基于工程教育认证的环境类课程大气污染控制工程教学改革

刘丽梅 刘建乐

基金项目：山西省教育厅教学改革创新项目“基于思创融合、协同育人的‘大气遥感线上线下教学改革与实践”（J20221235）；山西省阳泉市科技局项目“煤电控制区大气超细颗粒物（PM1）中多环芳烃的表征识别与形成机理研究”（2022JH058）；山西工程技术学院高层次人才启动项目“山西煤电污染控制区大气超细颗粒物（PM1）中重金属污染形态识别、迁移转化机理研究”（2022QD-02）

第一作者简介：刘丽梅（1980-），女，汉族，黑龙江哈尔滨人，博士，副教授，硕士研究生导师。研究方向为大气污染防治与控制。

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.19.033

摘  要：大气污染控制工程课程是高校环境类专业课程体系中比较重要的组成部分，该课程的教学效果直接影响学生的专业水平。基于此，将工程教育认证理念融入到课程教学的全过程，以学生学习成果为导向，将课程目标与毕业要求紧密结合，通过课程内容的优化设计、考核方式的改革等方面深入探讨大气污染控制工程课程教学改革，旨在为培养学生发现、分析、解决复杂工程问题的能力，进而为高校工程教育认证背景下的环境类课程教学改革和人才培养提供借鉴与参考。

关键词：工程教育认证；环境；大气污染控制工程；教学改革；过程考核

中图分类号：G642     文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）19-0139-04

Abstract： The course Air Pollution Control Engineering is an important component of the curriculum system for environmental majors in universities， and the teaching effectiveness of this course directly affects students' professional level. Based on this， the concept of engineering education certification is integrated into the entire process of course teaching， guided by students' learning outcomes， closely combining course objectives with graduation requirements. Through the optimization design of course content and the reform of assessment methods， the teaching reform of the Air Pollution Control Engineering course is deeply explored， aiming to cultivate students' ability to discover， analyze， and solve complex engineering problems. Furthermore， it provides reference and inspiration for the teaching reform and talent cultivation of environmental courses in the context of engineering education certification in colleges and universities.

Keywords： engineering education certification; chemical environment; Air Pollution Control Engineering; reform in education; process assessment

大气污染控制工程是高等学校环境类专业课程，主要阐述大气污染控制工程的基本原理与基本方法，具有较强的理论性和实践性，该门课程对于培养环境类专业学生的工程思维和实践素养，以及分析和解决环境问题的能力至关重要，其教学内容的深度、广度及环保理念等直接影响着学生在知识、素养、能力方面的培养水准。为此，许多高校在教学内容、教学方法、考核方式等方面开展了大气污染控制工程课程的教学改革与探索研究。

基于学习成果为导向从教学内容方面对大气污染控制工程课程进行改革和探索[1-4]，该教学内容偏向于能源动力类专业。以工程实例为主线，重构理论、实践等环节的教学内容改革是基于应用型人才培养所开展的[5]。将大气前沿知识补充到教学内容中，充分调动学生学习的积极性和实践能力的培养[6]。通过整合学科内容，优化内容体系，调整教学模式，增加互动式教学、案例教学、专题小组讨论教学等一系列改革措施[7]注重培养学生的创新性。在优化课程理论教学体系[8]、丰富课堂教学方法与手段、创新实践教学培养环节，以及拓展当前学科热点与前沿内容等方面进行探索与实践，采用多媒体演示、互动式讨论和案例教学相结合的方式有效地组织教学活动，突出应用技术和工程实践在课程中的重要性，提高教学质量，培养学生创新能力。

结合课程公式繁琐和学科前沿更新快等特点，对课堂教学模式进行的改革中提出了“与时俱进式”“归纳总结互动式”“考核方式多样化”课堂教学模式[9-10]。课堂上采用“翻转课堂”教学方法及“课程组”教学模式[11]，使理论、实验与设计相辅相成，充分调动学生的积极性，兼顾培养学生解决实际工程应用的能力，从而达到提高课堂教学效果的作用。借助于雨课堂等线上资源进行线上线下教学相结合的教学方式，利于学生自主学习、独立思考和专业创新能力的培养[12]。

综上所述，围绕教学内容、教学方法、考核方式等开展的教学改革，是从课程本身调动学生学习的积极性，培养学生的创新能力、解决实践工程问题的能力。在工程教育认证的背景下对环境工程专业人才培养的理论课程体系和实践课程体系开展了相关研究[13-15]，将大气污染控制工程课程教学改革与工程教育认证相结合的研究[16]也开展了一些，采用项目化教学方法，案例式的教学模式将重视工程研究方法的应用于教学过程[17]中，使工程教育模式贯穿于工程教育的全过程。

