與專業教師的在研課題。武漢輕工大學給排水專業本科生近年來多名本科學生參與教師立項課題,內容涉及垃圾填埋場滲濾液性質分析及無害化處理、污泥減量及穩定處理等。學生通過參與整體項目構思、設計、實施、運行的全過程,不僅拓寬了給排水工程領域的科學知識,而且有助于培養自身的工程設計能力和團隊協作能力。
5.成果導向的給排水專業學習成果評估。成果導向教育理念不過分關注教師的教學內容和教學方式,而是將焦點放在評價學生學習成果上。因此,對學習成果的評估不宜采用期末考試卷面成績一刀切的方式,而應該采用多元和梯次的評價標準。針對某一門課程,在不同時間對已經完成的學習成果,分別進行自我評價和教師評價,并和設定的學習成果進行對比,找出不足。
三、結論
采用OBE成果導向教育理念培養給排水專業人才,是實現由“內容為本”向“學生為本”的根本轉變,教學目標先于教學內容而存在。在OBE模式中,學生可以清晰地預見學習成果,即需要掌握哪些方面基本知識點和技能。OBE不限定教師采取什么樣的教育方法和教育內容,這為教師充分地展現教育藝術來實現既定目標提供了廣闊空間。學校可以開展階段性的學習產出評估,及時檢查與預期目標之間的差距,并根據評估結果即使調整教學結構和資源配置,提高教學效果。
參考文獻:
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文章以建筑環境與能源應用工程專業更名,以及南昌大學制定新版本科培養方案為背景,探討制定大土木類建筑環境與能源應用工程專業人才培養方案。新版培養方案以培養具有土木建筑基本知識,能在建筑環境與建筑能源領域從事設計、施工、制造、運行、咨詢及節能改造工作的復合型工程技術人員為目標,探索開設大土木類專業平臺課、第三學期實踐課程及特色課程等。
關鍵詞:土木類;專業平臺課;第三學期;特色課程
中圖分類號:G6420;TV文獻標志碼:A文章編號:
10052909(2017)01003605
1998年教育部將原土建類的供熱通風與空調工程專業和城市燃氣工程專業合并調整為建筑環境與設備工程專業。2012年教育部又將建筑環境與設備工程專業、建筑節能技術與工程專業、建筑設施智能技術專業合并為建筑環境與能源應用工程專業(以下簡稱建環專業)。建環專業兩次合并更名過程中,國內各相關高校對其課程體系和人才培養模式進行了積極探索。 張昌等[1]全面研究了建筑環境與設備工程專業的課程體系, 系統總結了專業人才培養中各個教學環節的教學經驗。楊吉民等[2]介紹了建筑環境與設備工程專業應用型人才培養體系的構建。王晏平等[3]介紹了建筑環境與設備工程專業培養計劃制定的原則及課程體系的主要內容, 闡述了課程體系及課程設置的主要特點。李銳等[4]對專業人才培養模式進行了研究,闡述了建筑環境與設備工程特色專業人才培養模式。符永正等[5]對專業指導委員會提出的最新專業指導性培養方案的課程體系、培養目標定位、課程名稱等提出一些建議。張騰飛等[6]將國內該專業培養計劃與課程設置與發達國家與地區高校相應專業進行了比較,發現國內的建環專業尚需增加涉及建筑學、結構、給排水等方面的專業平臺課,以打通目前存在的專業壁壘。李志生等[7]介紹了國內外建筑環境與設備工程專業最新的發展趨勢, 分析了高校進行建筑環境與設備工程專業人才培養和專業建設時所應采取的對策。張國強等[8]研究并學習發達國家的思維方法,對建環專業進行準確的專業定位。倪龍等[9]認為建環專業創新型工程技術人才的培養需要強化實踐性教學環節,注重學生工程實踐能力的培養,加強學生動手能力的訓練。徐榮進等[10-11]提出了學校、教師、企業和學生等各群體在實踐教學環節中存在的問題,論述了專業實踐教學環節的重要性及其改革的必要性。李永存等[12]認為在建筑環境與能源應用工程專業課程體系中應新增能源供給系統方面的內容,以滿足行業對該專業人才的培養要求,同時也促進該專業的健康發展。金光[13]針對新更名的建筑環境與能源應用工程專業課程體系和“教與學”存在的問題,提出在必修環節適當增加建筑節能技術與管理課程模塊。南昌大學建筑環境與能源應用工程專業根據學校本科招生制度和培養模式的新變化,制定了2016版大土木類建環專業人才培養方案。
一、南昌大學制定建環專業新版培養方案的背景
南昌大學建筑環境與能源應用工程專業的前身是2010年申蟮慕ㄖ節能技術與工程專業,當時是應教育部關于
高等學校設置戰略性新興產業相關本科新專業的要求而申報的,于2011年開始正式招生。學校建筑節能技術與工程專業設置在建筑工程學院。學院有土木工程系、建筑學系、水利工程系及工程力學實驗中心,擁有8個建筑、土木及力學類專業。學校第一版建筑節能技術與工程專業人才培養方案,以傳統建環專業培養課程為主,兼具部分建筑土木和節能課程。
為將南昌大學建設成區域特色鮮明的高水平綜合性大學,全面提高學校本科人才培養質量,在“人為本、德為先、學為上”的育人理念引領下,根據教育部《普通高等學校本科專業目錄(2012年)》《普通高等學校本科專業設置管理規定》等文件要求,在總結學校2012年以來人才培養模式改革實踐取得的經驗和成績的基礎上,南昌大學制定2016版本科專業培養方案。此次培養方案的修訂,以提高人才培養質量為核心,以通專融合為途徑,以創新創業教育為突破口,以人才培養模式改革為驅動力,以構建知識、能力、素質為核心的人才培養目標體系為抓手,以大類培養、學分選課制、三學期制、學業評價等改革為手段,著力構建適應學生個性化發展,更加科學和靈活多樣的人才培養體系。
二、培養目標
根據專業指導委員會要求及學校具體情況,修定后的建環專業人才培養方案的培養目標為:適應國家社會主義現代化建設需要,德、智、體、美全面發展,具備較好的自然科學與人文科學基礎,具備計算機和外語應用能力,具有土木建筑基本知識,掌握建筑環境與能源應用工程專業的基礎理論和專業知識,獲得工程師基本訓練,并具有一定創新能力的復合型工程技術人才。畢業生具有在政府部門、設計研究院、工程建設公司、設備制造企業、運營公司、能源管理公司、綠建咨詢公司等單位和機構,從事采暖、通風、空調、凈化、冷熱源、供熱、燃氣、節能改造等方面的規劃設計、研發制造、施工安裝、運行管理及系統保障等技術或管理崗位工作的能力。
三、 建環專業大土木類人才培養課程體系
南昌大學2016版本科專業培養方案課程體系由通識教育課程、學科基礎課程、專業課程和創新創業類課程構成。專業通識教育課程約占30%,學科基礎課程約占30%,專業課程約占36%,創新創業類課程約占4%。通識教育課程分為Ⅰ類公共必修課程和Ⅱ類文化素質教育選修課程。Ⅰ類公共必修課由思想政治理論課、英語、體育、計算機類課程等組成。Ⅱ類文化素質課主要包括
培養學生人文素養、認知能力、實踐能力、批判能力、國際視野,幫助學生掌握不同學科的科學思維方法,對學生進行完善人格教育與心理健康教育的優質通識教育課程。學科基礎課程由
最核心、最基礎的專業主干課程(16門左右)組成。專業課程則根據學生就業、考研、出國或者聯合培養等要求靈活設置課程模塊,允許學生根據自己的興趣愛好、個性需求,在學院教師指導下選擇適合自己的課程,從而形成個性化的專業或者專業方向。專業課程分為專業主干課程和專業選修課程。基于學校2016版人才培養方案要求,建筑環境與能源應用工程專業培養課程體系學分比例見表1。
(一) 構建土木類專業課程平臺
南昌大學自2016年開始不分專業按院系大類招生,一、二年級按大類進行培養,同一大類的學生修讀共同學科平臺課程,三、四年級根據學生個人興趣和發展需求進行專業分流,分類培養。共同修讀兩個學年的專業大類平臺課程應不低于16門,共同修讀一年半的專業大類平臺課程應不低于12門,共同修讀一年的專業大類平臺課程應不低于8門。學生專業分流時間原則上在第二個學年結束后。但是由于建筑工程學院土木系有土木工程、建筑環境與能源應用工程、給排水科學與工程、工程管理4個本科專業,專業種類繁雜,因此,選擇共同修讀一年8門專業大類平臺課程(具體課程見表2)。表2中工程制圖類課程包括畫法幾何、土木CAD及部分建筑信息模型(BIM)課程,還安排了BIM相關課程設計。工程測量系列課程是此次培養方案新增的課程,一是學院具有完備的工程測量課程理論和實踐教學條件;二是有很多畢業生從事工程施工工作,需要學習該課程知識。工程經濟學及管理基礎課程由工程管理教研室承擔教學,為學生將來從事項目管理及工程造價工作提供理論基礎。
(二) 第三學期實踐課程設計
南昌大學現在實行的是傳統兩學期制教學模式,即秋季學期(約20周)+寒假(約5周)+春季學期(約20周)+暑假(約7周)。改革后,根據《南昌大學“三學期制”實施方案》,
