固體廢物處理教學(xué)研究
時間:2022-03-05 08:57:11
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[摘要]工程教育專業(yè)認(rèn)證和卓越工程師教育培養(yǎng)計劃,都要求加強對實踐教學(xué)的重視程度。研究以固體廢物處理工程課程設(shè)計為例,分析課程設(shè)計教學(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)進度等方面開展教學(xué)研究,為培養(yǎng)出具有實踐能力的學(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;教學(xué)研究
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)化進程的不斷推進,社會對實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)計劃,改革并完善各類課程教學(xué),特別應(yīng)加強對實踐教學(xué)的重視程度[1-2]。課程設(shè)計是本科教學(xué)中重要的實踐教學(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)計應(yīng)遵循以就業(yè)為導(dǎo)向,以項目任務(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)計是環(huán)境工程專業(yè)實踐性專業(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)運站、生活垃圾衛(wèi)生填埋場或生活垃圾焚燒廠的設(shè)計計算和制圖,對學(xué)生進行較全面的工程設(shè)計訓(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際問題的能力,提高其對所學(xué)知識綜合運用的能力,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)計為例,分析了課程設(shè)計教學(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)進度等方面開展教學(xué)研究,為培養(yǎng)出具有實踐能力的學(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)計教學(xué)現(xiàn)狀
傳統(tǒng)的課程設(shè)計教學(xué)過程是在教師的組織指導(dǎo)下,學(xué)生圍繞某一設(shè)計題目,按照課程設(shè)計任務(wù)書的具體要求,通過查閱資料、確定設(shè)計方案、設(shè)計計算、繪制圖紙、編制計算說明書等一系列工作,進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)計相關(guān)的教學(xué)資料和案例不多,缺少合適的課程設(shè)計教材,課程設(shè)計所需的工程項目資料有限,存在課程設(shè)計的選題與工程實際聯(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)計時間緊、內(nèi)容多、涉及的知識面廣,計算和繪圖工作量均較大,存在設(shè)計對象龐大與課程設(shè)計學(xué)時較短的矛盾,加之部分學(xué)生對課程設(shè)計認(rèn)識不足,有敷衍了事的現(xiàn)象;學(xué)生運用設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范的能力較弱,不能在設(shè)計手冊和設(shè)計規(guī)范的指導(dǎo)下設(shè)計出符合要求的工程項目;學(xué)生普遍缺乏工程設(shè)計的綜合概念,收到課程設(shè)計任務(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)實際情況進行合理的選擇,對設(shè)計的整體性和合理性考慮較少,設(shè)計方案缺少適用性;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)計任務(wù)的現(xiàn)象,但教師評分時卻無法對這種模式給出負面反饋。
二、固體廢物處理工程課程設(shè)計教學(xué)研究
(一)完善教學(xué)資料。可以通過查閱翻譯外文文獻,拓展豐富現(xiàn)有的教學(xué)資料庫。收集并整理各種設(shè)計參考資料、標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計技術(shù)規(guī)范、設(shè)計手冊、工程案例等,包括國外設(shè)計手冊(如《固體廢棄物填埋場設(shè)計手冊》等);制定課程設(shè)計管理文件,使整個課程設(shè)計的參考資料完整化、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)容的補充。(二)制定課程設(shè)計任務(wù)書。固體廢物處理工程課程設(shè)計任務(wù)書,是引導(dǎo)學(xué)生完成課程設(shè)計過程的依據(jù),應(yīng)不斷完善。固體廢物處理工UniversityEducation程及其相關(guān)的先修課程是進行課程設(shè)計的基礎(chǔ),根據(jù)理論進行設(shè)計計算和運用CAD制圖,是課程設(shè)計的基本要求。課程設(shè)計任務(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)運站設(shè)計:收集并熟悉設(shè)計基礎(chǔ)資料(包括設(shè)計手冊、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,包括轉(zhuǎn)運站設(shè)計參數(shù)、設(shè)備布置、收集路線等;轉(zhuǎn)運站處理工藝流程、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:收集并熟悉設(shè)計基礎(chǔ)資料(包括設(shè)計手冊、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)計熱值確定、繪制燃燒圖、垃圾貯存和進料系統(tǒng)的設(shè)計和布置、焚燒爐的選擇與計算(發(fā)熱量、燃燒室熱負荷、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:收集并熟悉設(shè)計基礎(chǔ)資料(包括設(shè)計手冊、技術(shù)規(guī)范、相關(guān)法律法規(guī));計算垃圾填埋總量和庫容、覆蓋土需求量;計算填埋氣體產(chǎn)生量、滲濾液產(chǎn)生量;填埋場主體工程工藝設(shè)計計算:設(shè)計計量設(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)計是連接理論知識和實際應(yīng)用的重要紐帶,是實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分。課程設(shè)計教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計思想與方法、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)生運用所學(xué)的理論知識和技能解決實際問題的能力,提高學(xué)生文字、語言表達能力及合作工作能力,深化和擴展學(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)計方案、設(shè)計圖紙,并寫出較為詳盡的報告,而教師主要解答實驗的疑難問題。