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關鍵詞:畢業設計;給排水科學與工程專業;環境類專業;改革與實踐
中圖分類號:G642477 文獻標志碼:A 文章編號:10052909(2015)05013804
應用創新型人才培養是普通高等學校人才培養的方向,而實踐能力的培養是其關鍵環節之一[1]。設計、實習、實驗、科研活動等是實踐能力培養的主要環節[2]。其中, 畢業設計作為大學教學中最為重要,與工作崗位接軌的實踐性教學環節,是培養具有創新精神和實踐能力的應用型高級專門人才的需要,具有不可替代的作用[3]。
市政、環境類專業包括給水排水科學與工程(原給水排水工程)、環境工程、環境科學等專業,均屬于綜合性、應用性、交叉性強的學科,學科體系和內容上有諸多交叉滲透,相似性強,因此其畢業設計也有很多一致性。
遼寧工程技術大學給水排水工程專業和環境工程專業自1989年招生以來,經過幾代教師的努力,形成具有學校特色的理論和實踐教學體系,畢業設計的改革取得了諸多成果。文章結合學校市政、環境類專業畢業設計的實際情況,對畢業設計存在問題進行分析,介紹市政、環境類專業畢業設計改革的實踐成果,為相關院校畢業設計改革提供參考。
一、 本科畢業設計存在問題
據調查,自高校擴招以來,本科畢業設計普遍存在質量滑坡現象 [4],許多專家學者針對畢業設計中存在的問題進行了大量
研究[5-7]。筆者結合遼寧工程技術大學實際情況,查找畢業設計過程中存在的問題,以利于提高市政、環境類專業畢業設計質量。
(1)設計選題不合理,多為紙上談兵,與實際工程脫軌嚴重。許多高校仍在實行約束性選題方式,在選題范圍上必然存在過寬或過窄的問題,題目陳舊,與就業實際需求相去甚遠,不利于發揮學生的主體意識和主觀創造精神。2006年之前,學校給排水專業畢業設計題目主要集中在凈水廠設計、污水處理廠設計和建筑給水排水工程設計。設計題目范圍較窄,而且很多題目都是假題假做或年復一年的課題重復,與工程實際的設計要求差距較大。環境類專業的水污染控制理論方向,在污廢水處理設計中,工藝方案大同小異,缺乏創新。水環境質量評價選題,多運用模糊綜合評判等數學方法代數即可,創新性和實用性較差。這些導致學生參加工作后,一時很難上手,滿足不了設計與工程單位對畢業生盡快進入工作狀態的要求,與應用創新型人才培養目標存在較大差距。
(2)高校連續10多年的擴招造成學生數量急劇增加,與師資數量不足、教師工程實踐能力缺乏之間存在較大矛盾,直接影響畢業設計質量。1999年擴招以后,市政、環境類專業教師每人指導學生人數在10~20人,造成指導教師精力投入不足,指導深度不夠,監督和考核不到位等現象。同時,為了解決高校教師短缺問題,引進的博士直接進入課堂授課、指導設計,沒有經歷助教過程,缺少實際工程經驗,加上科研指標的量化,高校青年教師在教學和科研雙趨沖突壓力下,往往忙于寫論文、申請課題,從而造成重科研輕教學現象,這也導致青年教師的設計指導質量不容樂觀。另外,隨著畢業生人數增多,與設計相關的圖書資料明顯不足,設計室更是無法保證,失去了教師對學生的有效指導和監督。
(3)學生設計精力投入不足,態度不認真,有的甚至抄襲他人論文等。部分學生忙于找工作,考研面試等,無暇顧及畢業設計。值得指出的是,學校鼓勵學生到已簽約工作單位結合工程實際完成畢業設計,雖然初衷很好,但從畢業設計成果看,部分學生沒有取得預想效果。另外,畢業設計中抄襲現象非常多。通常,學生畢業設計被安排在最后學期的10~15周,設計時間短,任務重,同時,學生常在答辯前才加班加點,匆忙拼湊,敷衍過關。甚至存在照例題套構筑物計算、圖紙網上直接下載等現象。
(4)學生雖然對水處理專業原理性知識有一些了解,但是對一些具體的構筑物卻很陌生且很難在大腦里構建出這些構筑物,而在認識實習、生產實習和畢業實習時,看到的也只是構筑物外貌,由于池體被水充滿,很難看到構筑物內部結構,因此造成設計思路不清晰,設計參數盲目選擇,給構筑物設計計算帶來很大困難。
