固體廢物處理工程課程設(shè)計(jì)教學(xué)研究

孫秀云 黃中華 張軒 曾銘軒

[摘 要]工程教育專業(yè)認(rèn)證和卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃，都要求加強(qiáng)對實(shí)踐教學(xué)的重視程度。研究以固體廢物處理工程課程設(shè)計(jì)為例，分析課程設(shè)計(jì)教學(xué)中存在的問題，并從完善教學(xué)資料，制定課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，改革教學(xué)方法，建立多元的考核評價體系，合理安排教學(xué)進(jìn)度等方面開展教學(xué)研究，為培養(yǎng)出具有實(shí)踐能力的學(xué)生提供合適的教學(xué)方法。

[關(guān)鍵詞]固體廢物處理工程;課程設(shè)計(jì);教學(xué)研究

[中圖分類號] G642.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）03-0056-03

在當(dāng)前的時代背景下，一味注重純理論教學(xué)的教學(xué)方式已經(jīng)不適應(yīng)人才培養(yǎng)要求。隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，社會對實(shí)踐型人才的需求逐漸增多。因此，我們應(yīng)積極按照工程教育專業(yè)認(rèn)證和卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃，改革并完善各類課程教學(xué)，特別應(yīng)加強(qiáng)對實(shí)踐教學(xué)的重視程度[1-2]。課程設(shè)計(jì)是本科教學(xué)中重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，工科專業(yè)尤其如此。曾有學(xué)者指出：課程設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以就業(yè)為導(dǎo)向，以項(xiàng)目任務(wù)為載體，以培養(yǎng)能力為主線，以學(xué)生為主體，以全面發(fā)展為目的這幾個原則[3]。

固體廢物處理工程課程設(shè)計(jì)是環(huán)境工程專業(yè)實(shí)踐性專業(yè)的必修課。課程圍繞固體廢物處理處置工程，綜合利用有關(guān)的先修課程的知識，通過生活垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站、生活垃圾衛(wèi)生填埋場或生活垃圾焚燒廠的設(shè)計(jì)計(jì)算和制圖，對學(xué)生進(jìn)行較全面的工程設(shè)計(jì)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決固體廢物處理處置及資源化工程實(shí)際問題的能力，提高其對所學(xué)知識綜合運(yùn)用的能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維能力。本文以固體廢物處理工程課程設(shè)計(jì)為例，分析了課程設(shè)計(jì)教學(xué)中存在的問題，并從完善教學(xué)資料，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法，建立多元的考核評價體系和標(biāo)準(zhǔn)，合理安排教學(xué)進(jìn)度等方面開展教學(xué)研究，為培養(yǎng)出具有實(shí)踐能力的學(xué)生這一目標(biāo)提供合適的教學(xué)方法。

一、固體廢物處理工程課程設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)教學(xué)過程是在教師的組織指導(dǎo)下，學(xué)生圍繞某一設(shè)計(jì)題目，按照課程設(shè)計(jì)任務(wù)書的具體要求，通過查閱資料、確定設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制圖紙、編制計(jì)算說明書等一系列工作，進(jìn)行的一次綜合的練兵。

相比于水處理和大氣處理，我國的固體廢物處理處置處于發(fā)展上升階段，相關(guān)研究和資料需要不斷完善，與固體廢物處理工程課程設(shè)計(jì)相關(guān)的教學(xué)資料和案例不多，缺少合適的課程設(shè)計(jì)教材，課程設(shè)計(jì)所需的工程項(xiàng)目資料有限，存在課程設(shè)計(jì)的選題與工程實(shí)際聯(lián)系不夠緊密的問題[4]。

在教學(xué)過程中我們發(fā)現(xiàn)，由于課程設(shè)計(jì)時間緊、內(nèi)容多、涉及的知識面廣，計(jì)算和繪圖工作量均較大，存在設(shè)計(jì)對象龐大與課程設(shè)計(jì)學(xué)時較短的矛盾，加之部分學(xué)生對課程設(shè)計(jì)認(rèn)識不足，有敷衍了事的現(xiàn)象;學(xué)生運(yùn)用設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì)規(guī)范的能力較弱，不能在設(shè)計(jì)手冊和設(shè)計(jì)規(guī)范的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)出符合要求的工程項(xiàng)目;學(xué)生普遍缺乏工程設(shè)計(jì)的綜合概念，收到課程設(shè)計(jì)任務(wù)書后，通常感到茫然和不知所措，有的學(xué)生只是單純地將各個設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容拼接起來，或者根據(jù)類似的方案墨守成規(guī)地套用，不能根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理的選擇，對設(shè)計(jì)的整體性和合理性考慮較少，設(shè)計(jì)方案缺少適用性;評價體系對學(xué)生的過程考核較弱，少數(shù)學(xué)生存在平時疏于學(xué)習(xí)，只在短時間內(nèi)突擊完成設(shè)計(jì)任務(wù)的現(xiàn)象，但教師評分時卻無法對這種模式給出負(fù)面反饋。

