建筑类院校《大气污染控制工程》课程教学改革研究*

孙雪景 王占华

(吉林建筑大学市政与环境工程学院,长春 130118)

吉林建筑大学是吉林省重点建设的普通高等学校.学校始建于1956年,时为国家城市建设部设立的新中国首批十所建筑类专门院校之一.其办学理念是培养“理论基础坚实、实践能力扎实、思想作风朴实”具有创新精神和创造意识的高级应用型专门人才.高级应用型专门人才要求学生具备广博精深的知识,还应在系统全面的学科知识教育的基础上,具备较强的动手能力.上述办学理念，要求学生所学的专业课程必须突出实践性.目前，我校设有环境科学与环境工程两个专业,“大气污染控制工程” 是上述两个专业的必修的专业课程之一,其教学效果对学生所学后续课程有很大的影响,同时也影响到学生对所学专业内容的掌握.通过本课程学习,使学生掌握本课程的基本知识和基本技能,使学生能在政府部门、规划部门、经济管理部门、环保部门、设计单位、工矿企业、科研单位、教育部门等单位进行规划、设计、施工、管理、教育和技术开发方面的工作[1-2].大气污染控制工程在原理上涉及到流体力学、 化工原理等多门专业基础学科的知识,在实践上大气污染控制的热点正在不断地进行变换,相应的教材却没有及时跟上.在学时安排上,大气污染控制工程的学时也低于教材所需学时.正是由于上述原因,因此有必要对大气污染控制工程课程进行相应的教学改革,结合我校土木建筑类的专业特色,以工程实践为背景，对本课程的教学方式、课程体系、教学方法及教学模式进行改革,以适应我校环境科学与环境工程专业培养高级应用型工程技术人才需要.

1 教学内容改革

建立CDIO背景下的“大气污染控制工程” 教学内容.CDIO主要指构思(Conceive)、 设计(Design)、实施(Implement)和运作(Operate)四个环节.CDIO是目前国际上较先进的工程教育方法,其先进性体现在突出实践环节[3].目前，大气污染控制工程课程主要涵盖理论教学环节、课程实验环节、课程设计环节及毕业设计环节四个方面.利用CDIO主要是以工程项目作为切入点,在整个教学过程中贯穿工程项目实践内容.建立工程引导教学的目的，就是要在学生学习专业课的时间在头脑中建立起工程的概念,让学生掌握工程实践所需的基本知识及分析问题和解决问题的能力.对于课程设计教学环节可采取将小型工程引入到课程设计中，或者将大的工程项目分成几大块,分别让学生成立小组分别实施这几大块的内容,这样可以使学生对所学的理论知识有一个初步的实际应用.对于毕业设计教学环节,其设计内容涉及较多方面,程序和流程较复杂,可采取让学生做一个中型工程项目以达到学生综合运用所学知识的目的.通过课程设计和毕业设计的训练，使学生能够运用CDIO理念和相关的知识,较系统地完成一个工程项目,使学生可以从了解工程的背景出发,以工程的角度学习专业知识,从而进一步提高学生学习本课程的积极性.构建CDIO背景下的大气污染控制工程课程知识体系,就是将本课程的理论知识与工程实践有机结合在一起,将注册环境工程师所学考试内容与学生的专业知识有机地结合在一起,将环境工程中相关前沿问题引入课堂,培养学生基于CDIO理念的工程设计能力,提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力.根据我校办学特色以及环境工程专业自身培养目标,将现有的课程内容进行改革,考虑到化工原理课程中教学内容已涉及吸收、吸附等内容而环境评价中的污染物扩散模型与本课程中的扩散模型原理一样, 对于大气污染气象学、污染物浓度估算模式两章内容进行删减,将除尘系统设计并至课程设计中,故将教学重点放在除尘技术基础、除尘装置以及气态污染物控制技术上,重点讲解大气污染控制的新工艺和新成果,以“气体污染源控制—燃烧或生产过程控制——末端净化处理”为主线,突出净化设备计算与设计的重点.

2 教学方式与教学手段改革

教学方式主要包括教学方法和教学手段两个方面,通过改革教学方式提高教学质量和促进学生学习的积极性成为《大气污染控制工程》课程的教学改革的模式之一[4-5].在教学方法上，采用启发式教学法、学生参与式教学法、对比式教学法及工程案例式教学法等多种方法相结合的模式,改变以往以老师为主体的 灌输式教学方法,变成以学生为主体的教学方式,这样做更能体现课堂上学生需求,从而培养学生的工程实践能力.这种做法将使学生能够积极思考并且能够参与到课堂的教学环节中,学生的学习积极性将大幅度提高,产生教与学的共鸣.此外,在大气污染控制工程的教学中,还可以聘请当地气象局、环保局有经验的工程师来讲座,以扩大学生的知识面,使学生对工程实际有更加深刻的认识.在教学手段上，摒弃以往以板书为主的教学手段,将多媒体课件引入到课程中,通过照片、图片、Flash动画及现场视频等多种形式来吸引学生的注意力,提高其学习的兴趣和学习效率进而提高课堂的教学效果.通过计算机仿真动画演示简单的工艺,如旋风除尘、电除尘原理等,又能将工程实际引入其中.考虑到计算机仿真在生动、明晰地演示一些工艺原理时还存在一些问题,可以通过了解周边和兄弟企业信息,在热电厂、面粉厂等除尘器和油气田硫化氢气体、轻烃气体回收装置停工检修时,安排教师或学生进行实地参观,并制作相应的视频、图片等多媒体课件,为在理论教学时提供了第一手素材,提高课堂的教学效果.

