基于“五環(huán)六度”模式的“大氣污染控制工程”教學(xué)設(shè)計研究

黃茹婷

(安徽大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 合肥 230601)

1 “五環(huán)六度”教學(xué)模式的建構(gòu)

“五環(huán)”是指導(dǎo)學(xué)流程中的自研自探、合作探究、展示提升、質(zhì)疑評價、總結(jié)歸納五大環(huán)節(jié)；“六度”是要求教師導(dǎo)學(xué)設(shè)計及課堂操作過程中重視學(xué)習(xí)目標(biāo)的準(zhǔn)確度、自學(xué)指導(dǎo)的明晰度、合作學(xué)習(xí)的有效度、展示提升的精彩度、拓展延伸的合適度、當(dāng)堂反饋的有效度[1]。一個有效的“五環(huán)六度”模式，以“結(jié)構(gòu)”和“方法”為基礎(chǔ)，以“兩個要點”為目標(biāo)，保證了教育過程的有序性，體現(xiàn)了課堂的開放性[2]。

2 “大氣污染控制工程”教學(xué)設(shè)計的相關(guān)研究

2.1 研究現(xiàn)狀

近年來，中共中央和國務(wù)院先后通過了《大氣污染防治行動計劃》《改善農(nóng)村居住環(huán)境三年行動計劃》等全面推進美麗中國建設(shè)的措施。有效控制大氣污染是未來十年各國政府和社會在環(huán)境領(lǐng)域面臨的重要任務(wù)[3]。

“大氣污染控制工程”是環(huán)境科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門核心課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生控制和管理大氣污染的基本知識和實踐技能，加深學(xué)生對大氣污染治理理論的理解，使學(xué)生掌握大氣污染治理的基本方法，在培養(yǎng)學(xué)生的治理能力以及優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，運用互動、交流、案例教學(xué)等課堂教學(xué)方法，進行小組報告和討論。宗士增分析了實踐教學(xué)中存在的問題，提出了創(chuàng)新教學(xué)方法、優(yōu)化實踐教學(xué)方法、完善實踐學(xué)習(xí)評價體系等對策[4]。以教材為基礎(chǔ)優(yōu)化課程，更新教學(xué)方法和手段，保證理論與實踐緊密互動的程度高于教材是教學(xué)發(fā)展的未來趨勢。

2.2 教學(xué)中遇到的問題

2.2.1 外部客觀環(huán)境變化帶來的問題

由于工業(yè)企業(yè)機器自動化程度的提高，近年來企業(yè)對員工的需求明顯下降，組織學(xué)生實習(xí)的難度很大。學(xué)生就很難接觸到熱電廠等相關(guān)企業(yè)的實際生產(chǎn)過程，導(dǎo)致在將來的實際工程運行中容易發(fā)生各類問題。近幾十年來，我國對水污染管理的關(guān)注度更高，而對大氣污染管理工業(yè)實踐和理論水平的要求較不明確，大氣污染管理機制在大多數(shù)公司并不常見[5]。

2.2.2 課堂教學(xué)中的問題

“大氣污染控制工程”結(jié)合了高等數(shù)學(xué)、普通物理、普通化學(xué)、有機化學(xué)、物理化學(xué)、流動力學(xué)、化學(xué)原理和工程等學(xué)科的基礎(chǔ)理論。在大氣治理方面，不僅需要探索某些結(jié)構(gòu)優(yōu)化，而且還需要針對不同的情況設(shè)計管道系統(tǒng)，選定合適的設(shè)備、方案等。因此，“大氣污染控制工程”是一門非常復(fù)雜的學(xué)科。學(xué)生雖然學(xué)習(xí)了上述基礎(chǔ)課程，但往往不能實際應(yīng)用這些基礎(chǔ)知識。

