污染控制類課程體系集成化建設(shè)

張學(xué)楊

[摘 要]污染控制類課程是環(huán)境工程學(xué)科的重要專業(yè)課程，主要包括水、大氣、物理性污染控制工程以及固體廢棄物處理與處置。該類課程體系的集成化的建設(shè)，有利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。以大氣污染控制工程為例，圍繞污染控制工程課程體系的集成化建設(shè)，按課程不斷深入的順序，從課堂理論教學(xué)入手，深入探討了實踐教學(xué)中的實驗、認識實習(xí)以及課程設(shè)計等教學(xué)環(huán)節(jié)的改革。

[關(guān)鍵詞]環(huán)境工程 污染控制 課程體系 集成化

[中圖分類號] G642.0；G423 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）05-0140-02

我國2012年《中國環(huán)境狀況公報》顯示：全國二氧化硫排放量為2117.6萬噸，氮氧化物排放量為2337.8萬噸，以上數(shù)據(jù)進一步說明，我國污染總體情況十分嚴峻，亟須進行科學(xué)有效的治理。作為培養(yǎng)環(huán)境類專業(yè)人才的高等學(xué)校，如何造就一批能夠滿足國家重大需求的高素質(zhì)的環(huán)境治理專業(yè)人才隊伍已成當(dāng)務(wù)之急，而作為實現(xiàn)素質(zhì)教育的課程體系建設(shè)無疑是任重道遠。

污染控制類課程是環(huán)境專業(yè)學(xué)生重點專業(yè)課，主要包括大氣污染控制工程、水污染控制工程、物理性污染控制工程以及固體廢棄物處理與處置這四門課程，其中大氣污染控制工程是關(guān)于大氣污染防治技術(shù)與理論的核心課程，該課程系統(tǒng)地介紹了大氣污染防治的基本概念、基本原理以及典型工藝和主要設(shè)備。通過對該課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生運用環(huán)境科學(xué)、工程學(xué)及其他相關(guān)學(xué)科的理論與方法，分析和解決大氣污染問題的能力。因此，該課程對于環(huán)境專業(yè)人才的培養(yǎng)有著舉足輕重的地位。本文介紹了筆者對大氣污染控制工程集成化教學(xué)改革的一點構(gòu)想，希望有助于環(huán)境工程加快推行素質(zhì)教育的步伐。

一、理論教學(xué)

（一）多媒體教學(xué)

隨著社會的發(fā)展，科技的進步，多媒體設(shè)備在教學(xué)中的使用越來越普及。多媒體可視化是理解抽象理論問題和解釋復(fù)雜現(xiàn)象的重要工具，在自然科學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。自多媒體可視化概念提出以來，該技術(shù)的研究已經(jīng)取得了長足進步。目前，可視化教學(xué)已經(jīng)引起教育界的關(guān)注。國外，許多研究者已經(jīng)肯定了可視化在教學(xué)方面的作用和地位，近年來國內(nèi)研究者也開始了在可視化教學(xué)方面的研究。

在課堂的理論教學(xué)過程中，教師可借助多媒體手段，利用PPT課件全程實施多媒體教學(xué)，對于課程部分內(nèi)容利用可視化教學(xué)軟件以動畫形式進行演示，以促進學(xué)生對復(fù)雜問題的理解。在大氣污染控制工程課程教學(xué)中，學(xué)生在吸附法去除氣態(tài)污染物的學(xué)習(xí)中對于穿透曲線、破點等概念理解不清，在此可充分利用可視化教學(xué)的優(yōu)點，進行動畫演示，向?qū)W生展示吸附凈化法的工作過程，促進學(xué)生對抽象概念的理解和掌握。

（二）拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容

為激發(fā)學(xué)生對大氣污染控制工程的學(xué)習(xí)興趣，促進自主學(xué)習(xí)，向?qū)W生推薦一些與本課程相關(guān)的參考書目、國內(nèi)外期刊等擴充性資料，以便更多的獲取與本課程相關(guān)的知識信息，使學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)知識的同時，了解本專業(yè)的國內(nèi)外前沿發(fā)展動態(tài)?？赏扑]的代表性參考書目與期刊有《環(huán)境化學(xué)進展》《環(huán)境與工業(yè)氣體凈化技術(shù)》《大氣環(huán)境化學(xué)》《環(huán)境科學(xué)》《中國環(huán)境科學(xué)》《環(huán)境科學(xué)學(xué)報》《Atmospheric Environment》《Applied Catalysis B：Environmental》《Environmental Science & Technology》《Chemosphere》等。