實行“三學期制”,以實現課程結構的整體優化。學期制模式改為兩長一短三個學期,即:秋季學期(18周)+寒假(約5周)+春季學期(18周)+夏季學期(4周)+暑假(約7周),總教學周數為40周,寒暑假的放假時間基本不變。實施“三學期制”后,秋季學期和春季學期主要安排理論教學,夏季學期主要安排實習、實訓、課程設計、綜合試驗等實踐教學環節。根據學校要求,此次建環專業新版培養方案中,將原先在春秋學期進行的課程設計、實驗、認識實習安排在夏季學期即第三學期(見表3)。
根據學校學制學分規定,學分計算最小單位為0.5學分,理論學時須為8學時的整數倍,實驗學時須為16學時的整數倍,實驗學時超過32學時的實驗課,可以單獨設為一門課程,不到32學時的實驗課,應在同一課程群內整合成實驗課;鼓勵多開設設計性、綜合性實驗項目。因此,將原本分散在傳熱學、工程熱力學和流體力學課程中的驗證性試驗合并為熱工及流體實驗,并在三年級夏季學期開設,之前工程熱力學理論課在二年級上學期開設,傳熱學課程和流體力學課程在二年級下學期開設。另外,將供熱工程、空氣調節、空調用制冷技術三門課程的實驗合并成暖通空調綜合實驗,在四年級夏季學期開設,之前空調用制冷技術課程在三年級上學期開設,供熱工程課程和空氣調節課程在三年級下學期開設。
將課程設計和實驗安排在夏季學期,這樣不會影響學生春秋學期期末備考理論課,同時又能使學生專心完成實踐任務,也便于教師集中指導。
(三)特色課程設計
1.土木特色課程
由于學院特色課程主要是傳統土木和建筑類相結合的課程,因此,建環專業側重土建類理論知識體系,這不同于偏重機械類課程體系的傳統建環專業。除了上文介紹的土木類平臺課程外,建環專業培養方案還設置有房屋建筑學(含課程設計)、綠色建筑材料(含實驗)課程,分別在二年級的上學期和下學期開設。土木類特色課程的設置,旨在使學生掌握一定的房屋建筑結構設計原理,具有一定建筑識圖能力,同時對保溫節能建筑材料的結構原理、力學及熱工性能也有了解。
2.建筑節能類特色課程
由于建環專業的前身是建筑節能技術與工程專業,因此修訂培養方案時保留了第一版培養方案中有關建筑節能類課程,包括建筑節能原理及技術、建筑能效評估(含課程設計)、建筑能效管理與節能、太陽能建筑一體化(含課程設計)等課程。與第一版培養方案的區別在于,這次修訂將這些課程分別設在大三下學期及大四上學期。目的是為了讓學生將來能在能源管理公司、綠建咨詢公司,從事建筑節能改造及項目咨詢工作,擴大學生的專業適應范圍。
3.開放研究生課程共享
按學校要求,“學院在修訂培養方案時,可以考慮開放研究生課程共享,鼓勵有志于繼續深造的同學提前修讀研究生課程,如果進入我校學習,其在本科期間修讀的研究生課程將給予認定并免修。”此次培養方案中設有數值傳熱學、能量系統火用分析等研究生選修課,一方面是為了響應學校要求,另一方是為了拓寬學生的知識面,為學生畢業論文選題提供理論基礎。
四、結語
建筑環境與能源應用工程專業經過兩次專業名稱的變更,使其專業應用范圍得到擴大和調整,極具時代特色。根據南昌大學2016年起不分專業,按院系大類招生,一、二年級按大類進行培養教學的要求,土木工程系建環專業進行了大土木類人才培養的創新探索和實踐。主要舉措有開設8門大土木類專業平臺課程、構建第三學期實踐課程及開設特色課程(土木類特色課程、節能類特色課程和
研究生共享課程)等三方面,取得了較好的實踐效果。參考文獻:
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Abstract:
關鍵詞:環境影響評價;課程設計;石油;石化
《環境影響評價》課是環境類專業的重要骨干課程,兼具環境技術基礎及專業課的特色。這門課程的教學一般由兩部分組成,一是課程的課堂內容講授;二是為課程配套一段連續時間的課程設計。課程設計是課堂教學內容的實踐環節,是課堂知識的具體綜合應用,是實踐性很強的教學環節。一般是環境類專業學生必須修學的內容[1]。筆者從事環境影響評價工作20多年,是環境影響評價注冊工程師制度施行以來第一批通過考試獲得資格的人員。執教于石油大學的環境工程專業,所從事的環境影響評價工作大多和石油主流專業相關。石油大學培養的環境工程類學生的就業方向也偏于石油行業,所以我們課程實踐環節教學的內容設計也必須考慮到這一特點。通過指導多屆學生的環評課程設計,逐漸摸索到了自認為比較適合學生的教學方案,在這里略作介紹,借雜志平臺廣布,提供同道借鑒,并藉此獲取同仁的批評指正,以便進一步完善教學方案。以下通過幾個方面展開表述。
1環境影響評價課程的特點
環境這一概念的內含的廣闊性,決定了環境影響評價技術的復雜性。這樣復雜性的表現是環境評價的方法幾乎可以說涵蓋了人類所能積累的各種理論和技術的總和。這樣的復雜性決定了環境影響評價課程的性質特點。哲學意義上的環境,是指圍繞著中心事務的一切客觀存在。語言學上的環境概念,外延很小,而內含很豐富。站在高層位討論環境的概念,環境是有機整體,各要素之間互相依存,互相聯系,互相制約。環境的概念決定了環境學科從屬所有課程的性質特點。環境法層面,為了表示具體的保護對象,將環境劃分了14個具體的方面[2]。看上去很精確,但是這樣的分割有利于管控的同時,也狹隘化了環境概念內含的本身,往往容易顧一點而不及其余。環境本身一定是個有機的整體,具體劃分類別的環境之間很多表現的是相關關系,而我們要解決的問題必須是建立在明了因果關系的基礎上,從因的層面控制才能解決根本問題。而環境含義的廣闊性又導致了人們去尋找事物的因果聯系非常困難。這樣帶來的問題是環境評價類課程內容隨著法規政策的變化而不時調整,否則不能適應變化了的形式,這是環評課程不同于環境專業其他課程的特點之一。環境影響評價技術是為了評估人類生產、生活活動對環境產生的可能影響而誕生,這種技術需要回答人類活動影響的程度,可能采取的措施,最終回答某種人類生產生活活動的環境可行性。不至于在沒有預估的情形下,這種活動給環境帶來的影響,嚴重超過了環境承受能力。反過來影響人類的生活發展[3]。基于這樣的性質,所有一切人類的現有理論、技術成就都可以利用到環境評價過程中來,這樣的性質決定了環境評價技術課程內容的極大廣闊性。環境評價課程中的技術內容適應環境分類而設計,但是現實中的環境是按環境的哲學層面含義來運行的,所以要求環境評價技術是無限發展的,廣度和深度時刻都在變化。從環評技術引入中國開始,中國的環評發展史也是一部反復多變調整史,是各路技術專家智慧匯集交流、碰撞提升環評水平的歷史。環評技術的復雜化并不必然帶來環境污染控制的高效化,這樣的情況是因為環評技術層面的評價和最終控制好環境質量,不是單一的因果推定關系那么簡單。這也是環評課內容所具有的特色之一。不斷提高的環境質量要求,給環評的預評價技術提出了更高的要求,帶來各種先進技術融合,導致環評課程內容的多方面,多層次。所以學生學起來也覺得內容豐富,知識面廣闊,對于基礎較差的同學,對環評課程有一定難度。還有環評課程課堂內容學的好,距離完成一門較好質量的環評報告還有相當距離。這也是環評課程所具特色之一。環評課程內容繁雜,要求學生具有各方面扎實的基礎知識。而編制環評報告則需要學生具備快速學習理解、靈活運用、高度綜合、排版、繪圖、計算等各方面能力,才能成就一個好的環評編制人員,這對于在校生年齡階段的學生,有很多同學還是感到有難度的。這樣的情形對于課程設計題材、內容、格式的擬定是不能不考慮的現實情況。以上分析討論環評課程性質特點,其要旨在于指出環境的復雜決定了環評的復雜,環評技術提升是一個自適應自調節的過程,是一個不斷快速發展成熟的過程。但環評技術本身帶有滯后科技技術進步的特點,這一點需要讓學生明白,不得不在此說明。
2環評課程設計要訓練的能力
