專業(yè)認(rèn)證背景下設(shè)計(jì)類課程項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐
——以環(huán)境工程專業(yè)“污水管道工程”課程為例

張 婷，賈小寧，謝 剛，趙 霞，周智芳

（蘭州理工大學(xué) 石油化工學(xué)院，甘肅 蘭州 730050）

一、概述

工程教育是我國(guó)高等教育的重要組成部分，對(duì)工程教育進(jìn)行專業(yè)認(rèn)證是國(guó)際通行的工程教育質(zhì)量的保障，也是實(shí)現(xiàn)工程教育國(guó)際互認(rèn)和工程師資格國(guó)際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)，其核心是要確認(rèn)工科專業(yè)畢業(yè)生達(dá)到行業(yè)認(rèn)可的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，是一種以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)出口要求為導(dǎo)向的合格性評(píng)價(jià)。

根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)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(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)，環(huán)境工程專業(yè)培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會(huì)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(hù)等方面的知識(shí)、能力和素質(zhì)，能夠在政府部門、科研機(jī)構(gòu)、設(shè)計(jì)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(jí)專門人才。培養(yǎng)的學(xué)生在畢業(yè)五年左右應(yīng)具有以下能力：（1）能夠踐行社會(huì)主義核心價(jià)值觀，具有良好的人文素養(yǎng)、社會(huì)責(zé)任感和職業(yè)道德；具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、溝通交流和工程項(xiàng)目管理能力；（2）具備數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握環(huán)境工程專業(yè)知識(shí)與技能，能夠勝任環(huán)境工程設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)與規(guī)劃、研究與開(kāi)發(fā)、工程運(yùn)營(yíng)與管理等方面工作；（3）能夠不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)，跟蹤環(huán)境工程學(xué)科前沿，運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)研究與開(kāi)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(guó)際視野和跨文化交流能力，能夠通過(guò)自主和終身學(xué)習(xí)適應(yīng)職業(yè)發(fā)展的要求。

項(xiàng)目式教學(xué)法（PBL）是一種以學(xué)生為中心的面向真實(shí)問(wèn)題解決的國(guó)際教學(xué)方式，具有以項(xiàng)目為主線、以教師為引導(dǎo)、以學(xué)生為主體的特點(diǎn)，改變了以往被動(dòng)的教學(xué)模式，創(chuàng)造了學(xué)生主動(dòng)參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型教學(xué)模式。針對(duì)這個(gè)目標(biāo)，一些工程設(shè)計(jì)類的課程可采用項(xiàng)目式教學(xué)的方法，在基本理論的基礎(chǔ)上建立一個(gè)立體的知識(shí)體系并引導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題。“污水管道工程”課程是高等學(xué)校環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)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(jì)以及施工等內(nèi)容。該課程是一門設(shè)計(jì)型的課程，非常適合采用項(xiàng)目式教學(xué)。

二、污水管道工程課程的項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)理念

根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，為培養(yǎng)具有污水處理設(shè)計(jì)能力的學(xué)生，讓學(xué)生能夠針對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題提出自己的設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行設(shè)計(jì)和繪圖，我們提出了設(shè)計(jì)型課程的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的3C1D理念，3C是Comprehend（知識(shí)理解），Case-study（案例學(xué)習(xí)）和Conceive（項(xiàng)目構(gòu)思），1D是Design（方案設(shè)計(jì)），指的是在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生先通過(guò)教師講解對(duì)基本知識(shí)有一個(gè)全面的理解，然后通過(guò)案例學(xué)習(xí)了解項(xiàng)目設(shè)計(jì)的方法和步驟，再根據(jù)教師給定的項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的構(gòu)思，最后根據(jù)構(gòu)思好的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算并繪制圖紙。3C1D模式注重學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和實(shí)踐性，強(qiáng)調(diào)課程的整體化、系列化、全面化和有機(jī)化。

（二）總體設(shè)計(jì)