(5)高校畢業設計管理工作有待進一步提高。雖然學校、學院都針對畢業設計制定了相應的管理制度,但在執行過程中,各級管理部門和指導教師存在執行不嚴格、不規范現象,從而影響了畢業設計的質量。另外,畢業設計一次性考核模式(指導教師給予學生學習態度分占20%、評閱教師給予設計成果分占30%、答辯委員會成員給予答辯分占50%),導致學生沒有改過的機會,也達不到人才培養的真正效果。
二、 提高畢業設計質量的實踐
相信筆者所述我校市政、環境類專業本科畢業設計存在的問題在其他高校同類專業,甚至所有工科專業都不同程度地有所表現。為此,探究解決高校學生畢業設計解決方法,真正提高畢業設計質量,進而提升學生工程實踐能力和創新能力,就成為當前畢業設計改革工作中的重要課題。針對目前市政、環境類專業畢業設計存在的問題,結合我校近年畢業設計改革的新做法、新模式、新思考,借鑒國內改革經驗,提出畢業設計具體的改革建議[8-10]。
(一)重視畢業設計選題工作
首先,擴大選題范圍。目前來看,市政、環境類專業設計題目范圍較小,與學生就業范圍有較大差距。從畢業生看,給排水科學與工程專業去凈水廠和污水廠的學生較少,去建筑施工單位較多。環境工程和環境科學專業利用學校地礦特色,去各企業工作學生比重較大。結合學生就業單位特點設計題目,能提高學生的設計興趣。因此,最近幾年,在了解學生就業方向基礎上,設計多個選題方向,學生先選擇設計方向,再結合具體工作情況選題,效果較好。在原有凈水廠設計、污水處理廠設計、建筑給排水工程設計、區域水環境質量評價、工業廢水處理站設計基礎上,增加的設計方向包括:城市給水排水管網系統優化設計、城市污水再生利用工程設計、建筑小區中水回用工程設計、建筑小區雨水利用工程設計、工業給水處理工程設計、給水排水工程(環境工程)施工組織設計及工程造價等方向。在工業廢水處理工程設計中,每年結合學生未來從事工作,進行了礦山廢水、皮革廢水、化工廢水、食品廢水、制藥廢水、鋼鐵廢水等多種廢水的設計工作,得到學生和就業單位的認可。
其次,注重設計的靈活性和實效性。目前盡管設計做到了一人一題,但與實際工程結合不足,因此,我們在設計中進行了一些新的嘗試。例如,從事建筑給排水工程設計的學生,與學校建筑學、土木工程、建筑環境與能源應用工程、工程管理、電氣自動化等專業學生共同組成設計小組,一起完成學校新校區圖書館、博物館、實驗樓等同一實際工程設計,設計完成后指導施工,真正實現了“真題真做”,避免了抄襲現象,而且鍛煉了學生的組織協調能力。針對軟件學得較好的學生,兩名學生共同完成同一設計,一名進行筆算,另一名編制軟件程序,兩者互相校正,共同提高;針對考研學生,指導教師讓他們參加所主持課題的實驗研究中,跟研究生一起完成論文,使他們盡早進入研究狀態。一些學生簽到工作后,單位希望去實習,做單位的實際工程設計,對此,我們實行企業和學校雙導師制度,單位負責學生在該單位的學習、生活等情況,校內指導教師負責開題、中期檢查、畢業答辯,以及與就業單位的聯系,定期檢查學生畢業設計完成質量,使學生設計質量得到保證。
(二)用多媒體課件協助教師指導學生畢業設計
市政、環境類專業畢業設計方向性、規律性和系統性較強,由于學生較多,資源有限,教師每天親自指導較為困難,教師為學生畢業設計做的指導書又太過簡單,而且并不直觀。多媒體課件具有文字、圖、聲、像并茂特點,具有很強的生動性、直觀性和條理性,能化抽象為具體,化平淡為生動,充分調動學生學習興趣。同時,還具有可反復播放特點,學生哪一步驟不懂,就可以對照課件進行觀察,直到理解為止。畢業設計指導課件每個設計方向一個,最終將課件模塊化,將教師從企業獲得的研究課題、合作教育中遇到的實際工程問題,凝練成畢業設計(論文)選題,均鏈接到設計模塊,建設成為虛擬實踐教育平臺,可切實提升學生實踐能力和創新能力,并可使資源由一校“獨有”,變成多校“共享”。
