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摘要：为提升环保设备工程专业人才质量、适应新工科人才培养需求，开展环保设备工程专业综合设计改革与探索。学生4至5人为一组，针对三废污染处理工程某一具体实例开展综合设计训练。借助“云课堂”等信息化技术手段，学生自主查阅标准规范及相关技术资料；组内学生分工合作，在工艺计算基础上，进行工艺流程图绘制、关键环保设备设计校核及施工图绘制、附属设备及管线阀门仪表设计、经济性和社会性评价，绘制设备三维图，撰写设计说明书，制作答辩PPT并进行小组答辩。通过训练，提高了学生的标准规范查阅运用能力、设计计算及绘图能力、团队协作能力、以及综合运用多学科知识解决复杂工程问题的能力。相关经验和措施可在相近工科专业的综合设计教学过程中推广应用。
关键词：环保设备工程；专业综合设计；本科教学
本文引用格式：孙治谦,王振波,刘兆增,等.新工科背景下环保设备工程专业综合设计的改革与探索[J].教育现代化,2019,6(81):57-58+120.
2017年2月以来，教育部积极推进“新工科”建设，先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”。有别于传统教育模式，“新工科”人才培养具有前瞻性、创新性、通宽性、交叉性、开放性和实践性的显著特点[1-3]。中国石油大学（华东）环保设备工程专业于2011年正式招生，迄今已有五届毕业生。在新工科背景下，积极开展环保设备工程专业人才培养模式、课程体系和实践体系的改革与探索，具有深远的意义[4-5]。
一 传统专业综合设计教学存在的问题
专业综合设计是环保设备工程专业的必修课，是培养环保设备工程专业学生工程意识和环保设备设计基本能力的重要实践教学环节。课程要求学生在教师的指导下，选择三废污染处理工程某一具体实例进行综合设计训练，使学生掌握环保工艺路线选择及环保设备设计计算方法，全面培养学生查阅和运用标准、规范、技术资料的能力、设计计算能力、绘图能力、设计说明书的撰写能力、团队合作和协作能力，提高学生的创新意识以及独立分析和解决复杂工程问题的能力。
然而，传统的专业综合设计教学存在以下问题：
一班一题，题目多年不变，学生大都参照往年的说明书和图纸模板进行设计和抄图，缺少独立思考和探索环节；设计内容以设备的结构设计为主，缺乏工艺与设备的关联性；缺乏附属设备、管线、阀门、仪表设计与选型环节，学生只注重设计单体设备，缺乏成套装备设计观；设计时所涉及的专业知识较为单一，不能达到多学科知识的综合运用、交叉融合；学生之间、师生之间缺乏协作交流，整体教学效果不佳。
可见，传统的专业综合设计教学模式，已经远远不能适应新工科人才培养需求。因此，开展环保设备工程专业综合设计教学与考核模式的改革与探索，对于全面提升学生的标准规范查阅运用能力、设计计算及绘图能力、团队协作能力、综合运用多学科知识解决复杂工程问题的能力、培养具有创新精神和复合型高素质人才意义重大。
二 环保设备工程专业综合设计的改革与探索
（一）改革思路
1.变整班式教学为分组式教学，学生分组开展设计工作，组内成员之间明确分工、协作互助，充分培养学生工程意识、自学能力、创新思维能力；提高学生运用AutoCAD、SolidWorks等现代工程工具进行工程绘图的能力；培养学生借助信息技术工具查阅、运用相关标准、规范、技术资料的能力；提高学生运用所学专业知识开展方案论证与对比、准确分析所提出解决方案对社会、环境、法律、经济等相关因素影响的能力。
革新教学模式，培养学生综合运用《环境工程原理》、《机械设计基础》、《工程力学》、《工程流体
力学》、《工程热力学》、《压力容器设计》、《泵与风机》、《环保设备设计》、《环境工程学》等多学科知识解决复杂工程问题的能力，促进多学科知识的交叉融合。
3.加强过程考核，对学生的设计进度和教学效果进行实时评价反馈，及时优化教学方法；增加小组答辩环节，强化学生的沟通交流、语言表达和思辩能力，提高学生的团队合作和协作能力。