二、固體廢物處理工程課程設(shè)計(jì)教學(xué)研究

（一）完善教學(xué)資料

可以通過查閱翻譯外文文獻(xiàn)，拓展豐富現(xiàn)有的教學(xué)資料庫。收集并整理各種設(shè)計(jì)參考資料、標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊、工程案例等，包括國外設(shè)計(jì)手冊（如《固體廢棄物填埋場設(shè)計(jì)手冊》等）;制定課程設(shè)計(jì)管理文件，使整個課程設(shè)計(jì)的參考資料完整化、時效化和前沿化，為學(xué)生開展課程設(shè)計(jì)提供教學(xué)參考資料庫，同時，這也是對固體廢物處理工程課程教學(xué)內(nèi)容的補(bǔ)充。

（二）制定課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

固體廢物處理工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，是引導(dǎo)學(xué)生完成課程設(shè)計(jì)過程的依據(jù)，應(yīng)不斷完善。固體廢物處理工程及其相關(guān)的先修課程是進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，根據(jù)理論進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和運(yùn)用CAD制圖，是課程設(shè)計(jì)的基本要求。課程設(shè)計(jì)任務(wù)書涉及固體廢物處理工程中的常見處置方法，包括生活垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站、生活垃圾焚燒廠或生活垃圾衛(wèi)生填埋場，具體內(nèi)容如下。

1.轉(zhuǎn)運(yùn)站設(shè)計(jì)：收集并熟悉設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料（包括設(shè)計(jì)手冊、技術(shù)規(guī)范、相關(guān)法律法規(guī)）;廠址的選擇;工程技術(shù)方案設(shè)計(jì)，包括轉(zhuǎn)運(yùn)站設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)備布置、收集路線等;轉(zhuǎn)運(yùn)站處理工藝流程、總平面布置圖、高程圖及主要構(gòu)筑物工藝圖。

2.焚燒廠設(shè)計(jì)：收集并熟悉設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料（包括設(shè)計(jì)手冊、技術(shù)規(guī)范、相關(guān)法律法規(guī)）;廠址的選擇;工藝方案論證，包括處理規(guī)模及能力、焚燒生產(chǎn)線的配置、垃圾設(shè)計(jì)熱值確定、繪制燃燒圖、垃圾貯存和進(jìn)料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和布置、焚燒爐的選擇與計(jì)算（發(fā)熱量、燃燒室熱負(fù)荷、燃燒空氣量、煙氣產(chǎn)生量及組成、所需爐排面積、焚燒溫度、煙氣停留時間、排渣量及飛灰量）、焚燒爐性能指標(biāo)及參數(shù)、焚燒過程物料平衡、焚燒過程熱量平衡、煙氣處理等;工程技術(shù)方案設(shè)計(jì)包括焚燒處理工藝流程、總平面布置圖、高程圖、主要構(gòu)筑物工藝圖、設(shè)備布置等。

3.填埋場設(shè)計(jì)：收集并熟悉設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料（包括設(shè)計(jì)手冊、技術(shù)規(guī)范、相關(guān)法律法規(guī)）;計(jì)算垃圾填埋總量和庫容、覆蓋土需求量;計(jì)算填埋氣體產(chǎn)生量、滲濾液產(chǎn)生量;填埋場主體工程工藝設(shè)計(jì)計(jì)算：設(shè)計(jì)計(jì)量設(shè)施、垃圾壩、填埋氣體收集與利用、防滲與地下水導(dǎo)排、滲濾液收集與處理、防洪和排水、封場與覆蓋的工藝參數(shù)，確定主要尺寸;輔助工程、填埋作業(yè)與管理、環(huán)境保護(hù)與勞動衛(wèi)生;垃圾填埋處理工藝流程、填埋場總平面布置、高程圖及主要構(gòu)筑物工藝圖。

（三）改革教學(xué)方法

課程設(shè)計(jì)是連接理論知識和實(shí)際應(yīng)用的重要紐帶，是實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分。課程設(shè)計(jì)教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想與方法、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的工作作風(fēng)為目標(biāo)，鍛煉學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的理論知識和技能解決實(shí)際問題的能力，提高學(xué)生文字、語言表達(dá)能力及合作工作能力，深化和擴(kuò)展學(xué)生的理論知識與初步的專業(yè)技能。所以，在課程設(shè)計(jì)教學(xué)方面，教師應(yīng)改變以往“注入式”的教學(xué)方法，采用“啟發(fā)式”教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生查找資料、設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)圖紙，并寫出較為詳盡的報告，而教師主要解答實(shí)驗(yàn)的疑難問題。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生的自主思考能力得到鍛煉。教學(xué)方法的改革主要體現(xiàn)在以下方面。