以制作完成的工業廢水處理工程畢業設計指導課件為例,課件內容包括:(1)工業廢水處理站設計目的、要求、步驟和原則,設計所用參考規范、手冊,形成廢水站設計任務書和設計指導書各1份;(2)工業廢水處理站基本建設程序;(3)工業廢水處理站與污水廠設計的相同點與不同之處;(4)工業廢水處理站典型水質(化工廢水、鋼鐵廢水、印染廢水等)特點及出水標準;(5)工業廢水處理站設計前需調查分析和解決問題;(6)工業廢水處理站工藝路線選擇的基本步驟、比選原則;(7)工業廢水常見處理方法及國內典型工業廢水處理工藝流程介紹;(8)典型構筑物(調節池、隔油池、水解酸化池、曝氣生物濾池、生物接觸氧化池、膜法水處理系統等)設計基本理論、池體類型、優缺點及適用條件分析,設計規范要求,設計參考范例、計算軟件編制、構筑物運行動畫,現場實際運行工程照片。本部分是課件主體,共鏈接標準1部、參考計算書籍1本、主體構筑物運用動畫7個,制作計算程序3個,插入現場照片25張,圖片12張;(9)污泥處理的目的、常見處理方法及系統設計,插入現場照片4張;(10) 工業廢水處理站各構筑物的總體布置和廢水處理流程的高程設計,介紹了布置原則、計算方法及典型案例分析;(11)工業廢水處理工程經濟分析及概預算具體方法和軟件應用;(12)圖紙繪制標準及方法。
(三) 設計全過程管理與質量監控
實行畢業設計全過程管理,建立質量監控機制是保證畢業設計質量不可或缺環節,采用校、院及教研室三級管理機制來完善畢業設計的系統質量監控。
1.以指導教師、教研室為主的全過程管理
教研室主任制定本專業畢業設計管理辦法,從細節上對教師指導和學生設計要求進行規范,并組織中期成果匯報答辯。畢業設計成績構成改為:指導教師檢查設計效果10%+期中答辯20%+評閱教師質疑設計成果20%+畢業答辯50%。指導教師從學生選題、開題報告撰寫、方案確定、構筑物設計計算、繪圖全過程進行指導、檢查。筆者幾年的指導發現,指導教師平時考核不僅看學生出勤,平時提交成果,還要多問學生“為什么”。因為一些學生設計中往往從手冊或參考書上套公式計算,沒弄清構筑物去除污染物原理、構筑物結構等基本知識。比如氣浮池設計,要學生首先了解除油方法、選擇氣浮池原因、氣浮池種類、除油機理、運行過程、池體結構,然后繪出草圖,再設計計算,經過這樣的過程,學生才能真正學到知識。
2.院級教學管理與監督機制
學院形成以教學副院長為組長的指導、監督小組,成員包括各專業退休返聘的老教授、教務科教學管理人員。教務科教學管理人員從形式、進度進行檢查,老教授利用自己豐富的教學實踐經驗,不僅能指出設計存在問題,還能提出改進方案,在提高設計質量的同時,有效地帶動了年輕教師的成長。
3.校級教學管理與監督機制
學校制定了《遼寧工程技術大學本科畢業設計(論文)管理制度匯編》,從畢業設計工作條例、寫作規范、校外畢業設計管理辦法、優秀畢業設計評選、成績不及格率最低3%的規定、開題報告、附本等方面進行規范化要求,并組成校督導檢查組,進行初、中、末的全程檢查,促進設計質量的提高。
三、 結語
畢業設計作為大學教學中的最后一個實踐性教學環節,可培養、提高和展示學生綜合運用所學知識解決實際問題能力及創新能力,對市政、環境類專業學生來講,更是緊密聯系工程實際,培養學生獨立工作能力的重要步驟。文章結合我校市政、環境類專業畢業設計中常見問題,提出了一些實踐對策,供同行參考,希望能有利于工程類高校實踐能力培養質量的提高。參考文獻:
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[關鍵詞]:生物生產系統學 人才培養模式 啟示
縱觀日本教育史上的重大改革,大體可概括為三次:第一次是1872年明治政府頒布了《學制》,其重點是提倡普及全民教育,極大地降低了文盲率;第二次是日本政府1947年頒布的《教育基本法》,將學校體系確定為6、3、3、4制(即小學6年,初、高中各3年,大學4年),而且首次將國民義務教育延長至9年,從而使初中教育得到普及;第三次是1971年日本中央教育審議會提出了《關于今后學校教育的綜合擴充以及整建的基本措施》的咨詢報告,全面改革教育制度,強調高等教育結構的多樣化。進入上世紀80年代以后,為了適應科技立國的需要,把教育重點轉向了培養有個性和創造能力的高級人才,其核心是推動終身教育政策。總之,日本教育的發展過程,是一個不斷適應社會、經濟、科技發展需要的靈活變化以及持續平穩發展的過程。
