以工程能力培養為導向的環境工程專業（工程設計類）畢業設計過程控制探析

李湘凌，崔康平，許為義，周元祥

摘要：環境工程專業（工程設計類）畢業設計是培養和提高學生工程能力以及分析和解決問題能力的重要實訓環節。本文系統分析我校環境工程專業（工程設計類）畢業設計在設計選題、任務書、資料收集、方案論證、設計計算和制圖等不同階段存在的問題，探討提高學生方案論證、技術規范應用等方面的工程能力要求和方法，并提出提高我校環境工程設計類畢業設計質量及規范性的建議。

關鍵詞：環境工程；畢業設計；工程能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）46-0060-03

一、引言

工科院校主要任務是培養具有實際應用能力的工程技術人才，而現有的教學模式普遍存在“重科學輕技術”的傾向，導致工科學生的工程訓練普遍不足，缺乏綜合運用多方面知識解決工程問題的能力。環境工程專業是一門工程應用型很強的專業，在工程教育專業認證中把對實踐教學環節的考查放在突出位置。在現有的課程設置和培養模式下，通過實踐環節尤其是畢業設計實踐環節提高環境工程專業學生的工程能力，對促進環境工程專業教育的規范化和提高人才培養的質量具有重要的意義。環境工程專業（工程設計類）畢業設計目標是初步培養學生獨立解決環境污染問題的工程能力。因此，本文基于對我校環境工程專業（工程設計類）畢業設計過程中存在問題的系統分析，針對不同設計環節存在的問題，探討如何提高學生方案論證、工程工藝設計、技術規范應用等方面的工程能力并提出建議。

二、畢業設計過程中存在的主要問題

我校環境工程專業（工程設計類）畢業設計選題一般源自實際工程或者虛擬工程，設計完成需要經歷指導教師設計選題、下達設計任務書；學生依據設計任務書的要求收集資料、論證方案（開題報告）、設計計算（含設備選型）和工程制圖等階段。由于受多方面因素的影響，環境工程專業的工程設計類畢業設計質量不高，學生實際應用能力的培養不盡人意，在設計不同階段主要存在以下問題：

（一）設計選題階段

選題是畢業設計工作的龍頭，選題質量是影響畢業設計質量的重要因素。畢業設計主要目標是培養和提高學生工程設計能力，因此題目難度要適中，涉及的知識范圍、理論深度要符合學生在校所學理論知識和實踐水平。目前，我校畢業設計題目一般由指導老師按照專業培養目標要求，結合生產實際以及經濟、社會發展的需要提出，較少考慮到學生的個人能力、興趣等方面的差異，導致學生對畢業設計工作的主觀能動性較差，畢業設計質量較低。另一方面，部分老師的教育和從業經歷簡單，缺乏必要的工程訓練和工程背景，畢業設計的選題把握不當，影響學生畢業設計質量。

（二）畢業設計任務書階段

畢業設計任務書是學生開展畢業設計工作的依據，也是確定設計內容和深度的重要依據。目前，設計任務書主要存在著項目概況及基礎資料不完善，設計內容及設計成果要求不能滿足工程能力培養的要求等問題。項目概況及基礎資料不完善方面的問題主要體現為缺乏擬建污染控制工程的地區背景資料、擬建工程場地資料、污染物的來源及性質，處理目標不明確等問題，這類問題直接導致學生在畢業設計過程中設計的基礎資料不夠，導致學生設計的隨意性，不利于學生工程思維的培養和提高。設計內容及設計成果要求不能滿足工程能力培養的要求，主要體現為技術方案要求不明確，對設計程序、設計深度、圖紙設計的規范性等未提出要求或要求過低，降低了對學生工程能力的培養要求。

（三）資料收集階段

資料質量和完善程度是保障畢業設計質量提高的主要依據。學生前期的學習以理論學習為主，對設計工作認識的片面性，導致大部分學生對資料的收集工作僅限于課本或者期刊資料，較少收集相關的設計規程規范、制圖規范和實際工程資料（包括設計計算書和工程圖紙）。規程規范性資料缺失直接影響學生后續工作的開展，部分基礎差的學生甚至無從下手，直接影響學生畢業設計工作開展。

