以工程能力培养为导向的环境工程专业（工程设计类）毕业设计过程控制探析

李湘凌，崔康平，许为义，周元祥

摘要：环境工程专业（工程设计类）毕业设计是培养和提高学生工程能力以及分析和解决问题能力的重要实训环节。本文系统分析我校环境工程专业（工程设计类）毕业设计在设计选题、任务书、资料收集、方案论证、设计计算和制图等不同阶段存在的问题，探讨提高学生方案论证、技术规范应用等方面的工程能力要求和方法，并提出提高我校环境工程设计类毕业设计质量及规范性的建议。

关键词：环境工程；毕业设计；工程能力

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）46-0060-03

一、引言

工科院校主要任务是培养具有实际应用能力的工程技术人才，而现有的教学模式普遍存在“重科学轻技术”的倾向，导致工科学生的工程训练普遍不足，缺乏综合运用多方面知识解决工程问题的能力。环境工程专业是一门工程应用型很强的专业，在工程教育专业认证中把对实践教学环节的考查放在突出位置。在现有的课程设置和培养模式下，通过实践环节尤其是毕业设计实践环节提高环境工程专业学生的工程能力，对促进环境工程专业教育的规范化和提高人才培养的质量具有重要的意义。环境工程专业（工程设计类）毕业设计目标是初步培养学生独立解决环境污染问题的工程能力。因此，本文基于对我校环境工程专业（工程设计类）毕业设计过程中存在问题的系统分析，针对不同设计环节存在的问题，探讨如何提高学生方案论证、工程工艺设计、技术规范应用等方面的工程能力并提出建议。

二、毕业设计过程中存在的主要问题

我校环境工程专业（工程设计类）毕业设计选题一般源自实际工程或者虚拟工程，设计完成需要经历指导教师设计选题、下达设计任务书；学生依据设计任务书的要求收集资料、论证方案（开题报告）、设计计算（含设备选型）和工程制图等阶段。由于受多方面因素的影响，环境工程专业的工程设计类毕业设计质量不高，学生实际应用能力的培养不尽人意，在设计不同阶段主要存在以下问题：

（一）设计选题阶段

选题是毕业设计工作的龙头，选题质量是影响毕业设计质量的重要因素。毕业设计主要目标是培养和提高学生工程设计能力，因此题目难度要适中，涉及的知识范围、理论深度要符合学生在校所学理论知识和实践水平。目前，我校毕业设计题目一般由指导老师按照专业培养目标要求，结合生产实际以及经济、社会发展的需要提出，较少考虑到学生的个人能力、兴趣等方面的差异，导致学生对毕业设计工作的主观能动性较差，毕业设计质量较低。另一方面，部分老师的教育和从业经历简单，缺乏必要的工程训练和工程背景，毕业设计的选题把握不当，影响学生毕业设计质量。

（二）毕业设计任务书阶段

毕业设计任务书是学生开展毕业设计工作的依据，也是确定设计内容和深度的重要依据。目前，设计任务书主要存在着项目概况及基础资料不完善，设计内容及设计成果要求不能满足工程能力培养的要求等问题。项目概况及基础资料不完善方面的问题主要体现为缺乏拟建污染控制工程的地区背景资料、拟建工程场地资料、污染物的来源及性质，处理目标不明确等问题，这类问题直接导致学生在毕业设计过程中设计的基础资料不够，导致学生设计的随意性，不利于学生工程思维的培养和提高。设计内容及设计成果要求不能满足工程能力培养的要求，主要体现为技术方案要求不明确，对设计程序、设计深度、图纸设计的规范性等未提出要求或要求过低，降低了对学生工程能力的培养要求。

（三）资料收集阶段

资料质量和完善程度是保障毕业设计质量提高的主要依据。学生前期的学习以理论学习为主，对设计工作认识的片面性，导致大部分学生对资料的收集工作仅限于课本或者期刊资料，较少收集相关的设计规程规范、制图规范和实际工程资料（包括设计计算書和工程图纸）。规程规范性资料缺失直接影响学生后续工作的开展，部分基础差的学生甚至无从下手，直接影响学生毕业设计工作开展。

