獨(dú)立學(xué)院基于CDIO理念下“大氣污染控制工程”課程教學(xué)改革初探

胡靜姝

(東莞理工學(xué)院城市學(xué)院，廣東 東莞 523106)

在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的現(xiàn)狀下，隨之而來的環(huán)境問題也日益凸顯，無論從招生還是就業(yè)方面考慮，與環(huán)境相關(guān)的專業(yè)也成為獨(dú)立學(xué)院熱捧的專業(yè)方向。東莞理工學(xué)院城市學(xué)院成立于2004年，2014年申報(bào)開設(shè)了環(huán)境工程專業(yè)(本科)，《大氣污染控制工程》是該專業(yè)的核心課程之一，現(xiàn)階段教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容均按照母體學(xué)校環(huán)工專業(yè)的體系執(zhí)行。但目前在國(guó)內(nèi)的獨(dú)立學(xué)院環(huán)工專業(yè)的相關(guān)教育中，普遍遇到教學(xué)內(nèi)容選擇寬泛、教學(xué)模式仍以“灌輸式”或 “填鴨式”為主、理論教學(xué)為主實(shí)踐性教學(xué)很少等相關(guān)的問題。為解決以上問題尤其是學(xué)生在實(shí)踐方面的短板，2015年起，東莞理工學(xué)院城市學(xué)院規(guī)劃與整合“大氣污染控制工程”教學(xué)大綱，構(gòu)建了基于CDIO理念下課程知識(shí)體系如圖1。借鑒CDIO標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)和規(guī)劃培養(yǎng)方案、教學(xué)大綱和教學(xué)要求，在理論教育和實(shí)踐教育將學(xué)生的課程教育置于現(xiàn)代工程背景下，將現(xiàn)代工程師素養(yǎng)的培養(yǎng)結(jié)合學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，納入到課程教學(xué)建設(shè)中，注重基礎(chǔ)知識(shí)原理和技術(shù)推理的教授，夯實(shí)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生善于“構(gòu)想-設(shè)計(jì)-實(shí)施-操作”的工程設(shè)計(jì)能力，同時(shí)鍛煉了學(xué)生分析解決工程操作型問題的能力[1]。

圖1 以工程項(xiàng)目為導(dǎo)向的CDIO課程體系

1 建立CDIO課程體系

1.1 構(gòu)思(C):工程導(dǎo)入

工程導(dǎo)入的目的是確定工程實(shí)踐框架，講解基礎(chǔ)理論知識(shí)的同時(shí)，讓學(xué)生了解學(xué)習(xí)大氣污染控制工程可以用以解決哪些實(shí)際問題。圖1中工程導(dǎo)入，教師可以介紹一些自己參與的工程項(xiàng)目，如30 t循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硫、脫硝、除塵工程技術(shù)設(shè)計(jì)方案，該方案采用了采用石灰-石膏法脫硫，采用濾袋和旋風(fēng)組合除塵。教師采用實(shí)例剖析，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中就可以有針對(duì)性的加強(qiáng)污染控制理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。

1.2 設(shè)計(jì)(D)：專業(yè)知識(shí)、課程實(shí)驗(yàn)

就工程導(dǎo)入需要的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行強(qiáng)化，結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件，合理安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。例如我院由于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限，尤其大氣相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備更是缺乏。所以，現(xiàn)階段我院學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，主要依靠仿真軟件的操作方式來代替。在進(jìn)行仿真軟件操作時(shí)，就應(yīng)該有側(cè)重的開展工程導(dǎo)入項(xiàng)目需要涉及的設(shè)備應(yīng)用。另外結(jié)合我院大氣實(shí)驗(yàn)室具備的旋風(fēng)袋式組合除塵設(shè)備以及二氧化硫吸收中試設(shè)備，還可以組織能力較強(qiáng)的同學(xué)，利用生活中的一些簡(jiǎn)單材料，按照比例做出一些小型的簡(jiǎn)易除塵器成品。

1.3 實(shí)施(I)：課程設(shè)計(jì)

該部分是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行的應(yīng)用考察，項(xiàng)目如除塵器(旋風(fēng)、重力、過濾式除塵器)的設(shè)計(jì)，煙囪設(shè)計(jì)等，這樣可以使學(xué)生將所理論結(jié)合實(shí)踐。該類項(xiàng)目采用多個(gè)學(xué)生自由組合成團(tuán)隊(duì)，按團(tuán)隊(duì)分工協(xié)作，最后完成設(shè)計(jì)報(bào)告。

1.4 運(yùn)行(O)：畢業(yè)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的內(nèi)容涉及方面較多，程序和流程較復(fù)雜，可以采取讓學(xué)生做一個(gè)中型工程項(xiàng)目以達(dá)到學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的目的。大約需要3～6個(gè)月時(shí)間來完成，項(xiàng)目如某工廠脫硫、脫硝、除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等，該項(xiàng)目一般比較復(fù)雜所涉及方面比較多。希望經(jīng)過相關(guān)課程與項(xiàng)目2的訓(xùn)練后，要求學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)，能夠?qū)σ粋€(gè)工程項(xiàng)目完全地展開構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行，系統(tǒng)地完成一個(gè)工程實(shí)踐，讓學(xué)生從解決工程問題的角度學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，進(jìn)而形成對(duì)工程的興趣，并初步掌握工程思維方法[2]。

