固体废物处理工程课程设计教学研究

孙秀云 黄中华 张轩 曾铭轩

[摘 要]工程教育专业认证和卓越工程师教育培养计划，都要求加强对实践教学的重视程度。研究以固体废物处理工程课程设计为例，分析课程设计教学中存在的问题，并从完善教学资料，制定课程设计任务书，改革教学方法，建立多元的考核评价体系，合理安排教学进度等方面开展教学研究，为培养出具有实践能力的学生提供合适的教学方法。

[关键词]固体废物处理工程;课程设计;教学研究

[中图分类号] G642.3 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2019）03-0056-03

在当前的时代背景下，一味注重纯理论教学的教学方式已经不适应人才培养要求。随着工业化进程的不断推进，社会对实践型人才的需求逐渐增多。因此，我们应积极按照工程教育专业认证和卓越工程师教育培养计划，改革并完善各类课程教学，特别应加强对实践教学的重视程度[1-2]。课程设计是本科教学中重要的实践教学环节，工科专业尤其如此。曾有学者指出：课程设计应遵循以就业为导向，以项目任务为载体，以培养能力为主线，以学生为主体，以全面发展为目的这几个原则[3]。

固体废物处理工程课程设计是环境工程专业实践性专业的必修课。课程围绕固体废物处理处置工程，综合利用有关的先修课程的知识，通过生活垃圾转运站、生活垃圾卫生填埋场或生活垃圾焚烧厂的设计计算和制图，对学生进行较全面的工程设计训练，培养学生分析和解决固体废物处理处置及资源化工程实际问題的能力，提高其对所学知识综合运用的能力，培养其创新思维能力。本文以固体废物处理工程课程设计为例，分析了课程设计教学中存在的问题，并从完善教学资料，优化教学内容，改革教学方法，建立多元的考核评价体系和标准，合理安排教学进度等方面开展教学研究，为培养出具有实践能力的学生这一目标提供合适的教学方法。

一、固体废物处理工程课程设计教学现状

传统的课程设计教学过程是在教师的组织指导下，学生围绕某一设计题目，按照课程设计任务书的具体要求，通过查阅资料、确定设计方案、设计计算、绘制图纸、编制计算说明书等一系列工作，进行的一次综合的练兵。

相比于水处理和大气处理，我国的固体废物处理处置处于发展上升阶段，相关研究和资料需要不断完善，与固体废物处理工程课程设计相关的教学资料和案例不多，缺少合适的课程设计教材，课程设计所需的工程项目资料有限，存在课程设计的选题与工程实际联系不够紧密的问题[4]。

在教学过程中我们发现，由于课程设计时间紧、内容多、涉及的知识面广，计算和绘图工作量均较大，存在设计对象庞大与课程设计学时较短的矛盾，加之部分学生对课程设计认识不足，有敷衍了事的现象;学生运用设计手册、设计规范的能力较弱，不能在设计手册和设计规范的指导下设计出符合要求的工程项目;学生普遍缺乏工程设计的综合概念，收到课程设计任务书后，通常感到茫然和不知所措，有的学生只是单纯地将各个设计步骤和内容拼接起来，或者根据类似的方案墨守成规地套用，不能根据实际情况进行合理的选择，对设计的整体性和合理性考虑较少，设计方案缺少适用性;评价体系对学生的过程考核较弱，少数学生存在平时疏于学习，只在短时间内突击完成设计任务的现象，但教师评分时却无法对这种模式给出负面反馈。

二、固体废物处理工程课程设计教学研究

（一）完善教学资料

可以通过查阅翻译外文文献，拓展丰富现有的教学资料库。收集并整理各种设计参考资料、标准、设计技术规范、设计手册、工程案例等，包括国外设计手册（如《固体废弃物填埋场设计手册》等）;制定课程设计管理文件，使整个课程设计的参考资料完整化、时效化和前沿化，为学生开展课程设计提供教学参考资料库，同时，这也是对固体废物处理工程课程教学内容的补充。

（二）制定课程设计任务书

固体废物处理工程课程设计任务书，是引导学生完成课程设计过程的依据，应不断完善。固体废物处理工程及其相关的先修课程是进行课程设计的基础，根据理论进行设计计算和运用CAD制图，是课程设计的基本要求。课程设计任务书涉及固体废物处理工程中的常见处置方法，包括生活垃圾转运站、生活垃圾焚烧厂或生活垃圾卫生填埋场，具体内容如下。

1.转运站设计：收集并熟悉设计基础资料（包括设计手册、技术规范、相关法律法规）;厂址的选择;工程技术方案设计，包括转运站设计参数、设备布置、收集路线等;转运站处理工艺流程、总平面布置图、高程图及主要构筑物工艺图。

