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关键词:毕业设计;给排水科学与工程专业;环境类专业;改革与实践
中图分类号:G642477 文献标志码:A 文章编号:10052909(2015)05013804
应用创新型人才培养是普通高等学校人才培养的方向,而实践能力的培养是其关键环节之一[1]。设计、实习、实验、科研活动等是实践能力培养的主要环节[2]。其中, 毕业设计作为大学教学中最为重要,与工作岗位接轨的实践性教学环节,是培养具有创新精神和实践能力的应用型高级专门人才的需要,具有不可替代的作用[3]。
市政、环境类专业包括给水排水科学与工程(原给水排水工程)、环境工程、环境科学等专业,均属于综合性、应用性、交叉性强的学科,学科体系和内容上有诸多交叉渗透,相似性强,因此其毕业设计也有很多一致性。
辽宁工程技术大学给水排水工程专业和环境工程专业自1989年招生以来,经过几代教师的努力,形成具有学校特色的理论和实践教学体系,毕业设计的改革取得了诸多成果。文章结合学校市政、环境类专业毕业设计的实际情况,对毕业设计存在问题进行分析,介绍市政、环境类专业毕业设计改革的实践成果,为相关院校毕业设计改革提供参考。
一、 本科毕业设计存在问题
据调查,自高校扩招以来,本科毕业设计普遍存在质量滑坡现象 [4],许多专家学者针对毕业设计中存在的问题进行了大量
研究[5-7]。笔者结合辽宁工程技术大学实际情况,查找毕业设计过程中存在的问题,以利于提高市政、环境类专业毕业设计质量。
(1)设计选题不合理,多为纸上谈兵,与实际工程脱轨严重。许多高校仍在实行约束性选题方式,在选题范围上必然存在过宽或过窄的问题,题目陈旧,与就业实际需求相去甚远,不利于发挥学生的主体意识和主观创造精神。2006年之前,学校给排水专业毕业设计题目主要集中在净水厂设计、污水处理厂设计和建筑给水排水工程设计。设计题目范围较窄,而且很多题目都是假题假做或年复一年的课题重复,与工程实际的设计要求差距较大。环境类专业的水污染控制理论方向,在污废水处理设计中,工艺方案大同小异,缺乏创新。水环境质量评价选题,多运用模糊综合评判等数学方法代数即可,创新性和实用性较差。这些导致学生参加工作后,一时很难上手,满足不了设计与工程单位对毕业生尽快进入工作状态的要求,与应用创新型人才培养目标存在较大差距。
(2)高校连续10多年的扩招造成学生数量急剧增加,与师资数量不足、教师工程实践能力缺乏之间存在较大矛盾,直接影响毕业设计质量。1999年扩招以后,市政、环境类专业教师每人指导学生人数在10~20人,造成指导教师精力投入不足,指导深度不够,监督和考核不到位等现象。同时,为了解决高校教师短缺问题,引进的博士直接进入课堂授课、指导设计,没有经历助教过程,缺少实际工程经验,加上科研指标的量化,高校青年教师在教学和科研双趋冲突压力下,往往忙于写论文、申请课题,从而造成重科研轻教学现象,这也导致青年教师的设计指导质量不容乐观。另外,随着毕业生人数增多,与设计相关的图书资料明显不足,设计室更是无法保证,失去了教师对学生的有效指导和监督。
(3)学生设计精力投入不足,态度不认真,有的甚至抄袭他人论文等。部分学生忙于找工作,考研面试等,无暇顾及毕业设计。值得指出的是,学校鼓励学生到已签约工作单位结合工程实际完成毕业设计,虽然初衷很好,但从毕业设计成果看,部分学生没有取得预想效果。另外,毕业设计中抄袭现象非常多。通常,学生毕业设计被安排在最后学期的10~15周,设计时间短,任务重,同时,学生常在答辩前才加班加点,匆忙拼凑,敷衍过关。甚至存在照例题套构筑物计算、图纸网上直接下载等现象。
(4)学生虽然对水处理专业原理性知识有一些了解,但是对一些具体的构筑物却很陌生且很难在大脑里构建出这些构筑物,而在认识实习、生产实习和毕业实习时,看到的也只是构筑物外貌,由于池体被水充满,很难看到构筑物内部结构,因此造成设计思路不清晰,设计参数盲目选择,给构筑物设计计算带来很大困难。