2 基于工程項(xiàng)目，改革教學(xué)內(nèi)容

由于在后期實(shí)施(I)和運(yùn)行(O)引入的工程項(xiàng)目主要是和除塵器的設(shè)計(jì)有關(guān)，所以在教學(xué)過程中可以側(cè)重除塵設(shè)備。例如：教材第四章機(jī)械除塵設(shè)備中“旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)”原本就是核心教學(xué)內(nèi)容，再加上后期項(xiàng)目設(shè)計(jì)會(huì)涉及，所以該章節(jié)授課

的教學(xué)重點(diǎn)為旋風(fēng)除塵器各部分尺寸比例、除塵效率、壓力損失。教學(xué)難點(diǎn)為學(xué)生能熟練的完成旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)及選型。在教學(xué)過程中注重以學(xué)生為主體，教師運(yùn)用專業(yè)技術(shù)引導(dǎo)學(xué)生自主完成旋風(fēng)除塵工藝的設(shè)計(jì)及計(jì)算過程，培養(yǎng)學(xué)生形成咨詢→計(jì)劃→實(shí)施→檢驗(yàn)的設(shè)計(jì)能力[3]。

3 基于工程項(xiàng)目，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)

在實(shí)踐教學(xué)的開展過程中，由于我院實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限，尤其大氣相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備更是缺乏。所以，現(xiàn)階段我院學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，主要依靠仿真軟件的操作方式來代替， 結(jié)合后期實(shí)施(I)和運(yùn)行(O)引入的工程項(xiàng)目，仿真軟件可以選擇風(fēng)機(jī)性能實(shí)驗(yàn)、速度分布實(shí)驗(yàn)、通風(fēng)阻力實(shí)驗(yàn)、能量方程實(shí)驗(yàn)、二氧化硫吸收實(shí)驗(yàn)、旋風(fēng)除塵器實(shí)驗(yàn)、布袋除塵器、文氏管除塵器、水膜除塵器。進(jìn)行針對(duì)性的操作。但同時(shí)，很多設(shè)備同學(xué)們只是會(huì)在軟件上操作，一旦實(shí)際涉及到設(shè)備的參數(shù)計(jì)算和設(shè)計(jì)時(shí)，依舊是無從下手。雖然我院實(shí)驗(yàn)室有引進(jìn)兩套實(shí)驗(yàn)室中試設(shè)備，分別是旋風(fēng)袋式組合除塵設(shè)備以及二氧化硫吸收設(shè)備，但是主要以演示性試驗(yàn)為主。所以為了更好地強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，在給出一一些基礎(chǔ)條件下，要求學(xué)生自主對(duì)旋風(fēng)除塵器進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)，算和選擇相應(yīng)尺寸。并且要求學(xué)生用塑料、膠管等簡(jiǎn)單的材料，制作一個(gè)簡(jiǎn)易的旋風(fēng)除塵設(shè)備模型。

4 基于CDIO建立教學(xué)評(píng)價(jià)體系

傳統(tǒng)的課堂成績(jī)?cè)u(píng)定，是由任課教師通過試卷考試確定學(xué)生成績(jī)。在CDIO教學(xué)中，評(píng)價(jià)方法則重在能力培養(yǎng)。在“大氣污染控制工程”的考評(píng)中，將平時(shí)成績(jī)進(jìn)行細(xì)化，分為課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)情況及考試卷面等內(nèi)容，分為卷面成績(jī)只占三到四成，更注重考核學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)情況，特別是在工程項(xiàng)目實(shí)踐環(huán)節(jié)所表現(xiàn)出來的能力給予肯定，有利于促進(jìn)學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力[4]。課程工程項(xiàng)目結(jié)束時(shí)，教師除了要以試卷形式對(duì)學(xué)生進(jìn)行理論知識(shí)的考核，還要以分組答辯的形式對(duì)該組學(xué)生項(xiàng)目完成情況進(jìn)行考核。答辯流程為首先由學(xué)生展示工程項(xiàng)目最后成果，然后每位同學(xué)根據(jù)自己在小組中的分工情況，詳細(xì)介紹項(xiàng)目推進(jìn)過程中主要解決的問題及采用的解決方法，最后提交項(xiàng)目報(bào)告。

5 結(jié)語

本次東莞理工學(xué)院城市學(xué)院《大氣污染控制工程》課程基于CDIO的教學(xué)改革嘗試，是以獨(dú)立學(xué)院現(xiàn)狀以及社會(huì)對(duì)環(huán)境工程專業(yè)人才的需求背景下，有針對(duì)性地進(jìn)行了改革的嘗試。實(shí)踐表明多植入工程設(shè)計(jì)參與環(huán)節(jié)，改變學(xué)生作為課堂教學(xué)的主體，能夠取得更好的教學(xué)效果。但項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究還不夠深入和完善，還需要廣大的教育工作者在自身領(lǐng)域積極探索、研究。