2.焚烧厂设计：收集并熟悉设计基础资料（包括设计手册、技术规范、相关法律法规）;厂址的选择;工艺方案论证，包括处理规模及能力、焚烧生产线的配置、垃圾设计热值确定、绘制燃烧图、垃圾贮存和进料系统的设计和布置、焚烧炉的选择与计算（发热量、燃烧室热负荷、燃烧空气量、烟气产生量及组成、所需炉排面积、焚烧温度、烟气停留时间、排渣量及飞灰量）、焚烧炉性能指标及参数、焚烧过程物料平衡、焚烧过程热量平衡、烟气处理等;工程技术方案设计包括焚烧处理工艺流程、总平面布置图、高程图、主要构筑物工艺图、设备布置等。

3.填埋场设计：收集并熟悉设计基础资料（包括设计手册、技术规范、相关法律法规）;计算垃圾填埋总量和库容、覆盖土需求量;计算填埋气体产生量、渗滤液产生量;填埋场主体工程工艺设计计算：设计计量设施、垃圾坝、填埋气体收集与利用、防渗与地下水导排、渗滤液收集与处理、防洪和排水、封场与覆盖的工艺参数，确定主要尺寸;辅助工程、填埋作业与管理、环境保护与劳动卫生;垃圾填埋处理工艺流程、填埋场总平面布置、高程图及主要构筑物工艺图。

（三）改革教学方法

课程设计是连接理论知识和实际应用的重要纽带，是实践性教学环节的重要组成部分。课程设计教学以培养学生正确的设计思想与方法、严谨的科学态度和良好的工作作风为目标，锻炼学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力，提高学生文字、语言表达能力及合作工作能力，深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能。所以，在课程设计教学方面，教师应改变以往“注入式”的教学方法，采用“启发式”教学方法，引导学生查找资料、设计方案、设计图纸，并写出较为详尽的报告，而教师主要解答实验的疑难问题。在此基础上，学生的自主思考能力得到锻炼。教学方法的改革主要体现在以下方面。

1.加强专业课教学与课程设计的交汇融合。将固体废物处理工程专业课教学与课程设计有意识地融合，在专业课教学阶段，把课程设计任务书和设计要求布置给学生，让学生带着问题学习。将课程设计内容渗透到专业课教学中，加强专业课教学与课程设计的联系，使专业课教学变成类似于“案例教学”[5]。采用案例教学法可以激发学生的学习兴趣，强化学生的知识储备，有利于理论知识的吸收转化，促进理论教学与工程实际相结合，培养学生分析和解决固体废物处理处置及资源化工程实际问题的能力，使学生对课程设计有初步的认识和准备，这拓展了课程设计时间，有利于学生创造性的发挥。

2.提高学生在课堂的参与度和代入感。例如，在讲到填埋场设计章节时，教师可以举一个已经建成的填埋场案例，讲述填埋场的选址依据和设计依据，有意识地培养学生按照设计的技术手册开展设计的观念，树立学生的工程观，并与学生讨论参数设置是否正确。通过这样的互动教学，使学生积极参与到课堂中来，让学生学到更多的设计理论，将来在进行课程设计时能做到心中有数，而不是毫无准备。

为了提高学生的学习积极性，可以设置合理的情景案例，提高课堂的趣味性，让学生在思考问题时有很好的代入感[6]。比如，当你成为某填埋场的设计工程师时，你将如何开启设计之旅？通过这样的案例设置能让学生设身处地地考虑，逐步理清设计思路。如此，一方面有助于锻炼学生的思维能力，为将来的课程设计打下良好的基础;另一方面，这也提高了学生的学习兴趣以及学习效果，使课堂教学变得更为开放，有利于学生发挥创造力。

（四）建立多元的考核评价体系

课程设计的考核历来是教学的重要环节。可以通過建立过程控制与目标考核相结合的评价体系，加强对设计过程中平时表现的考察;进行课程设计完成后的答辩，扩展考核内容，以此保障课程设计的完成质量。课程设计应注重对学生综合应用知识能力的考核，这与理论课以考试成绩为核心的考核评价有明显区别。评价内容应尽可能多地覆盖多种相关能力要素，包括理论知识、绘图技能、设计经验、语言文字表达、分工协作、责任意识等，而不是仅以最后的设计成果为考核标准。通过对课程设计过程的控制，提高学生的集体协作能力，避免他们出现最后时刻突击完成和滥竽充数的现象。

