工艺设备视频在《大气污染控制工程》课程中辅助教学的实践

严 刚 黄思磊 王 天

(青海大学化工学院，青海 西宁 810016)

大气污染控制工程是环境工程学科的一门主干必修专业课程，课程内容主要涉及大气污染控制的原理、方法和有关设计计算三大部分，其中有关除尘工艺的设备、气体污染物治理的工艺设备能够占课程主要内容的2/3左右。大气污染控制工程课程工艺设备具有工艺复杂，设备庞大，结构复杂，空间立体感强，如果没有一定的感性认识，很难正确后续的工艺设计、设备选型，同时对整个课程学习效果大大降低，影响了学生后续毕业设计(论文)选题工作，影响了学生的就业渠道。一方面，企业需要大量的大气污染治理、运行、设计和管理方面的专业人才，另一方面，环境工程专业的学生就业压力较大，严重的出现校企脱节，制约了环境工程大气污染控制工程课程的发展。为此，国内许多高校把大气污染控制工程课程列为教改项目，探索了一定大气污染控制工程课程的合理教学方法与手段，对大气污染控制工程课程的教学起到了较好的指导作用。但是，课题组认为，传统的大气污染控制工程课程教学改革，局限于从教学内容、实验的增减、课程设计题目的更新以及实习基地的建立与完善等方面来提高学生对大气污染控制工程课程的实践与应用能力，而对如何提高大气污染控制工程课程中设备工艺的教学效果研究较少。因此，课题组提出采用工艺设备视频辅助教学，通过实践，取得了较好的教学效果。

1 大气污染控制工程课程工艺设备传统教学方法

1.1 讲授法

青海大学环境工程专业大气污染控制工程课堂授课方式是沿袭下来的以教师单向讲授为主，由于课时有限，机械除尘器、电除尘器分别安排了4个学时，1学时45分钟，袋式除尘器、湿式除尘器、除尘器的选择与发展3节内容安排了4个学时，硫氧化合物的污染控制安排了4个学时，氮氧化合物污染控制、机动车污染控制分别安排了2个学时，在这短短14个学时，既要讲授颗粒、气体污染物控制技术原理，又要讲授控制工艺流程、设备及其设计。在讲解工艺流程、设备时授课教师辅助以板书绘制的工艺图，设备图，有时候采用提前绘制的图纸。板书绘制的图简单，只是工艺设备的轮廓，并且反映不了实际除尘工艺设备的真实尺寸，有很大的“失真性”，在后续课程设计计算中学生往往对自己计算出来的尺寸持怀疑态度，不能够正确的设备选型，主要原因是没有实际工艺设备的感性认识，有点“闭门造车”的感觉，老师讲解10遍，学生依旧云里雾里，很难想象。同时课堂上绘制工艺设备图，太粗造，起不到讲述作用，如果详细规范，则花费课堂时间多，本来课程的理论课时量就很少，影响后续内容的进度。如果沿用以前的图纸，图纸更新率低，另外陈旧的图纸数据线条都有点模糊，很难达到教学效果。

而且传统的讲授教学方式存在着以下的问题:一是教师限于教学资源只着重于传授理论知识，让学生无法感受到工艺设备的真实性，更难以判断理论分析方案的正确性。二是理论分析通常都是一些数理模型的建立与公式推导或抽象的例证分析，很难体现出除尘与烟气治理实际工作过程，缺乏直观性和生动性。三是理论与工艺设备脱节，学生对理论难以理解，甚至不能理解，比如在讲授电除尘器时，很简单的积尘板的高度容易与积尘板板间距难以区分，因为学生对电除尘器积尘板的空间排列想象不出，而采用课本上的截面图讲述，很难达到空间立体性，产生“难学、抽象、厌学”的思想，从而是学生失去学习课程兴趣，产生畏惧心理。最终，在教与学的过程中，出现学生学习枯燥疲惫，上课走神、打瞌睡，教师教学费时费力，教学效果却不尽如人意。

1.2 多媒体辅助教学

现代教学中借助多媒体方式能够使得大气污染控制工程课程除尘与烟气治理工艺设备教学比较形象，如采用软件PowerPoint、Flash等等，制作了一些形象、生动的课件，在一定的程度上提高了教学效果。而且借助计算机和软件技术，使得大气污染控制工程课程在教学的过程中，可以利用计算机音频、动画、图片等模拟除尘与烟气治理工艺的设备和过程，从而使教学的方式丰富多样，教学过程形象生动，有利于学生通过直观的感受理解教学内容，对熟练掌握大气污染控制工程课程原理知识、提高理论知识与实践相结合的能力有一定的作用。但是目前许多大气污染控制工程课程课件仅仅起到简单演示的功能，还难以满足大气污染控制工程课程的实际教学要求，还难以对除尘以及烟气治理工艺设备实践进行模拟。大气污染控制工程烟气除尘与烟气污染治理主要工艺流程包括多个环节:集气设备、风管、净化设备、通风机、排气管等，有些净化设备是组合的，比如电除尘器—袋式除尘器组合。而目前大多数课件是从网上下载的工艺设备平面图片，制作成PPT格式，不能全面反映除尘与烟气治理整个工艺连续的运行，没有立体感，只能局限于举例子。