實踐性課程內容,重在鍛煉學生這方面的能力。環評課程設計也不例外。多年環評課程執教經驗總結下來,進入環評課程設計階段練習的學生應培養以下幾方面的能力。2.1查閱資料、識別、快速學習理解匯總能力;任何一個項目環評評價一般都要涉及到這些資料:國家、地方法律法規;國家、地方及企業相關規劃;環境保護行業規范;設計標準及技術規范;項目資料等。作為在校階段的大學生,要完成一個項目環評的編制,需要在短時間內,查閱上述所涉及的資料,還要注意識別甄選資料的有效性,還需快速找到并理解、領會資料中和項目相關的內容,并綜合應用到報告編制過程中。這個能力需要多案例的鍛煉才能成功,一次性的課程設計,是提供學生提升這方面能力的基本訓練。建設項目種類的多樣性,還要求編制人員,快速學習各種工藝過程原理及工藝環節的能力。如果在進入課程設計前有過類似課程知識儲備,進入工藝分析還比較順利,否則學習工藝,理解工藝內容是相當費精力的過程。石油大學的學生側重于石油開發、石油加工、石油化工知識的學習,所以案例選擇需結合這樣的特點來選定。2.2排版設計、編輯處理資料能力;一本環評報告的形成,排版設計、編輯處理資料是非常重要的。排版反映內容的條理及清晰程度,各種資料如何很好地有機組合,表達編制者的意圖,編者的編輯處理資料能力是基礎能力。一般進入環評課程設計階段的學生,處在大三階段,真正系統編輯整理一本環評報告內容的同學并不多。所以環評課程設計必然提供了同學鍛煉這方面能力的機會。2.3口頭匯報表達能力;環評報告不僅文字、圖表內容要表達好,在審查階段,PPT匯報稿的匯總,口頭表述明白報告的關鍵節點內容,回應各方面專家對報告書內容的質詢,也是編制人員要面對的必然過程。課程設計訓練也需考慮到學生這方面能力的培養。2.4常用計算機軟件的使用能力;環評報告的文字表現組成中圖、表是重要組成部分。一個好的環評人員最好有良好的地圖、工藝圖的繪制處理能力。常用的位圖及矢量圖軟件也是需要掌握的。起碼應掌握photoshop、autoCAD、coreldRAW等軟件的使用。環評報告中涉及到大量的數據處理,及處理后數據的圖示表達,所以常用數據處理軟件也是環評人員需要掌握的,進入課程設計階段的大學生最起碼要熟悉Office辦公軟件中Excel等數據處理軟件的使用,這是必須成就的基本能力。2.5綜合匯總能力;報告書編制是建設項目的資料,建設地的環境資料,各種法律法規,污染控制措施等按照環評導則的條目要求進行高度的有機整合,最終回答建設項目的可行性。一個環評人員必須成就一番資料匯總能力。具體表現為,目錄設計、圖表設計、說明內容的有序條理等。這是環評課程設計必然的能力鍛煉之一。環評課程設計的方案擬定一定要圍繞以上能力的培養來展開,從過程計劃、設計題材、編制要求等各方面充分體現出各方面能力的培養,使得學生能力得到全面提升和發展。
3環評課程設計方案的設計
3.1環評案例素材選擇原則;合理地選擇環評課程設計方案的素材是保證環評課程設計實踐訓練效果的基礎。通過環評課程設計,讓同學們進一步消化課堂課程內容,達到學以致用,靈活運用,為將來承擔環評方面的工作打好基礎。環評課程設計方案的素材選擇按照《建設項目環境影響評價分類管理名錄》和《環評法》的有關規定,起碼要從大類別選擇及具體的編制內容選擇兩方面考慮。按照自國家環保部2015年6月1日起頒布施行的《建設項目環境影響評價分類管理名錄》[4],依照“術業有專攻”的基本原則,石油類高等院校環境專業學生適宜的選擇類別應從“F石油、天然氣”,“L石化、化工”大類中選擇項目,這樣的項目對同學們能力訓練更有針對性,更能適合行業特色的要求。“石油、石化類”項目相對比較復雜,如果訓練同學適應此類項目的環評報告編制,將來有機會編制其他類別項目也比較容易上手。按照《環評法》中建設項目的環境影響評價的要求,報告書的基本內容包括:(1)建設項目概況;(2)建設項目周圍環境現狀;(3)建設項目對環境可能造成影響的分析、預測和評估;(4)建設項目環境保護措施及其技術、經濟論證;(5)建設項目對環境影響的經濟損益分析;(6)對建設項目實施環境監測的建議;(7)環境影響評價的結論[5]。這是環評課程設計內容選擇的根本依據。以上7條也是報告書的必要組成部分,但是作為在校生的環評課程設計內容,可以考慮作為學生環評實踐訓練的內容,仔細推敲下來,實際只有(2)、(3)、(4)條可選。3.2選題內容選項;環評課程設計的學時安排及對學生環評實踐的要求,環評課程設計階段還不能讓學生從事一個完整報告書的編制。一是時間安排不允許,二是學生知識面及經驗決定在環評課程設計階段直接編制完整報告書,可能造成夾生飯現象,造成學生進步不能循序漸進,或者因報告書內容的繁雜,造成學生對環評信心不足,對教學效果不利。環評課程設計的選題只能抽取報告書的關鍵內容進行小環節的精確訓練[6]。針對一般環評教材的內容,依據以上環評法的基本內容要求,參考多年積累的環評報告案例,對于石油、石化類為選題的環評課程設計方案可以從以下幾個方面設題。(1)工程分析;(2)污染源現狀調查;(3)工程建設造成環境要素的質量變化趨勢預測分析;(4)污染控制措施的技術經濟論證;(5)環境風險評價等幾個方面,也可以選擇比較典型的涵蓋訓練要點的“小型環境影響報告表”讓同學進行編制。以上幾種類型選題中,(2)污染源調查,只能提供學生現成的污染源數據,讓他們進行處理,所受訓練不夠全面;(3)環境要素的質量預測,需在工程污染源數據準確全面,現狀質量清楚的基礎上,采用預測模式進行預測計算。如果讓同學自己編制預測計算程序,兩周時間難以完成,同學編程能力差別很大,難以有效完成訓練目的。現實中環境預測方面都是環保主管部門認可的成熟軟件進行預測,編制人員只需輸入相關數據即可得到結果,即便編制人員對預測軟件的內核機制不清楚,只要按說明操作,也能很好使用,達成目的。這樣的選題在環評課程設計使用,對同學能力成長不夠全面。(4)污控措施的論證,在環評課程開設時,相關專業課程同學們還沒有全部學習,讓他們從事這樣的內容編制,也是不適當的。(5)環境風險評價涉及風險源辨識,可能事故風險后果預測,應急方案提出。這個是個相對獨立的選題,內容類似環境要素預測,讓同學受到的鍛煉不夠全面。也是不夠理想的選題。比較下來,(1)工程分析專題內容包括工程工藝原理、工藝流程、物料平衡、水平衡、三廢排放分析,還有附屬工程內容等多方面,作為選題內容選擇彈性大,覆蓋面廣,對上述所說環評能力訓練照顧面全。是比較適合作為環評課程設計的選題,只不過不同的工藝差別較大。作為石油大學學生的環評課程設計選題,一般以石油開發、石油化工類工程作為選題對象,題材廣泛,主體工程及輔助工程設計工藝內容較廣,對學生能力培養比較全面。這也是我們多年指導課程設計的經驗所感。3.3具體案例格式及編制要求;那么如何具體確定課程設計的體裁樣式,才更利于課程設計的實施呢?可行的方式有以下幾種形式可供參考。(1)案例式體裁:具體的報告書為素材,抽取其中關鍵內容,編成題案,提出編制要求,讓學生根據題案結合導則,自行設計課程設計的目錄,工程分析專題的圖表,編制內容序列等。(2)可研報告為底本的體裁:提供一個建設項目可行性報告素材,提供參考報告書樣式,提出編制要求讓同學根據導則進行報告編制。(3)填空式報告體裁:根據一份環保主管部門審查通過的備案報告書,抽取其中編制要點內容,提出每個編制要點的編制要求,讓同學按順序,編制完善報告書的留白內容。作為石油化工類項目基本要點包括:①平面圖合理性分析及污控措施標注。②循環水平衡分析。③初期雨水及事故池容積確定。④物料平衡圖繪制。⑤水平衡圖完善。⑥污染節點圖分析污染環節污染物類型。⑦鍋爐設施污染排放估算。⑧無組織排放源強估算。⑨三本賬表格設計及數據完善。根據要點的設定,在報告書的不同位置設置相應的編制環節,按兩周的課程設計時間,一般設置近20個左右的編制環節工作量已經相當飽滿。以上3種題材格式曾經都做過嘗試,以下把實際應用情況做匯總說明:方式(1),給同學留出較大的自由發揮空間,但是同學進入狀態慢,領會掌握環評編制過程不快。實際訓練效果不夠理想。方式(2),給同學更大的發揮空間,同學們更是覺得無從下手,即便學習較好的同學,也很難適應這種方式。說實在的,現實中這種方式是熟練的環評編制人員才能適應的一種方式,用來作為教學選項不合適。方式(3),是采用一份通過嚴格審批的正式報告書為藍本,抽取部分關心要點內容,在空白處寫上編制要求,讓同學像做填空題式地補充抽取的內容。只要抽取適當,格式設置合適,讓同學們做這樣的課程設計,很容易上手,因為采用的報考書總體框架已經限定了,同學有章可循,既能領略一本報告書框架概貌,又能根據所學課堂知識,力所能及地補充報告書留白的內容。多年指導實踐證明,這種方式是比較適合在校大學生環評課程設計訓練的題材格式方式。以下是從提供學生課程設計的素材中主要編制環節的示例,可以從中具體看出3種方式題材格式的樣式。示例1(有關循環水部分):循環冷卻系統排污水(W1)。本項目裝置循環冷卻系統新鮮水用量約為200m3/d。編制環節4:根據循環水系統新鮮水用量查閱有關規范估算循環冷卻水排污及風吹損失(參閱國家標準《工業循環水冷卻設計規范》(GB/T50102-2003),參閱其他環評報告資料)。示例2(有關雨水計算部分):初期雨水(W6)。初期雨水一般指雨水排放15min時廠區雨水收集系統收集的雨水量。計算主要根據《室外排水設計規范》(GB50014-2006)進行。編制環節5:查閱有關資料,計算廠區初期雨水產生量(查找東營市暴雨強度公式計算);匯水面積(取儲罐區、裝置區、裝卸區總面積,為2.11hm2)。示例3(有關鍋爐煙氣計算):導熱油爐煙氣(G2)。本項目所需熱源現由1臺供熱量600萬大卡的導熱油爐提供,以生物質及精餾工序不凝氣為燃料,其中生物質年消耗量為10400t/a、精餾工序不凝氣182.12t/a。