“污水管道工程”課程進(jìn)行項(xiàng)目式設(shè)計(jì)的依據(jù)是該門課程的教學(xué)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(jì)算，污水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，城鎮(zhèn)雨水管渠的設(shè)計(jì)，排水泵站的設(shè)計(jì)，排水管渠施工、管理和養(yǎng)護(hù)，城鎮(zhèn)排水工程的規(guī)劃等。根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)認(rèn)證的要求，污水管道工程課程應(yīng)達(dá)到一個(gè)課程教學(xué)目標(biāo)，即通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠系統(tǒng)地學(xué)習(xí)污水管道系統(tǒng)和雨水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算、排水泵站的設(shè)計(jì)計(jì)算、排水管渠施工等內(nèi)容，能夠進(jìn)行對(duì)各類廢水進(jìn)行妥善的收集和處理，設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)，雨水溝道系統(tǒng)設(shè)計(jì)，排水泵站設(shè)計(jì)，排水管道施工與維護(hù)。在學(xué)生理解這些知識(shí)的基礎(chǔ)上，給學(xué)生一些簡(jiǎn)單的項(xiàng)目案例進(jìn)行學(xué)習(xí)，如污水溝道設(shè)計(jì)案例，雨水溝道設(shè)計(jì)案例，排水泵站設(shè)計(jì)案例等。學(xué)生在學(xué)習(xí)這些案例的同時(shí)，會(huì)思考某個(gè)案例用到了哪些學(xué)過(guò)的知識(shí)，并將學(xué)過(guò)的知識(shí)體系進(jìn)行重新排列組合，這是將課本知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際能力培養(yǎng)的第一步。將雨污水排水溝道設(shè)計(jì)和泵站設(shè)計(jì)等簡(jiǎn)單案例進(jìn)行有機(jī)整合，便形成了“城鎮(zhèn)排水工程規(guī)劃”完整的復(fù)雜案例。在案例學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，給學(xué)生一些比較接近實(shí)際的設(shè)計(jì)題目，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)和案例進(jìn)行項(xiàng)目構(gòu)思、項(xiàng)目設(shè)計(jì)，并進(jìn)行相應(yīng)的圖紙繪制。通過(guò)3C1D模式的應(yīng)用，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了相關(guān)設(shè)計(jì)理念和知識(shí)，也能將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，如在課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中加入相應(yīng)的內(nèi)容進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練，學(xué)生便能熟練掌握該種類型的設(shè)計(jì)，在畢業(yè)后的工作實(shí)踐中也能夠針對(duì)實(shí)際的城鎮(zhèn)排水問(wèn)題提出自己的設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行設(shè)計(jì)和圖紙繪制。

圖1 “污水管道工程”課程的3C1D模式分解圖

（三）項(xiàng)目設(shè)計(jì)

根據(jù)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)的項(xiàng)目一覽表如表1所示。

表1 污水管道工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)一覽表

從課程的項(xiàng)目設(shè)計(jì)一覽表中可以看出，整個(gè)課程可以按照三個(gè)項(xiàng)目來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，每個(gè)項(xiàng)目又可以分成若干個(gè)模塊，每一個(gè)模塊對(duì)應(yīng)不同的教學(xué)內(nèi)容，分配相應(yīng)的學(xué)時(shí)。通過(guò)項(xiàng)目設(shè)計(jì)可將各章之間的內(nèi)容緊密聯(lián)系起來(lái)，便于學(xué)生對(duì)各章知識(shí)的掌握，達(dá)到融會(huì)貫通的目的，且在掌握知識(shí)的同時(shí)將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于環(huán)境工程復(fù)雜問(wèn)題的解決。

（四）項(xiàng)目式教學(xué)的實(shí)施

我們以“污水排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)”項(xiàng)目中的“模塊3：污水溝道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”為例來(lái)說(shuō)明項(xiàng)目式教學(xué)的實(shí)施過(guò)程，這個(gè)模塊的教學(xué)目的是讓學(xué)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(jìn)行污水管道的設(shè)計(jì)。教學(xué)過(guò)程可以分為三個(gè)階段：項(xiàng)目引入階段、項(xiàng)目實(shí)施階段和項(xiàng)目總結(jié)階段。