仿真技术可以推动传统教学理念和教学手段向信息化迈进，进而促使教育教学的手段、方法、内容、模式的变革。仿真技术应用于大气污染控制工程课程教学可以给学生带来强大的实验环境，将除尘与烟气治理现场场景、工艺细节搬进教室提供了有力的技术支持。通过采用这些技术，在仿真实践营造出浓厚的现场氛围，学生如置身大气污染控制工程工艺设备运行生产现场，将整个工艺流程中搬到教室，学生在平台上操作，增强感染力和感性认识。但是目前仿真技术在除尘与烟气治理方面的应用课件制作的较少，制作过程需要很强的计算机专业知识，大多数授课教师没有太多的精力去研究制作，只能被动的去接受已有的仿真课件，授课教师不能按照自己的讲授过程选择自己需要的仿真课件，限制了仿真课件的推广使用。同时仿真工艺设备提供的虚拟的符号，用虚拟的符号代替实际的工艺设备，仍然比较抽象，学生仍然很难把具体的工艺想象出来。

2 大气污染控制工程课程工艺设备视频辅助教学

2.1 大气污染控制工程课程工艺设备视频制作

整合课本教材内容把除尘工艺设备按类型划分为机械式除尘器、电除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器、低浓度硫氧化物治理设备工艺、氮氧化物治理设备工艺和机动车尾气治理设备。利用假期或者星期六、星期天和学生去格尔木、德令哈、西宁生物园区、甘河滩工业园区、西宁城东经济开发区、城南工业园区等地方，走访企业，与企业联系，先调查企业的除尘工艺与设备类型，然后按类型分类，再按行业比较，比如同样的袋式除尘工艺与设备，在不同行业，设计、运行、管理是不一样，重点考察的项目也不一样。有些工艺设备在运行，我们就从外围拍摄，同时，邀请负责除尘烟气治理工艺设备班组长配音，讲解整个工艺的流程，讲解工艺在运行、管理等方面的内容，讲解气候气象条件对工艺设备的影响，比如，西宁及省内工业园区，是处于低温、低压这样的一个大气环境，会不会对除尘烟气治理产生影响，会不会造成更大的负压，进而影响除尘效率，影响烟气流场，影响气流，进而影响工业设备的正常运行。在现场讨论过程中，使得理论与实际工艺的运行、管理有机的结合起来。有些工艺设备在运行一段时间时要进行维护，于是我们就现场或者委托班组长给我们把工艺设备的内部结构拍摄下了，尤其是除尘工艺过程中对除尘工艺设备内部的影响，比如堵塞、腐蚀、布袋涨破、除尘板、电晕电极等内部除尘工艺组件在除尘烟气治理过程中的影响;有的除尘工艺设备属于新建的，就从设计、安装整个过程用视频记录下来。通过努力，我们已经录制了冶炼、建材、化工、火电等行业袋式除尘工艺设备、电除尘工艺设备、旋风除尘工艺设备等。

表1 工艺设备视频制作内容划分

2.2 大气污染控制工程课程工艺设备视频辅助教学的优点

2.2.1 有助于突破课堂教学难点

除尘工艺设备视频引入课堂教学，有助于提高课堂教学质量。在《大气污染控制工程》课程课堂教学过程中，学生原来学习除尘工艺设备过程中，绝大多数学生都感觉很抽象，很难深刻理解除尘过程原理和实际功能。教师将除尘工艺设备视频运用到《大气污染控制工程》课程教学中，在讲解除尘过程原理的同时，使用除尘工艺设备视频，可以使学生更直观地看到各工艺工序和设备的作用，掌握每个工艺工序和设备在除尘中的作用功能，使学生较容易掌握所学的内容，从而提高课堂教学质量。