(5)高校毕业设计管理工作有待进一步提高。虽然学校、学院都针对毕业设计制定了相应的管理制度,但在执行过程中,各级管理部门和指导教师存在执行不严格、不规范现象,从而影响了毕业设计的质量。另外,毕业设计一次性考核模式(指导教师给予学生学习态度分占20%、评阅教师给予设计成果分占30%、答辩委员会成员给予答辩分占50%),导致学生没有改过的机会,也达不到人才培养的真正效果。
二、 提高毕业设计质量的实践
相信笔者所述我校市政、环境类专业本科毕业设计存在的问题在其他高校同类专业,甚至所有工科专业都不同程度地有所表现。为此,探究解决高校学生毕业设计解决方法,真正提高毕业设计质量,进而提升学生工程实践能力和创新能力,就成为当前毕业设计改革工作中的重要课题。针对目前市政、环境类专业毕业设计存在的问题,结合我校近年毕业设计改革的新做法、新模式、新思考,借鉴国内改革经验,提出毕业设计具体的改革建议[8-10]。
(一)重视毕业设计选题工作
首先,扩大选题范围。目前来看,市政、环境类专业设计题目范围较小,与学生就业范围有较大差距。从毕业生看,给排水科学与工程专业去净水厂和污水厂的学生较少,去建筑施工单位较多。环境工程和环境科学专业利用学校地矿特色,去各企业工作学生比重较大。结合学生就业单位特点设计题目,能提高学生的设计兴趣。因此,最近几年,在了解学生就业方向基础上,设计多个选题方向,学生先选择设计方向,再结合具体工作情况选题,效果较好。在原有净水厂设计、污水处理厂设计、建筑给排水工程设计、区域水环境质量评价、工业废水处理站设计基础上,增加的设计方向包括:城市给水排水管网系统优化设计、城市污水再生利用工程设计、建筑小区中水回用工程设计、建筑小区雨水利用工程设计、工业给水处理工程设计、给水排水工程(环境工程)施工组织设计及工程造价等方向。在工业废水处理工程设计中,每年结合学生未来从事工作,进行了矿山废水、皮革废水、化工废水、食品废水、制药废水、钢铁废水等多种废水的设计工作,得到学生和就业单位的认可。
其次,注重设计的灵活性和实效性。目前尽管设计做到了一人一题,但与实际工程结合不足,因此,我们在设计中进行了一些新的尝试。例如,从事建筑给排水工程设计的学生,与学校建筑学、土木工程、建筑环境与能源应用工程、工程管理、电气自动化等专业学生共同组成设计小组,一起完成学校新校区图书馆、博物馆、实验楼等同一实际工程设计,设计完成后指导施工,真正实现了“真题真做”,避免了抄袭现象,而且锻炼了学生的组织协调能力。针对软件学得较好的学生,两名学生共同完成同一设计,一名进行笔算,另一名编制软件程序,两者互相校正,共同提高;针对考研学生,指导教师让他们参加所主持课题的实验研究中,跟研究生一起完成论文,使他们尽早进入研究状态。一些学生签到工作后,单位希望去实习,做单位的实际工程设计,对此,我们实行企业和学校双导师制度,单位负责学生在该单位的学习、生活等情况,校内指导教师负责开题、中期检查、毕业答辩,以及与就业单位的联系,定期检查学生毕业设计完成质量,使学生设计质量得到保证。
(二)用多媒体课件协助教师指导学生毕业设计
市政、环境类专业毕业设计方向性、规律性和系统性较强,由于学生较多,资源有限,教师每天亲自指导较为困难,教师为学生毕业设计做的指导书又太过简单,而且并不直观。多媒体课件具有文字、图、声、像并茂特点,具有很强的生动性、直观性和条理性,能化抽象为具体,化平淡为生动,充分调动学生学习兴趣。同时,还具有可反复播放特点,学生哪一步骤不懂,就可以对照课件进行观察,直到理解为止。毕业设计指导课件每个设计方向一个,最终将课件模块化,将教师从企业获得的研究课题、合作教育中遇到的实际工程问题,凝练成毕业设计(论文)选题,均链接到设计模块,建设成为虚拟实践教育平台,可切实提升学生实践能力和创新能力,并可使资源由一校“独有”,变成多校“共享”。