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.加強專業(yè)課教學(xué)與課程設(shè)計的交匯融合。將固體廢物處理工程專業(yè)課教學(xué)與課程設(shè)計有意識地融合,在專業(yè)課教學(xué)階段,把課程設(shè)計任務(wù)書和設(shè)計要求布置給學(xué)生,讓學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)。將課程設(shè)計內(nèi)容滲透到專業(yè)課教學(xué)中,加強專業(yè)課教學(xué)與課程設(shè)計的聯(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,強化學(xué)生的知識儲備,有利于理論知識的吸收轉(zhuǎn)化,促進理論教學(xué)與工程實際相結(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際問題的能力,使學(xué)生對課程設(shè)計有初步的認(rèn)識和準(zhǔn)備,這拓展了課程設(shè)計時間,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)計依據(jù),有意識地培養(yǎng)學(xué)生按照設(shè)計的技術(shù)手冊開展設(shè)計的觀念,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)計理論,將來在進行課程設(shè)計時能做到心中有數(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)計工程師時,你將如何開啟設(shè)計之旅?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,加強對設(shè)計過程中平時表現(xiàn)的考察;進行課程設(shè)計完成后的答辯,擴展考核內(nèi)容,以此保障課程設(shè)計的完成質(zhì)量。課程設(shè)計應(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)計經(jīng)驗、語言文字表達、分工協(xié)作、責(zé)任意識等,而不是僅以最后的設(shè)計成果為考核標(biāo)準(zhǔn)。通過對課程設(shè)計過程的控制,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)計計算(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)計計算要求能運用設(shè)計手冊和設(shè)計規(guī)范等資料,完成設(shè)計任務(wù);方案合理,計算準(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)計思路表述清楚、邏輯性強、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??己嗽u價體系將注重學(xué)生課程設(shè)計答辯表現(xiàn),要求每個學(xué)生講出自己的設(shè)計特色和亮點,提高答辯環(huán)節(jié)在整個課程設(shè)計中的權(quán)重,督促學(xué)生全過程認(rèn)真開展課程設(shè)計,培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。學(xué)生互評主要針對平時成績,根據(jù)在設(shè)計過程中每一位學(xué)生的認(rèn)真程度、貢獻度和任務(wù)完成出色度來評價。由于在設(shè)計過程中,學(xué)生對各人任務(wù)的完成情況有詳細的認(rèn)知,評價結(jié)果相當(dāng)中肯。(五)合理安排教學(xué)進度。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)計任務(wù)書下達給學(xué)生,并進行選題分組;由教師講解設(shè)計要求和評分標(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)計任務(wù)書的要求,分組闡述設(shè)計思路,逐步掌握設(shè)計思路和方法;在條件允許時可帶學(xué)生進行實地參觀,或觀看相關(guān)視頻資料和照片,讓學(xué)生對將要進行的設(shè)計項目有更加直觀的了解,培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計意識,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)計方案,分組闡述初步的設(shè)計方案,由指導(dǎo)教師及助教進行點評,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)計進行完善,指導(dǎo)教師及助教對學(xué)生的疑問進行解答和指導(dǎo),在方案確定后,進行圖紙繪制,整合設(shè)計成果,上交作為評分依據(jù)。最后進行答辯時,學(xué)生以組為單位匯報設(shè)計方案,每個小組成員都要進行匯報并接受指導(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)計進行分析和整理,這個過程學(xué)生對課程設(shè)計所得收獲再一次進行吸收歸納,將知識條理化,得到進一步的提高,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)生在表達溝通方面有所提高。
三、結(jié)語
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展、社會的不斷進步,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)計的教學(xué)研究意義在于以下幾個方面。(一)推進固體廢物處理工程課程設(shè)計教學(xué)研究和改革。固體廢物處理工程課程設(shè)計是環(huán)境工程專業(yè)課程設(shè)計的重要組成部分,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)進度等方面開展教學(xué)研究,推進固體廢物處理工程課程設(shè)計教學(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)計熱情、主動性和積極性,減少課程設(shè)計中的敷衍現(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)計前,普遍缺乏對工程的基本認(rèn)識,沒有運用好設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范的能力,在設(shè)計過程中經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)計方案與實際需求不相符的情況。優(yōu)質(zhì)的課程設(shè)計能讓學(xué)生培養(yǎng)實踐能力,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。
作者:孫秀云 黃中華 張 軒 曾銘軒 單位:南京理工大學(xué)環(huán)境與生物工程學(xué)院