編制環節10:查閱有關排放系數計算依據分析計算項目采用生物質燃料,不凝氣燃料的燃燒污染物排放量(包括煙氣、二氧化硫、氮氧化物等)。設計表格表示導熱油爐的煙氣產生排放情況。示例4(有關浮頂罐無組織排放):內浮頂罐大呼吸排放計算公式。編制環節13:查閱《石油庫節能設計導則》計算內浮頂罐大呼吸無組織排放量,列出計算公式,并將計算結果表示在合適的表格中。示例5(有關污染物排放匯格式):本項目主要污染物排放情況匯總。編制環節19:根據前述數據,匯總給出全廠主要污染物排放情況表,設計表格內容包括:項目(廢氣、廢水、固廢)、污染物、產生量、治理措施、排放量、達標情況等。3.4專題報告編制基本要求;正式提交環保主管部門審查的環境影響報告書,各編制單位在滿足國家地方規范標準要求的情況下,還都有自己本單位詳細的作業手冊,手冊規定編制報告書的各部分具體要求,這些規定對于報告書成品質量有很強的指導作用。作為訓練學生的課程設計案例,也應該做一些編制要求,一般應從以下幾方面提出普適性的要求。(1)排版要求:封面內容、目錄格式設計、標題、表格、字體大小、字、行間距等。(2)編制內容要求,目錄內容設計,主要參考資料獲取渠道及選用原則。(3)環評人員基本素質要求。3.5課程設計計劃安排及實施;課程設計過程計劃分列表1各項,并對應說明各環節所起到的功能。計劃內容及安排次序,考慮到學生能力培養的相應要求(見表1)。
4環評課程設計的評分
如何擬定評分方案,反映同學的真實水平,合情合理地對同學們的工作成果給以評定,是需要合理設計評分體系的。評分體系合適,一方面反映同學的水平,調動同學的學習積極性;另一方面通過評分反饋真實的教學效果,對于持續改進教學內容及方式有利[7]。我校教務處的教學規定,要求課程設計以百分制給同學評分,對于一份環評報告式的作業給出百分制的評分,是需要分出很細致的檔次的。這樣的評分方式在實際操作中是有一定難度的。通過多屆指導課程設計的摸索,設計了評分體系(見表2),自以為能較好反映教學效果。平時成績和報告書成績各占50%的比例,平時成績中課堂討論時的表現以老師感覺評分,占平時成績的80%,學生自己工作態度工作能力表現自評占20%。每次課堂討論的內容都要相應評分,最好合計平時成績。然后和最終提交報告的批閱成績一并核算每個同學總的課程設計總得分。指導多屆課程設計的效果表明,這樣的評分體系對于百分制評分的要求,還是比較合適的。判分結果和同學日常學習情況有較好的吻合性。
5學生學習課程設計普遍存在的問題
多屆指導課程設計的經歷,感受到參與環評課程設計階段的學生比較普遍存在的問題有以下幾個方面。在這里列出來以便同仁或同學借鑒。同學們普遍需要注意提升以下幾方面能力。(1)工程內容的快速理解能力;理解工藝內容,看懂工藝流程,讀懂各種參數及期間的聯系。應該通過多讀案例報告,有機會到現場多接觸實際工程,有利于快速提高工程理解能力。(2)法律法規、規范、標準的理解與運用,需要日常多看多用,廣博的知識面是提升這方面能力的基礎。(3)計算機辦公軟件的熟練應用;同學們日常使用計算機的機會很多,但是利用辦公軟件完整表現一份報告書的機會并不多,所以在課程設計階段排版,編程計算等能力不全面。(4)口語表述報告內容能力。有不少同學缺乏大眾面前講話的能力,匯報編制內容時條理性不好,語言乏詞,表情緊張。日常創造機會多在大眾前鍛煉說話能力。準確表達自己的思想。這方面只有多去鍛煉,才能真正提升。比較積極層面的經驗是同學們之間廣泛交流,也就是同學之間的互助互學,分享資料及經驗,對提升教學效果助力不小于老師的輔導,應大力提倡。6結語工程專業學生能力提升的基本要素就是在明白工程原理的前提下,對實際工程內容進行不斷實踐,只有在不斷重復實踐的過程中提升工程能力。所以工程實踐教學的最高原則就是讓同學有機會重復-重復-再重復。真正成為一個成熟的環評報告編制人員,沒有幾年的時間和幾個實際報告的編表1環評課程設計計劃安排及說明表2環評課程設計評分體制說明課程設計進程功能說明啟動動員講座講解課程設計的目的,建設項目環評特點,工程特征及環境要素,環評要做的工作,環評人員素質,本課程要鍛煉的能力任務布置分組布置具體的課程設計選題內容,做必要的講解說明課堂現場討論多次兩周時間內至少安排3次全員參與的課堂討論。要求每個同學上臺匯報自己的工作進度及完成情況、已完成工作的介紹、下一步計劃、存在問題,這個環節重在鍛煉同學口頭表達能力。鼓勵有專長的同學上臺分享自己的經驗心得。如編程軟件使用,排版軟件使用技巧等,這樣實際效果很好課程QQ流無限次為課程設計建立專門的QQ群,以便分享資料,隨時交流。這個方式不限時間、地點,公共交流和個別交流都比較方便重點內容教師專題輔導講座針對編制要點中相對突出的難點部分,指導教師開設專門專題輔導講座報告提交按規定時間提交完成的報告書評分項目權重分配計分說明平時考核50%課堂發言表現(師評80%)每個同學發言表述自己查閱資料,對資料文獻的理解應用,各編制環節如何展開編制,編制工作進度,存在問題,遇到難題時尋找解決問題的思路等。發言時思路,口詞表達清楚等評分平時工作情況(自評20%)同學對自己工作的情況評分,考查同學自明的程度,誠信的態度報告書批閱50%報告書分排版,編制環節內容分配計分。總體排版占10分(包括封面設計,目錄內容及結構設計,標題格式,表格格式,圖件規范,字、行間距合適等);各編制環節根據難易程度給出具體評分,合計占90分制歷練,是難以成就的。學校階段的教育過程,如何在學生階段為將來的工作崗位儲備好知識及技能,針對學生的實際情況,設計合適學生知識面及能力的鍛煉環節和方式,是教師的基本責任,也是我們永遠的追求。我們將一直努力下去。
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關鍵詞:土木工程;綜合設計課程;工程實踐;概念設計
目前,我國高等工程教育R悼緯躺柚媚J腳嘌的工程師在工程設計和操作實踐能力方面還有較大的提高空間。類似問題也在歐美高校存在。20世紀90年代,歐美高校發現工程類課程在分門別類學習完成后缺乏一個根據其相互關系整合運用的過程,課程知識對綜合實踐的支撐力度不強,以至于“很多學生抱怨在高年級階段的課程只是新增幾門課程而己”。美國高等工程教育界為此制定了《重建本科生教育一一美國研究型大學發展藍圖》,呼吁開設綜合設計課程(capstone course)。綜合設計課程可以把零散的專業課捏在一起,引導學生自主、系統地運用已經學過的專業知識去解決世界問題,并留給學生更多的思考空間,比如社會、環境、人文;在技能上,除了計算和動手實踐之外,更多地知道怎么去通過和別人系統配合完成工作。這在卓越工程師培養方面具有重要的作用和意義,同時受到高等教育界和工程界的重視,并得到了持續改進和建設。現在,世界發達國家和地區知名工科教育管理機構都要求學生參加綜合設計課程,如美國工程技術鑒定委員會(ABET)、加拿大工程師認證委員會(CEAB)、韓國工程教育認證委員會(ABEEK)等,都對綜合設計課程的設置和考核要求做出了規定。目前,全世界五大工程教育認證協定,即華盛頓協定(WashingtonAccord)、首爾協定(Seoul Accord)、悉尼協定(Sydney Accord)、堪培拉協定(CanberraAccord)、都柏林協定(Dublin Accord)也都對綜合設計課程有所提及,五大協定對于專業實作課程的最低畢業學分比例要求均在1/4以上。因此,從我國工程技術發展的實際需求出發,參考國際工程教育的認證標準,加快綜合設計課程建設,是助力我國工程教育質量爭取國際認可的一個重要途徑。為了更好地促進我國高校綜合設計課程建設與發展,分析其課程的目標導向、結構體系、評價方法,以及與其他相關課程的關系,為我國高等工程教育綜合設計課程研究提供參考和相關建議,本文課題組在國家留學基金委及四川省教改項目資助下,通過對普渡大學綜合設計課程教學的現場觀摩及實地考察,系統分析了其優勢及教學操作要素。本文將以案例研究的形式為主,介紹綜合設計課程的內容及作用,并分析其意義。
一、綜合設計課程定義與設置意義
1.綜合設計課程
羅伯特?杜雷邇給出了綜合設計課程的定義:“本科最后階段開設的課程,具有頂點性及體驗性特點,其目標是把大學階段學到的細碎的知識整合為統一的整體。為學生提供成功的體驗并憧憬的未來。”因此,綜合設計課程是為高年級工程類學科學生開設的整合性課程,是讓學生整合、拓展、思辨和應用所學專業知識和專業技能,具有培養學生綜合素質和幫助學生從學校順利向專業工作崗位過渡的功能,為塑造學生可持續的職業發展能力打下堅實基礎。