1.加強(qiáng)專業(yè)課教學(xué)與課程設(shè)計(jì)的交匯融合。將固體廢物處理工程專業(yè)課教學(xué)與課程設(shè)計(jì)有意識地融合，在專業(yè)課教學(xué)階段，把課程設(shè)計(jì)任務(wù)書和設(shè)計(jì)要求布置給學(xué)生，讓學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)。將課程設(shè)計(jì)內(nèi)容滲透到專業(yè)課教學(xué)中，加強(qiáng)專業(yè)課教學(xué)與課程設(shè)計(jì)的聯(lián)系，使專業(yè)課教學(xué)變成類似于“案例教學(xué)”[5]。采用案例教學(xué)法可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化學(xué)生的知識儲備，有利于理論知識的吸收轉(zhuǎn)化，促進(jìn)理論教學(xué)與工程實(shí)際相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決固體廢物處理處置及資源化工程實(shí)際問題的能力，使學(xué)生對課程設(shè)計(jì)有初步的認(rèn)識和準(zhǔn)備，這拓展了課程設(shè)計(jì)時間，有利于學(xué)生創(chuàng)造性的發(fā)揮。

2.提高學(xué)生在課堂的參與度和代入感。例如，在講到填埋場設(shè)計(jì)章節(jié)時，教師可以舉一個已經(jīng)建成的填埋場案例，講述填埋場的選址依據(jù)和設(shè)計(jì)依據(jù)，有意識地培養(yǎng)學(xué)生按照設(shè)計(jì)的技術(shù)手冊開展設(shè)計(jì)的觀念，樹立學(xué)生的工程觀，并與學(xué)生討論參數(shù)設(shè)置是否正確。通過這樣的互動教學(xué)，使學(xué)生積極參與到課堂中來，讓學(xué)生學(xué)到更多的設(shè)計(jì)理論，將來在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時能做到心中有數(shù)，而不是毫無準(zhǔn)備。

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，可以設(shè)置合理的情景案例，提高課堂的趣味性，讓學(xué)生在思考問題時有很好的代入感[6]。比如，當(dāng)你成為某填埋場的設(shè)計(jì)工程師時，你將如何開啟設(shè)計(jì)之旅？通過這樣的案例設(shè)置能讓學(xué)生設(shè)身處地地考慮，逐步理清設(shè)計(jì)思路。如此，一方面有助于鍛煉學(xué)生的思維能力，為將來的課程設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ);另一方面，這也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及學(xué)習(xí)效果，使課堂教學(xué)變得更為開放，有利于學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造力。

（四）建立多元的考核評價體系

課程設(shè)計(jì)的考核歷來是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)?？梢酝ㄟ^建立過程控制與目標(biāo)考核相結(jié)合的評價體系，加強(qiáng)對設(shè)計(jì)過程中平時表現(xiàn)的考察;進(jìn)行課程設(shè)計(jì)完成后的答辯，擴(kuò)展考核內(nèi)容，以此保障課程設(shè)計(jì)的完成質(zhì)量。課程設(shè)計(jì)應(yīng)注重對學(xué)生綜合應(yīng)用知識能力的考核，這與理論課以考試成績?yōu)楹诵牡目己嗽u價有明顯區(qū)別。評價內(nèi)容應(yīng)盡可能多地覆蓋多種相關(guān)能力要素，包括理論知識、繪圖技能、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、語言文字表達(dá)、分工協(xié)作、責(zé)任意識等，而不是僅以最后的設(shè)計(jì)成果為考核標(biāo)準(zhǔn)。通過對課程設(shè)計(jì)過程的控制，提高學(xué)生的集體協(xié)作能力，避免他們出現(xiàn)最后時刻突擊完成和濫竽充數(shù)的現(xiàn)象。

多元的考核評價體系，兼顧設(shè)計(jì)說明書、制圖和答辯環(huán)節(jié)等因素，將教師評價和同學(xué)互評相結(jié)合。最終成績由設(shè)計(jì)計(jì)算（25分）、寫作與結(jié)構(gòu)（10分）、圖紙（25分）、答辯（20分）和平時成績（20分）組成。其中設(shè)計(jì)計(jì)算要求能運(yùn)用設(shè)計(jì)手冊和設(shè)計(jì)規(guī)范等資料，完成設(shè)計(jì)任務(wù);方案合理，計(jì)算準(zhǔn)確。寫作與結(jié)構(gòu)要求層次清楚，格式規(guī)范，語言通順。圖紙要求分為紙質(zhì)版和電子版，紙質(zhì)版要求比例合適，繪圖線條清晰，填充完整，尺寸標(biāo)注及高度要符合要求，字體也要符合要求;電子版要求圖層設(shè)置合理，標(biāo)注設(shè)置及關(guān)聯(lián)性符合要求。答辯要求設(shè)計(jì)思路表述清楚、邏輯性強(qiáng)、能正確回答問題。平時成績由學(xué)生互相評分和出勤率決定。

