新工科背景下“大氣污染控制工程”教學改革初探＊

吳 丹，程志輝，于海波，李 霞，包紅旭，王 儉，吳潔婷

（遼寧大學環(huán)境學院，遼寧 沈陽110036）

1 背景

OBE理念已被國外不少國家視為高等教育改革的基礎和教育理念。OBE即“成果導向”，指教學課程設計和教學實施的目標是學生接受教育所能得到的最大學習成果，即學生經(jīng)過某一階段教學后可以獲得的最大能力[1-6]。它主要注重的是能力的培養(yǎng)，而非掌握簡單的理論知識，以提升學生的綜合能力作為評價教學成果的依據(jù)?；贠BE理念的高校教學改革，有助于培養(yǎng)學生的綜合素養(yǎng)和工程實踐能力，是十分重要且必要的。隨著社會的發(fā)展，未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟需要的是實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質(zhì)復合型新工科人才。

“新工科”建設提出以來，高等教育新工科教育改革備受教育部重視。高等教育改革中的重要目標是建立滿足新工科建設需求的高校工程實踐教育體系與平臺，通過教育改革，提高學生的綜合能力和工程實踐能力，這很大程度上反映于高等教育相關課程教學中。結(jié)合OBE理念，如何在新工科背景下發(fā)展基于OBE理念教育的課程教學改革，探求工科課程的教學模式，是工科課程改革面臨的重要問題之一。

隨著經(jīng)濟發(fā)展、城市化進程加快，大氣污染問題已成為重要的環(huán)境問題，并呈現(xiàn)出復合污染態(tài)勢。而大氣污染控制是環(huán)境污染治理的重要組成部分和方向?！按髿馕廴究刂乒こ獭笔歉咝－h(huán)境工程、環(huán)境科學專業(yè)學生必修的課程，該課程知識量大且難以掌握。該課程在以往的教學中偏重于對理論與書本上專業(yè)知識的掌握，難以滿足新工科建設的大背景下對工科科技人才發(fā)展形勢的需求。面向社會主義生態(tài)文明建設的國家戰(zhàn)略，聚焦東北老工業(yè)基地振興和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型過程中出現(xiàn)的生態(tài)環(huán)境問題，為培育符合新工科背景下社會發(fā)展需求的科技人才，需對該課程進行教學改革，以探尋更為科學有效的教學方法。

2 課程教學改革

2.1 改進教學思維

教學思維方式是教師在教學過程中將一定的思想內(nèi)容和思考方法運用于教學過程中的思維模式。它可以以教學目標來體現(xiàn)，即教學向所需方向進行，并通過實施教學活動，達到預期成果。傳統(tǒng)的高校課程教學目標更注重學生對課程理論知識的學習和掌握。而基于OBE理念的教學目標與以往的教學目標有所不同，其更側(cè)重于對學生綜合能力的培養(yǎng)與提高，而不是簡單地傳授理論知識。

在新工科背景下，尤其人們對環(huán)境空氣質(zhì)量要求越來越高的情況下，更需要大氣污染治理專業(yè)人才尤其是具有工程實踐能力的科技人才。為此在教學改革過程中，以提高學生綜合能力和工程素養(yǎng)為目標，基于教學內(nèi)容、教學方法和考核評價方式等環(huán)節(jié)，遵循以能力教學為本，理論結(jié)合實踐，從而培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)、分析及解決環(huán)境工程實際問題、設計/開發(fā)解決方案、使用現(xiàn)代工具等能力。

2.2 優(yōu)化教學內(nèi)容

“大氣污染控制工程”這門課程內(nèi)容涵蓋了大氣污染及其控制理論、控制技術、標準等多方面，甚至涉及人文、經(jīng)濟等方面，是一門較為綜合性的專業(yè)課程。課程教學內(nèi)容龐雜，知識點多，難度相對較大，并且要求有一定的數(shù)學、物理與化學的基礎，對學生來說較為生澀難懂，而且課程時數(shù)少，更加增加了學生的學習難度。以往的教學內(nèi)容中以理論基礎知識為主，實踐教學較少。學生掌握理論知識較好，但學生獨立思考、分析、解決環(huán)境工程實際問題能力不足，不能較好地將理論結(jié)合實際、活學活用、分析及解決環(huán)境實際工程問題。總體來說，學生的工程實踐及創(chuàng)新能力不足。因此基于教學理念及需求，在規(guī)定的有限學時內(nèi)，需合理設計及優(yōu)化教學內(nèi)容，增強教學吸引力，提高教學質(zhì)量及效果。