過去的課程設置在一定程度上未能充分強調課程之間的聯系,也未能突出通識教育與專業教育間的固有關系,更缺乏從實際工程需求出發,引導學生跨學科整合多門課的知識(不限于專業知識)進行綜合實踐的導向。而學生只有通過把多門課程共同聯系起來做一個完整的實踐性活動,才可能認識到課程間的實際聯系,掌握不同分工配合,理解團隊協作的技巧,最終建立起對未來職業成就感的憧憬,并鍛煉其作為工程負責人的領導能力。
2.普渡大學土木工程專業設置綜合設計課程的意義
綜合設計課程設置的意義需要從兩個方面來理解:第一,支持學生深層次學習;第二,幫助學生從學校向專業工作崗位順利過渡。
(1)支持學生深層次學習。綜合設計課程為學生提供整合己獲得的知識、技能和態度等的機會。深層次學習是一種基于理解、深入鉆研、學用結合和自我反思的高等級學習,區別于淺層次學習中單純的“教師傳遞知識一學生接受知識”的模式。綜合設計課程在充分考慮學生個人興趣與選擇的情況下,努力激發學生內在的學習動機,要求學生把已有知識、經驗及能力應用于真實的生活場景,找到解決問題的突破口,并學會多維度評價已有的方案并加以改善。通過具體問題導向的學習行為,學生在總結反思已有知識、提升專業技能、理解職業精神的過程中,可以實現對自身知識體系的“重構”,從而拓展綜合視野并促進個人綜合能力的提升。
波特蘭州立大學自1994開始就要求高年級學生從230門綜合設計課程中至少選擇1門作為最低學分畢業條件。在該課程中,學生以小組團隊的形式,通過完成一個綜合項目,把以往專業課程內容與社會中的實際問題結合起來,最終達到課程要求的四個能力目標:交際能力,批判思維能力,道德的或社會的責任感,以及對人類經驗多樣性的欣賞能力。經過統計,目前最受歡迎的綜合設計課程項目為申請撥款、移民和難民定居、小型商業項目咨詢、工程設計和公共關系,都是需要較強的協作關系尚能完成的項目。
(2)幫助學生從學校向職場順利過渡。2014年西南交通大學土木工程學院完成的企業用人單位調查問卷數據顯示,社會對于學生的專業實踐水平、溝通能力及團隊合作意識等方面尚有更高的期待。綜合設計課程正是為了積極滿足用人單位的實際需求,注重課程與具體項目的結合性,通過多樣化的教學方法和多元化的教學評價,挖掘學生各方面的能力與素質,幫助學生成長,為學生介入實際工程工作做好準備。
綜合設計課程要求學生完成一些應用性的實踐項目,如服務性實習、實習等,通過參加這些項目,學生把先前所學知識和技能應用于解決實際問題,有助于更加全面系統地培養起更具適應性的專業素質,具體表現為:在專業知識和技能方面,通過整合已有知識、提升專業技能,學生初步完成對自身知識和技能體系的構建。在職業精神和素養方面,提升團隊合作能力、獨立決策能力、溝通交流能力等。在專業意識和品質方面,提升安全、質量、責任意識,可持續發展意識,以及倫理道德等。在實踐方面,提升動手能力,發現、分析、解決問題的能力,以及自我評價和評價他人的能力等。通過這些素質的培養和能力的提升,學生的職場競爭力和適應性大大增強,為進入職業領域做好了準備。
3.綜合設計課程中的知識重構
基于五項基本的學習活動(團隊合作、解決問題、決策制定,批判性思維以及信息溝通),在綜合設計課程中整合相關的零碎的學科知識,從被動接受知識到關聯碎片知識,在實踐中獲得經驗,提煉、重構知識體系并應用于實踐。圖1展現了基于五項基本學習活動的綜合設計課程知識重構體系。
二、普渡大學土木工程綜合設計課程教學要求
普渡大學土木工程綜合設計課程按照“規劃、設計、土木工程分析”流程展_,是一個涉及盡可能多土木工程專業主要層面的、滿足綜合性和現實性的集體項目。該課程每學期招生30~120名學生,3個學分。課程按照團隊授課,每周召開兩次團隊會議,每次持續2個小時,會后有一個50分鐘的簡介會。這個課程的所有學生都被要求參加簡會。
課程負責人由專業實踐教學人員中的資深專家擔任,負責總體安排教學內容并作為每個簡介會的發言人。課程教學團隊成員負責若干個簡介會,同時在辦公室會議中扮演咨詢顧問的角色。在課程開始前,要制定針對具體項目的綜合設計課程設計指南(RFP,Requests forProposal)。指南由課程負責人、指導教師、教學助理和項目負責人共同起草完成。
三、土木工程綜合設計課程的特點
1.組建課程團隊
(1)團隊標識。在綜合設計課程中,每一個團隊要設置代表自己團隊特征和精神的LOGOS、信頭、圖紙標題欄格式、表格格式來標識自己。
(2)團隊成員個性標識。綜合設計課程設計團隊組成后,第一個活動就是讓成員互相認識,了解個性差異。普渡大學職業咨詢辦公室會對學生做個性類型介紹(比如:外向/內向、敏感/直覺、思考/感受和判斷/感知),幫助團隊成員學習和理解隊伍中各種各樣的個性類型,然后形成麥爾斯一布瑞格斯性格類型指標分析報告,該報告可以反映出學生怎樣看待事物,如何做決策,確定自己的優點,從中理解不同個性團隊成員之間如何協同合作并為團隊完成既定任務做出貢獻。
(3)團隊組成。基于對學生所有學年平均成績、核心課程成績、工作經驗、計算機軟件技能和麥爾斯一布瑞格斯性格類型指標的分析,考慮團隊平衡性因素,不同個性及成績的學生被分配到各個團隊中。每個土木工程設計項目團隊的規模在5~8名學生,取決于課程總體的注冊人數。5個團隊共用一個辦公室,并配備一名工程經理。根據教學人員和安排調度,一般不超過15個團隊。工程經理一般都是土木工程專業畢業的教學助理,有時會由來自社會團體的志愿的專家人才來擔任。除了辦公室,團隊還擁有一個設計實驗室,配備小型模型試驗、工程計算、制圖等專業設備、軟件及相關參考資料。
(4)團隊專業道德。綜合設計課程還強調行業道德及工程倫理教育,除了要求每個團隊在公開會議中陳述其對與項目相關的專業道德的理解外,還將專業道德和工程倫理作為基礎課程考試的要求。
2.開展項目設計教學
在每個學期,所有團隊圍繞同一個項目展開工作。這些項目均處于早期規劃階段,是真實的當地項目。歷年來,這些項目的總體設計費用為200~1000萬美元。比如,2010年綜合設計課程就是基于項目“Varsity softballcomplex”設計的,項目金額近400萬美元。項目開展流程如下:
①聽取項目規劃和管理介紹講座。
②每個團隊研究RFP(Request forProposals),并在規定時間內按要求完成書面項目計劃書。
③在當前學期的第二個月完成課程設計第一階段計劃書,并做口頭匯報展示。
④接下來,團隊評估和修正他們的計劃書,作為課程設計第二階段提交成果的一部分內容要求。
⑤個人和團隊要分別詳細記錄每周的工作進度和內容。進度表和項目費用在最終成果評估中起到作用。
RFP幾乎和的真實項目一樣,關鍵的部分包括(見圖2):如果需要,附加信息和信息需求回應通過使用RTF的附錄提供。這為每個團隊及時提供了同樣的信息。
3.社會參與教學
與項目有關的人員都被結合到綜合設計課程設計過程中。此外,近期退休的當地工程師一般作為志愿者參與到課程中。對于普渡大學校園的項目,由普渡建筑師辦公室工作人員提出總體規劃,并給出該學期的綜合設計課程設計項目適應規劃建議。普渡大學設計與施工團隊都會參與到課程設計中。在每周兩次的晨會上,來自當地公司的工程師會簡述當地土木工程實施情況,包括公共事業設備、LEED案例學習、路面和交通條例、結構設計、坡度折減和排水、工程預算、聯系和籌措資金的渠道以及項目交付方法,工程師會參與并協助提案評估,這也是課程成果的一部分。
在這些設施的設計與建設中,需要考慮的往往不僅僅是技術問題,還有社會影響。有鑒于此,簡報和提案展示會議會經常包括西拉斐特的市長、一個或多個西拉斐特市議會成員、市政工程的職員、教師,以及那些即將使用這些設施的使用人。
引入上述多方人士對工程方案加以建議及評估的原因在于,設計和建設中經常需要解決甲方需求、社會影響、可持續發展、城市形象、文化傳承等非技術問題。綜合設計課程帶給學生的確實不囿于專業技能和知識,而是建立起了工程技術和社會需求之間的橋梁,這些需求不僅僅是物質的,還可能是非物質的;不僅僅是短期,還可能是長期的,而這恰恰是培養高層次工程人才所需要突出的教育內涵。
四、綜合設計課程案例
目前,大部分土建類綜合設計課程設計大致分為兩個階段:
第一,概念設計方案階段,主要包括設施及其位置的概念設計、項目使用的規范、交通規劃等方面的內容,該階段還包括備選方案在內的輔內容。
第二,方案建造實施階段,這個階段主要考慮方案實施過程中的組織協調、造價優化、環保節能及財務管理等方面的內容。
下面以普渡大學西拉法葉分校的總體規劃設計為課程案例,系統介紹圍繞該項目的課程設計要素及結構體系。
1.概念設計方案及其備選方案分析
(1)概念設計。綜合設計課程中的概念設計重點突出了參數化概念設計,參數化概念設計可以成為推進綠色建筑實踐的一種方法。它借助于邏輯推演和關系運算,通過調整參數,優化和建立參數概念模型以便于分析。