（四）方案论证阶段（开题报告）

设计方案的合理性直接影响着设计进度和设计质量。在方案论证阶段，大多数学生均能综合运用专业知识完成方案的论证，但资料收集不全面，对国内外的处理技术及发展现状了解不全面，缺乏对类似工程的分析和整合能力，不能深入理解设计规范并灵活运用，对污染物的来源和特性了解不足，设计采用工艺流程不合理或存在严重的错误；另一部分学生在进行方案比较中，较少考虑到经济、运行等方面的问题，选用的设计工艺严重脱离实际。

（五）设计及制图阶段

设计及制图阶段是整个毕业设计过程中学生投入时间最多、最重要的阶段。在该阶段，学生要编制设计说明书、设计计算书和所有图纸的绘制工作，也是学生毕业设计成果的最终体现。通过该阶段的工作，能极大程度地提高学生工程工艺设计、技术规程、规范应用等方面的工程能力。学生缺乏工程经验，同时又不熟悉与设计相关的技术标准和规范，不能合理参照设计规范进行相关设计工作，出现设计说明书和设计计算书编写不规范，设计参数选取不合理、计算错误等问题，甚至出现设计用材料或设计尺寸严重脱离实际的设计结果，缺乏工程制图规范性的系统训练，少数学生甚至缺乏图幅标准、线型、字号、字体、标注等基本概念，绘制图纸不能够执行国家有关标准和相关的技术标准；对图纸应表达的内容缺乏基本认识，提交的图纸不能清楚、完整地表达出工程信息，失去工程图纸的用途。因此，环境工程专业（工程设计类）毕业设计环节主要存在设计选题不当、设计任务书内容不全、任务不明确，设计工艺选用不合理、设计参数选取不当且规范性差等问题。导致上述问题出现的原因一方面与指导教师缺乏工程背景、指导能力不足有关，另一方面也与学生前期工程训练不足、工程经验缺乏有关。

三、毕业设计过程中工程能力培养要求和方法

毕业设计过程出现上述问题，既有指导教师的原因，也有学生方面的原因，针对不同的问题和原因，以工程能力培养为导向，规范环境工程专业工程设计类毕业设计过程，是提高学生毕业设计质量的有效方法。

（一）提高指导教师的工程能力

指导教师的工程能力在设计选题阶段、任务书阶段及学生开展具体毕业设计过程中的监督和指导过程中具有重要作用。而目前我校指导教师的工程能力参差不齐，大部分教师从业经历简单，从学校到高校，缺乏必要的工程经历，因此提高指导教师的工程能力具有现实的迫切性。提高老师的工程能力和指导能力可从以下几方面进行：（1）定期外聘具有丰富工程经验的专家对指导教师进行培训，提高指导教师的工程素质。培训可以分为工程技术标准和规范应用专题、设计方案论证专题、设计文件编制规范专题、工程制图规范专题开展专项培训。（2）强化与行业企业的联系，定期委派教师到企业接受工程培训。（3）开展指导教师毕业设计指导经验交流会，经验丰富的老教师对缺乏工程经验的指导教师起到传帮带的作用。（4）设置双导师制度，对缺乏“双师”（教师、工程师）背景的老师，配置校外具有丰富工程经验的工程师合作指导，为了避免校外导师指导流于形式，可采用教研室统一遴选并配置校外导师的模式。

（二）全过程培养学生工程能力

学生从设计选题开始全过程参与，有利于提高学生毕业设计的主动性和积极性。教师确定的工程设计题目选题方向必须符合学科培养目标，符合实际工程要求；同时设计题目要有难度梯度，对于基础较好的同学，适当提高设计难度，有利于这部分同学工程能力、综合分析和解决问题能力的提高；而对基础较薄弱的同学，在满足培养目标的基础上适当降低设计难度，有利于保护和激发同学的兴趣，达到培养其工程能力的目的。因此，可采用“教师、学生双向选择”的形式确定每个学生的设计题目。教师下达的任务书应该有统一的内容和格式，设计任务中应该包括项目概况、项目基础资料、设计原则和要求、设计成果要求、设计进度安排及应收集的资料清单（分类清单）等内容。