（四）方案論證階段（開題報告）

設計方案的合理性直接影響著設計進度和設計質量。在方案論證階段，大多數學生均能綜合運用專業知識完成方案的論證，但資料收集不全面，對國內外的處理技術及發展現狀了解不全面，缺乏對類似工程的分析和整合能力，不能深入理解設計規范并靈活運用，對污染物的來源和特性了解不足，設計采用工藝流程不合理或存在嚴重的錯誤；另一部分學生在進行方案比較中，較少考慮到經濟、運行等方面的問題，選用的設計工藝嚴重脫離實際。

（五）設計及制圖階段

設計及制圖階段是整個畢業設計過程中學生投入時間最多、最重要的階段。在該階段，學生要編制設計說明書、設計計算書和所有圖紙的繪制工作，也是學生畢業設計成果的最終體現。通過該階段的工作，能極大程度地提高學生工程工藝設計、技術規程、規范應用等方面的工程能力。學生缺乏工程經驗，同時又不熟悉與設計相關的技術標準和規范，不能合理參照設計規范進行相關設計工作，出現設計說明書和設計計算書編寫不規范，設計參數選取不合理、計算錯誤等問題，甚至出現設計用材料或設計尺寸嚴重脫離實際的設計結果，缺乏工程制圖規范性的系統訓練，少數學生甚至缺乏圖幅標準、線型、字號、字體、標注等基本概念，繪制圖紙不能夠執行國家有關標準和相關的技術標準；對圖紙應表達的內容缺乏基本認識，提交的圖紙不能清楚、完整地表達出工程信息，失去工程圖紙的用途。因此，環境工程專業（工程設計類）畢業設計環節主要存在設計選題不當、設計任務書內容不全、任務不明確，設計工藝選用不合理、設計參數選取不當且規范性差等問題。導致上述問題出現的原因一方面與指導教師缺乏工程背景、指導能力不足有關，另一方面也與學生前期工程訓練不足、工程經驗缺乏有關。

三、畢業設計過程中工程能力培養要求和方法

畢業設計過程出現上述問題，既有指導教師的原因，也有學生方面的原因，針對不同的問題和原因，以工程能力培養為導向，規范環境工程專業工程設計類畢業設計過程，是提高學生畢業設計質量的有效方法。

（一）提高指導教師的工程能力

指導教師的工程能力在設計選題階段、任務書階段及學生開展具體畢業設計過程中的監督和指導過程中具有重要作用。而目前我校指導教師的工程能力參差不齊，大部分教師從業經歷簡單，從學校到高校，缺乏必要的工程經歷，因此提高指導教師的工程能力具有現實的迫切性。提高老師的工程能力和指導能力可從以下幾方面進行：（1）定期外聘具有豐富工程經驗的專家對指導教師進行培訓，提高指導教師的工程素質。培訓可以分為工程技術標準和規范應用專題、設計方案論證專題、設計文件編制規范專題、工程制圖規范專題開展專項培訓。（2）強化與行業企業的聯系，定期委派教師到企業接受工程培訓。（3）開展指導教師畢業設計指導經驗交流會，經驗豐富的老教師對缺乏工程經驗的指導教師起到傳幫帶的作用。（4）設置雙導師制度，對缺乏“雙師”（教師、工程師）背景的老師，配置校外具有豐富工程經驗的工程師合作指導，為了避免校外導師指導流于形式，可采用教研室統一遴選并配置校外導師的模式。