以制作完成的工业废水处理工程毕业设计指导课件为例,课件内容包括:(1)工业废水处理站设计目的、要求、步骤和原则,设计所用参考规范、手册,形成废水站设计任务书和设计指导书各1份;(2)工业废水处理站基本建设程序;(3)工业废水处理站与污水厂设计的相同点与不同之处;(4)工业废水处理站典型水质(化工废水、钢铁废水、印染废水等)特点及出水标准;(5)工业废水处理站设计前需调查分析和解决问题;(6)工业废水处理站工艺路线选择的基本步骤、比选原则;(7)工业废水常见处理方法及国内典型工业废水处理工艺流程介绍;(8)典型构筑物(调节池、隔油池、水解酸化池、曝气生物滤池、生物接触氧化池、膜法水处理系统等)设计基本理论、池体类型、优缺点及适用条件分析,设计规范要求,设计参考范例、计算软件编制、构筑物运行动画,现场实际运行工程照片。本部分是课件主体,共链接标准1部、参考计算书籍1本、主体构筑物运用动画7个,制作计算程序3个,插入现场照片25张,图片12张;(9)污泥处理的目的、常见处理方法及系统设计,插入现场照片4张;(10) 工业废水处理站各构筑物的总体布置和废水处理流程的高程设计,介绍了布置原则、计算方法及典型案例分析;(11)工业废水处理工程经济分析及概预算具体方法和软件应用;(12)图纸绘制标准及方法。
(三) 设计全过程管理与质量监控
实行毕业设计全过程管理,建立质量监控机制是保证毕业设计质量不可或缺环节,采用校、院及教研室三级管理机制来完善毕业设计的系统质量监控。
1.以指导教师、教研室为主的全过程管理
教研室主任制定本专业毕业设计管理办法,从细节上对教师指导和学生设计要求进行规范,并组织中期成果汇报答辩。毕业设计成绩构成改为:指导教师检查设计效果10%+期中答辩20%+评阅教师质疑设计成果20%+毕业答辩50%。指导教师从学生选题、开题报告撰写、方案确定、构筑物设计计算、绘图全过程进行指导、检查。笔者几年的指导发现,指导教师平时考核不仅看学生出勤,平时提交成果,还要多问学生“为什么”。因为一些学生设计中往往从手册或参考书上套公式计算,没弄清构筑物去除污染物原理、构筑物结构等基本知识。比如气浮池设计,要学生首先了解除油方法、选择气浮池原因、气浮池种类、除油机理、运行过程、池体结构,然后绘出草图,再设计计算,经过这样的过程,学生才能真正学到知识。
2.院级教学管理与监督机制
学院形成以教学副院长为组长的指导、监督小组,成员包括各专业退休返聘的老教授、教务科教学管理人员。教务科教学管理人员从形式、进度进行检查,老教授利用自己丰富的教学实践经验,不仅能指出设计存在问题,还能提出改进方案,在提高设计质量的同时,有效地带动了年轻教师的成长。
3.校级教学管理与监督机制
学校制定了《辽宁工程技术大学本科毕业设计(论文)管理制度汇编》,从毕业设计工作条例、写作规范、校外毕业设计管理办法、优秀毕业设计评选、成绩不及格率最低3%的规定、开题报告、附本等方面进行规范化要求,并组成校督导检查组,进行初、中、末的全程检查,促进设计质量的提高。
三、 结语
毕业设计作为大学教学中的最后一个实践性教学环节,可培养、提高和展示学生综合运用所学知识解决实际问题能力及创新能力,对市政、环境类专业学生来讲,更是紧密联系工程实际,培养学生独立工作能力的重要步骤。文章结合我校市政、环境类专业毕业设计中常见问题,提出了一些实践对策,供同行参考,希望能有利于工程类高校实践能力培养质量的提高。参考文献:
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[关键词]:生物生产系统学 人才培养模式 启示
纵观日本教育史上的重大改革,大体可概括为三次:第一次是1872年明治政府颁布了《学制》,其重点是提倡普及全民教育,极大地降低了文盲率;第二次是日本政府1947年颁布的《教育基本法》,将学校体系确定为6、3、3、4制(即小学6年,初、高中各3年,大学4年),而且首次将国民义务教育延长至9年,从而使初中教育得到普及;第三次是1971年日本中央教育审议会提出了《关于今后学校教育的综合扩充以及整建的基本措施》的咨询报告,全面改革教育制度,强调高等教育结构的多样化。进入上世纪80年代以后,为了适应科技立国的需要,把教育重点转向了培养有个性和创造能力的高级人才,其核心是推动终身教育政策。总之,日本教育的发展过程,是一个不断适应社会、经济、科技发展需要的灵活变化以及持续平稳发展的过程。