在资料收集阶段，学生根据教师下达的任务书分类设计所需要的资料：（1）根据污染物的来源及种类等，收集期刊资料中对相关污染物处理技术的研究现状，确定污染物特性，判定新工艺的可行性；（2）收集与拟设计的污染控制工程类似的实际工程资料，包括设计说明书、设计计算书和相关的工程图纸；（3）收集相关环境工程设计规范、构筑物规范和技术标准；（4）收集制图规范；（5）收集主要设备手册、五金手册、材料手册等；（6）收集标准图册。其中资料清单中的前三类类资料是学生进行方案论证、确定设计工艺提交开题报告的依据，这部分资料收集越全面越有利于方案论证工作的开展。资料后四类是学生进入具体工程设计计算和工程制图所必需的，资料是否全面直接关系设计规范化程度。在该阶段，指导教师的工作重点是确保学生收集资料，尤其是规范的时效性和全面性。

方案论证阶段（开题报告阶段），指导教师工作重点集中在指导学生如何追踪技术前沿、综合分析各类资料，尤其是前三类资料，指导并帮助学生进行污染物来源途径及污染物特性分析，把握各种污染控制技术及构筑物的优选原则，最终确定合理的工艺流程，顺利完成开题报告。处理工艺方案一旦确定，设计工作重点转移到处理工程的场地布置和设计计算。一般过程如下：（1）计算单体构筑物或建筑物的尺寸，根据要求进行各构筑物选配各构筑的附属设备；（2）根据计算得到的构筑物尺寸和场地状况，结合场地布置原则完成各单体构筑物的平面布置；（3）计算构筑间及构筑物的阻力损失，在此基础上完成处理工艺的高程布置；（4）完成设计计算书和设计说明书，设计计算书和设计说明书按照工程设计要求，制定统一的格式。在整个设计计算过程中，指导教师应加强对学生规范理解和应用的指导，帮助学生理解设计参数选取的差别和合理选择设计参数的重要性，确保学生设计参数选取合理。环境工程专业的工程设计需要提交的工程图纸一共有3类：平面布置图、高程布置图、构筑物图。不同类型的图纸技术要求不同，指导教师要根据不同类型的图纸，对学生提出不同的要求，该阶段重点帮助学生理解工程图纸的规范性，提高学生工程图纸的绘制能力，逐步培养学生的工程设计能力。

四、結语

学生工程能力的培养和提高是工科院校的核心任务之一，毕业设计是学生离开学校步入社会前重要的模拟实训环节，该环节虽然短暂（14周），但可以有效提高学生的工程能力、知识整合能力以及分析问题和解决问题的能力。提高环境工程设计类毕业设计质量及规范性，亟待开展以下工作：

1.加强教师培训，使其具备良好的工程能力、指导能力及正确的指导方法，指导教师全过程跟踪学生的设计，并分阶段对学生提出具体设计要求。

2.引导学生主动学习，能根据指导教师对设计进度安排开展相应的设计工作。

3.针对我校环境工程专业尚无工程设计类的毕业设计指导书，工程设计类的毕业设计无规范化要求的现状，尽快制定环境工程专业（工程设计类）毕业设计指导书，保障工程设计类毕业设计的规范性和质量。

4.建立科学的工程设计类毕业设计质量评价指标体系，客观公正评价我校环境工程专业（工程设计类）毕业设计质量。

参考文献：

[1]张光斗，王冀生.中国高等工程教育[M].北京：清华大学出版社，1995：29.

[2]王存文，韩高军，雷家彬.高等工程教育如何回归工程实践——以省属工科类高校为例[J].高等工程教育研究，2012，（4）：34-39.

[3]黄丽坤，王鑫，夏至，等.以提高实践能力为目标的环境工程专业教学改革与探索[J].教育教学论坛，2015，（51）：97-98.

[4]曹一红.从专业认证解读“五位一体”的评估理念与标准[A]//中国高等教育学会教育评估分会2015年学术年会暨“镜泊湖”会议30周年纪念学术研讨会第三部分：高等教育评估与质量保障的理论探索[R].2015：291-298.

[5]高林.以工程应用能力为主导，提高工程教育人才培养质量[J].中国大学教学，2013，（1）：27-29.

[6]梁淑轩，路达，刘微.创新创业背景下以工程能力提升为目标的环境工程课程体系构建[J].教育教学论坛，2016，（34）：29-30.

[7]汪云香，张济建，符永宏.基于“能力导向”的地方院校工程教育改革[J].教育与职业，2015，（10）：73-75.