專業認證背景下設計類課程項目式教學實踐
——以環境工程專業“污水管道工程”課程為例

張 婷，賈小寧，謝 剛，趙 霞，周智芳

（蘭州理工大學 石油化工學院，甘肅 蘭州 730050）

一、概述

工程教育是我國高等教育的重要組成部分，對工程教育進行專業認證是國際通行的工程教育質量的保障，也是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎，其核心是要確認工科專業畢業生達到行業認可的既定質量標準要求，是一種以培養目標和畢業出口要求為導向的合格性評價。

根據工程教育專業認證的要求和本校環境工程專業人才的培養要求，圍繞區域經濟發展和環境保護，環境工程專業培養德智體美勞全面發展的社會主義事業合格建設者和可靠接班人，培養具有可持續發展和生態文明理念，具備廢水、廢氣、固體廢物及物理性污染防治和環境規劃、資源保護等方面的知識、能力和素質，能夠在政府部門、科研機構、設計單位、環保相關單位或工礦企業從事環境工程領域相關工作的高級專門人才。培養的學生在畢業五年左右應具有以下能力：（1）能夠踐行社會主義核心價值觀，具有良好的人文素養、社會責任感和職業道德；具備團隊協作精神、溝通交流和工程項目管理能力；（2）具備數學、自然科學、工程學的基礎知識，掌握環境工程專業知識與技能，能夠勝任環境工程設計、評價與規劃、研究與開發、工程運營與管理等方面工作；（3）能夠不斷學習新知識，跟蹤環境工程學科前沿，運用現代技術研究與開發污染治理新工藝、新技術和新設備；（4）具有可持續發展理念，具備國際視野和跨文化交流能力，能夠通過自主和終身學習適應職業發展的要求。

項目式教學法（PBL）是一種以學生為中心的面向真實問題解決的國際教學方式，具有以項目為主線、以教師為引導、以學生為主體的特點，改變了以往被動的教學模式，創造了學生主動參與、自主協作、探索創新的新型教學模式。針對這個目標，一些工程設計類的課程可采用項目式教學的方法，在基本理論的基礎上建立一個立體的知識體系并引導學生解決問題。“污水管道工程”課程是高等學校環境工程專業的學科專業主干課，主要介紹污水溝道系統，雨水溝道系統和排水泵站的規劃設計以及施工等內容。該課程是一門設計型的課程，非常適合采用項目式教學。

二、污水管道工程課程的項目式教學設計

（一）設計理念

根據工程教育專業認證的要求，為培養具有污水處理設計能力的學生，讓學生能夠針對環境污染問題提出自己的設計方案并進行設計和繪圖，我們提出了設計型課程的項目式學習的3C1D理念，3C是Comprehend（知識理解），Case-study（案例學習）和Conceive（項目構思），1D是Design（方案設計），指的是在項目式學習過程中學生先通過教師講解對基本知識有一個全面的理解，然后通過案例學習了解項目設計的方法和步驟，再根據教師給定的項目進行設計方案的構思，最后根據構思好的方案進行設計和計算并繪制圖紙。3C1D模式注重學生學習的自主性和實踐性，強調課程的整體化、系列化、全面化和有機化。

（二）總體設計

“污水管道工程”課程進行項目式設計的依據是該門課程的教學大綱，該課程的主要內容包括排水管渠系統，排水管渠水力計算，污水管道系統的設計，城鎮雨水管渠的設計，排水泵站的設計，排水管渠施工、管理和養護，城鎮排水工程的規劃等。根據環境工程專業認證的要求，污水管道工程課程應達到一個課程教學目標，即通過該課程的學習，學生能夠系統地學習污水管道系統和雨水管道系統的設計計算、排水泵站的設計計算、排水管渠施工等內容，能夠進行對各類廢水進行妥善的收集和處理，設計完善的排水管網系統，使污水能夠順利地排入污水處理廠。

