新形勢(shì)下能動(dòng)類(lèi)專(zhuān)業(yè)大氣污染控制工程教改探索

趙兵濤

(上海理工大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院,上海 200093)

新形勢(shì)下能動(dòng)類(lèi)專(zhuān)業(yè)大氣污染控制工程教改探索

趙兵濤

(上海理工大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院,上海 200093)

“大氣污染控制工程”是能源與動(dòng)力工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)課。為了深入切合專(zhuān)業(yè)設(shè)置的側(cè)重與特色,結(jié)合新形勢(shì)下能源動(dòng)力類(lèi)典型工科本科生培養(yǎng)要求和目標(biāo),從內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方式尤其是工程課程設(shè)計(jì)和雙語(yǔ)及全英教學(xué)方面進(jìn)行了該課程教學(xué)改革的嘗試和探索,以期對(duì)相近專(zhuān)業(yè)同類(lèi)課程的教學(xué)改革起到參考作用。

大氣污染控制工程;能源動(dòng)力專(zhuān)業(yè);教學(xué)內(nèi)容;工程課程設(shè)計(jì);雙語(yǔ)/英語(yǔ)教學(xué)

Abstract： “Air Pollution Control Engineering (APCE)” is an important specialized course for majors in energy and power engineering.To further adapt to the highlights and features of the major curriculum design and to adapt to the new requirements for undergraduate students majoring in energy and power engineering,the writer conducted an exploration research on improving the teaching of APCE in terms of teaching content,teaching methods in particular engineering design and electronic practice,bilingual and/or English teaching.The results will provide a positive reference for the course of APCE closely-related majors.

Keywords：airpollutioncontrolengineering;majorsofenergyandpowerengineering;coursecontent;engineeringpractice;bilingualorEnglishteaching

國(guó)內(nèi)目前開(kāi)設(shè)能源動(dòng)力類(lèi)專(zhuān)業(yè)的高等院校已達(dá)173所,該專(zhuān)業(yè)成為培養(yǎng)能源動(dòng)力類(lèi)工科人才的中堅(jiān)力量。“大氣污染控制工程”是研究大氣污染物生成排放及控制的基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)的一門(mén)課程[1],也是我國(guó)高等院校能源動(dòng)力類(lèi)本專(zhuān)科的重要專(zhuān)業(yè)課程之一。“大氣污染控制工程”課程是面向能源與動(dòng)力類(lèi)本科生開(kāi)設(shè)的,迄今已十年有余。經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)改革,該課程在體現(xiàn)專(zhuān)業(yè)特征、掌握知識(shí)點(diǎn)、培養(yǎng)學(xué)生思維能力等方面均取得了較大發(fā)展。

隨著國(guó)家“卓越工程師計(jì)劃”[2]、高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程[3]和若干提高本科教學(xué)質(zhì)量工程計(jì)劃舉措[4]的提出和實(shí)施,以學(xué)生和教學(xué)為本,改革教學(xué)方法、提升專(zhuān)業(yè)教學(xué)能力、提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的要求已上升到新的高度。目前大多數(shù)開(kāi)設(shè)能源與動(dòng)力工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)的工科院均致力于重點(diǎn)打造精品本科教育,而“發(fā)展能源動(dòng)力類(lèi)等特色專(zhuān)業(yè)”和“推進(jìn)國(guó)際化教育”[5]的培養(yǎng)導(dǎo)向也對(duì)本科課程教學(xué)提出了新的要求。因此,在這一背景下,有針對(duì)性地進(jìn)一步有效推進(jìn)“大氣污染控制工程”的教學(xué)改革,以適應(yīng)新的能源動(dòng)力類(lèi)本科生教學(xué)與培養(yǎng)形勢(shì),對(duì)于提高教學(xué)質(zhì)量、提高學(xué)生工科素質(zhì)具有積極意義。

一、能源動(dòng)力類(lèi)專(zhuān)業(yè)大氣污染控制工程課程教學(xué)的現(xiàn)狀和問(wèn)題

從高等院校能源與動(dòng)力工程類(lèi)課程的設(shè)置特點(diǎn)和側(cè)重角度看,當(dāng)前“大氣污染控制工程”的課程教學(xué)內(nèi)容和方法仍存在不完善之處,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(1)內(nèi)容設(shè)置的側(cè)重性。國(guó)內(nèi)目前面向能源動(dòng)力類(lèi)本科生課程教學(xué)使用的《大氣污染控制工程》教材共有十余種。這些教材的教學(xué)內(nèi)容在知識(shí)體系、內(nèi)容分布、邏輯架構(gòu)等方面均具有獨(dú)到之處,具有一定的借鑒意義[6]。但是,大多數(shù)“大氣污染控制工程”教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置基本沿著大氣污染物的產(chǎn)生—擴(kuò)散—控制—系統(tǒng)—影響的主線(xiàn),內(nèi)容安排基本遵循大氣污染概述—標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)—污染物的擴(kuò)散與輸運(yùn)—顆粒污染控制—?dú)鈶B(tài)污染物控制—控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)—與全球環(huán)境關(guān)系的次序,比較適合于廣義的一般的專(zhuān)業(yè)設(shè)置,但不能充分體現(xiàn)能源動(dòng)力類(lèi)專(zhuān)業(yè)特色的實(shí)際。

