基于工程教育認(rèn)證的環(huán)境類課程大氣污染控制工程教學(xué)改革

劉麗梅 劉建樂(lè)

基金項(xiàng)目：山西省教育廳教學(xué)改革創(chuàng)新項(xiàng)目“基于思創(chuàng)融合、協(xié)同育人的‘大氣遙感線上線下教學(xué)改革與實(shí)踐”（J20221235）；山西省陽(yáng)泉市科技局項(xiàng)目“煤電控制區(qū)大氣超細(xì)顆粒物（PM1）中多環(huán)芳烴的表征識(shí)別與形成機(jī)理研究”（2022JH058）；山西工程技術(shù)學(xué)院高層次人才啟動(dòng)項(xiàng)目“山西煤電污染控制區(qū)大氣超細(xì)顆粒物（PM1）中重金屬污染形態(tài)識(shí)別、遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理研究”（2022QD-02）

第一作者簡(jiǎn)介：劉麗梅（1980-），女，漢族，黑龍江哈爾濱人，博士，副教授，碩士研究生導(dǎo)師。研究方向?yàn)榇髿馕廴痉乐闻c控制。

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.19.033

摘? 要：大氣污染控制工程課程是高校環(huán)境類專業(yè)課程體系中比較重要的組成部分，該課程的教學(xué)效果直接影響學(xué)生的專業(yè)水平?；诖耍瑢⒐こ探逃J(rèn)證理念融入到課程教學(xué)的全過(guò)程，以學(xué)生學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，將課程目標(biāo)與畢業(yè)要求緊密結(jié)合，通過(guò)課程內(nèi)容的優(yōu)化設(shè)計(jì)、考核方式的改革等方面深入探討大氣污染控制工程課程教學(xué)改革，旨在為培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，進(jìn)而為高校工程教育認(rèn)證背景下的環(huán)境類課程教學(xué)改革和人才培養(yǎng)提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：工程教育認(rèn)證；環(huán)境；大氣污染控制工程；教學(xué)改革；過(guò)程考核

中圖分類號(hào)：G642? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2024）19-0139-04

Abstract： The course Air Pollution Control Engineering is an important component of the curriculum system for environmental majors in universities， and the teaching effectiveness of this course directly affects students' professional level. Based on this， the concept of engineering education certification is integrated into the entire process of course teaching， guided by students' learning outcomes， closely combining course objectives with graduation requirements. Through the optimization design of course content and the reform of assessment methods， the teaching reform of the Air Pollution Control Engineering course is deeply explored， aiming to cultivate students' ability to discover， analyze， and solve complex engineering problems. Furthermore， it provides reference and inspiration for the teaching reform and talent cultivation of environmental courses in the context of engineering education certification in colleges and universities.

Keywords： engineering education certification; chemical environment; Air Pollution Control Engineering; reform in education; process assessment

大氣污染控制工程是高等學(xué)校環(huán)境類專業(yè)課程，主要闡述大氣污染控制工程的基本原理與基本方法，具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，該門課程對(duì)于培養(yǎng)環(huán)境類專業(yè)學(xué)生的工程思維和實(shí)踐素養(yǎng)，以及分析和解決環(huán)境問(wèn)題的能力至關(guān)重要，其教學(xué)內(nèi)容的深度、廣度及環(huán)保理念等直接影響著學(xué)生在知識(shí)、素養(yǎng)、能力方面的培養(yǎng)水準(zhǔn)。為此，許多高校在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面開(kāi)展了大氣污染控制工程課程的教學(xué)改革與探索研究。