如今社會各界越來越重視對硫氧化物、揮發(fā)性有機物等多維污染物的管理，教材也需要隨之更新，以滿足當(dāng)下要求[6]。

3 “五環(huán)六度”模式下的“大氣污染控制工程”教學(xué)模式操作與實施

3.1 “五環(huán)”的操作實施

3.1.1 自研自探

由于課時有限，很多章節(jié)都是自學(xué)，以課堂測試、課堂提問、討論等形式實現(xiàn)學(xué)生自學(xué)。比如，空氣污染對早期環(huán)境的影響，綜合大氣污染管理；燃燒過程中與燃料和大氣有關(guān)的污染物的形成；控制城市交通污染、空氣污染和全球氣候、開發(fā)環(huán)境清潔系統(tǒng)等；催化法凈化氣體雜質(zhì)的附加講座，包括衍生法、催化劑、高效催化劑等[7]。

PM2.5、揮發(fā)性有機化合物、硝酸脫硫劑、天然氣等熱門話題，除課堂講課外，采用補充課程報告進行補充學(xué)習(xí)。選定熱門話題后，小組內(nèi)獨立進行文獻閱讀、互動介紹、討論，并制作PPT、開展講座[8]。

3.1.2 合作探究

“大氣污染控制工程”課程具有很強的理論性，知識比較抽象，學(xué)生容易感到無聊，難以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。將科學(xué)學(xué)習(xí)與實踐教學(xué)相結(jié)合，在空氣凈化技術(shù)課程改革中應(yīng)用雙向互動學(xué)習(xí)模式。例如，教師可以為學(xué)生組織講習(xí)班，通過布置任務(wù)、小組討論和小組交流，進一步將學(xué)習(xí)單元細(xì)分為若干主題(包括相關(guān)案例)，最終由教師進行評估和總結(jié)，突出重點，克服困難。通過團隊合作、協(xié)作學(xué)習(xí)等方式，將學(xué)生之間的競爭轉(zhuǎn)化為自我競爭，使學(xué)習(xí)能力更強、學(xué)習(xí)能力較弱的學(xué)生都得到提高[9]。改革前后的課程設(shè)計比較見表1。

表1 “大氣污染控制工程”課程設(shè)計改革前后比較表

3.1.3 展示提升

增加實驗內(nèi)容，突出開放性、結(jié)構(gòu)化實驗、原理性和實踐操作性，加強對基本原理的理解。實驗包括灰堿塔的吸附、飽和粉塵的質(zhì)量分布測定、廢煤對有機廢氣的吸附、校園內(nèi)VOCs的分析等。針對實驗?zāi)繕?biāo)和任務(wù)，學(xué)生結(jié)合實驗裝置的基本原理和過程，獨立開發(fā)實驗操作程序，以便在實驗完成前手工獲取實驗數(shù)據(jù)。這種模式比根據(jù)特定的教材和死板的實驗步驟進行實驗更能促進學(xué)生深入理解[10]。

教學(xué)文件的改進、制作質(zhì)量的提高、教材的不斷更新，也是提高教學(xué)質(zhì)量的需要。

3.1.4 質(zhì)疑評價

考慮到大氣教育的諸多復(fù)雜方面，大學(xué)的課程設(shè)計、實習(xí)放在大三，為期一周。學(xué)生們有更多的時間找到大量關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)方針的信息，教師要鼓勵學(xué)生組成小組討論并創(chuàng)作圖紙[11]。同時，老師應(yīng)分區(qū)、分塊針對實際問題講授解決方案，加深學(xué)生對大氣污染處理裝置結(jié)構(gòu)和處理技術(shù)的理解?？梢詭е鴨栴}學(xué)習(xí)，目的性更為明確。

3.1.5 總結(jié)歸納

在課程結(jié)束前增設(shè)答辯環(huán)節(jié)，學(xué)生將在電腦上公開演示項目結(jié)果，教師和其他同學(xué)為改進設(shè)計提出建議，這種形式大大增加了學(xué)生對設(shè)計內(nèi)容的了解，加深其對該門課具體內(nèi)容的理解。同時，將答辯結(jié)果納入課堂評估，避免了將答辯結(jié)果僅在一節(jié)課中呈現(xiàn)的弊端。

3.2 “六度”的操作實施

3.2.1 學(xué)習(xí)目標(biāo)的準(zhǔn)確度

課程每年都需要改進，以更好地適應(yīng)學(xué)生的需求和特點。學(xué)生對未來在環(huán)境中就業(yè)的可能性有疑慮，這會影響其學(xué)習(xí)態(tài)度，必須讓學(xué)生樹立專業(yè)自信，以獲得更高程度的熱情來學(xué)習(xí)這門課程[12]。