（三）課堂互動提高學(xué)習(xí)效率

互動討論可以有效的提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，加深學(xué)生對理論知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生對所學(xué)知識的靈活運用。教學(xué)中就課堂所講述的內(nèi)容設(shè)立題目并提出問題，學(xué)生間相互討論并由老師當(dāng)場給予解答。例如，在煙氣脫硫章節(jié)講述完畢后，以我國西部某電場的煙氣脫硫為題目，讓學(xué)生選擇合適的脫硫工藝。脫硫工藝種類繁多，特點及適用范圍也各不相同，若要選擇最佳工藝，這就要求學(xué)生們對各種技術(shù)的優(yōu)缺點和適用條件進行充分比較，工藝比較的過程加深了學(xué)生對各種脫硫技術(shù)的理解和認識。學(xué)生在討論過程中暢所欲言他們的觀點以及理由，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，活躍了思維，激發(fā)了創(chuàng)造性，同時也培養(yǎng)了學(xué)生解決實際問題的能力。討論完畢，由教師對學(xué)生們的各種答案進行點評，并說明布由于西部缺水，因此在煙氣脫硫技術(shù)的選擇上要優(yōu)先考慮不消耗水的固體吸收法?；佑懻撌菫榱思由顚χR的理解和靈活運用，有些答案并不是唯一，因此教師應(yīng)鼓勵學(xué)生有不同的新穎見解。

二、實驗教學(xué)

（一）基礎(chǔ)實驗

基礎(chǔ)實驗是大氣污染控制工程課程實踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。人們認識事物的普遍規(guī)律是由感性認識逐漸發(fā)展為理性認識，而課堂教學(xué)中對事物往往注重原理本質(zhì)的講解，而忽略了感性認識的作用?；A(chǔ)實驗為學(xué)生提供了感性認識事物的機會，是培養(yǎng)學(xué)生動手能力的核心環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)素質(zhì)教育不可或缺的一部分。大氣污染控制工程課程的基礎(chǔ)實驗內(nèi)容主要包括：旋風(fēng)除塵器性能測定、袋式除塵器性能測定、電除塵器伏安特性測定、堿液吸收氣體中的SO2、活性炭吸附氣體中的SO2及NOx、柴油車煙度測量、粉塵真密度、分散度及比電阻測定等。

（二）設(shè)計型實驗

隨著教學(xué)改革的深化，設(shè)計型實驗已受到了各高校的普遍重視。大氣污染控制工程實驗建設(shè)時就應(yīng)考慮設(shè)計型實驗的實施。例如：給定某煙氣的組分及濃度，讓學(xué)生自行選擇處理工藝設(shè)計煙氣處理流程，使出口煙氣實現(xiàn)達標(biāo)排放且技術(shù)經(jīng)濟合理，設(shè)計完后通過實驗進行效果驗證。設(shè)計型實驗一方面提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面也增強了學(xué)生解決實際問題的能力，并激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造力。

（三）開放性實驗

由于課程大綱規(guī)定實驗均由教師統(tǒng)一規(guī)定內(nèi)容，統(tǒng)一實驗要求，統(tǒng)一實驗時間，在有限的實驗課時和統(tǒng)一的實驗時間管理中，難以滿足學(xué)生探索性、創(chuàng)新性的發(fā)展，在培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力上沒有重視學(xué)生的能力差異，缺乏個性能力培養(yǎng)，于是開放性實驗在該背景下應(yīng)運而生。開放性實驗所選內(nèi)容為常規(guī)實驗教學(xué)內(nèi)容以外的實驗項目，需要使用大型或精密實驗設(shè)備，內(nèi)容新穎、實用，且與工程實際和科學(xué)研究密切相關(guān)?？蛇x擇的內(nèi)容例如：“PM2.5的防控技術(shù)”、“煙道氣脫硫脫硝”、“貧燃狀態(tài)下汽車發(fā)動機尾氣脫硝”、“溫室氣體二氧化碳回收利用”等社會熱點問題。通過開放實驗室和開放實驗的方式，采用多種形式的開放式教學(xué)手段，給學(xué)生選擇實驗的主動權(quán)，從而達到尊重學(xué)生的個性發(fā)展、調(diào)動學(xué)生的實驗積極性、培養(yǎng)學(xué)生實驗意識和科研意識的目的，進而實現(xiàn)學(xué)生實驗?zāi)芰?、設(shè)計能力和創(chuàng)新能力的全面提高。