每個團隊關于項目(包括備選的方案)的概念設計(考慮西拉法葉校區和普渡大學的總體規劃)包括:①列出該種類型項目使用的規范;②場地平面圖,包括建筑物分布、行車道和人行道規劃、停車場、公共設施,包含電力、水、天然氣、污水、電信光纖電纜的管道分布;③關鍵控制工程立面圖,設計考慮最大洪峰的影響;④交通計劃,包括來往的多種交通運輸工具及在建過程中的交通流量;⑤環境因素,包絡污染物處理、現有濕地處理,及按需要提供的環境評估書;⑥侵蝕、沖刷防護;⑦USGBCLEED信用評級:實現綠色建筑施工的評級;⑧其他所需說明或規劃的概念元素的設計。
(2)備選方案分析。備選方案分析的根據是:①普渡大學和西拉法葉校區的總體規劃;②地下環境及替代基礎方法;③場地污染處理方法;④分級排水;⑤施工可行性分析包括施工材料和施工方法(包括大型施工設備)的評估;⑥公共設施(電力、水、污水、天然氣等)⑦其他因素,如印第安自然資源和環境管理部門的影響。
2.建造設計方案階段
一個學期的綜合設計課程交付的設計建議書應包括以下內容(圖3):
提交的所有計算都必須獨立完成,由團隊的另一個成員檢查和簽字。必須在規定的最后期限前提交,晚提交的文件不被接受。要求提交的信息包括圖紙、計算、日程表、電子表格等。除了項目介紹以PPT格式提交外,其他信息必須是電子文檔,通常使用PDF格式。團隊也需要提交該項目設計的多份紙質版材料,包括一套圖紙(以比例11:17,280x432mm紙繪制),一份備選方案設計書,包括成本和調度組織計算書。
五、團隊成果評級和反
該課程對學生成果的評估通常一學期舉行兩次。一次在第一階段結束,一次在課程結束時,以網絡匿名問卷的形式進行。對成果的評級規則由教學團隊所有成員共同制定。成績由兩部分組成:教學團隊評估的成績和同學互評的成績。
(1)教學團隊評價。教學團隊至少需要3名成員共同評審。教學團隊討論每個團隊的設計水準,并達成共識,給每個團隊的設計予以一個適當的評級。一個團隊的所有成員都是相同的等級。這是因為,雖然成員各自都忙于解決項目的不同組成部分,但其設計都處于同一背景和環境,因此,交付的成果被認為是群體努力的結果。
(2)同學間互評。同學之間互評進行兩次。第一次是在設計第一階段之后,對提交材料和自我展示進行評價;第二次是在第二階段課程結束時。同學互評為匿名評估。
等級評定之后,不同團隊之間進行互相評估,并依據兩個階段的互評結果,對最終結果做相應的調整。
六、結論
綜合設計課程作為一種以整合知識、連接社會、提高綜合素質能力為目的課程,契合了科學、經濟社會和高等教育發展的要求。綜合設計課程采用討論、模擬、報告、講座、案例分析等教學形式,貼近工程實作環境,通過綜合應用實踐項目,讓學生把先前所學知識和技能應用于解決實際問題。綜合設計課程非常關注學生在專業知識以外的領域能力發展,強調學生綜合素質的協調提升。而這些綜合素質的具備往往比單一的專業知識更重要。
關鍵詞:農業院校;土木工程專業;人才培養方案;培養模式
中圖分類號:G710文獻標識碼:A文章編號:1005-1422(2015)11-0027-03
一、前言
仲愷農業工程學院是一所以農學和工學學科為優勢,農學、工學、理學、經濟學、管理學、文學、藝術學和法學等多學科協調發展的省屬本科大學。城市建設學院是仲愷農業工程學院于2005年6月創辦的二級學院。學院自成立以來,始終堅持以人才培養為根本,以教學工作為中心,以學科建設為龍頭,以隊伍建設為核心,開拓創新、銳意進取,扎實推進各項工作的全面、協調、可持續發展,使學院的辦學水平和辦學質量不斷得到提升,為學院全面發展奠定了堅實的基礎。
城市建設學院現有土木工程、城鄉規劃、給排水科學與工程三個本科專業。現有在校學生1056人。學院擁有一支教學經驗豐富、工程經歷豐富的教學科研隊伍。現有教職工34人,其中專任教師28人,具有副教授以上職稱的9人,具有博士學位的4人,75%以上專任教師擁有碩士以上學位。學院師資隊伍職稱結構、年齡結構合理,具有高級職稱的教師占專任教師的78.6%,40歲以下的青年教師占專任教師的60.7%。學院現有校級“師德標兵”1人,4人次獲校級“優秀青年教師”稱號,多人次獲校級教學質量優秀獎,現有3門校級優秀課程。學院下設三個實驗室:土木工程實驗室、城鄉規劃實驗室及給排水科學與工程實驗室,具有多個教學實踐生產基地。(以上數據統計截止于2015年4月)
作為未來工程師的搖籃,學院秉承“立德樹人,求實創新”的辦學理念,堅持“重人品、寬口徑、強能力、高素質”的人才培養指導思想,實行產學研一體化的培養模式,突出強調實踐能力,緊密結合社會需求,根據自身擁有的辦學資源及主要服務地方社會經濟發展的特點,著力培養服務城鄉建設的高素質復合應用型高級工程技術人才。
隨著改革開放的發展,目前中國的基礎建設正在逐步興起,大跨結構、超高層的工程紛紛立項建設,這就需要大量高素質的建設人才參與其中。同時我國目前的建設管理水平相對來說比較落伍,當前急需一批能夠提高建設管理水平的人才。土木工程屬于基礎學科,建國初期在許多學校就已開設了土木工程專業。國家對土木工程專業一直很重視,1996年國家教委把建筑工程、橋梁與隧道工程、地下工程等合并成為一個大的專業,合稱為“土木工程”,簡稱“大土木”。每年高考,土木工程專業大幅度增加招生人數。就業范圍也比較廣泛,設計院、建筑公司、鐵路、科研、公務員、教學及房地產都是很不錯的就業崗位。
仲愷農業工程學院城市建設學院土木工程專業2007年7月首次招生,屬于新辦學院的新專業,截至今年(2015年8月)一共招生9屆,畢業了5屆,每年招生場面十分火爆。以2012年招生為例,僅第一志愿報我校土木工程專業的上二本A線的就有近千人,按照從高分到低分僅錄取了133人,但也遠超過計劃名額70人。從已經畢業的五屆畢業生在工作單位情況反饋信息來看,目前土木工程專業的人才培養方案還不夠完善,一些重要專業課未開設,一些內容相同的課程必須精簡,學生動手能力還需加強。目前土木工程專業在校生有400多名,共3個年級(12個班級),已遠超過每年招生計劃規定的名額,今后招生還是擴招的趨勢,今年暑期又已招生142名土木生,這更增加了在農業院校創辦土木工程專業的難度。為了使畢業生畢業后具備最基本的工程設計能力、較強的工程施工組織管理能力及一定的工程項目管理能力,使農業院校走出來的土木工程學生能和重點理工類高校畢業生一樣得到社會的肯定,從專業申辦至今,我們不斷修改和完善土木工程專業人才培養方案,對土木工程專業人才培養目標和方向進行調研和探討,對專業基礎課、專業課、實踐課進行合理分配,目的就是為祖國的建設培養出學以致用的應用型人才。
農業院校土木工程專業人才培養模式創新探究
我們參考一些重點院校土木工程專業人才培養方案,根據現有師資力量和硬件設施,以《仲愷農業工程學院土木工程專業人才培養方案(2013版)》為基礎,結合學校辦學特色,在以下幾方面對農業院校土木工程專業人才培養模式進行創新探究。
二、通識必修課程(公共必修課)教學進程計劃表
總學時: 513總學分:33
備注:《形勢與政策》分散在第一至第六學期內進行,由思想政治理論課教學部統一安排,學分計入第六學期。
通過比較各大高校不同專業人才培養方案,易發現公共必修課的課程名稱、學分安排及學期安排都差不多,但通過對學生的調研,了解到很有必要增加一些文化素質課、心理學、世界發展趨勢、文獻檢索、土木與生態等相關課程作為限選課,建議學生必須修滿10個學分。
三、學科基礎課程平臺教學進程計劃表
學分要求:學分:(47 其中必修40.5學分, 選修6.5 學分)
由于房屋的建設和計算離不開力學基礎,我們強烈建議在學科基礎必修類別里面增加兩門重要課程:《彈性力學及有限元基礎》,32學時,2學分;《結構力學(下冊)》,32學時,2學分。學科基礎選修類別里面增加:《建筑災害及其對策》,16學時,1學分;《卓越工程師培養》在前四個學期都可以安排。
四、專業課程平臺
學分要求:學分: (46 其中必修32 學分, 選修14 學分)
由于師資力量有限,目前無法分方向教學,專業課有點散而不精,建議增加:《混凝土結構:中冊》,32學時,2學分;《多高層建筑結構抗震設計》24學時,1.5學分。《砌體結構》16學時,可以并入《混凝土結構:中冊》后階段學習,不必單獨開設,增加《砌體結構課程設計》1周,1學分(后續實踐教學平臺會再提);去除《道路勘測設計》,對于“大土木”來說,《路基路面工程》和《橋梁工程》這兩門課的課時可以適當減少。
近兩年城市建設學院飛速發展,學校對我們學院越來越重視,學院領導積極鼓勵年輕教師申請各種各樣的省級科研項目,隨著校區大遷徙,實驗室建設也緊跟步伐,隨著師資隊伍的日益強大,預計未來三五年,土木工程專業可以采取“平臺+模塊”的培養模式,即頭兩年半時間學習土木工程專業的基礎課,后一年半時間分三個方向開展專業課的學習:建筑工程方向、道路與橋梁工程方向、建筑管理,專業得到細化,學生學得更精更細,更有利于畢業后工作上立即上手。