3.2.2 自學(xué)指導(dǎo)的明晰度

提倡以持續(xù)學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生“自主學(xué)習(xí)能力”，通過參與問題解決過程，使學(xué)生更加獨立。自我教育引導(dǎo)是在豐富多彩的教育實踐中發(fā)展起來的具有中國特色的教學(xué)形式之一，很好地體現(xiàn)了“以學(xué)生成長為中心”的學(xué)校教育改革理念，徹底改變了生硬強制灌輸知識的教學(xué)模式，減少了負(fù)面影響。

“自主學(xué)習(xí)型課堂”是在長期實踐中形成的，總結(jié)出新的成功經(jīng)驗，即：先學(xué)后教、多學(xué)少教、多學(xué)多練。這種基于學(xué)生自學(xué)知識和經(jīng)驗的有選擇性、有針對性的學(xué)習(xí)有助于最大限度地提高效率和效果[13]。

3.2.3 合作學(xué)習(xí)的有效度

該課程的很大一部分涉及團隊合作，目的是提高學(xué)生的團隊合作和社交學(xué)習(xí)技能。確保學(xué)生理解個人責(zé)任、為自己的團隊做出貢獻，并與同齡人合作以增強集體學(xué)習(xí)經(jīng)驗。個人分?jǐn)?shù)可能受到同伴共識評估的正面或負(fù)面影響，這使同學(xué)的評估成為必要。

3.2.4 展示提升的精彩度

在學(xué)習(xí)過程中，要有足夠的互動，鼓勵學(xué)生用批判性思維看問題，激發(fā)小組討論。視覺媒體功能除了提供閱讀材料外，還可以刺激學(xué)生的情緒反應(yīng)。短片和視頻被選為創(chuàng)造認(rèn)知、情感和行為技能最有利的手段之一，因為它們展示了可持續(xù)的環(huán)境發(fā)展和與現(xiàn)實世界課程相關(guān)的實踐案例[14]。小組討論方式則帶動全班積極參與。討論過程中應(yīng)鼓勵學(xué)生反思開放性問題、交流信息、收集數(shù)據(jù)并找到共同的解決方案，這也增加了他們對大氣污染的關(guān)注和參與。課程結(jié)束時的簡短講座可以用來展示日常大氣保護行為的重要性。

3.2.5 拓展延伸的合適度

反思可以讓學(xué)生以不同的方式看待現(xiàn)實問題。如果課程教給學(xué)生他們從未想過的東西或與他們所相信的相反的東西，學(xué)生就會從認(rèn)知障礙中受益。反思在教學(xué)中是用來加深學(xué)生通過小組研究和閱讀所學(xué)到的信息，幫助他們更深入地思考問題的一種手段[15]。

3.2.6 當(dāng)堂反饋的有效度

教師的反饋和及時糾正是指使用特定的方法(觀察、提問、練習(xí)、測試)將學(xué)生的當(dāng)前水平與設(shè)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)進行比較，找出原因并作出回應(yīng)。而學(xué)生之間的反饋是學(xué)生收到老師信息后的情緒反應(yīng)，例如手勢、表情、變換問題等。這樣雙方的反饋就形成了一個封閉的循環(huán)，這種有效的信息交流無疑會提高教學(xué)的有效性[16]。

4 結(jié)語

“大氣污染控制工程”是環(huán)境管理專業(yè)的一門核心課程，也是一門綜合性的工程課程，教師不僅要有較深的理論知識，還要有較強的專業(yè)技能。實踐表明，“五環(huán)六度”教學(xué)模式經(jīng)過實踐已經(jīng)確定為切實可行的教學(xué)模式，在實踐性較強的課程當(dāng)中尤其適用，并且已經(jīng)被學(xué)生所接受，但在實際運行中還需要調(diào)整和完善細(xì)節(jié)，對老師的要求也要適當(dāng)提高，才能更好地完成一門課的教學(xué)目標(biāo)，抓住學(xué)生的興趣點，更好地組織教學(xué)。