进入上世纪90年代以来,为了突破以往过分强调专业教育,轻视非专业教育的课程体系的格局,更好地发挥高校自身的积极主动性,日本也和中国一样发起了声势浩大的本科课程改革。以非专业性的一般教育作为课程改革的突破口,从而带动整个本科教育的改革。通过改革,日本大多数高校的本科课程已实现了教养教育和专业教育的一体化。在教养教育的实施上,主要以全校各专业学部共同负责制取代原先地位较低的教养部,这样做既提高了大学的自主性,也促进了“大学教育个性化”的改革。
笔者在日本四国地区最大的综合性大学――国立大学法人爱媛大学农学部作访问学者期间,有幸接触到了一些有关日本农业高等教育及专业人才培养方面所感兴趣的问题,尤其是对该校生物生产系统学系的人才培养模式和方案,专门请教了一些专家学者和友好人士进行解读,收获颇多。深感日本爱媛大学农学部生物生产系统学系的人才培养模式与我校乃至国内其他兄弟院校的相似专业有很好的借鉴作用。
一、注重开阔视野和人文素质培养,学生接触专业较早
日本大学的学士培养目标很明确,即培养通识性、复合型人才,不强调专业,只讲学群门类,如自然科学、理工、人文,医学、体育、艺术等大类。爱媛大学农学部的教育理念和目的是:基于对生命现象以及循环、更新概念的理解,学习与生物生产技术的开发和传播、生物资源的利用和管理、环境保全和创新等有关的高等专业知识、技术;解决地区社会和国际社会上关于食品、资源、环境的各种问题;以培养能为创造人类与自然和谐发展的循环型社会做出贡献的人才为教育理念。爱媛大学农学部共设7个系,系下再分为若干研究室。其中生物生产系统学系共分为10个研究室(作物学、果树学、柑橘学、蔬菜花卉学、花卉育种学、畜产学、植物病理学、环境昆虫学、分子生物资源学、土壤肥料学),学制均为四年。学生的履修方案(即人才培养方案)如表1和表2。
从中可以看出,一年级学生主要以通识教育(即公共课程)为主,课程设置包括教养类(占52.4%)、基础类(占45.2%)和专业公共课(占2.4%)。特点之一是重视专业教育。新生的人文类研讨课和初级培训课程由农学部开设,通过教师介绍相关专业和研究方向以及进展等,帮助学生尽快适应大学教育,培养科学研究必需具备的基本态度,并尽可能地让学生早些了解农学部的专业设置全貌。特点之二是外语学习,主兼修并举。除主修英语外,还兼修一门其它外国语,如德语、汉语、法语等。这对扩大学生的思路和视野也有重要的作用。特点之三是科学基础课少而精。基础类的科学基础课程,除了解析学入门和统计学入门必修以外,其它四门可以根据学生自己爱好自由选择其中三门。特点之四是实践活动开展早。一年级暑期在附属农场完成一个单位学分的“生物资源科学实习A+生物资源科学实习B”(共计4天),通过观摩学习果树修剪、人工除草、打扫畜舍等简单的农事活动,培养专业兴趣;与此类似的还有二年级上学期的“生物资源科学实习ⅡA、ⅡB、ⅡC……ⅡG”,实习内容涵盖了农学部的7个系(生物生产系、设施生产系、资源与环境政策系、应用生命化学系、森林资源学系、地域环境工学系和生物环境保全系);实习方式主要以参观见习社会上的一些相关设施为主,例如水库、污水处理厂等,学生可根据爱好自由选择其中两门,在完成实习报告后即可获得相应学分。
二、专业课目设置宽泛,注重实践教学环节
农学部的学生在二年级下学期开始第一次专业分属(即分属于各个系,类似于我们国内高等农业院校的农科学生在完成大类培养之后的专业分流),分属的主要依据是之前的成绩,并且经过教授会讨论决定,未按照规定修完学分的学生不能参加此次分属,等待三年级上学期的第二次机会。进入到生物生产系统学系的学生再依据个人成绩和意愿申请进入到各个研究室,继续修满毕业所需要的专业课程学分(必修课28学分,选修课42学分)。