基于學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向從教學(xué)內(nèi)容方面對(duì)大氣污染控制工程課程進(jìn)行改革和探索[1-4]，該教學(xué)內(nèi)容偏向于能源動(dòng)力類專業(yè)。以工程實(shí)例為主線，重構(gòu)理論、實(shí)踐等環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容改革是基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)所開(kāi)展的[5]。將大氣前沿知識(shí)補(bǔ)充到教學(xué)內(nèi)容中，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和實(shí)踐能力的培養(yǎng)[6]。通過(guò)整合學(xué)科內(nèi)容，優(yōu)化內(nèi)容體系，調(diào)整教學(xué)模式，增加互動(dòng)式教學(xué)、案例教學(xué)、專題小組討論教學(xué)等一系列改革措施[7]注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性。在優(yōu)化課程理論教學(xué)體系[8]、豐富課堂教學(xué)方法與手段、創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)環(huán)節(jié)，以及拓展當(dāng)前學(xué)科熱點(diǎn)與前沿內(nèi)容等方面進(jìn)行探索與實(shí)踐，采用多媒體演示、互動(dòng)式討論和案例教學(xué)相結(jié)合的方式有效地組織教學(xué)活動(dòng)，突出應(yīng)用技術(shù)和工程實(shí)踐在課程中的重要性，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。

結(jié)合課程公式繁瑣和學(xué)科前沿更新快等特點(diǎn)，對(duì)課堂教學(xué)模式進(jìn)行的改革中提出了“與時(shí)俱進(jìn)式”“歸納總結(jié)互動(dòng)式”“考核方式多樣化”課堂教學(xué)模式[9-10]。課堂上采用“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)方法及“課程組”教學(xué)模式[11]，使理論、實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)相輔相成，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，兼顧培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程應(yīng)用的能力，從而達(dá)到提高課堂教學(xué)效果的作用。借助于雨課堂等線上資源進(jìn)行線上線下教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考和專業(yè)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[12]。

綜上所述，圍繞教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等開(kāi)展的教學(xué)改革，是從課程本身調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、解決實(shí)踐工程問(wèn)題的能力。在工程教育認(rèn)證的背景下對(duì)環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)的理論課程體系和實(shí)踐課程體系開(kāi)展了相關(guān)研究[13-15]，將大氣污染控制工程課程教學(xué)改革與工程教育認(rèn)證相結(jié)合的研究[16]也開(kāi)展了一些，采用項(xiàng)目化教學(xué)方法，案例式的教學(xué)模式將重視工程研究方法的應(yīng)用于教學(xué)過(guò)程[17]中，使工程教育模式貫穿于工程教育的全過(guò)程。

鑒于工程教育認(rèn)證是高校工科專業(yè)人才培養(yǎng)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，而將工程教育認(rèn)證與大氣污染控制工程課程教學(xué)改革相結(jié)合的研究不是很多，在結(jié)合山西工程技術(shù)學(xué)院以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展基于工程教育認(rèn)證的大氣污染控制工程課程教學(xué)改革，從課程教學(xué)的內(nèi)容、教學(xué)的模式、考核方式等進(jìn)行研究，突出應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，最終服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。根據(jù)本課程不同的知識(shí)結(jié)構(gòu)、難易程度及課程目標(biāo)，采用案例式、翻轉(zhuǎn)課堂、主題討論、課程設(shè)計(jì)等混合式教學(xué)模式。借助于理論學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握大氣污染控制的基礎(chǔ)知識(shí)和方法等；通過(guò)本門課程的課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠借助于大氣污染控制理論原理、方法、技術(shù)手段解決工程設(shè)計(jì)與環(huán)境污染問(wèn)題；結(jié)合教師的科研項(xiàng)目開(kāi)設(shè)的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的訓(xùn)練，學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)得到加強(qiáng)，創(chuàng)新能力逐步提升；通過(guò)引入近年來(lái)大氣污染控制理論和技術(shù)前沿成果，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)前沿知識(shí)，拓展視野，提升專業(yè)認(rèn)知度，以適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能力?；诠こ探逃J(rèn)證背景的大氣污染控制工程教學(xué)改革對(duì)于環(huán)境類專業(yè)而言是開(kāi)啟工程教育認(rèn)證的必經(jīng)之路，從而更有效地支撐人才培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成度，以人才培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)出口要求為導(dǎo)向，使畢業(yè)生達(dá)到行業(yè)認(rèn)可的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，旨在為所培養(yǎng)的人才進(jìn)入工業(yè)界從業(yè)提供預(yù)備教育質(zhì)量保證，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義及應(yīng)用前景。

一? 圍繞工程教育認(rèn)證畢業(yè)要求進(jìn)行課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