“污水管道工程”課程的3C1D模式分解如圖1所示。總的知識體系分為六大部分，包括排水溝道系統的體制，排水溝道系統上的構筑物，污水溝道系統設計，雨水溝道系統設計，排水泵站設計，排水管道施工與維護。在學生理解這些知識的基礎上，給學生一些簡單的項目案例進行學習，如污水溝道設計案例，雨水溝道設計案例，排水泵站設計案例等。學生在學習這些案例的同時，會思考某個案例用到了哪些學過的知識，并將學過的知識體系進行重新排列組合，這是將課本知識應用于實際能力培養的第一步。將雨污水排水溝道設計和泵站設計等簡單案例進行有機整合，便形成了“城鎮排水工程規劃”完整的復雜案例。在案例學習的基礎上，給學生一些比較接近實際的設計題目，讓學生根據所學知識和案例進行項目構思、項目設計，并進行相應的圖紙繪制。通過3C1D模式的應用，學生不僅學習了相關設計理念和知識，也能將所學知識應用到實際的設計項目中，如在課程設計和畢業設計中加入相應的內容進行強化訓練，學生便能熟練掌握該種類型的設計，在畢業后的工作實踐中也能夠針對實際的城鎮排水問題提出自己的設計方案并進行設計和圖紙繪制。

圖1 “污水管道工程”課程的3C1D模式分解圖

（三）項目設計

根據課程內容設計的項目一覽表如表1所示。

表1 污水管道工程項目設計一覽表

從課程的項目設計一覽表中可以看出，整個課程可以按照三個項目來進行設計，每個項目又可以分成若干個模塊，每一個模塊對應不同的教學內容，分配相應的學時。通過項目設計可將各章之間的內容緊密聯系起來，便于學生對各章知識的掌握，達到融會貫通的目的，且在掌握知識的同時將所學知識應用于環境工程復雜問題的解決。

（四）項目式教學的實施

我們以“污水排水管網設計”項目中的“模塊3：污水溝道系統的設計”為例來說明項目式教學的實施過程，這個模塊的教學目的是讓學生能在選擇好排水體制以及完成排水工程規劃的基礎上進行污水管道的設計。教學過程可以分為三個階段：項目引入階段、項目實施階段和項目總結階段。

在項目引入階段，為了引起同學們的興趣，教師講授與人們生活息息相關的水的使用和排放，例如家庭用水設備及排放廢水中污染物的種類，居民區生活污水的產生，排放和收集等，學生在這一階段的主要活動是聆聽，如果碰到他們感興趣的話題可以進行適當的討論。

在項目實施階段，教師正式進入主題，先介紹污水設計流量的確定方法，例如公式法、調查法等；然后介紹污水管道系統的平面布置，包括排水區界的確定，排水流域的劃分，污水廠和出水口位置的選擇，污水管道系統路線的擬定以及泵站的設置等；再講解水力學設計方法，由于這部分內容比較重要，需要進行詳細解析，這里可以引入一個案例，在講解案例的過程中讓學生循序漸進地掌握設計方法。最后就是實踐階段：給學生一個實際的設計題目，讓學生根據所學知識進行完整的設計，可以讓學生分組討論后確定設計方案，教師可以在旁邊指導，并給予意見和建議。

在項目總結階段，每組學生根據所給的題目和要求進行匯報答辯，講述設計過程及結果，教師和其他學生認真聆聽，給出意見或提出問題，最后教師根據匯報答辯情況給出成績。

（五）項目式教學的教學效果評價

教學效果評價是對學生綜合學習效果的評估和量化，采用一種新的教學模式時更要對教學效果進行跟蹤和評估，以確定該種教學模式的可行性以及相對于傳統模式的優越性。同時也可以從中發現項目式教學活動中存在的問題，為項目式教學方法、項目設計等方面的改進提供參考依據。本研究以教師評價及日常行為記錄兩種評價方式相結合，對學生的項目完成情況與學習效果進行評價。

教師評價主要是針對學生對每一個模塊的掌握程度給予相應的評估。仍然以“污水排水管網設計”項目中的“模塊3：污水溝道系統的設計”為例，我們設計了幾個學生應該掌握的技能作為教師評價的評判標準，例如是否會計算街坊面積，是否會計算設計流量，是否會確定設計參數，是否會查水力學算圖，是否會進行水力設計等，根據學生的項目式作業給出相應的評判結果和分數。

結語

在工程教育專業認證的大背景下，為培養具有解決復雜環境問題的畢業生，針對環境工程專業設計型課程進行教學改革，開展多種資源輔助下的項目式教學是具有一定的現實意義的。本研究針對設計類課程的項目式學習提出了全新的3C1D理念，注重學生學習的自主性和實踐性，強調課程的整體化、系列化、全面化和有機化。在項目式教學中融入3C1D理念，讓學生在掌握基礎知識的前提下學會自主探究，有利于激發學生的學習興趣，提高學生的研究能力，培養學生的創新思維，加深對基礎理論的理解，實現知識的遷移，為OBE理念下的人才培養打下良好基礎。