(2)教學(xué)內(nèi)容的前沿性?，F(xiàn)有的《大氣污染控制工程》教材的教學(xué)內(nèi)容,總體而言較難做到內(nèi)容上既能夠繼承現(xiàn)有成熟的理論、方法、技術(shù),又能夠適應(yīng)學(xué)科新形勢(shì)的發(fā)展,包括對(duì)能源動(dòng)力類(lèi)尤其是與熱能動(dòng)力工程相關(guān)的大氣污染控制領(lǐng)域的最新研究成果、新理論、新方法、新技術(shù)的吸納。例如多數(shù)教學(xué)內(nèi)容對(duì)于熱能動(dòng)力切合比較密切的內(nèi)容如Hg污染控制、煙氣CO2控制等內(nèi)容的介紹不具備或不全面。另外,關(guān)于機(jī)動(dòng)車(chē)移動(dòng)源污染控制的內(nèi)容不太適合于面向熱電廠(chǎng)或工業(yè)爐固定源污染控制的能源動(dòng)力類(lèi)專(zhuān)業(yè)設(shè)置的特色和定位。

(3)理論知識(shí)與工程(含電子化)實(shí)踐能力的結(jié)合程度。大多數(shù)能源動(dòng)力類(lèi)本科生均能熟練使用一定數(shù)量的程序語(yǔ)言(如Excel,Visual B,C++和Matlab等)進(jìn)行計(jì)算和使用(AutoCAD等)圖形軟件進(jìn)行電子化制圖。在此形勢(shì)下,“大氣污染控制工程”的教學(xué)應(yīng)當(dāng)與時(shí)俱進(jìn),應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)學(xué)生在知識(shí)內(nèi)容學(xué)習(xí)的過(guò)程中,會(huì)將一些具體的模型計(jì)算和設(shè)備設(shè)計(jì)流程融入到輔之以電子化的課程工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中去的能力,從而達(dá)到學(xué)以致用。

(4)采用雙語(yǔ)或英文的“大氣污染控制工程”課程教學(xué)。雖然大多數(shù)高等院校已經(jīng)相繼進(jìn)行了“大氣污染控制工程”的雙語(yǔ)或英文教學(xué)探索[7],但是采用的教學(xué)內(nèi)容多是基于Noel de Nevers主編的AirPollutionControlEngineering(Second edition)[8]。從內(nèi)容設(shè)置上看,也存在與能源動(dòng)力特色切合程度不深的問(wèn)題。

二、教學(xué)改革思路和措施

(一)側(cè)重專(zhuān)業(yè)設(shè)置和突出教學(xué)特色

根據(jù)能源動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)的實(shí)際和特色,選擇在汲取現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,使教學(xué)內(nèi)容有所側(cè)重,遵循有所為有所不為的改革策略。在內(nèi)容架構(gòu)體系上按照大氣污染控制的基本概念—基本原理—技術(shù)方法與設(shè)備這一架構(gòu)有所側(cè)重的設(shè)計(jì)。在針對(duì)性方面,深化固定源顆粒控制的氣溶膠原理、有害氣體控制基礎(chǔ)理論;強(qiáng)化知識(shí)的具體應(yīng)用和工程設(shè)計(jì)及具體例證;考慮與熱能動(dòng)力密切相關(guān)的火電、鍋爐、工業(yè)爐窯固定源污染物的監(jiān)測(cè)方法等介紹等。在側(cè)重性方面,結(jié)合能源動(dòng)力領(lǐng)域中固定源燃燒大氣污染的專(zhuān)業(yè)設(shè)置和課程體系,淡化或排除專(zhuān)業(yè)設(shè)置和特色關(guān)聯(lián)不大的知識(shí)內(nèi)容和模塊,例如污染物的擴(kuò)散、集塵系統(tǒng)和管道設(shè)計(jì)、機(jī)動(dòng)車(chē)污染控制和與化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)密切相關(guān)的有機(jī)物VOC污染控制等部分,修訂、補(bǔ)充主要針對(duì)化石能源燃燒過(guò)程中的污染控制原理、技術(shù)與裝備的知識(shí)內(nèi)容,例如完善微細(xì)顆粒包括PM10和PM2.5相關(guān)內(nèi)容、國(guó)際上最新的關(guān)于燃燒過(guò)程中Hg排放的相關(guān)內(nèi)容、最新的關(guān)于CCS(Carbon Dioxide Capture & Storage,CO2捕捉與封存)技術(shù)的內(nèi)容,以及典型污染物一體化集成脫除方向研究的最新內(nèi)容等。

