環(huán)境工程專業(yè)排水管網(wǎng)工程課程教學(xué)改革與實(shí)踐

王育來

(安徽工業(yè)大學(xué) 能源與環(huán)境學(xué)院,安徽 馬鞍山 243002)

為了與國(guó)際工程教育接軌,我校環(huán)境工程專業(yè)以中國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì)提出的標(biāo)準(zhǔn)(包含環(huán)境工程專業(yè)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn))為指導(dǎo)體系,進(jìn)一步調(diào)整了排水管網(wǎng)工程課程任務(wù)和課程目標(biāo),重新構(gòu)建了課程體系框架和選取了適宜于整個(gè)環(huán)境污染控制課程體系的內(nèi)容。筆者針對(duì)當(dāng)前排水管網(wǎng)工程課程教學(xué)中學(xué)時(shí)較為緊張,學(xué)生難以將排水管網(wǎng)的理論與工程需求進(jìn)行耦聯(lián),也難以將排水管網(wǎng)的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中等難點(diǎn),開展理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的改革與實(shí)踐,以期提升環(huán)境專業(yè)畢業(yè)生的實(shí)踐能力和培養(yǎng)學(xué)生具有解決復(fù)雜工程問題的能力。

一、環(huán)境工程專業(yè)排水管網(wǎng)工程課程大綱修訂

排水管網(wǎng)工程是水污染控制課程體系下開設(shè)的一門培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)能力、工程設(shè)計(jì)能力和提升實(shí)踐能力的專業(yè)基礎(chǔ)課。主要講授城市污水管道和雨水管渠的計(jì)算理論、設(shè)計(jì)方法;城市合流制管道的計(jì)算理論、設(shè)計(jì)方法;與排水體制相關(guān)的流域環(huán)境綜合整治思路[1]。通過該課程學(xué)習(xí),讓學(xué)生掌握排水工程系統(tǒng)的排水體制、構(gòu)造和各單元的工作原理;同時(shí)讓學(xué)生掌握排水管道或管渠水力計(jì)算方法;使學(xué)生具備編制排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書和計(jì)算書的能力;培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決復(fù)雜問題的能力,使其達(dá)到從事城市排水工程設(shè)計(jì)、運(yùn)行及管理的水平。

依據(jù)當(dāng)前環(huán)境工程人才需求和我校環(huán)境專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),學(xué)生通過排水管網(wǎng)工程理論學(xué)習(xí)和課程設(shè)計(jì)實(shí)踐后應(yīng)具備如下能力:(1)獲取和應(yīng)用工程知識(shí)的能力。掌握解決復(fù)雜環(huán)境工程問題的電工、物化、化工、土建等工程基礎(chǔ)知識(shí)及其應(yīng)用。(2)復(fù)雜環(huán)境工程問題的分析能力。要求學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、工程經(jīng)濟(jì)等相關(guān)知識(shí)分析、判別城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化的關(guān)鍵參數(shù)。(3)創(chuàng)新地設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案的能力。了解并掌握工程設(shè)計(jì)的基本方法,能夠以報(bào)告、圖紙或?qū)嵨锏男问匠尸F(xiàn)設(shè)計(jì)成果。(4)具有終身學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力。能正確認(rèn)識(shí)自我探索和學(xué)習(xí)的必要性,具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識(shí);掌握自主學(xué)習(xí)的方法,了解知識(shí)拓展和能力提高的途徑。據(jù)此,我們認(rèn)真進(jìn)行3本課程教學(xué)大綱的修訂工作。

二、排水管網(wǎng)工程課程教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)與重難點(diǎn)分析

培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜環(huán)境問題的能力是我校環(huán)境工程專業(yè)建設(shè)的主要任務(wù)。結(jié)合環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)生的服務(wù)面向和崗位性質(zhì),環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)按“研究型”、“應(yīng)用型”和“技能型”進(jìn)行構(gòu)建,以適應(yīng)社會(huì)對(duì)人才的不同需求。據(jù)此,我們將排水管網(wǎng)工程課程內(nèi)容進(jìn)行了重構(gòu),其重點(diǎn)和難點(diǎn)也發(fā)生了相應(yīng)變化。

