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大氣污染控制工程是高等學校環境工程專業的一門專業必修課,也是一門綜合性很強的課程,它涉及到數學、物理及化學等領域的基礎知識。該課程主要討論大氣污染控制的基本理論、各種控制方法的過程分析及典型控制設備的工藝設計計算,并培養學生分析和解決大氣污染控制工程問題的能力。近年來,隨著各國政府對環境問題的重視和環境技術的發展,大氣污染控制的新技術、新方法迅速發展,一些新興的技術方法和內容需要及時加入到教學內容中,這就給大氣污染控制工程的課程教學提出了更高的要求。文章針對華北水院大氣污染控制工程教學現狀,結合該校對環境工程專業本科教學要求,對該課程在教材內容、教學模式、課程實驗、課程設計、實習等方面存在的教學問題及教學改革進行探討,為該課程教學改革提供一些參考。
1教學內容改革探討
一本合適的教材,是教師教好課,學生學好課的基礎。目前,華北水院大氣污染控制工程的參考教材是高等教育出版社出版,郝吉明與馬廣大編著的《大氣污染控制工程》。該課程的主要內容有大氣污染氣象學、大氣擴散模式、顆粒污染物、SO2和NOX等氣態污染物的各種控制技術的基本理論知識、工作原理、設計計算等[1]。該教材由于系統性較強,在學校7年的使用過程中,反映較好。國內其他相關教材如化學工業出版社出版,姜安璽等編著的《空氣污染控制》等[2],除了煙塵、SOX、NOX等常規大氣污染物外,還涉及有二噁英、惡臭、室內空氣污染與控制等,內容太過寬泛。近年來,隨著環境科學與技術的迅速發展,該教材出現了內容老化、更新較慢等問題。如有關大氣環境質量標準的內容,應及時查找新標準,并把《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2003)作為講解重點,其他相關標準可提供網址,讓學生自己查閱;關于火電廠燃煤煙氣脫硫(FGD),由于該項技術是火力發電廠目前采用的主要的脫硫技術,而且該項技術發展非常迅速,教材又描述的非常簡略,因此教師應及時跟蹤先進技術,傳授給學生最新、最實用的知識。課程講授過程中應做到有重點、有概括。該課程的重點講解部分為大氣擴散模式、顆粒污染物、SO2和NOX氣態污染物的各種控制技術的基本理論知識、工作原理、設計計算等。揮發性有機物和城市機動車的污染控制做一簡單介紹,而大氣污染和全球氣候則可以作為自學內容,讓學生自己去查資料了解。除塵裝置部分應以火電廠主要應用的電除塵器和袋式除塵器為重點講解內容,而旋風除塵器和濕式除塵器則作一概述,提出問題讓學生通過自學來解答。另外,大氣污染控制工程課程教學僅為48學時,只有12周授課時間。實驗教學學時很少,課程實驗如二氧化硫檢測,汽車尾氣檢測,旋風除塵器性能測試等,都沒有開設。在教學內容上,大氣污染控制工程應增加實驗課時,加強學生的自學動手能力。
2教學手段改革探討
大氣污染控制工程是一門實踐性很強的工程學科。課程本身沒有任何趣味性,如果沒有有效的教學方法,很難激起學生興趣,使學生學習效果不好。目前華北水院該課程教學,主要采用課堂教授、填鴨式教學,忽視了教學過程中對學生分析思維能力和解決問題能力的培養。學生獨立思考、自主學習的余地很小,完全處于被動接受狀態。在課堂教學上,該課程應充分利用多媒體教學和板書教學的優缺點,結合環境專業的特點,采用多媒體結合板書進行課堂教學。多媒體相對直觀,在有限時間內所涵蓋的內容量大,尤其是大量的環境工程仿真視頻或在現場實錄片段,可以將各類型設備的結構以及工作狀況生動地顯示出來,調動了學生學習積極性,對于理論知識的運用和掌握,有著很大促進作用。但是,單純的多媒體教學容易使教學氣氛沉悶,過于單調,因此應該配合板書教學。如講授大氣擴散模式時,學生普遍反映公式太長,難于記憶。通過板書,一步步推導,增加課堂互動,學生容易理解記憶。除了多媒體教學和板書教學外,對于有些章節,可以讓學生自己查閱資料、分析總結,或分組討論,推薦代表發言。如大氣污染與全球氣候部分,內容容易理解,可以提前給學生準備時間,讓學生代表上臺講解。這樣可以活躍課堂氣氛,發揮學生主觀能動性,給學生提供一個廣闊的思維空間。
3實踐教學環節改革探討
實踐教學環節是課程教學體系的重要組成部分,是保證教學質量必不可少的環節,對培養學生的動手能力和應用專業理論解決實際問題的能力起到重要作用。主要包括實驗、實習、課程設計等。