進入上世紀90年代以來,為了突破以往過分強調專業教育,輕視非專業教育的課程體系的格局,更好地發揮高校自身的積極主動性,日本也和中國一樣發起了聲勢浩大的本科課程改革。以非專業性的一般教育作為課程改革的突破口,從而帶動整個本科教育的改革。通過改革,日本大多數高校的本科課程已實現了教養教育和專業教育的一體化。在教養教育的實施上,主要以全校各專業學部共同負責制取代原先地位較低的教養部,這樣做既提高了大學的自主性,也促進了“大學教育個性化”的改革。
筆者在日本四國地區最大的綜合性大學――國立大學法人愛媛大學農學部作訪問學者期間,有幸接觸到了一些有關日本農業高等教育及專業人才培養方面所感興趣的問題,尤其是對該校生物生產系統學系的人才培養模式和方案,專門請教了一些專家學者和友好人士進行解讀,收獲頗多。深感日本愛媛大學農學部生物生產系統學系的人才培養模式與我校乃至國內其他兄弟院校的相似專業有很好的借鑒作用。
一、注重開闊視野和人文素質培養,學生接觸專業較早
日本大學的學士培養目標很明確,即培養通識性、復合型人才,不強調專業,只講學群門類,如自然科學、理工、人文,醫學、體育、藝術等大類。愛媛大學農學部的教育理念和目的是:基于對生命現象以及循環、更新概念的理解,學習與生物生產技術的開發和傳播、生物資源的利用和管理、環境保全和創新等有關的高等專業知識、技術;解決地區社會和國際社會上關于食品、資源、環境的各種問題;以培養能為創造人類與自然和諧發展的循環型社會做出貢獻的人才為教育理念。愛媛大學農學部共設7個系,系下再分為若干研究室。其中生物生產系統學系共分為10個研究室(作物學、果樹學、柑橘學、蔬菜花卉學、花卉育種學、畜產學、植物病理學、環境昆蟲學、分子生物資源學、土壤肥料學),學制均為四年。學生的履修方案(即人才培養方案)如表1和表2。
從中可以看出,一年級學生主要以通識教育(即公共課程)為主,課程設置包括教養類(占52.4%)、基礎類(占45.2%)和專業公共課(占2.4%)。特點之一是重視專業教育。新生的人文類研討課和初級培訓課程由農學部開設,通過教師介紹相關專業和研究方向以及進展等,幫助學生盡快適應大學教育,培養科學研究必需具備的基本態度,并盡可能地讓學生早些了解農學部的專業設置全貌。特點之二是外語學習,主兼修并舉。除主修英語外,還兼修一門其它外國語,如德語、漢語、法語等。這對擴大學生的思路和視野也有重要的作用。特點之三是科學基礎課少而精。基礎類的科學基礎課程,除了解析學入門和統計學入門必修以外,其它四門可以根據學生自己愛好自由選擇其中三門。特點之四是實踐活動開展早。一年級暑期在附屬農場完成一個單位學分的“生物資源科學實習A+生物資源科學實習B”(共計4天),通過觀摩學習果樹修剪、人工除草、打掃畜舍等簡單的農事活動,培養專業興趣;與此類似的還有二年級上學期的“生物資源科學實習ⅡA、ⅡB、ⅡC……ⅡG”,實習內容涵蓋了農學部的7個系(生物生產系、設施生產系、資源與環境政策系、應用生命化學系、森林資源學系、地域環境工學系和生物環境保全系);實習方式主要以參觀見習社會上的一些相關設施為主,例如水庫、污水處理廠等,學生可根據愛好自由選擇其中兩門,在完成實習報告后即可獲得相應學分。
二、專業課目設置寬泛,注重實踐教學環節
農學部的學生在二年級下學期開始第一次專業分屬(即分屬于各個系,類似于我們國內高等農業院校的農科學生在完成大類培養之后的專業分流),分屬的主要依據是之前的成績,并且經過教授會討論決定,未按照規定修完學分的學生不能參加此次分屬,等待三年級上學期的第二次機會。進入到生物生產系統學系的學生再依據個人成績和意愿申請進入到各個研究室,繼續修滿畢業所需要的專業課程學分(必修課28學分,選修課42學分)。