本課程主要支撐工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)中的工程知識(shí)、問(wèn)題分析、設(shè)計(jì)、職業(yè)規(guī)范四項(xiàng)畢業(yè)要求，圍繞這四項(xiàng)要求對(duì)大氣污染控制工程課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了設(shè)計(jì)，具體如下。

本課程主要是讓學(xué)生掌握環(huán)境類的專業(yè)工程知識(shí)，涉及的主要工程知識(shí)調(diào)整為三大類：其一，影響大氣污染物擴(kuò)散、傳輸?shù)臍庀笠蛩丶按髿馕廴疚餄舛饶Ｊ降墓浪惴椒?；其二，燃燒過(guò)程中各種污染物的形成及計(jì)算方法；其三，顆粒物、硫氧化物、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)化合物等大氣污染物的源頭削減和末端治理兩個(gè)方面，這一部分知識(shí)也是本課程的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

為有效銜接與本門課程相關(guān)的環(huán)境工程原理、環(huán)境工程微生物學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課，以及無(wú)機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)等專業(yè)平臺(tái)課基本原理、基本理論，對(duì)先修課程中的相關(guān)理論、方法等知識(shí)進(jìn)行回顧，比較分析各種理論的適用條件和方法的優(yōu)缺點(diǎn)等，引導(dǎo)學(xué)生將本課程的知識(shí)與之相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)研究分析工程問(wèn)題，以獲得有效的解決方案。

通過(guò)本門課程培養(yǎng)學(xué)生在氣體除塵、脫硫、脫硝方面的工程設(shè)計(jì)能力，在講授污染物的治理理論與技術(shù)方法時(shí)，為學(xué)生布置相關(guān)的處理單元的設(shè)計(jì)題目，使學(xué)生具有工程設(shè)計(jì)和創(chuàng)新的意識(shí)。再結(jié)合大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)，通過(guò)大氣污染物治理工藝流程選擇與設(shè)計(jì)教學(xué)，結(jié)合虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，采用案例講解，引導(dǎo)學(xué)生選擇工藝流程、設(shè)備參數(shù)，認(rèn)真進(jìn)行設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。

二? 工程教育認(rèn)證在大氣污染控制工程中的應(yīng)用

以工程教育認(rèn)證人才培養(yǎng)目標(biāo)及學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，注重培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用大氣污染控制工程的專業(yè)知識(shí)分析工程實(shí)踐中的復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，基于工程教育認(rèn)證理念的大氣污染控制工程課程教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

在本門課程教學(xué)中有2次主題討論和2次翻轉(zhuǎn)課堂，主題討論和翻轉(zhuǎn)課堂均是以小組為單位，每一小組設(shè)有組長(zhǎng)一名，各組成員在組長(zhǎng)的帶領(lǐng)下，共同完成教師線上推送的討論、教學(xué)等任務(wù)，通過(guò)主題討論和翻轉(zhuǎn)課堂，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和能力。

選取城市機(jī)動(dòng)車污染控制這部分內(nèi)容作為翻轉(zhuǎn)課堂內(nèi)容。將其細(xì)分為5個(gè)部分，對(duì)應(yīng)5個(gè)小組學(xué)生。每個(gè)小組選出一名組長(zhǎng)，在組長(zhǎng)的帶領(lǐng)下分工協(xié)作，結(jié)合教材查閱資料，準(zhǔn)備授課內(nèi)容PPT，正式上課前將準(zhǔn)備好的PPT發(fā)給教師指導(dǎo)，根據(jù)教師的意見(jiàn)進(jìn)行修改完善PPT；正式上課時(shí)各組派一名代表講授本小組承擔(dān)的授課內(nèi)容，其他同學(xué)根據(jù)授課代表所講授內(nèi)容指出講得出彩的地方及不足之處，并提出意見(jiàn)和建議。最后，授課老師進(jìn)行總體點(diǎn)評(píng)，指出共性問(wèn)題和各組的個(gè)性問(wèn)題，并提出改進(jìn)措施。表2為本次翻轉(zhuǎn)課堂各小組所承擔(dān)的授課內(nèi)容分工及講授點(diǎn)評(píng)意見(jiàn)建議。