表2是该系学生二年级下学期以后的专业课程和实习的安排,从中我们可以看出设置的课程几乎涉及到整个大农科内容,除了理论课以外,实验和实习占了很大比例。而相关的实验课及实习安排都在三年级全年进行(春季4月~次年1月末或2月初,暑假除外),其中实验课的时间安排是按照课程门数做循环式进行,例如作物保护学实验(植物病理学和环境昆虫学)和畜产学实验均从4月开始(每周2下午),每门课程隔周安排时间,一直持续到次年1月下旬。
农业生产管理学实习的时间和地点相对固定,均在每周一(全天制)进行,地点是在学校的附属农场。实习内容很丰富,例如果树(柑橘、桃、柿、葡萄等)的嫁接、套袋;水稻移栽、收获、品质检查以及稻米食味测试;蔬菜(洋葱、蚕豆、马铃薯等)定植、栽培管理及收获;花卉扦插;土壤调查及分析;农场生物多样性调查等。教员根据学生每次提交的实习报告或者作业以及出勤情况等评判是否给予学分;实习带给学生新鲜感和趣味性,同时也锻炼动手能力。
课程和实践的“综合化”,对培养学生具有广博的知识与综合运用知识的能力是有益的,而且这也是加强学际领域研究,深化高等教育改革的一种趋势。而且,在长达一年的时间里,有利于连续对作物和动物进行关于其生活史、生长发育规律等的观察,了解各种农事活动的意义和操作要领,锻炼动手能力。
三、研究室实行教师负责制,重视学生探索和创新能力培养
日本教育向来提倡培养学生的能力,知识经济的出现与日本发展战略的变化对大学生探索与创新能力的培养提出了更迫切的要求。日本教育审议会1996年发表的《面向21世纪我国教育的发展方向》的报告,要求日本要彻底改变教育“培养以死记硬背为中心的缺乏主见与创造性能力的、没有个性的模式化人才”的状况,强调把“创造性”当作个人在“今后急剧变化的社会里的‘生存能力’的重要内容”。大学审议会在1998年的报告里更明确地指出:“今后日本各个方面的体系都要进行大的转变,由过去的追赶型体系转变为能独立于世界前列、开拓新纪元的体系,基于目前状况和对未来的展望,今后高等教育方面,要从中等教育阶段旨在培养‘自主学习、自主思考的能力’为基础,转为着重培养学生的课题探索能力”。可见,日本正在进行的重视培养大学生探索性和创造能力的高等教育改革,是以适应知识经济发展要求而进行的社会变革为背景的。从客观上说,这一改革的努力从根本上反映了知识经济的本质特点,对日本社会和高等教育都具有很强的针对性。
日本大学里的基层科研组织是研究室或实验室,实行教师负责制。爱媛大学农学部的学生,从四年级开始正式进入到各个研究室,在完成毕业论文的整个过程中将受到教授在学术思想和科学研究素质等方面的严格训练。有趣的是,教师拟定出研究题目后,学生从中选定自己感兴趣的内容即可开始最基本的基础训练,并没有开题答辩的过程。学生们根据观察到的实验现象,对问题提出假设;对观察、实验的结果详细记录并以图像、表格等方式进行归纳,再提出进一步要探索的问题……如此反复,引导学生学习科学家的工作方法,培养学生自己发现问题,分析问题和解决问题的能力,培养学生的独立工作能力。
此外,研究室每周各有一次“研讨会(Seminars)”和“课外阅读与讨论”,教师和三年级以上的本科生以及硕士生、博士生都要参加;参加汇报的学生将近期的研究进展(观察结果、疑问以及下一步计划等)或者阅读过的相关文献资料做详细讲解后,老师和其他同学可以提出自己的问题和建议。学生的表达能力也是日本要求的大学生六大能力之一。被学界称为“席明纳教育模式”的研讨式、开放性教育模式对训练学生的概括和表达能力是非常有益的,目前在国内高校研究生教育以及专业研究机构中开展得较为普遍,但在大学本科中尚显不足,今后还应该尽可能创造条件进一步完善。
四、结语
“他山之石,可以攻玉”。通过此次学术访问中的交流和考察,爱媛大学农学部生物生产系统学系在本科生人才培养中注重拓宽专业领域、加强学生专业技能、综合能力培养、提高学生创新意识和创新能力的一些经验等都值得我们学习和借鉴。我们不仅可以在学生交换培养,人才交流等方面进行合作,还可以在类似专业体系的综合实践技能训练中不断完善我们的体系。
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