根据CDIO工程教育理念在课程内容的选择上也将做相应的改变,转变为以CDIO各个工程项目为核心进行课程内容和课程教学的组织,让学生在完成相应的环节中去理解所学知识和概念,并且增强其工程应用能力.在《大气污染控制工程》理论教学中,采取启发式教学方法,即在讲解某一个知识点时结合某一实际工程项目去引出问题,分析项目中需要用到哪些“大气污染控制工程”课程中相应知识点,采取对比式、案例式以及动态演示等多种形式相结合的方法,充分阐述所涉及的相关知识,这样才能达到事半功倍的效果.在讲解的过程中要积极与学生互动,适时向学生提出一些问题,让学生能够积极思考,同时回答所提的问题.这样可以充分地调动课堂的气氛,让课堂“活跃”起来,学生学习的主动性被最大程度的发挥出来.在课堂教学环节中还应该充分重视学生的反馈信息,在课上和课下应经常与学生沟通以了解学生学习的程度,以便及时改变教学方法和教学手段.

3 强化实践教学环节

(1) 强调实验课堂的效果以提高学生的实验能力. 在现有《大气污染控制工程》课程实验教学要求的基础上适当增加综合性实验项目.不同的实验应该能够体现不同的实验内容,如综合性及实验内容应该比验证性实验内容复杂,实验操作也相对要繁琐一些.这样做的目的可以保证实验教学环节与理论教学环节能够“无缝”衔接, 使学生能够将理论知识真正用到实验中,充分体现理论内容与实际操作相结合的目的；

(2) 强化实习环节,加强学生的工程感性认识. 实习环节是实践教学环节中的一个重要组成部分.该环节能够起到理论与实际搭接的桥梁的作用,是解决学生充分认识工程实践的重要手段之一.整个实习环节包括两个部分,即认识实习和生产实习.认识实习应在学生在学习《大气污染控制工程》课程前进行,为了使认识实习效果更好,应进行认识实习初期教育,就实习场地的相关情况以及涉及到基本概念、基本设备、基本系统组成，以及整个流程做一个概述性的阐述;第二个部分为生产实习,这部分实习应在学习完大气污染控制工程课程之后开展,通过本次生产实习使学生重点理解在课堂中所学各种除尘装置的结构和特点[6],以及整个脱硝、脱硫系统的性能和应设计的内容基础知识.了解各种除尘装置的适用范围,以及在实际工程中的作用；

(3) 加强课程设计教学环节的管理,培养学生的工程应用设计能力. 课程设计环节是重要实践环节之一,课程设计可使学生对所学知识进行巩固和提高,使学生受到工程基本技能的训练,包括工程计算、设备选型、流程设计、技术经济参数分析、绘制图纸等.它使学生能够初步运用在《大气污染控制工程》课堂上所学到的理论知识运用到实践中.具体体现就是对大气污染控制工艺流程进行设计.为此,指导教师应在进行课程设计之前应该全方位地收集相关设计手册、规范和规程,并且根据理论教学情况编写大气污染控制工程课程设计指导书,在课程设计中加入除尘系统设计相关内容,尽可能做到设计题目为真实工程项目或者设计题目接近于工程实际.同时在整个课程设计过程的管理中,也要加强管理,从以下四个方面开展工作:①提前布置课程设计任务,尽早给学生下发课程设计任务书和指导书,按照经验一般是在在理论课程讲到2/3时布置任务,提供完整的设计手册、规范和规程,以使学生充分做好课程设计准备工作;②加强在课程设计过程中的辅导答疑环节,按照每周12学时的工作量进行,每次辅导答疑时应详尽地解答学生所提问题,并且对学生所作的设计进行监督和检查;③在理论计算后,要求学生运用 AutoCAD软件绘制设计图纸以提高学生绘图能力;④加强课程设计答辩环节的、运用 AutoCAD软件的能力以及对所绘工艺流程图纸的理解,客观评价学生所作的设计任务的能力.

4 结语

本文基于CDIO 的教育理念从教学内容、教学方式、教学手段以及实践教学环节的建设四个方面对大气污染控制工程课程的教学改革进行了详细地阐述.本文所提的教学改革措施能够切实提高《大气污染控制工程》的课堂效果,培养了学生的工程实践能力,使学生成为高级应用型人才,在走出校门后能够更好地适应社会和行业的需求.

参 考 文 献

[1] 牛显春.具有石化特色大气污染控制工程教学改革研究[J].广东化工,2010(5):273 -274.

[2] 施云芬,朴海燕.在大气污染控制工程课教学中突出创新型人才能力培养[J].科教文汇,2009(2):73-74.

[3] 王伟冰.基于CDIO理念新机械制图教学模式研究[J].长春理工大学学报,2010,23(1):171-172.

[4] 郝晓文.“大气污染控制工程”课程在热能专业中的教学探讨[J].中国电力教育,2011(13):98-99.

[5] 吕辉雄.“大气污染控制工程”课程教学改革与优化[J].中国电力教育,2010(30):104-105.

[6] 郝吉明,马广大.大气污染控制工程[M].北京:高等教育出版社,2005:7-9.