不管是現有“大土木”的籠統教學,還是未來“平臺+模塊”的教學,建議都必須開展以下專業選修課,供學生根據自己興趣擴寬多方面知識面:《建筑設計》《PKPM結構設計》《工程結構事故分析與處理》《結構可靠度》《城市規劃與交通》《工程監理》等。
五、實踐教學平臺
思想政治理論課集中實踐學時共38學時,其中思想政治理論課教學部承擔德育實踐16學時1學分;其余22學時由各學院結合入學教育、誠信教育、職業道德教育、志愿服務等,在思政部的指導下以講座、參觀、社會實踐等多種形式主動組織完成
課外
課外實踐要求學生至少完成2學分,根據學校《課外創新學分實施細則》認定
合計
[關鍵詞]創新能力 工程實踐 環境工程 人才培養 模式
[中圖分類號] G46 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2014)16-0064-02
目前我國高等教育的發展趨勢為普及和大眾化,一般工科院校的擴招任務較重,且各高校生源學習能力差異較大,綜合素質出現下降趨勢。[1] [2]環境工程是一門涉及多門學科交叉的綜合性學科,是典型的工科專業,運用到很多基礎學科理論知識及其他工科的技術,要求學生必須具備較強的專業綜合素質和能力。在目前培養體制下培養的環境工程畢業生的工程實踐意識、創新意識均較薄弱,適應能力及運用多學科知識解決實際工程問題的能力等方面顯著下降。[3] [4]因此如何改革環境工程專業人才培養模式,深化教育教學改革,加強學生工程實踐能力、創新能力和創新素質的培養,以造就適應知識經濟時代和我國社會主義建設事業需要的“創新+工程實踐”型應用型人才,已成為一項十分緊迫的任務。
近年來,沈陽理工大學環境工程專業遵循 “實施工程教育,突出工程實踐和社會實踐,提高學生的創新能力”的人才培養模式,積極探尋了培養具有創新能力和工程實踐能力的環境工程專業人才培養模式,以培養能適應知識經濟時代和我國環境保護事業的發展需求的“創新+工程實踐”型環境工程專業人才。采取的措施主要包括以下幾方面:
一、推進教學模式改革
近年來,沈陽理工大學環境工程專業根據專業培養目標,積極探尋教學模式改革,采用案例型教學及前沿學術動態研究型教學兩種方法相結合,培養學生的實踐能力和創新能力。各專業任課教師均具有較強的專業實踐能力,比如針對“環境評價”這門課,在授課中教師將枯燥的理論和實際應用有機結合起來,讓學生對理論知識有形象直觀的認識。比如在講授“建設項目分類管理”時,教師會選用一些實際項目的基本概況讓學生通過查閱國家分類管理名錄,判斷各項目屬環境影響報告書還是報告表、登記表,讓學生學會如何應用理論知識。此外,主講教師還從近年來完成的環境評價項目中挑選一些有代表性的案例納入課堂教學內容,讓學生提前查閱項目的生產狀況、生產工藝,在課堂上先讓學生對污染物的產生節點、污染物的處理及排放等情況進行講解,然后主講教師進行點評及修正。教師將實際環境評價案例與理論教學緊密結合,將枯燥的理論文字轉化為實際應用。此外,針對部分具有科研性質的理論授課內容,教師則布置學生查閱與授課內容相關的前沿科研文獻,讓學生利用學校圖書館及網絡查閱國內外期刊網、國家環境保護相關網站和其他專業技術網站等進行知識歸納和總結整理,形成自己的觀點和想法,有效培養和提高了學生查閱文獻、分析問題和解決問題的能力。
二、深化課程考試模式改革
課程考試是檢驗學生學習效果和教師教學效果的重要手段。由于環境工程專業涉及的知識領域較寬廣,既有工程類知識又有管理類知識,需要記憶的知識體系較為龐大和枯燥。為了激發學生的學習熱情,各專業課程主講教師將注冊環評師和注冊環保工程師兩種職業資格考試大綱與課程考試內容緊密結合,讓學生對考試內容和目標更明確。如在“環境評價”課程考核模式改革中,將“環境評價”課程的期末總評成績改為平時多次考核和期末考試相結合,并將平時成績的比重由過去的30%提高到60%,讓學生養成學習一章復習一章的良好習慣,改變過去學生平常不學習,期末突擊復習,考完即忘的現象;在考試題目類型上,改變過去單一的以理論知識考核為主的模式,突出實踐應用技能考核,例如適當將環評上崗證和注冊環評師考試題中的案例分析作為平時考核的主要內容,提高學生的實踐意識和能力。
三、優化課程設置
針對目前環境工程專業人才培養過程中存在的問題,立足遼寧經濟建設需求和創業創新型人才培養,進一步適應社會需求,以培養學生工程實踐和創新能力為指導,促進學生多元發展,在專業基礎課程和專業課程的課堂講授、課堂實驗、課程設計、基礎及專業課程的綜合大實驗以及在畢業設計中,涵蓋了環境污染治理工程設計、環境污染監測、環境規劃與評價等基礎理論和工程實踐知識體系。環境污染治理工程設計在原有“給水排水”和“廢水處理新技術”等課程的基礎上,增設了“污水處理廠運行管理”、“環境工程概算”、“環境工程施工技術”、“給排水管網與泵站設計”等課程,進一步完善了學生的污染治理工程設計能力、實踐能力和施工能力。環境規劃與評價方向在“環境管理與規劃”、“環境評價”和“城市環境規劃”等課程上增設了“地理信息系統”、“清潔生產審核”、“環境監理”和“環境影響評價案例分析”等選修課,與目前本專業行業需求緊密結合,使該方向的學生具備環境管理的實踐和科研能力,環境評價的實踐和科研能力,同時還能從事清潔生產審核與環境監理等本專業新行業方向的工作,進一步拓寬和加強了學生在該方向的知識面和實踐能力。
四、校企結合建立工程實踐能力四年連續培養體系
一年級學生進入環境工程專業各類基礎性實驗室,結合無機、有機和分析化學等課程的學習,在學院的公共基礎實驗平臺上開展基礎實驗技能訓練,初步培養科研創新和工程實踐能力;學生通過兩周的教學實習訓練,培養了工程基礎技能。
二年級學生進入環境工程專業基礎實驗室,開展環境工程微生物、環境監測和環境化學等專業基礎實驗技能訓練及AutoCAD工程制圖能力訓練;教師鼓勵有興趣的學生參加學院組織的化學實驗技能及工程制圖競賽,培養學生的工程實踐興趣,提高學生的實踐技能;學生參加兩周的工程崗位實踐,培養工程職業道德感。
三年級學生進入水污染、大氣污染和固廢治理等專業實驗室和研究性實驗室,培養學生的環境工程實踐能力和科研創新能力;在水污染和大氣污染課程設計實踐環節,培養學生的環境污染治理工程設計能力。學院組織水污染和大氣污染課程設計大賽,激發學生對水污染和大氣污染控制工程設計的興趣,鍛煉學生的工程設計能力。
四年級學生投入專業課學習,通過專業綜合大實驗、校外生產實習、理論聯系實踐的畢業設計等環節,提高學生的工程實踐能力。
根據專業培養目標,為更好推動實踐能力培養體系的建立,學院積極加強對外聯系。近年來本校環境工程專業已先后建立富士康科技集團、沈陽北部污水處理廠、鐵嶺污水處理廠、沈飛集團公司培訓中心、遼沈工業集團、沈陽金杯泰峰表面處理有限公司、沈陽光大環保科技有限公司等10多家校外實習實訓基地,這些實習實訓基地為環境工程專業學生提供了認識實習、生產實習和畢業設計等實踐環節的場所,保障了本專業學生實踐能力的培養效果。
五、建立科研導師負責制的科研創新能力訓練體系
對學生的科研創新能力實行導師制管理模式。本科生從大二開始,組織學生對各專業教師從事的專業方向和科研方向進行全面學習和了解,在此基礎上根據自己的興趣和愛好選擇適合自己的導師,進而參與導師的科研和課題組的日常活動。通過一段時間的初步訓練,被選導師在自己科研和課題的基礎上,結合學生的實際情況,分配適合學生在校期間能獨立完成的科研和課題項目。通過參與導師課題組的模式,學生能很快進入專業知識的學習階段,有大量機會與專業課教師、研究生就本專業的科研知識和工程實踐知識進行交流和溝通,通過完成相應的課題研究內容,大大提高了學生的創新思維與創新能力,極大程度地提高了學生對環境工程專業知識學習的積極性和主動性。
六、結語
沈陽理工大學環境工程專業“創新+工程實踐”型人才培養體系經過近幾年的探索與實踐,已初見成效。近3年來,學生共獲30多項省級以上競賽獎勵,幾十名學生獲得創業創新計劃項目資助;25名學生發表過學術論文,發明專利8項。考入大連理工大學、重慶大學、東北大學、北京工業大學、北京化工大學、深圳大學等“985”和(或)“211”大學繼續深造攻讀碩士學位的學生人數逐年攀升,讀研和出國深造的學生比例達27%以上。其他到社會就業的學生,均受到用人單位的肯定和歡迎。
[ 注 釋 ]
[1] 于妍,徐東耀.基于創新能力培養的環境工程專業實踐教學環節改革與探索[J].中國校外教育,2011(20):62-63.
[2] 楊瑞霞.高等教育工科人才培養課程體系改革的幾點思考[J].河北工業大學學報(社科版),2010(1):14-17.