基于環(huán)境工程專業(yè)水污染控制工程課程體系,規(guī)避與其他課程內(nèi)容重復(fù)教學(xué)。因此,以學(xué)生能力培養(yǎng)為目標(biāo),根據(jù)課程定位和培養(yǎng)目標(biāo),社會(huì)需求為導(dǎo)向,進(jìn)行課程內(nèi)容重構(gòu)。改變教材先理論講解后設(shè)計(jì)、計(jì)算的傳統(tǒng),以流域范圍污水管道、雨水管渠設(shè)計(jì)為主線,設(shè)置基于流域排水工程所需掌握的基本知識(shí)和基本技能內(nèi)容講授;并面向環(huán)境專業(yè)研究對(duì)象從污染治理向生態(tài)保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)變的發(fā)展趨勢(shì)和人才的需求,突出課程理論在流域環(huán)境綜合治理和生態(tài)恢復(fù)中的實(shí)用性,新增設(shè)“城市排水管網(wǎng)常見問題分析”、“城市防洪與雨洪調(diào)蓄”和“海綿城市設(shè)計(jì)要點(diǎn)及實(shí)例”等專題講授內(nèi)容。

為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化和我國(guó)嚴(yán)峻的環(huán)境保護(hù)形勢(shì)和任務(wù),提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的需求,我校環(huán)境工程專業(yè)排水管網(wǎng)工程課程重點(diǎn)相應(yīng)調(diào)整為“與經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顟B(tài)相適應(yīng)的排水體制選擇”、“污水管道系統(tǒng)、雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其水力參數(shù)計(jì)算”和“與排水系統(tǒng)相關(guān)的流域水環(huán)境綜合整治工程”。相對(duì)應(yīng)地,課程難點(diǎn)調(diào)整為“老城區(qū)排水改造工程策略及措施”、“復(fù)雜系統(tǒng)(如污水管道系統(tǒng)、雨水管渠系統(tǒng))水力參數(shù)優(yōu)化”和“流域水環(huán)境綜合整治,特別是流域受污染水體生態(tài)恢復(fù)/重建工程的技術(shù)集成與優(yōu)化”。

在教學(xué)過程中,借助多媒體與網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),采用講授、討論、案例教學(xué)、場(chǎng)景教學(xué)、觀看視頻錄像、課后答疑等靈活多樣的教學(xué)方法,把教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)以問題提問形式引出,讓學(xué)生分組討論,培養(yǎng)學(xué)生探索研究能力,引導(dǎo)學(xué)生歸納和消化所學(xué)知識(shí)。同時(shí),充分利用參觀實(shí)習(xí)、工程案例將工程的技術(shù)性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性滲透到教學(xué)當(dāng)中。并結(jié)合老城區(qū)排水管網(wǎng)改造、管網(wǎng)錯(cuò)接/漏接等診斷、海綿城市建設(shè)、流域水環(huán)境綜合治理等案例討論,深化學(xué)生對(duì)工程技術(shù)的理解。

三、提升教學(xué)效果的教學(xué)改進(jìn)與實(shí)踐

(一)優(yōu)化教學(xué)資源,強(qiáng)化學(xué)生解決復(fù)雜環(huán)境工程問題的能力

為了培養(yǎng)學(xué)生具備復(fù)雜環(huán)境問題的分析能力和創(chuàng)新地設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案的能力,我們對(duì)理論授課內(nèi)容的選取和過程考核方式均作了調(diào)整,如將高等教育出版社《水污染控制工程》(上冊(cè))與中國(guó)建筑出版社《排水工程》(上冊(cè))的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了整合。特別是基于學(xué)生在匯流時(shí)間的選取、排水管渠的安全經(jīng)濟(jì)管徑的選擇、排水管渠堵塞等存在的困難,我們優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容和結(jié)構(gòu),重點(diǎn)闡述雨水匯流形成過程,雨水在管渠中的遷移過程,同時(shí)輔以水力學(xué)、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)等相關(guān)知識(shí)的講授。這種教學(xué)內(nèi)容的資源整合發(fā)揮了不同教材的優(yōu)勢(shì),讓學(xué)生突破水力參數(shù)的選擇、方案設(shè)計(jì)的優(yōu)化等方面存在的困難取得了較好的成效。