学生在参与视频的制作过程中，真实的去经历、去感受工艺设备比空洞抽象的说教更具说服力。同时学生有机会能够主动地与长期运行工艺设备第一线工人师傅讨论理论与实际工艺设备，消除了学习中对工艺设备的神秘感。将除尘工艺设备视频引入《大气污染控制工程》课程教学，教师可以在理论分析过后，利用视频进行工艺设备真实演示。这样就使学生加强了“感性认识”，消除了“抽象感”，增加了学习兴趣。工艺设备视频教学使课堂教学更加生动、直观，使《大气污染控制工程》课程中一些基本除尘理论和基本概念更加容易理解。通过视频将真实的工艺设备展示出来，帮助学生理解抽象的概念和原理。学生由于没有专业知识的积累，没有专业的实践，而教材中的实例往往不能满足要求，缺乏实践的过程而单单掌握理论，理论就成为一种无用的记忆。长此以往，学生必将形成思维上的枷锁，越是解决不了越是不爱思考，进入恶性循环的学生当然认知发展缓慢。可见，工科专业教学必须重视从感性上升为理性的过程，即重点抓住工艺、设备、实际操作的教学过程，这样才能加强学生的应用理解能力的培养，以便提高和解决实际应用问题的能力。

2.2.2 有助于提高学生学习兴趣

大学工科课程的教学存在着这样一些难点，讲解专业理论时抽象枯燥，学生难以理解;内容更新快，更注重实践性，由于难学难懂，无法提高学生的学习兴趣，造成毕业生专业技能的下降。依照目前的“填鸭式”课堂教学方法，在学习中学生并没有建立起合适的专业模型，一时无法将实践与理论建立起联系，思维限于问题表面，不能透过现象看到本质，容易受到条件的十扰，一旦把握不住实质，提炼不出模型，思维过程必然受阻，专业问题难以解决。高校环境工程专业课程《大气污染控制工程》是理论性、实践性均较强的专业课程，其教学效果的好坏、学生接受的程度，将直接影响到后续各类相关专业课程的教学效果，在整个专业教学过程中有十分重要的地位。该课程具有概念多、内容多、工艺设备种类多、发展迅速、引入工程分析的观点等特点，并且内容比较抽象。

工艺设备视频在课堂教学环境中，教师向学生提供一个基于真实工艺设备再现窗口，学习者可以在学习的过程中获得真实的感受。工艺设备视频以图文并茂的工艺设备知识、丰富多彩的行业应用关资料、多年积累的运行管理经验交流过程、即时方便的实验操作指导而作用凸显，实验者只要通过自己的努力即可完成实验，达到教学大纲的要求。

2.2.3 职业仿真模拟教学

随着国家劳动就业准入制度的推行，以及就业市场毕业生供大于求问题的日益突出，用人单位越来越希望录用可达到“零距离”上岗要求的人才以减少前期的培养成本。

工艺设备视频教学在大气污染控制工程课程中应用，是针对学生对大气污染控工艺设备专业综合实训项目，利用真实应用成熟的工艺设备视频对学生进行工艺设备各项正常操作认识，感性认识大气污染控制工程工艺设备结构、功能、流程、安装以及尺寸，使学生牢固掌握大气污染控制工程工艺设备的运行操作，达到实操技能水平，让学生“毕业就能上岗、上岗就能顶岗”。工艺设备视频教学在实践教学中突出对学生专业基本技能的培养，使之贴近企业对人才“零距离”上岗的需求。

2.2.4 替代认识实习、生产实习

青海大学环境工程专业大气污染控制工程课程实践教学基地建设不完善，没有生产、认识实习基地。而工艺设备视频教学能够再现大气污染控制工程课程工艺过程及主体设备功能，使得学生对专业工艺过程有初步的认识，对工艺过程中主体设备有直观认识。在教学中达到理论联系实际，使得学生能够获得生产实践知识、接受工程训练、巩固所学理论知识、培养独立工作能力的目的。使得学生能够运用所学知识，对厂区布置、大气污染工艺流程、组织调度、主要设备结构和技术参数及其工作状况，熟悉和掌握生产过程以及各工序之间的衔接;运用所学理论知识分析生产中出现的现象，做到理论与生产实践相结合。通过各生产岗位实习，掌握各生产工艺环节的基本操作要点。

3 改革效果评价

通过教学改革与实践，大气污染控制工程课程教学取得了一定的成效。

(1)学生的学习由改革前的被动学习转变为主动学习，旷课率大大降低，做作业的主动性大大增强，补考人数也大大减少。

(2)学生的动手能力和解决实际问题的能力得到了明显提高。通过教学改革，学生能熟练掌握大气中的常规污染物检测过程和方法，理解和掌握烟气除尘脱硫脱硝原理和工艺过程，为学生走向工作岗位奠定了坚实的基础。学生也敢勇于向大气污染控制工程的企业投简历，有8名毕业生从事大气污染治理、监察及监测等工作，有4名同学毕业设计选大气污染控制工程方向，并有5名学生考取了大气污染控制工程方向的研究生。

(3)通过教学改革，加强了校企互动，通过设计资料的收集与整理，现场的交流与实践等过程，使教师不断吸取新知识，理论基础得到及时的更新和完善，教师的工程实践能力不断得到提高和加强。

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