考核評價體系將注重學(xué)生課程設(shè)計(jì)答辯表現(xiàn)，要求每個學(xué)生講出自己的設(shè)計(jì)特色和亮點(diǎn)，提高答辯環(huán)節(jié)在整個課程設(shè)計(jì)中的權(quán)重，督促學(xué)生全過程認(rèn)真開展課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。學(xué)生互評主要針對平時成績，根據(jù)在設(shè)計(jì)過程中每一位學(xué)生的認(rèn)真程度、貢獻(xiàn)度和任務(wù)完成出色度來評價。由于在設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生對各人任務(wù)的完成情況有詳細(xì)的認(rèn)知，評價結(jié)果相當(dāng)中肯。

（五）合理安排教學(xué)進(jìn)度

在固體廢物處理工程課程開課伊始，就將固體廢物處理工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書下達(dá)給學(xué)生，并進(jìn)行選題分組;由教師講解設(shè)計(jì)要求和評分標(biāo)準(zhǔn)，并規(guī)定初稿、二稿和終稿的提交時間;要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，分組闡述設(shè)計(jì)思路，逐步掌握設(shè)計(jì)思路和方法;在條件允許時可帶學(xué)生進(jìn)行實(shí)地參觀，或觀看相關(guān)視頻資料和照片，讓學(xué)生對將要進(jìn)行的設(shè)計(jì)項(xiàng)目有更加直觀的了解，培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)意識，樹立學(xué)生的工程觀。

查閱相關(guān)資料后，小組成員在課堂上集合討論并起草設(shè)計(jì)方案，分組闡述初步的設(shè)計(jì)方案，由指導(dǎo)教師及助教進(jìn)行點(diǎn)評，指出其中的缺陷和錯誤。此后在初稿、二稿和終稿的審核中，學(xué)生對設(shè)計(jì)進(jìn)行完善，指導(dǎo)教師及助教對學(xué)生的疑問進(jìn)行解答和指導(dǎo)，在方案確定后，進(jìn)行圖紙繪制，整合設(shè)計(jì)成果，上交作為評分依據(jù)。

最后進(jìn)行答辯時，學(xué)生以組為單位匯報設(shè)計(jì)方案，每個小組成員都要進(jìn)行匯報并接受指導(dǎo)教師的質(zhì)詢。一方面，通過答辯準(zhǔn)備，學(xué)生要對整個設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和整理，這個過程學(xué)生對課程設(shè)計(jì)所得收獲再一次進(jìn)行吸收歸納，將知識條理化，得到進(jìn)一步的提高，有的學(xué)生甚至?xí)匦掳l(fā)現(xiàn)問題，有新的收獲，課程設(shè)計(jì)訓(xùn)練的廣度得以拓展;另一方面，答辯過程能使學(xué)生的綜合能力得到鍛煉，讓學(xué)生在表達(dá)溝通方面有所提高。

三、結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、社會的不斷進(jìn)步，人才的核心內(nèi)涵也在不斷轉(zhuǎn)變。社會的需求對人才培養(yǎng)提出了更高的要求，我們的教育培養(yǎng)方向也要隨之不斷調(diào)整才能跟上時代的步伐[7]。固體廢物處理工程課程設(shè)計(jì)的教學(xué)研究意義在于以下幾個方面。

（一）推進(jìn)固體廢物處理工程課程設(shè)計(jì)教學(xué)研究和改革

固體廢物處理工程課程設(shè)計(jì)是環(huán)境工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)的重要組成部分，通過完善教學(xué)資料，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法，建立多元的考核評價體系，合理安排教學(xué)進(jìn)度等方面開展教學(xué)研究，推進(jìn)固體廢物處理工程課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革，將有助于提高師生在課堂上的互動交流程度，有利于學(xué)生的積極思考和創(chuàng)造發(fā)揮，激發(fā)學(xué)生的設(shè)計(jì)熱情、主動性和積極性，減少課程設(shè)計(jì)中的敷衍現(xiàn)象，也有利于教師更客觀、科學(xué)、公平地評定課程設(shè)計(jì)成績。

（二）樹立學(xué)生的工程觀

學(xué)生在開展固體廢物處理工程課程設(shè)計(jì)前，普遍缺乏對工程的基本認(rèn)識，沒有運(yùn)用好設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì)規(guī)范的能力，在設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)計(jì)方案與實(shí)際需求不相符的情況。優(yōu)質(zhì)的課程設(shè)計(jì)能讓學(xué)生培養(yǎng)實(shí)踐能力，樹立工程觀，這對學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和工作將有很大幫助。

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[責(zé)任編輯：陳 明]