多元的考核评价体系，兼顾设计说明书、制图和答辩环节等因素，将教师评价和同学互评相结合。最终成绩由设计计算（25分）、写作与结构（10分）、图纸（25分）、答辩（20分）和平时成绩（20分）组成。其中设计计算要求能运用设计手册和设计规范等资料，完成设计任务;方案合理，计算准确。写作与结构要求层次清楚，格式规范，语言通顺。图纸要求分为纸质版和电子版，纸质版要求比例合适，绘图线条清晰，填充完整，尺寸标注及高度要符合要求，字体也要符合要求;电子版要求图层设置合理，标注设置及关联性符合要求。答辩要求设计思路表述清楚、逻辑性强、能正确回答问题。平时成绩由学生互相评分和出勤率决定。

考核评价体系将注重学生课程设计答辩表现，要求每个学生讲出自己的设计特色和亮点，提高答辩环节在整个课程设计中的权重，督促学生全过程认真开展课程设计，培养学生解决实际问题的能力。学生互评主要针对平时成绩，根据在设计过程中每一位学生的认真程度、贡献度和任务完成出色度来评价。由于在设计过程中，学生对各人任务的完成情况有详细的认知，评价结果相当中肯。

（五）合理安排教学进度

在固体废物处理工程课程开课伊始，就将固体废物处理工程课程设计任务书下达给学生，并进行选题分组;由教师讲解设计要求和评分标准，并规定初稿、二稿和终稿的提交时间;要求学生根据设计任务书的要求，分组阐述设计思路，逐步掌握设计思路和方法;在条件允许时可带学生进行实地参观，或观看相关视频资料和照片，让学生对将要进行的设计项目有更加直观的了解，培养学生的工程设计意识，树立学生的工程观。

查阅相关资料后，小组成员在课堂上集合讨论并起草设计方案，分组阐述初步的设计方案，由指导教师及助教进行点评，指出其中的缺陷和错误。此后在初稿、二稿和终稿的审核中，学生对设计进行完善，指导教师及助教对学生的疑问进行解答和指导，在方案确定后，进行图纸绘制，整合设计成果，上交作为评分依据。

最后进行答辩时，学生以组为单位汇报设计方案，每个小组成员都要进行汇报并接受指导教师的质询。一方面，通过答辩准备，学生要对整个设计进行分析和整理，这个过程学生对课程设计所得收获再一次进行吸收归纳，将知识条理化，得到进一步的提高，有的学生甚至会重新发现问题，有新的收获，课程设计训练的广度得以拓展;另一方面，答辩过程能使学生的综合能力得到锻炼，让学生在表达沟通方面有所提高。

三、结语

随着经济的快速发展、社会的不断进步，人才的核心内涵也在不断转变。社会的需求对人才培养提出了更高的要求，我们的教育培养方向也要随之不断调整才能跟上时代的步伐[7]。固体废物处理工程课程设计的教学研究意义在于以下几个方面。

（一）推进固体废物处理工程课程设计教学研究和改革

固体废物处理工程课程设计是环境工程专业课程设计的重要组成部分，通过完善教学资料，优化教学内容，改革教学方法，建立多元的考核评价体系，合理安排教学进度等方面开展教学研究，推进固体废物处理工程课程设计教学改革，将有助于提高师生在课堂上的互动交流程度，有利于学生的积极思考和创造发挥，激发学生的设计热情、主动性和积极性，减少课程设计中的敷衍现象，也有利于教师更客观、科学、公平地评定课程设计成绩。

（二）树立学生的工程观

学生在开展固体废物处理工程课程设计前，普遍缺乏对工程的基本认识，没有运用好设计手册、设计规范的能力，在设计过程中经常出现设计方案与实际需求不相符的情况。优质的课程设计能让学生培养实践能力，树立工程观，这对学生今后的学习和工作将有很大帮助。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 平琦，朱杰.卓越计划背景下基础工程课程教学改革初探[J].大学教育，2013（24）：46-47.

[2] 李娜，贾方，杨瀚宇，等.我国高校实践教学改革的困境及对策[J].大学教育，2015（1）：16-19.

[3] 杨蓉，郑平卫，叶勇军.基于全过程管理的课程设计考核体系研究[J].中国地质教育，2016（1）：59-61.

[4] 蒋家超，王立章，杨德军，等.面向创新型人才培养的固体废物处理与处置课堂教学改革探讨[J].教育教学论坛，2016（9）：15-16.

[5] 章丽萍，何绪文，张春晖，等.案例法在环境影响评价课程教学中的改革初探[J].大学教育，2013（5）：67-68.

[6] 张永涛，山宝琴，张琰图，等.情境模式的案例教学法在《固体废物处理与处置》中的应用[J].延安职业技术学院学报，2014（4）：74-76.

[7] 方法林.中国高等教育供给侧改革研究：起源、核心、内涵、路径[J].大学教育，2016（9）：25-27.

[责任编辑：陈 明]