三、實踐教學(xué)

實踐教學(xué)是學(xué)生將理論知識進行實踐運用的一個過程，實踐教學(xué)的目的是能夠培養(yǎng)學(xué)生主動正確地運用理論知識解決實際問題的能力。實習(xí)是重要的實踐教學(xué)的形式，是培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)認同感的有效環(huán)節(jié)。通過實習(xí)，學(xué)生能夠明確專業(yè)培養(yǎng)方向、服務(wù)行業(yè)狀況，但應(yīng)防止實習(xí)流于形式，在進入實習(xí)場地之前，對實習(xí)場地的相關(guān)情況，涉及本課程內(nèi)容的基本原理、設(shè)備、系統(tǒng)、流程做概括性的講解，使學(xué)生進入實習(xí)場地后做到有的放矢，從而提高認識實習(xí)的效率。

以學(xué)生進行電廠的認識實習(xí)為例。在學(xué)生進入基地前，應(yīng)將該廠整體運行概況給學(xué)生做簡單介紹，并將本次實習(xí)的重點內(nèi)容給學(xué)生做概括性講解。關(guān)于電廠的除塵技術(shù)部分，要為學(xué)生大體講解除塵裝置的布置位置、型式、基本原理、除塵效率、運行概況等。關(guān)于煙氣脫硫技術(shù)部分，則要對該電廠所采用的煙氣脫硫工藝做概括性的講解，并把相關(guān)脫硫技術(shù)也做一個概括。上述前期準備對學(xué)生的認識實習(xí)會起到事半功倍的效果。

四、課程設(shè)計

課程設(shè)計是學(xué)生對所學(xué)知識進行鞏固、提高、靈活運用的綜合性環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計，要使學(xué)生受到工程基本技能的訓(xùn)練，包括工程計算、設(shè)備選型、流程設(shè)計、技術(shù)經(jīng)濟分析、繪圖等。設(shè)計題目的選取應(yīng)來源于大氣污染防治生產(chǎn)實際或具有一定應(yīng)用價值的模擬題目，盡量做到貼近現(xiàn)實。《課程設(shè)計任務(wù)書》、《課程設(shè)計指導(dǎo)書》應(yīng)科學(xué)合理編寫，對設(shè)計工作量的安排也要做到科學(xué)合理，避免出現(xiàn)因工作量過大，導(dǎo)致學(xué)生思考時間過少或?qū)υO(shè)計細節(jié)問題上關(guān)注不夠的現(xiàn)象。設(shè)計過程中教師加強啟發(fā)指導(dǎo)，并及時糾正學(xué)生設(shè)計中出現(xiàn)的錯誤，但不能過多干預(yù)，否則會導(dǎo)致學(xué)生設(shè)計中創(chuàng)新性不夠。設(shè)計考核中，教師既要考查學(xué)生是否掌握了正確的設(shè)計思想，也要注意設(shè)計細節(jié)是否正確與合理，同時鼓勵學(xué)生創(chuàng)作不同的設(shè)計方案。

五、結(jié)語

課程建設(shè)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及領(lǐng)域廣、內(nèi)容多的污染控制類課程的集成化建設(shè)，具有更大的難度。隨著科技的不斷進步，污染控制領(lǐng)域必將有大量的新技術(shù)及新工藝不斷出現(xiàn)，因此污染控制類課程體系集成化建設(shè)是一個不斷完善、不斷發(fā)展的過程，教育者應(yīng)本著科學(xué)發(fā)展觀的態(tài)度，不斷的探索課程建設(shè)的新內(nèi)容。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] Yale Center for Environmental Law and Policy Yale University & Center for International Earth Science Information Network Columbia University.Air Quality[E / B]http：//epi.yale.edu / epi / country-rankings，2014-3-8.

[2] 曾麗紅.我國環(huán)境規(guī)制的失靈及期治理[J].吉首大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2013（4）：73-78.

[3] 環(huán)境保護部.2012年中國環(huán)境狀況公報[R].北京：中國環(huán)境出版社，2012.

[4] 邢文利，李梁.思維可視化技術(shù)下的教學(xué)目標(biāo)建構(gòu)[J].教育科學(xué)，2013（2）：30-33.

[5] 胡海巖.系統(tǒng)科學(xué)視角下的中國大學(xué)發(fā)展[J].高等教育研究，2012（5）：1-7.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]