教材選擇方面，優(yōu)選權(quán)威教材?！按髿馕廴究刂乒こ獭边@門課程教材目前出版的版本較多，基本的理論知識較為全面，也較為系統(tǒng)，但各自的側(cè)重點略有不同，并不是所有教材都可滿足新工科背景教學需求?；诮虒W目標需求，本教學改革選擇由郝吉明院士等人編著、高等教育出版社出版的國家級規(guī)劃教材《大氣污染控制工程》（第三版）為主教材。但由于社會、經(jīng)濟的發(fā)展及科技的進步，新的大氣環(huán)境問題及先進的大氣污染控制技術、防治措施和相關的標準、規(guī)范、政策也發(fā)生了變化，而該教材出版于2010年，有些內(nèi)容略有欠缺，未及時更新，并不能及時展現(xiàn)當下的大氣污染問題、研究動態(tài)及學科前沿。因此需要更新部分教材內(nèi)容，如《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》內(nèi)容、大氣污染防治的政策和措施、區(qū)域大氣污染防治等?；诮滩闹v授外，還可以向?qū)W生推薦一些大氣污染控制相關的優(yōu)秀參考資料，同時輔助本校自編“大氣污染控制工程”課程實驗教材。

教學結(jié)構(gòu)方面，采用模塊化教學，將各模塊有機整合?；诮谈男枨?，重新編制課程教學大綱，將模塊化理念融入教學大綱中，將本課程進行模塊化分割，采用模塊化教學。將課程分為7個模塊，分別為大氣污染基礎知識模塊、燃燒計算模塊、氣象與大氣污染擴散濃度估算模塊、顆粒物控制模塊、氮氧化物控制模塊、硫氧化物控制模塊、VOCs控制模塊。針對不同模塊難度及學生學習能力，進行彈性授課。并根據(jù)不同模塊的特點，擴展知識點和案例，并將各模塊間進行有機聯(lián)系，培養(yǎng)學生控制大氣污染的宏觀思維和解決實際問題的全面能力。如在VOCs污染物的控制模塊中，可以結(jié)合實際，擴展目前VOCs的污染特點、點源的VOCs先進的處理技術、VOCs與NOx控制的相互聯(lián)系、二次污染物的產(chǎn)生及危害、區(qū)域VOCs如何治理、相關政策和措施等知識。

教學內(nèi)容方面，豐富教學內(nèi)容，加強工程實踐。選定權(quán)威教材和優(yōu)秀輔助資料，夯實并豐富7大教學模塊的內(nèi)容，并適當增加當前大氣污染控制面臨的主要問題，如霧霾、臭氧污染、VOCs污染等，以及國外目前對大氣污染治理的相關進展?；诶碚摻虒W，結(jié)合大氣污染控制工程實驗、大氣污染控制課程設計、工程案例、工程認知實習等，豐富實踐教學內(nèi)容，培養(yǎng)學生的實踐能力。目前遼寧大學環(huán)境學院環(huán)境工程專業(yè)正在進行工程教育認證，可以充分利用學校環(huán)境工程專業(yè)工程教育認證的契機，加強工程實踐與設計等教學內(nèi)容導向，加強基于理論知識學習的工程實踐與設計能力，并加強對大氣污染控制新技術、新工藝的了解，啟發(fā)學生分析大氣污染問題、解決方案的工程思維，提高學生綜合素養(yǎng)。

2.3 改進教學方法

課程教學方法及手段是實現(xiàn)教學理念的有力保障。在科技高速發(fā)展和“互聯(lián)網(wǎng)+”的時代，單一的面對面灌輸式課堂教學已難以滿足學生對教學方式的需求，形式單一、內(nèi)容生澀，對學生不能產(chǎn)生足夠的吸引力，難以調(diào)動學生學習的主動性和自主性?？茖W、有效地將互聯(lián)網(wǎng)融入于教學，豐富教學方式，是高等教學改革的有力手段和必然趨勢[7-14]。