同時(shí),在教學(xué)中突出成熟性和前沿性相結(jié)合的原則。在教學(xué)內(nèi)容總體上既能夠繼承現(xiàn)有成熟的理論、方法、技術(shù),又能包含能源動(dòng)力類(lèi)大氣污染控制領(lǐng)域的最新研究和進(jìn)展,重視新理論、新方法、新技術(shù)的吸納,例如上述對(duì)最新的污染如Hg、煙氣CO2等控制內(nèi)容的納入。此外,教學(xué)內(nèi)容還補(bǔ)充和完善了對(duì)典型固定源大氣污染物包括顆粒物、SO2、NOx及Hg的監(jiān)測(cè)方法的原則及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了吸納和介紹。同時(shí),更新教學(xué)內(nèi)容和體系的以實(shí)現(xiàn)雙語(yǔ)或英語(yǔ)教學(xué)相互補(bǔ)充。表1為適合能源動(dòng)力類(lèi)專(zhuān)業(yè)設(shè)置而修訂的教學(xué)內(nèi)容。

表1 為適合高校能源動(dòng)力類(lèi)專(zhuān)業(yè)而修訂的“大氣污染控制工程”教學(xué)內(nèi)容Tab.1 Course content of “Air Pollution ControlEngineering” for major of Energy andPower Engineering in USST

(二)探索相輔相成的工程課程設(shè)計(jì)和雙語(yǔ)及全英課程教學(xué)方法

1.強(qiáng)化工程課程設(shè)計(jì)

能源動(dòng)力類(lèi)工科本科生一個(gè)重要的培養(yǎng)目標(biāo)之一是培養(yǎng)能源與動(dòng)力工程領(lǐng)域內(nèi)具備卓越工程實(shí)踐能力和國(guó)際化視野的技術(shù)人才。這一目標(biāo)要求“大氣污染控制工程”的課程教學(xué)在理論知識(shí)學(xué)習(xí)的同時(shí)保障實(shí)踐能力的培養(yǎng)[9-10]。因此,在教學(xué)中注重進(jìn)行理論學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上的工程課程設(shè)計(jì),體現(xiàn)小型化、模塊化、電子化實(shí)踐的內(nèi)容和特色。目的是通過(guò)課程設(shè)計(jì),來(lái)復(fù)習(xí)、鞏固所學(xué)過(guò)的知識(shí),并與實(shí)踐相結(jié)合從而做到學(xué)以致用。

為此,在架構(gòu)上新補(bǔ)充完善大氣污染控制理論、突出工程實(shí)踐包括工藝和設(shè)備設(shè)計(jì)的原理、方法、步驟與流程,吸納并結(jié)合具體工程實(shí)踐進(jìn)行案例結(jié)合設(shè)計(jì),加強(qiáng)課程設(shè)計(jì)的比例。具體而言,在緒論部分嘗試使用網(wǎng)絡(luò)資料比較大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的演變與發(fā)展(GB 3095—1982,GB 3095—1996,GB 3095—2012) ,污染物生成部分采用基于Excel的燃燒理論空氣量、所產(chǎn)理論煙氣量、過(guò)量空氣時(shí)依據(jù)煙氣內(nèi)RO2、O2和CO成分進(jìn)行過(guò)量空氣系數(shù)反算的自動(dòng)化電算流程,以及在大氣污染控制設(shè)備部分對(duì)靜電、過(guò)濾、濕式顆粒污染控制設(shè)備及典型SO2吸收塔和典型Hg或CO2吸收塔或吸附床等輔以電子化的課程設(shè)計(jì)(見(jiàn)表1)。

2.推進(jìn)雙語(yǔ)及英語(yǔ)課程教學(xué)

雙語(yǔ)和英語(yǔ)教學(xué)是培養(yǎng)能源動(dòng)力類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才國(guó)際化的重要途徑之一?！按髿馕廴究刂乒こ獭钡碾p語(yǔ)和英語(yǔ)教學(xué)亦不例外。為此,授課時(shí)一般先初步嘗試課程局部?jī)?nèi)容的雙語(yǔ)教學(xué),之后逐步過(guò)渡到英語(yǔ)教學(xué)。為保證教學(xué)效果,一是在中文課程中心網(wǎng)站的基礎(chǔ)上,建立起與之對(duì)應(yīng)的英文課程網(wǎng)站,便于在電子移動(dòng)終端隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)和師生交流;二是在課程講授過(guò)程中特別注意電子課件的中英文對(duì)照,對(duì)于重點(diǎn)內(nèi)容采用中英文同時(shí)講解的方式,努力營(yíng)造英文授課的氛圍與環(huán)境。