另外,當(dāng)前城市處于快速發(fā)展期,城市內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā),城市水環(huán)境水質(zhì)逐步惡化?；谟晁仁琴Y源又是當(dāng)前環(huán)境問題的主要因素,本課程補(bǔ)充了海綿城市設(shè)計(jì)要點(diǎn)和案例分析的教學(xué),主要講授了海綿城市建設(shè)的規(guī)劃、海綿城市建設(shè)原則、海綿城市生態(tài)單元設(shè)計(jì)及案例分析。著重培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力,使學(xué)生畢業(yè)后能開展城市雨洪有效管理,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)雨水資源的收集和利用等設(shè)計(jì)方案的理解,也為培養(yǎng)學(xué)生解決經(jīng)濟(jì)全球化帶來的復(fù)雜環(huán)境問題方案設(shè)計(jì)的能力,為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展應(yīng)具有的創(chuàng)新技術(shù)和理論奠定了基礎(chǔ)。

(二)拓展實(shí)踐方式,培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力

提升學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力是保障環(huán)境工程教育質(zhì)量提升的重要方面。課程設(shè)計(jì)是我校環(huán)境工程專業(yè)排水管網(wǎng)工程課程一個(gè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)。近年來,我校排水管網(wǎng)工程課程設(shè)計(jì)不再局限于傳統(tǒng)管渠定線、管渠水力參數(shù)計(jì)算等情景教學(xué),而是將簡(jiǎn)單城市等高線變成實(shí)際城區(qū)DEM圖,增設(shè)城市用地類型多樣性、河流湖庫(kù)縱橫交錯(cuò)的復(fù)雜性、水質(zhì)提升和生態(tài)多元化等多方面要求,同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)成果也提出了更高要求(如增加了排水系統(tǒng)與受納水體之間的耦聯(lián),受污染水體的生態(tài)修復(fù)成果)。

另外,我校建立了完善的本科生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練機(jī)制,對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力具有重要的意義,也為拓展工程實(shí)踐方式提供新舉措。為了進(jìn)一步提升學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力,鼓勵(lì)學(xué)生參與關(guān)于排水系統(tǒng)和水環(huán)境綜合治理新技術(shù)研發(fā)的創(chuàng)新活動(dòng),如生態(tài)防洪技術(shù),雨污管道混接診斷技術(shù),排水管網(wǎng)污泥處理處置新技術(shù),綠色屋頂新材料,雨水調(diào)節(jié)池生態(tài)修復(fù)技術(shù)等。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練強(qiáng)化了學(xué)生復(fù)雜環(huán)境工程問題分析能力和解決環(huán)境問題的創(chuàng)新能力,也實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)教學(xué)模式向能力培養(yǎng)模式的改變,為推進(jìn)工程教育改革提供了新方向。

(三)開展全方位、多元化課程考核,實(shí)行教學(xué)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)

科學(xué)、合理的考核方式是提高工程教育教學(xué)質(zhì)量,反映教學(xué)成效的重要措施,也是高等院校工程教育教學(xué)改革的重要組成部分。執(zhí)行全方位、多元化的課程考核是排水管網(wǎng)工程課程改革又一重要方面。一方面加強(qiáng)過程考核及加大其占比,在教學(xué)過程中實(shí)施即時(shí)、動(dòng)態(tài)、多層次的考核和評(píng)價(jià)。過程考核主要體現(xiàn)在課堂學(xué)習(xí)(如回答問題、討論積極性、學(xué)習(xí)筆記等)、專題討論(如雨洪管理和海綿城市建設(shè)PPT制作、陳述、團(tuán)隊(duì)合作情況等)、課程作業(yè)、實(shí)踐活動(dòng)(創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)、參觀實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí))、自主學(xué)習(xí)等,并將平時(shí)成績(jī)(即過程考核成績(jī))提升至40%。從教學(xué)過程重視學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新性培養(yǎng),引導(dǎo)學(xué)生重視學(xué)習(xí)過程,發(fā)揮其學(xué)習(xí)能動(dòng)性,實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的全面提升。

另一方面,課程終結(jié)性考核也需在“反饋—改進(jìn)”環(huán)節(jié)上得以加強(qiáng)[2]。具體的措施就是在考核結(jié)束后,我們對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn),統(tǒng)計(jì)并分析學(xué)生各指標(biāo)點(diǎn)的得分,分析各指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成度,并針對(duì)達(dá)成度分析提出各指標(biāo)點(diǎn)的改進(jìn)措施,以期為下一次授課實(shí)施進(jìn)一步改進(jìn)提供依據(jù)。