三? 課程考核評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

課程考核是檢驗(yàn)教學(xué)效果的重要手段，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握與應(yīng)用能力。本課程的考核評(píng)價(jià)涵蓋過(guò)程學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期末成績(jī)?nèi)齻€(gè)部分。末考成績(jī)占比由原來(lái)的70%調(diào)整為60%，主要是由期末的閉卷考試作為依據(jù)?？己嗽u(píng)價(jià)更加注重過(guò)程學(xué)習(xí)，其過(guò)程學(xué)習(xí)涵蓋課堂表現(xiàn)、主題討論、翻轉(zhuǎn)課堂、課后作業(yè)等，占總成績(jī)的20%，主要考察學(xué)生學(xué)習(xí)大氣污染控制工程課程階段性的學(xué)習(xí)效果。實(shí)驗(yàn)成績(jī)占總成績(jī)的20%，主要考察實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力，以及分析在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的原因，探尋解決方案等能力。

四? 課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)及持續(xù)改進(jìn)

在學(xué)期末對(duì)本課程目標(biāo)達(dá)成度進(jìn)行評(píng)價(jià)，本課程目標(biāo)達(dá)成情況評(píng)價(jià)采用下面公式。

學(xué)生單項(xiàng)課程目標(biāo)的達(dá)成度=該項(xiàng)課程目標(biāo)實(shí)際班級(jí)平均分/該項(xiàng)課程目標(biāo)的額定分值×100%。

在本課程中過(guò)程性考核涵蓋考勤、作業(yè)、課堂表現(xiàn)，其占比分別為0.25、0.5、0.25?？记诳己藢W(xué)生到課情況；作業(yè)為平時(shí)作業(yè)，一般8～10次；課堂表現(xiàn)涵蓋主題討論、翻轉(zhuǎn)課堂、課上答題，其課堂表現(xiàn)由小組得分和個(gè)人課堂答題得分構(gòu)成。依據(jù)過(guò)程性考核中考勤、作業(yè)、課堂表現(xiàn)權(quán)重，計(jì)算課程目標(biāo)在過(guò)程考核中的貢獻(xiàn)度。

末考試卷題型涵蓋選擇、填空、名詞解釋、簡(jiǎn)答題和論述題，結(jié)合試卷中知識(shí)點(diǎn)與課程目標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，計(jì)算課程目標(biāo)在末考成績(jī)中的貢獻(xiàn)度。

實(shí)驗(yàn)考核是由實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)日志構(gòu)成，計(jì)算課程目標(biāo)在實(shí)驗(yàn)中的貢獻(xiàn)度，最終進(jìn)行課程目標(biāo)的達(dá)成度評(píng)價(jià)。

在本課程的教學(xué)過(guò)程中各評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)根據(jù)具體情況采取了多樣化、個(gè)性化的考核手段，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)在授課環(huán)節(jié)中已明確并向?qū)W生公布，教學(xué)過(guò)程考核的評(píng)價(jià)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)完成。

對(duì)未達(dá)到預(yù)期課程目標(biāo)從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)模式、考核等多方面查找原因，并有針對(duì)性地提出改進(jìn)措施，下次授課時(shí)注意之前存在的問(wèn)題，在授課計(jì)劃中進(jìn)行改進(jìn)，并在授課前、授課中及課后做好改進(jìn)，使改進(jìn)措施得以落實(shí)。

五? 結(jié)束語(yǔ)

按照工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念，以人才培養(yǎng)為中心、堅(jiān)持目標(biāo)導(dǎo)向及持續(xù)改進(jìn)，對(duì)大氣污染控制工程課程進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容與考核評(píng)價(jià)方法等改革。在教學(xué)過(guò)程中堅(jiān)持學(xué)生的主體地位，激勵(lì)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，以課程目標(biāo)和畢業(yè)要求為導(dǎo)向，注重過(guò)程考核，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析問(wèn)題，并針對(duì)存在的問(wèn)題提出解決方案的能力。同時(shí)，潛移默化地強(qiáng)化學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責(zé)任，成為可塑之才。后續(xù)結(jié)合更多案例繼續(xù)激發(fā)學(xué)生潛能，更好地培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

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