鉴于工程教育认证是高校工科专业人才培养的未来发展趋势，而将工程教育认证与大气污染控制工程课程教学改革相结合的研究不是很多，在结合山西工程技术学院以培养应用型人才为目标的基础上，开展基于工程教育认证的大气污染控制工程课程教学改革，从课程教学的内容、教学的模式、考核方式等进行研究，突出应用型人才的培养，最终服务于地方经济社会发展。根据本课程不同的知识结构、难易程度及课程目标，采用案例式、翻转课堂、主题讨论、课程设计等混合式教学模式。借助于理论学习，学生能够掌握大气污染控制的基础知识和方法等；通过本门课程的课程设计、实验等实践学习，学生能够借助于大气污染控制理论原理、方法、技术手段解决工程设计与环境污染问题；结合教师的科研项目开设的创新性实验项目的训练，学生创新意识得到加强，创新能力逐步提升；通过引入近年来大气污染控制理论和技术前沿成果，引导学生学习前沿知识，拓展视野，提升专业认知度，以适应社会经济发展的能力。基于工程教育认证背景的大气污染控制工程教学改革对于环境类专业而言是开启工程教育认证的必经之路，从而更有效地支撑人才培养目标的达成度，以人才培养目标和毕业出口要求为导向，使毕业生达到行业认可的既定质量标准要求，旨在为所培养的人才进入工业界从业提供预备教育质量保证，具有重要的现实意义及应用前景。

一  围绕工程教育认证毕业要求进行课程教学内容设计

本课程主要支撑工程教育认证通用标准中的工程知识、问题分析、设计、职业规范四项毕业要求，围绕这四项要求对大气污染控制工程课程教学内容进行了设计，具体如下。

本课程主要是让学生掌握环境类的专业工程知识，涉及的主要工程知识调整为三大类：其一，影响大气污染物扩散、传输的气象因素及大气污染物浓度模式的估算方法；其二，燃烧过程中各种污染物的形成及计算方法；其三，颗粒物、硫氧化物、氮氧化物、挥发性有机化合物等大气污染物的源头削减和末端治理两个方面，这一部分知识也是本课程的教学重点和难点。

为有效衔接与本门课程相关的环境工程原理、环境工程微生物学等专业基础课，以及无机化学、分析化学等专业平台课基本原理、基本理论，对先修课程中的相关理论、方法等知识进行回顾，比较分析各种理论的适用条件和方法的优缺点等，引导学生将本课程的知识与之相结合，培养学生综合运用所学数学、自然科学、工程基础和专业知识研究分析工程问题，以获得有效的解决方案。

通过本门课程培养学生在气体除尘、脱硫、脱硝方面的工程设计能力，在讲授污染物的治理理论与技术方法时，为学生布置相关的处理单元的设计题目，使学生具有工程设计和创新的意识。再结合大气污染控制工程课程设计，通过大气污染物治理工艺流程选择与设计教学，结合虚拟仿真实验项目，采用案例讲解，引导学生选择工艺流程、设备参数，认真进行设计，培养学生的工程设计能力和创新能力。

二  工程教育认证在大气污染控制工程中的应用

以工程教育认证人才培养目标及学习成果为导向，注重培养学生运用大气污染控制工程的专业知识分析工程实践中的复杂工程问题的能力，基于工程教育认证理念的大气污染控制工程课程教学环节设计见表1。

在本门课程教学中有2次主题讨论和2次翻转课堂，主题讨论和翻转课堂均是以小组为单位，每一小组设有组长一名，各组成员在组长的带领下，共同完成教师线上推送的讨论、教学等任务，通过主题讨论和翻转课堂，培养学生团队合作意识和能力。

选取城市机动车污染控制这部分内容作为翻转课堂内容。将其细分为5个部分，对应5个小组学生。每个小组选出一名组长，在组长的带领下分工协作，结合教材查阅资料，准备授课内容PPT，正式上课前将准备好的PPT发给教师指导，根据教师的意见进行修改完善PPT；正式上课时各组派一名代表讲授本小组承担的授课内容，其他同学根据授课代表所讲授内容指出讲得出彩的地方及不足之处，并提出意见和建议。最后，授课老师进行总体点评，指出共性问题和各组的个性问题，并提出改进措施。表2为本次翻转课堂各小组所承担的授课内容分工及讲授点评意见建议。

三  课程考核评价体系构建

课程考核是检验教学效果的重要手段，检验学生对知识的掌握与应用能力。本课程的考核评价涵盖过程学习、实验成绩和期末成绩三个部分。末考成绩占比由原来的70%调整为60%，主要是由期末的闭卷考试作为依据。考核评价更加注重过程学习，其过程学习涵盖课堂表现、主题讨论、翻转课堂、课后作业等，占总成绩的20%，主要考察学生学习大气污染控制工程课程阶段性的学习效果。实验成绩占总成绩的20%，主要考察实验过程中学生实际动手能力、实验数据处理能力，以及分析在实验过程中出现问题的原因，探寻解决方案等能力。