（二）全過程培養學生工程能力

學生從設計選題開始全過程參與，有利于提高學生畢業設計的主動性和積極性。教師確定的工程設計題目選題方向必須符合學科培養目標，符合實際工程要求；同時設計題目要有難度梯度，對于基礎較好的同學，適當提高設計難度，有利于這部分同學工程能力、綜合分析和解決問題能力的提高；而對基礎較薄弱的同學，在滿足培養目標的基礎上適當降低設計難度，有利于保護和激發同學的興趣，達到培養其工程能力的目的。因此，可采用“教師、學生雙向選擇”的形式確定每個學生的設計題目。教師下達的任務書應該有統一的內容和格式，設計任務中應該包括項目概況、項目基礎資料、設計原則和要求、設計成果要求、設計進度安排及應收集的資料清單（分類清單）等內容。

在資料收集階段，學生根據教師下達的任務書分類設計所需要的資料：（1）根據污染物的來源及種類等，收集期刊資料中對相關污染物處理技術的研究現狀，確定污染物特性，判定新工藝的可行性；（2）收集與擬設計的污染控制工程類似的實際工程資料，包括設計說明書、設計計算書和相關的工程圖紙；（3）收集相關環境工程設計規范、構筑物規范和技術標準；（4）收集制圖規范；（5）收集主要設備手冊、五金手冊、材料手冊等；（6）收集標準圖冊。其中資料清單中的前三類類資料是學生進行方案論證、確定設計工藝提交開題報告的依據，這部分資料收集越全面越有利于方案論證工作的開展。資料后四類是學生進入具體工程設計計算和工程制圖所必需的，資料是否全面直接關系設計規范化程度。在該階段，指導教師的工作重點是確保學生收集資料，尤其是規范的時效性和全面性。

方案論證階段（開題報告階段），指導教師工作重點集中在指導學生如何追蹤技術前沿、綜合分析各類資料，尤其是前三類資料，指導并幫助學生進行污染物來源途徑及污染物特性分析，把握各種污染控制技術及構筑物的優選原則，最終確定合理的工藝流程，順利完成開題報告。處理工藝方案一旦確定，設計工作重點轉移到處理工程的場地布置和設計計算。一般過程如下：（1）計算單體構筑物或建筑物的尺寸，根據要求進行各構筑物選配各構筑的附屬設備；（2）根據計算得到的構筑物尺寸和場地狀況，結合場地布置原則完成各單體構筑物的平面布置；（3）計算構筑間及構筑物的阻力損失，在此基礎上完成處理工藝的高程布置；（4）完成設計計算書和設計說明書，設計計算書和設計說明書按照工程設計要求，制定統一的格式。在整個設計計算過程中，指導教師應加強對學生規范理解和應用的指導，幫助學生理解設計參數選取的差別和合理選擇設計參數的重要性，確保學生設計參數選取合理。環境工程專業的工程設計需要提交的工程圖紙一共有3類：平面布置圖、高程布置圖、構筑物圖。不同類型的圖紙技術要求不同，指導教師要根據不同類型的圖紙，對學生提出不同的要求，該階段重點幫助學生理解工程圖紙的規范性，提高學生工程圖紙的繪制能力，逐步培養學生的工程設計能力。

四、結語

學生工程能力的培養和提高是工科院校的核心任務之一，畢業設計是學生離開學校步入社會前重要的模擬實訓環節，該環節雖然短暫（14周），但可以有效提高學生的工程能力、知識整合能力以及分析問題和解決問題的能力。提高環境工程設計類畢業設計質量及規范性，亟待開展以下工作：

1.加強教師培訓，使其具備良好的工程能力、指導能力及正確的指導方法，指導教師全過程跟蹤學生的設計，并分階段對學生提出具體設計要求。

2.引導學生主動學習，能根據指導教師對設計進度安排開展相應的設計工作。

3.針對我校環境工程專業尚無工程設計類的畢業設計指導書，工程設計類的畢業設計無規范化要求的現狀，盡快制定環境工程專業（工程設計類）畢業設計指導書，保障工程設計類畢業設計的規范性和質量。

4.建立科學的工程設計類畢業設計質量評價指標體系，客觀公正評價我校環境工程專業（工程設計類）畢業設計質量。

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