[關鍵詞]路基路面工程 研究性教學 卓越工程師培養 融合
[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2014)04-0073-03
一、前言
“研究性教學”理念,作為大學教學改革的新向度日益受到關注。教育部自2005年以來先后出臺《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》(2005 年)、《教育部財政部關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見》(2007 年)等文件,積極推動研究性教學,提高大學生的創新能力。傳統的教學方式是通過老師的講解和學生的學習,來構建知識結構網絡,整個教學過程圍繞知識的傳授和獲取而展開。而研究性教學,要求學生在教師指導下,能夠進行自主學習、深入探究,主動獲取知識、應用知識,并用來解決問題或有所創新。相對于傳統的被動接受式學習,研究性學習更多強調主動探究,它對教師的教學設計和評價水平、學生主動學習的能力等都提出了更高的要求。
“卓越工程師教育培養計劃”是教育部貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》和《國家中長期人才發展規劃綱要(2010-2020年)》的重大改革項目,也是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措。其目的在于培養造就一大批具有一定的創新能力、適應經濟社會發展需要的高質量工程技術人才,為我國的創新型國家建設和人才強國戰略服務,對促進高等教育面向社會需求培養人才,全面提高工程教育人才培養質量具有十分重要的示范和引導作用。我校入選第二批試點學校。以前我院土木工程專業(交通土建方向)在探索校企合作、產學結合方面也做了許多工作以提高學生的實踐能力和創新能力, “路橋實踐性教學環節走產學結合之路的改革探索”曾獲揚州大學教學成果一等獎;“畢業論文結合科研課題,創新實踐催生應用成果”獲江蘇省教育廳教學成果二等獎。但對于 “卓越工程師教育培養計劃”這樣大規模、系統性地推進研究性、實踐性教學則需要進一步的論證、探索和實踐。目前,我院已確定本科層次的土木工程(交通土建方向)專業卓越工程師培養目標內涵和指標體系。
路基路面工程是土木工程(交通土建方向)專業的一門主干課,該課程所研究的對象是路基工程與路面工程,包括公路和城市道路的路基與路面工程的設計原理、設計標準、計算方法及施工方法。通過該課程的教學活動,學生能進行路基及路基穩定性、擋土墻、路基路面排水、瀝青混凝土路面與水泥混凝土路面等內容設計與計算;能掌握路基路面工程的施工方法、質量控制及病害與防治等方面的知識,是學生就業或繼續深造所需要的重要課程之一,對培養道路工程研究性和應用型人才起重要作用。該課程是一門理論和實踐性都很強的課程,教學上根據我校學生的主要就業方向,重點講解設計、計算與施工等內容,并輔以課程設計、課程實驗和生產實習等環節進行強化和鞏固,將理論與實踐很好地統一。教學手段已采用多媒體,并增加了課程實驗所需的儀器,安排了實習基地,保證了理論教學和實踐教學的需要。在教學過程中探索采用研究性教學,并依托與本專業相關的工程單位或企業,建立卓越工程師校企聯合培養模式和運行機制,進行學生實踐能力的培養,形成一個兼具研究性教學特點、又能體現卓越工程師培養目標的課程教學和人才培養模式。在路基路面工程課程教學中,將研究性教學和卓越工程師培養這兩大高等學校教育改革中重點關注的問題進行有效的結合是一個值得探討的問題。
二、課程定位與教學目標
根據我院教學研究型學院的定位, 路基路面工程課程建設定位于教學與研究并重,考研深造與本科畢業就業并舉, 引導和組織學生進行研究性學習 , 這是“卓越工程師教育培養計劃”著力推行的教學組織形式和教學方式,關系到參與高校的卓越工程師培養目標的實現和培養標準的達到與否。要做好這一點,需將本科階段的研究性教學與卓越工程師培養有機融合。
在卓越工程師培養方面,首先,增強學生的工程觀念,培養學生的動手能力、創新能力和組織能力。實踐教學環節,應選擇具有較高技術含量的工藝性、設計性、綜合性的實訓項目,逐步形成工程基礎實驗、工程專業實驗的操作技能、工程專業技術應用技能與工程綜合實踐能力、專業應用能力有機結合的實踐教學體系。讓學生自己動手進行設計和實驗,使學生對典型道路工程的結構、設計和建設過程有一個全面完整的體驗和認識,培養學生的工程意識,使學生對工程質量、安全、經濟與組織管理等有深刻的理解,建立一個道路工程大系統的觀念。其次,對于學有余力的同學以及想考研的同學,通過實際課題的參與,掌握科學的研究方法,學會進行合理的實驗設計,為將來的科學研究工作打下堅實的基礎。
在研究性教學方面,教學中采用與研究性教學理念相適應的授課方式、作業類型、實踐訓練和考核方式,建立“以學生為主體、以教師為主導”的基于探索和研究的教學模式,激勵學生的好奇心、求知欲、創新和探索精神。結合路基路面工程的課程特點,通過研究性教學, 讓學生牢固地掌握基礎理論知識、基本實踐技能,引導學生從記憶應考型向科學研究型與應用型轉變,著力培養學生的搜索、篩選、運用資料的能力,提出問題、分析和解決問題的能力,以及良好的人際溝通和團體協作能力,并提高語言表達和撰寫論文的能力,為其日后成為專門性研究人才或卓越工程師打下基礎。
三、方法和措施
(一)提煉核心問題,講授課程基本知識
在教學過程中,注重從課程內容中提煉問題。提出的問題可分為如下層次:基于課程內容主線的核心問題,基于知識模塊群的綜合問題,基于知識點的具體問題等。以問題為中心,進行分析探討,理論聯系實際,完成教學目的。學生在課堂學習過程中、在完成作業和習題的過程中也會發現問題,對學生提出的問題可選擇有代表性的進行討論和研究。通過關鍵問題,讓學生掌握獲取課程基本知識,通過查閱資料、提出觀點、小組討論、辯論提高邏輯思維能力和思辨能力。建立基于問題的研究式教學模式,能加強對學生探索精神的培養。而關鍵問題的選擇,則要求教師對授課內容非常熟悉并全面透徹地把握。
(二)選擇經典案例,提高分析能力
路基路面工程設計與施工中案例很多,實用性比較強,通過對案例的分析來學習和運用知識。將實際案例與學習連接在一起,更能吸引學生的注意力。在講透基本概念、基本原理的基礎上,結合工程案例介紹如何利用基礎知識、基本原理來尋求解決工程中出現問題的方法和途徑,結合工程案例中的經驗教訓開展課堂討論,強調掌握基本概念、基本原理的重要性。使理論知識與實踐知識有機結合,使講授的理論知識內容更加具體、明晰,不僅大大活躍了課堂氣氛,還增強了學生的學習積極性、主動性,有效地拓展了學生的視野,激發了學生的學習興趣。
路面病害與防治是路基路面工程的主要內容之一。路面病害形式和形成的原因多種多樣。在講解路面病害的成因和防止措施時,先讓學生對校園四周的道路病害進行調查,再歸納實際工程中預防和減少路面的技術措施及其機理,并探討如何加以維修養護,讓學生自己加以總結,極大地調動學生學習的熱情,再通過必要的課堂教學輔導幫助學生深入理解,強化學生對路基路面從設計到施工、養護等各個環節知識點的掌握,以達到事半功倍的效果。實踐教學與理論教學有機結合,既提高了學生的學習興趣,又增強了學生的工程意識,并加深對本課程的理解。
(三)改革課程設計,加強自主創新能力培養
課程設計方案由學生自主確定,并結合中國建設教育協會立項教改課題《土木工程系列課程設計的優化與實踐》,運用道路勘測設計的課程設計成果,進行擋土墻和路面結構的設計。同時根據路基路面工程課程知識,綜合分析原成果的不足,在課堂教學中引入系統思維和創造性思維的概念;在各階段實習和實踐活動中,以及大學生創新實踐課題中,強調系統思維和創新思維的重要性,在過程中培養創新意識,通過完成創新實踐項目提高創新能力。
(四)鼓勵參與課題,培養科研能力
傳統的教學方式是以課本內容為基礎,根據課程知識結構進行講解,整個過程是以知識的獲取過程為依托,通過實際運用達到能力的提高來達到教學目的。而研究性教學則把問題的呈現放在前面,以解決具體問題為教學的導入點,要求選擇一些專題進行研究,學會運用開放性資源,需撰寫研究報告,并開展課堂討論。如果研究課題選擇得當,則學生就會隨著問題解決而更好地掌握知識,提高解決問題能力。在學生獲取知識的過程中,通過教師的指導以及自己的思考和總結,學生就會在研究性學習的課題研究中和項目的設計中有更多的創造機會,就會在創造中感受成功的體驗,在成功中感受到學習的樂趣。鼓勵學生利用圖書資源和網上資源,并提供了一些關于路基路面工程方面的研究選題,引導他們關注目前國內外先進的路基路面施工的新工藝、新材料和新技術,開展一些力所能及的研究工作,并通過科研小組活動,培養其獲取知識、應用知識的能力和科技創新能力;通過課堂表達訓練、課題成果展示和介紹,提高學生的口頭與書面表達能力,從而提高競爭能力。
(五)重視生產實習,對接工程一線
按照培養目標、培養規格和需要達到的工程能力要求,選擇交通工程企業作為實踐教學基地。同時,聘請實踐教學基地一定數量的經驗豐富的工程師作為學生企業學習階段的指導教師,對學生在企業的學習提供全面指導。在條件允許的情況下,實施企業和學校雙導師指導,以交通領域相關工程實際項目為載體,深入企業參與實踐和項目研究,挖掘學生的工程創新型潛質,切實提升學生的工程開發和技術創新能力,逐步形成系統的工程實踐能力和管理能力,增強學生對社會的適應力和競爭力。
四、結語
在《路基路面工程》課程建設過程中,進行研究性教學實踐和卓越工程師教育培養計劃實施過程中,獲得體會如下。
1.實施以研究性學習理念為指導的“研究性教學”,以小課題的探討與研究等為教學的切入點,依附于路基路面工程課程教材,讓學生在課題研究和項目的設計中有更多的創造機會, 有利于激發學生的學習激情、學習的潛能。
2.卓越工程師教育培養創立了高校與行業企業聯合培養人才的新機制,遵循工程的集成與創新特征,強化了學生的工程實踐能力、工程設計能力與工程創新能力,增強了學生對未來工作的適應性。
3.在路基路面課程教學中,將卓越工程師教育培養與研究性教學有機結合,取得了一定的效果。近年來,我院先后有多名同學考入同濟大學、東南大學、長安大學等高校的道路與鐵道工程學科攻讀碩士研究生學位,而到工程一線就業的同學,在設計、施工單位都能很快進入角色,保持了我校學生動手能力較強的優良傳統。
4.做好“卓越工程師教育培養計劃”與研究性教學之間的融合,不僅不會使兩者產生矛盾,而且還會使其相互促進,有利于整個教育事業的發展。而建設一支具有一定工程經歷的高水平專、兼職教師隊伍,是實現這一目標的重要前提。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 何云峰.大學“研究性教學”的發展路向及模式建構[J].中國大學教學,2009,(10).