三、面臨的挑戰(zhàn)

(1)課程的硬件資源建設(shè)需要進(jìn)一步加深和拓展。如前所述,在以能源動(dòng)力為專(zhuān)業(yè)特色的“大氣污染控制工程”教學(xué)過(guò)程目前經(jīng)常采用取舍和補(bǔ)充的方法修正教學(xué)內(nèi)容,一定程度上限制了專(zhuān)業(yè)特色和現(xiàn)有的知識(shí)體系的銜接性。因此,針對(duì)固定燃燒源大氣污染控制的專(zhuān)業(yè)設(shè)置特色,編撰與之匹配、適合特色的教材及教輔書(shū)籍是首要問(wèn)題。

(2)能夠進(jìn)行全過(guò)程英文授課的師資需要重點(diǎn)培養(yǎng)。盡管大多數(shù)高校該課程已建立相應(yīng)的“大氣污染控制工程”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì),其中不乏具有海外留學(xué)經(jīng)歷人員,對(duì)雙語(yǔ)教學(xué)沒(méi)有較大問(wèn)題,但對(duì)全過(guò)程英文授課尤其是大氣污染控制專(zhuān)業(yè)知識(shí)的口語(yǔ)表達(dá)能力仍相對(duì)薄弱。此外,雙語(yǔ)及全英教學(xué)的主要挑戰(zhàn)還表現(xiàn)為學(xué)生的專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)水平不一,雖然多數(shù)會(huì)達(dá)到大學(xué)英語(yǔ)四級(jí)、六級(jí)水平,但專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)基礎(chǔ)包括專(zhuān)業(yè)語(yǔ)匯和專(zhuān)業(yè)知識(shí)理解的參差不齊仍是比較突出的問(wèn)題。

(3)小型化、模塊化及電子化的工程課程設(shè)計(jì)及其在目前考評(píng)機(jī)制中的定位與權(quán)重問(wèn)題需要進(jìn)一步科學(xué)合理地加以確定。

四、結(jié)束語(yǔ)

隨著能源與動(dòng)力類(lèi)典型工科本科專(zhuān)業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)、定位與形勢(shì)的改變,作為其重要課程之一的“大氣污染控制工程”教學(xué)內(nèi)容和方法亦應(yīng)隨之適應(yīng)和調(diào)整。通過(guò)課程內(nèi)容、輔以電子化的工程課程設(shè)計(jì)、雙語(yǔ)或英語(yǔ)教學(xué)等教學(xué)內(nèi)容和方法的改進(jìn),不斷提高具有專(zhuān)業(yè)特色的該類(lèi)課程的教學(xué)效果以及學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)以致用的能力,同時(shí)克服和解決面臨的具體問(wèn)題,仍是今后該課程教學(xué)改革努力的方向之一。

[1] 郝吉明,馬廣大,王書(shū)肖.大氣污染控制工程[M].第三版.北京:高等教育出版社,2010.

[2] 扶慧娟,辛勇.推行“卓越工程師計(jì)劃”培養(yǎng)實(shí)踐型工程人才[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2011,28(11):155-158.

[3] 中華人民共和國(guó)教育部.教育部 財(cái)政部關(guān)于“十二五”期間實(shí)施“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”的意見(jiàn)[EB/OL].(2011-07-01)[2016-02-20]http:∥www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201107/t20110701_125202.html.

[4] 上海市教育委員會(huì).關(guān)于開(kāi)展市屬本科高校骨干教師教學(xué)激勵(lì)計(jì)劃試點(diǎn)工作的通知[EB/OL].(2012-11-27)[2016-02-20]http:∥www.shmec.gov.cn/html/xxgk/201211/406112012017.php.

[5] 人民網(wǎng)教育頻道.上海理工大學(xué):“三管齊下”提高本科生質(zhì)量[EB/OL].(2015-06-03)[2016-02-20].http:∥edu.people.com.cn/n/2015/0603/c1053-27096298.html.

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(編輯: 鞏紅曉)

ExplorationonImprovingtheTeachingof“AirPollutionControlEngineering”forMajorsinEnergyandPowerEngineering

ZhaoBingtao

(SchoolofEnergyandPowerEngineering,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093,China)

2016-04-15

上海理工大學(xué)2016年度“精品本科”系列教材建設(shè)項(xiàng)目;2015年能源與動(dòng)力工程學(xué)院本科重點(diǎn)課程項(xiàng)目

趙兵濤(1976-),男,副教授。研究方向燃燒源大氣污染控制工程教學(xué)與科研。 E-mail:zhaobingtao@usst.edu.cn

G 642

A

1009-895X(2017)03-0262-04

10.13256/j.cnki.jusst.sse.2017.03.012