3.1實驗教學改革
華北水院實驗室的使用比較封閉,學生一般在實驗課時才有機會在實驗室操作實驗儀器設備,難以滿足學生各種課外研究的需求。另外還存在學生人數多,老師少、儀器少等矛盾,一些實驗如電除塵器模擬、吸收法脫硫等不能開設。學生在遇到問題時通常依靠老師來解決,在試驗中缺乏主動性,能力得不到及時地培養和提高。為解決這些問題,實驗室應該對學生開放[3],學生提出申請,經實驗室主任批準后,可自行使用實驗室,另外增加課程實驗,課程實驗一般占課程總學時的30~40%[4]。
3.2課程設計教學改革
大氣污染控制工程課程設計為教學的重要環節。通過課程設計,調閱大量文獻資料,能進一步消化和鞏固《大氣污染控制工程》所學內容,并使所學的知識系統化,培養運用所學理論知識進行凈化系統設計的初步能力。大氣課程設計排在第7學期,設計時間為兩周。設計題目為某燃煤鍋爐房煙氣除塵系統設計,具有一定的應用價值。設計內容包括:系統設計方案的分析確定,除塵器的比選,管網布置及計算,系統阻力計算,風機及電機的選型等,設計成果為繪制系統平面布置圖和系統圖,編寫設計說明書、計算書。該課程設計需要大量參考書,學生發現很多參考書在圖書館找不到,如陸耀慶主編的供暖通風設計手冊,航天部第七研究設計院編寫的工業鍋爐房設計手冊,煙囪設計手冊等等;在設計后期,學生需要利用計算機繪制系統圖,編寫設計說明書計算書,但機房的計算機太陳舊,經常出現死機、保存文件打不開等情況,嚴重影響了課程設計的質量。希望學校能豐富大氣污染控制工程課程設計方面書籍,提供給學生更好的上機環境,提高該課設質量。大氣課設開始時間一般在12月份,正是學生考研沖刺時期,大部分學生為了考研,花幾天時間簡單對付一下,甚至抄襲別人的成果,設計成果質量一般,沒有達到預期效果。如果將本課程排在第6學期,則能較好的避免這種情況,效果要好的多。
3.3實習
環境工程專業的實習主要有認識實習和畢業實習。在學氣污染控制工程課程之前,學生要進行認識實習。認識實習是學生明確專業培養方向、服務行業狀況的重要一環。認識實習時間為2周,參觀的地點為污水處理廠、熱電廠、垃圾焚燒廠等。通常,與大氣污染控制有關的工廠只參觀一家,認識實習時間太短,學生往往只是走馬觀花,所起作用有限。如果在進入實習場地之前,對實習場地的相關情況,涉及到課程內容的基本原理、設備、系統、流程做概括性的講解(最好采用多媒體手段進行),使學生進入實習場地后做到心中有數,則對以后該課程的學習起到一個很好的鋪墊作用。畢業實習安排在第8學期,學生學氣污染控制工程之后。畢業實習有集中實習和分散實習兩種方式[5]。集中實習是老師帶領多數學生到不同的實習單位實習,這樣可以增加學生的見識,拓寬其知識面。分散實習的學生根據自己的特點和興趣,找到合適的實習單位,或直接到簽約的單位實習,提前熟悉工作環境。畢業實習時,因掌握了與大氣污染控制相關專業知識,通過講解人員的解說,學生能較好的將課程理論知識與實際設備、流程、基本原理等對應起來,做到融會貫通。
4考核方法改革
一直以來該課程考核都是采用傳統的筆試方式,并且大多在課程結束時進行。華北水院的課程成績為筆試成績90%,平時成績僅為10%。這就造成了學生平常沒壓力,不好好聽課,甚至逃課,做作業不積極,甚至抄襲,考前拼命突擊,死記硬背公式,對知識一知半解,不能靈活運用,還容易出現作弊現象。從學生長遠發展來看,由于缺乏主動性,知識根基不深,不能將知識轉變為能力,影響后繼學業學習乃至進一步深造,缺乏發展后勁。本課程應加強平時考核力度,增加平時成績的比重,由傳統的90%和10%轉變為70%和30%,即平時成績占30%,期末考試占70%。從單純考核知識過渡到知識、能力、素質并重。平時成績包括平時作業完成情況、參加課堂聽課情況、課堂問答表現等。
5結語
通過對大氣污染控制工程課程體系進行改革,更新教學內容、改革教學方式、采用多媒體教學與板書教學相互補充、理論與實踐密切結合等途徑,合理優化課程的內容和結構,對培養綜合性、研究與創新型人才具有十分重要的意義。但教學改革是一項系統工程,需要教師、學生、學校各職能部門積極配合、參與。對于大氣污染控制工程教學,不僅要掌握基本理論知識,還要適應社會發展需要,只有這樣,才能培養社會需要的高素質人才,實現真正的素質教育。