（二）学生分组与选题
教师结合自身科研经历，针对三废污染处理工程某一具体实例拟定题目，如“电脱盐污水除油多管式旋流器设计”、“重油催化车间湿法脱硫系统设计”、“炼化企业污水处理车间加压溶气气浮系统设计”等。为确保分组公平性，学生按照学业成绩蛇形排序、分组，4至5人为一组，每组设组长一名。不同组的设计题目不同、所设计的环保设备类型不同；同组成员的设计题目相同、工艺参数不同，所设计的环保设备类型相同、规格尺寸不同，既便于同组成员的合作交流，又能保证组内每位成员的设备设计过程可以相对独立的完成。
（三）教学模式
环保设备工程专业综合设计共4周，共分三个阶段，具体的教学内容和教学环节详见表1。
第一阶段（约0.5周）：教师主讲，阐明专业综合设计的基本要求、课程目标、考核要点、纪律要求；针对专业综合设计原则、设计依据、设计步骤、主要设计内容、主要设备及选择、图纸构成及制图要求、设计规范和方法等进行专题讲座，为学生顺利开展设计工作奠定基础。
第二阶段（约3周）：学生以小组为单位，组内成员之间明确分工，在教师指导下，根据给定的设计选题和设计任务书，完成工艺方案分析比较、工艺设计及计算、工艺流程及设备选型、环保设备设计及校核、附属设备/管线/阀门/仪表选型、施工图的绘制与技术要求的编写、经济性和社会性评价以及设备三维图建模。设计过程中，要求学生借助“云课堂”等信息化技术手段，自主查阅标准规范及相关技术资料，组内成员充分讨论、合作互助、共同完成设计任务。
第三阶段（约0.5周）：各组成员撰写、完善综合设计说明书；各组在组长组织协调下，制作答辩PPT 并进行答辩。
（四）考核方式
采用多手段结合的考核方式，加大过程考核力度，更加全面的反映学生在综合设计期间的表现。成绩组成包括：平时表现（包括出勤、小组讨论和交流、师生交流、周进度阶段考核、组内自评等，占总成绩的30%）；图纸质量（包括图纸规范性、图纸工作量、设备三维模型准确性等，占总成绩的30%）；设计说明书质量（包括说明书撰写规范性、计算准确性、评价分析正确性等，占总成绩的20%）；小组答辩（包括答辩PPT的制作、答辩陈述、回答问题情况等，占总成绩的20%）。
通过上述改革与实践，环保设备工程专业综合设计教学质量得以大幅度提升，学生的工程意识、自学能力、标准规范的查阅和运用技能、工程绘图能力、团队协作能力、综合运用多学科知识解决复杂工程问题的能力得到了显著提高。
三 结语
在新工科人才培养的背景下，开展环保设备工程专业综合设计改革与探索，变整班式教学为分组式教学，组内成员充分讨论、合作互助，学生学习积极性大幅提高；革新教学模式，培养学生综合运用多学科知识解决复杂工程问题的能力，促进多学科知识的交叉融合；加强过程考核，对学生的设计进度和教学效果进行实时评价反馈，及时优化教学方法；采用平时表现、图纸质量、说明书质量以及小组答辩的多维度考核方式，更加全面、客观的反映学生在综合设计期间的表现。上述改革与实践成效显著，相关经验和措施可在相近工科专业的专业综合设计教学过程中借鉴，具有重要的推广应用价值。
参考文献
[1]肖荣辉,王爱景,孔佩伊.新工科建设背景下“三创”教育体系构建与实施[J].教育探索,2019(2):69-73.
[2]刘吉臻,翟亚军,荀振芳.新工科和新工科建设的内涵解析——兼论行业特色型大学的新工科建设[J].高等工程教育研究，2019(3):21-28.
[3]彭慧春,李继清,宋晓漓.新工科背景下多学科交叉探究式数学教学模式的探讨[J].教育现代化,2018,5(50):169-171.
[4]曲燕,王振波,王宗明.环保设备工程国家级特色专业建设[J].高等理科教育,2013(2):63-67.
[5]解清杰,吴向阳,刘宏,等.环保设备工程专业实践教学体系构建研究[J].大学教育,2017(4):50-52.
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