在項(xiàng)目引入階段，為了引起同學(xué)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(xué)生在這一階段的主要活動(dòng)是聆聽(tīng)，如果碰到他們感興趣的話題可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠懻摗?/p>

在項(xiàng)目實(shí)施階段，教師正式進(jìn)入主題，先介紹污水設(shè)計(jì)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(xué)設(shè)計(jì)方法，由于這部分內(nèi)容比較重要，需要進(jìn)行詳細(xì)解析，這里可以引入一個(gè)案例，在講解案例的過(guò)程中讓學(xué)生循序漸進(jìn)地掌握設(shè)計(jì)方法。最后就是實(shí)踐階段：給學(xué)生一個(gè)實(shí)際的設(shè)計(jì)題目，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行完整的設(shè)計(jì)，可以讓學(xué)生分組討論后確定設(shè)計(jì)方案，教師可以在旁邊指導(dǎo)，并給予意見(jiàn)和建議。

在項(xiàng)目總結(jié)階段，每組學(xué)生根據(jù)所給的題目和要求進(jìn)行匯報(bào)答辯，講述設(shè)計(jì)過(guò)程及結(jié)果，教師和其他學(xué)生認(rèn)真聆聽(tīng)，給出意見(jiàn)或提出問(wèn)題，最后教師根據(jù)匯報(bào)答辯情況給出成績(jī)。

（五）項(xiàng)目式教學(xué)的教學(xué)效果評(píng)價(jià)

教學(xué)效果評(píng)價(jià)是對(duì)學(xué)生綜合學(xué)習(xí)效果的評(píng)估和量化，采用一種新的教學(xué)模式時(shí)更要對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行跟蹤和評(píng)估，以確定該種教學(xué)模式的可行性以及相對(duì)于傳統(tǒng)模式的優(yōu)越性。同時(shí)也可以從中發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)中存在的問(wèn)題，為項(xiàng)目式教學(xué)方法、項(xiàng)目設(shè)計(jì)等方面的改進(jìn)提供參考依據(jù)。本研究以教師評(píng)價(jià)及日常行為記錄兩種評(píng)價(jià)方式相結(jié)合，對(duì)學(xué)生的項(xiàng)目完成情況與學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

教師評(píng)價(jià)主要是針對(duì)學(xué)生對(duì)每一個(gè)模塊的掌握程度給予相應(yīng)的評(píng)估。仍然以“污水排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)”項(xiàng)目中的“模塊3：污水溝道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”為例，我們?cè)O(shè)計(jì)了幾個(gè)學(xué)生應(yīng)該掌握的技能作為教師評(píng)價(jià)的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，例如是否會(huì)計(jì)算街坊面積，是否會(huì)計(jì)算設(shè)計(jì)流量，是否會(huì)確定設(shè)計(jì)參數(shù)，是否會(huì)查水力學(xué)算圖，是否會(huì)進(jìn)行水力設(shè)計(jì)等，根據(jù)學(xué)生的項(xiàng)目式作業(yè)給出相應(yīng)的評(píng)判結(jié)果和分?jǐn)?shù)。

結(jié)語(yǔ)

在工程教育專業(yè)認(rèn)證的大背景下，為培養(yǎng)具有解決復(fù)雜環(huán)境問(wèn)題的畢業(yè)生，針對(duì)環(huán)境工程專業(yè)設(shè)計(jì)型課程進(jìn)行教學(xué)改革，開(kāi)展多種資源輔助下的項(xiàng)目式教學(xué)是具有一定的現(xiàn)實(shí)意義的。本研究針對(duì)設(shè)計(jì)類課程的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)提出了全新的3C1D理念，注重學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和實(shí)踐性，強(qiáng)調(diào)課程的整體化、系列化、全面化和有機(jī)化。在項(xiàng)目式教學(xué)中融入3C1D理念，讓學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識(shí)的前提下學(xué)會(huì)自主探究，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的研究能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，加深對(duì)基礎(chǔ)理論的理解，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移，為OBE理念下的人才培養(yǎng)打下良好基礎(chǔ)。