表2是該系學生二年級下學期以后的專業課程和實習的安排,從中我們可以看出設置的課程幾乎涉及到整個大農科內容,除了理論課以外,實驗和實習占了很大比例。而相關的實驗課及實習安排都在三年級全年進行(春季4月~次年1月末或2月初,暑假除外),其中實驗課的時間安排是按照課程門數做循環式進行,例如作物保護學實驗(植物病理學和環境昆蟲學)和畜產學實驗均從4月開始(每周2下午),每門課程隔周安排時間,一直持續到次年1月下旬。
農業生產管理學實習的時間和地點相對固定,均在每周一(全天制)進行,地點是在學校的附屬農場。實習內容很豐富,例如果樹(柑橘、桃、柿、葡萄等)的嫁接、套袋;水稻移栽、收獲、品質檢查以及稻米食味測試;蔬菜(洋蔥、蠶豆、馬鈴薯等)定植、栽培管理及收獲;花卉扦插;土壤調查及分析;農場生物多樣性調查等。教員根據學生每次提交的實習報告或者作業以及出勤情況等評判是否給予學分;實習帶給學生新鮮感和趣味性,同時也鍛煉動手能力。
課程和實踐的“綜合化”,對培養學生具有廣博的知識與綜合運用知識的能力是有益的,而且這也是加強學際領域研究,深化高等教育改革的一種趨勢。而且,在長達一年的時間里,有利于連續對作物和動物進行關于其生活史、生長發育規律等的觀察,了解各種農事活動的意義和操作要領,鍛煉動手能力。
三、研究室實行教師負責制,重視學生探索和創新能力培養
日本教育向來提倡培養學生的能力,知識經濟的出現與日本發展戰略的變化對大學生探索與創新能力的培養提出了更迫切的要求。日本教育審議會1996年發表的《面向21世紀我國教育的發展方向》的報告,要求日本要徹底改變教育“培養以死記硬背為中心的缺乏主見與創造性能力的、沒有個性的模式化人才”的狀況,強調把“創造性”當作個人在“今后急劇變化的社會里的‘生存能力’的重要內容”。大學審議會在1998年的報告里更明確地指出:“今后日本各個方面的體系都要進行大的轉變,由過去的追趕型體系轉變為能獨立于世界前列、開拓新紀元的體系,基于目前狀況和對未來的展望,今后高等教育方面,要從中等教育階段旨在培養‘自主學習、自主思考的能力’為基礎,轉為著重培養學生的課題探索能力”。可見,日本正在進行的重視培養大學生探索性和創造能力的高等教育改革,是以適應知識經濟發展要求而進行的社會變革為背景的。從客觀上說,這一改革的努力從根本上反映了知識經濟的本質特點,對日本社會和高等教育都具有很強的針對性。
日本大學里的基層科研組織是研究室或實驗室,實行教師負責制。愛媛大學農學部的學生,從四年級開始正式進入到各個研究室,在完成畢業論文的整個過程中將受到教授在學術思想和科學研究素質等方面的嚴格訓練。有趣的是,教師擬定出研究題目后,學生從中選定自己感興趣的內容即可開始最基本的基礎訓練,并沒有開題答辯的過程。學生們根據觀察到的實驗現象,對問題提出假設;對觀察、實驗的結果詳細記錄并以圖像、表格等方式進行歸納,再提出進一步要探索的問題……如此反復,引導學生學習科學家的工作方法,培養學生自己發現問題,分析問題和解決問題的能力,培養學生的獨立工作能力。
此外,研究室每周各有一次“研討會(Seminars)”和“課外閱讀與討論”,教師和三年級以上的本科生以及碩士生、博士生都要參加;參加匯報的學生將近期的研究進展(觀察結果、疑問以及下一步計劃等)或者閱讀過的相關文獻資料做詳細講解后,老師和其他同學可以提出自己的問題和建議。學生的表達能力也是日本要求的大學生六大能力之一。被學界稱為“席明納教育模式”的研討式、開放性教育模式對訓練學生的概括和表達能力是非常有益的,目前在國內高校研究生教育以及專業研究機構中開展得較為普遍,但在大學本科中尚顯不足,今后還應該盡可能創造條件進一步完善。
四、結語
“他山之石,可以攻玉”。通過此次學術訪問中的交流和考察,愛媛大學農學部生物生產系統學系在本科生人才培養中注重拓寬專業領域、加強學生專業技能、綜合能力培養、提高學生創新意識和創新能力的一些經驗等都值得我們學習和借鑒。我們不僅可以在學生交換培養,人才交流等方面進行合作,還可以在類似專業體系的綜合實踐技能訓練中不斷完善我們的體系。
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