首先，構(gòu)建新的教學方式?；谝咔榧敖虒W改革的需要，將單一的線下教學轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上與線下混合教學。充分利用網(wǎng)絡資源，通過課程視頻、慕課、學堂在線等多種資源和方式，使學生在課堂內(nèi)盡可能地理解和掌握課程知識，特別是重點、難點。同時豐富教學方法，將課堂講授法、舉例法、切入法、啟發(fā)法、互動討論法等充分融入到課程教學中。如可以選設當前較為重要的大氣環(huán)境問題作為討論題目，拋磚引玉，由學生自主查詢資料并進行思考、分析，充分發(fā)揮自主性來提出解決措施或方案，加強課堂對學生的凝聚力以及學生在課堂學習過程中的參與度。充分利用網(wǎng)絡資源及信息化工具，例如仿真模擬、視頻等形式，提升學習興趣，加深學生對大氣污染控制技術和工藝、工況的理解和掌握，引導學生能發(fā)揮主觀能動性，實現(xiàn)師生互動交流，提升教學效果。

其次，優(yōu)選教學工具。充分利用網(wǎng)絡智慧教學工具，如雨課堂，為課前、課中、課后教學過程提供數(shù)據(jù)化、智能化的信息支持。通過發(fā)布教學信息及要求，讓學生及時了解和掌握課程的知識信息，也有助于教師收集學生的學習反饋。騰訊會議也是一個較優(yōu)的教學工具。在線上教學過程中，特別是討論課中，教師和學生及時進行交流討論，并分享各自的討論材料、視頻演示等，使教學方式更為豐富、有吸引力，也使學生的學習反饋更及時有效。

最后，構(gòu)建互動平臺。充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，構(gòu)建師生關于課程知識和相關專業(yè)信息的交流共享互動平臺，如班級微信群，便于教師和學生對課程相關的信息、知識難點、教學過程中的意見和建議等進行交流。在微信群里師生可以分享大氣污染控制工程案例、環(huán)境保護相關網(wǎng)站、學科發(fā)展趨勢及熱點問題、相關競賽等，甚至還可以分享就業(yè)形勢和需求等，更好地完成教學目標，取得一定的教學效果，培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)，以適應新工科背景下的社會需求。

2.4 建立多元化考核評價體系

考核評價體系是驗收學生學習效果的有力手段和依據(jù)。以往的考核方式主要為期末筆試，且客觀理論知識占相當大的權(quán)重，這雖然能考查學生對理論知識的掌握情況，但不能考查學生對實際大氣污染環(huán)境問題的分析及解決能力，不利于培養(yǎng)學生的綜合素養(yǎng)和能力。因此基于教學目標及成果導向，改變這種單一的筆試考試，并降低筆試考試中客觀題權(quán)重以及提高試題中主觀題的占比，同時增加對學生實踐工程能力的測試，構(gòu)建多元化評價考核體系。將課程出勤、學習情況、課堂交流互動、實踐及設計、期末考試等多組成、多權(quán)重都納入總成績評價考核體系中。出勤、學習情況、課堂交流與互動、實踐及設計歸為平時成績，約占30%，其中出勤、學習情況、在線交流與互動約占12%，平時作業(yè)、實踐及設計約占18%。而期末考試為期末成績，約占70%，并且期末考試試題內(nèi)容增加分析、解決大氣污染實際問題的主觀題比例。從多方面、多角度更加客觀、公正地評價考核學生的學習成果，也有利于培養(yǎng)學生的綜合能力。

3 結(jié)束語

在新工科大背景下，生態(tài)文明建設更需要具有工程實踐能力和綜合素養(yǎng)的環(huán)?？萍既瞬?，這就對高等教育中環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出了更高的要求。原有的單一高等教學模式和理念已經(jīng)不能滿足社會實際發(fā)展的需求，而基于OBE理念的高等教育模式，要求更重視對學生工程實踐能力和綜合素養(yǎng)的訓練與提高，它是高等教育教學改革的必然趨勢。因此在“大氣污染控制工程”課程的教學建設和教學實踐中，必須從課程教學理念、教學內(nèi)容與教學模式、考核評價體系方面緊隨學科發(fā)展形式和社會實際需求，積極探索與改革創(chuàng)新，不斷提高教學質(zhì)量。本文構(gòu)建了基于新工科背景下的環(huán)境工程專業(yè)課程教學體系，期望為新工科背景下高等教育的教學改革提供參考和一定依據(jù)。