四  课程目标达成评价及持续改进

在学期末对本课程目标达成度进行评价，本课程目标达成情况评价采用下面公式。

学生单项课程目标的达成度=该项课程目标实际班级平均分/该项课程目标的额定分值×100%。

在本课程中过程性考核涵盖考勤、作业、课堂表现，其占比分别为0.25、0.5、0.25。考勤考核学生到课情况；作业为平时作业，一般8～10次；课堂表现涵盖主题讨论、翻转课堂、课上答题，其课堂表现由小组得分和个人课堂答题得分构成。依据过程性考核中考勤、作业、课堂表现权重，计算课程目标在过程考核中的贡献度。

末考试卷题型涵盖选择、填空、名词解释、简答题和论述题，结合试卷中知识点与课程目标的对应关系，计算课程目标在末考成绩中的贡献度。

实验考核是由实验报告和实验日志构成，计算课程目标在实验中的贡献度，最终进行课程目标的达成度评价。

在本课程的教学过程中各评价环节根据具体情况采取了多样化、个性化的考核手段，评价标准在授课环节中已明确并向学生公布，教学过程考核的评价严格按照标准完成。

对未达到预期课程目标从教学内容、教学方法、教学模式、考核等多方面查找原因，并有针对性地提出改进措施，下次授课时注意之前存在的问题，在授课计划中进行改进，并在授课前、授课中及课后做好改进，使改进措施得以落实。

五  结束语

按照工程教育专业认证的理念，以人才培养为中心、坚持目标导向及持续改进，对大气污染控制工程课程进行教学内容与考核评价方法等改革。在教学过程中坚持学生的主体地位，激励引导学生自主学习，以课程目标和毕业要求为导向，注重过程考核，培养学生发现、分析问题，并针对存在的问题提出解决方案的能力。同时，潜移默化地强化学生的社会责任感，遵守工程职业道德和规范，履行责任，成为可塑之才。后续结合更多案例继续激发学生潜能，更好地培养学生解决复杂工程问题的能力。

参考文献：

[1] 刘忻，钱飞跃，袁怡，等.成果导向理念下大气污染控制工程课程设计教学改革实践[J].高教学刊，2021（2）：63-66，70.

[2] 杨建军，申圆圆.应用型地方本科院校《大气污染控制工程》课程实验改革与精准实施[J].教育现代化，2019，6（25）：42-43，54.

[3] 赵兵涛，崔国民，武军.新工科背景下基于OBE理念的课程教学改革[J].上海理工大学学报（社会科学版），2019，41（4）：376-379.

[4] 王琼，廖剑宇，谭晓波，等.“大气污染控制工程”课程教学改革探讨[J].课程教学，2019（3）：102-103.

[5] 赵芝清.基于应用型人才培养理念的《大气污染控制工程》课程改革探索[J].广东化工，2018，368（45）：260-261.

[6] 朱仁成，李顺义，金博强，等.基于实践能力培养的《大气污染控制工程》教学改革探析[J].广东化工，2019，46（403）：186-187.

[7] 周远松，易红宏，唐晓龙，等.基于创新人才培养的“大气污染控制工程”教学改革[J].新课程研究，2017（12）：20-22.

[8] 肖细元.《大气污染控制工程》课程教学的思考与方法创新[J].西南师范大学学报（自然科学版），2014，39（2）：163-167.

[9] 唐小玲，倪金龙.《大气污染控制工程》课堂教学模式优化探索[J].教育现代化，2019（7）：224-225.

[10] 马宏卿，李宝.地方高校工科专业课程教学模式改革研究——以临沂大学《大气污染控制工程》为例[J].高教学刊，2019（9）：132-134.

[11] 单凤君，贾兰，于常武.应用型本科院校大气污染控制工程课程教学方法探索[J].辽宁工业大学学报（社会科学版），2019，21（2）：121-123.

[12] 王辉，曲振平，张玉，等.线上-线下结合的大气污染控制工程课程混合式教学模式改革——以大连理工大学环境学院为例[J].高教学刊，2023，9（26）：129-132.

[13] 陈莉薇，王晓，严刚，等.基于工程教育专业认证标准的环境工程专业核心课程群建设初探[J].广州化工，2017，45（5）：122-124，154.

[14] 战友，李立欣.基于工程教育专业认证的环境工程专业人才培养核心课程体系建设[J].太原城市职业技术学院学报，2019（2）：153-154.

[15] 郑宾国，牛俊玲，梁丽珍，等.工程教育业认证背景下地方高校环境工程专业实践教学改革[J].教学研究，2019（6）：96-97.

[16] 耿春香，安慧.基于工程教育认证及OBE理念的《大气污染控制工程》课程体系设计解析[J].才智，2019（22）：92.

[17] 吴祖良，李晶，姚水良.《大气污染控制工程》教学中全过程工程教育模式的探索[J].广东化工，2020，47（413）：220-248.