情境案例相結(jié)合的大氣污染控制工程

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摘要:本研究依據(jù)地方院校環(huán)境工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，采用通過(guò)情境、案例等要素外加互動(dòng)、討論等一系列課堂活動(dòng)，讓學(xué)生能夠理論聯(lián)系實(shí)際，使理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)等教學(xué)環(huán)節(jié)互相促進(jìn)、融合，促進(jìn)整個(gè)課程體系的完善，并提出大氣污染控制工程建設(shè)基于情境與案例教學(xué)相結(jié)合的課程研究?jī)?nèi)容。教師需在常規(guī)教學(xué)的基礎(chǔ)上突出情境及案例教學(xué)的特色，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。

關(guān)鍵詞:情境教學(xué);案例教學(xué);大氣污染控制工程

濱州學(xué)院是一所地方本科院校，學(xué)校發(fā)展定位為培養(yǎng)適合社會(huì)需求的應(yīng)用型人才。大氣污染控制工程是環(huán)境工程專業(yè)的一門(mén)核心課程，該課程的主要特點(diǎn)是以研究大氣相關(guān)理論為前提，以控制大氣污染應(yīng)用為目的的污染治理工程。目前我國(guó)的大氣污染仍是以燃煤占主導(dǎo)地位的大氣污染，整個(gè)課程的主線是從分析燃料產(chǎn)生的污染物包括顆粒物、氣態(tài)及氣溶膠態(tài)污染物為基礎(chǔ)，貫穿污染物的形態(tài)特征以及分別對(duì)應(yīng)的工藝，除塵、脫硫和脫硝工藝原理及應(yīng)用。課程涉及眾多煙氣凈化工藝技術(shù)，如何將知識(shí)更好地被學(xué)生接納是本次課程研究的重點(diǎn)內(nèi)容［1］。情境法教學(xué)講究把學(xué)習(xí)情境融入到課程知識(shí)體系中，注重教學(xué)質(zhì)量，提升教學(xué)質(zhì)量?！洞髿馕廴究刂普n程》這門(mén)工科類專業(yè)核心課程，如單純將理論內(nèi)容再現(xiàn)。在課堂上，學(xué)生很難一些抽象性的知識(shí)領(lǐng)會(huì)到位，結(jié)果會(huì)因?yàn)橹R(shí)點(diǎn)的難理解影響到整門(mén)課程的學(xué)習(xí)。只有通過(guò)有效的設(shè)置創(chuàng)造一些設(shè)置情境，將教學(xué)場(chǎng)地多樣化，將實(shí)踐、實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)等內(nèi)容有效的穿插在課程之中，通過(guò)實(shí)地考察、專業(yè)人員的講解，可以讓學(xué)生產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)，帶著這種認(rèn)識(shí)進(jìn)行知識(shí)的全面貫通，可以促進(jìn)學(xué)生高效的針對(duì)問(wèn)解來(lái)學(xué)習(xí)理論解決問(wèn)題［2］。為體現(xiàn)我校環(huán)境工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，使學(xué)生能夠充分的利用豐富的學(xué)習(xí)資源，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，本課程研究采用通過(guò)情境、案例等要素外加互動(dòng)、討論等一系列課堂活動(dòng)，讓學(xué)生能夠理論聯(lián)系實(shí)際，使理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)等教學(xué)環(huán)節(jié)互相促進(jìn)、融合，促進(jìn)整個(gè)課程體系的完善，該課程研究具體從以下幾個(gè)方面進(jìn)行課程研究。

1實(shí)驗(yàn)中情境教學(xué)方法運(yùn)用

近年來(lái)，對(duì)課程實(shí)驗(yàn)的要求往往是以提高學(xué)生綜合實(shí)力為主的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目改革，針對(duì)工程上的工程實(shí)例作為考核學(xué)生應(yīng)用能力的一種手段。例如，可依據(jù)教師的科研成果對(duì)大氣中PM2.5的研究來(lái)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。首先設(shè)置實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)流程及最終所需的分析結(jié)果，如要分析濱州地區(qū)冬季大氣中PM2.5的濃度及影響因素，學(xué)生根據(jù)小組劃分任務(wù)，這時(shí)學(xué)生首先要對(duì)PM2.5的概念、來(lái)源進(jìn)行理論知識(shí)的掌握，然后根據(jù)監(jiān)測(cè)儀器所得數(shù)據(jù)，同時(shí)考慮到大氣污染的主要影響因素，包括各種氣象條件，比如大氣穩(wěn)定度、風(fēng)速、逆溫層、地形等主要?dú)庀笠蛩?，最后針?duì)這一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目就可將課程前幾章節(jié)的燃料的燃燒及大氣污染和大氣污染氣象學(xué)講解清晰明了。

2實(shí)踐與實(shí)習(xí)中情景法的運(yùn)用

對(duì)于工科課程，實(shí)踐與實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)作用非常大，能夠全面培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力，同時(shí)需要在現(xiàn)有教材的基礎(chǔ)上對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整，具體應(yīng)涵蓋以下幾個(gè)方面:一是內(nèi)容的模塊化。嘗試采用知識(shí)主線與模塊化教學(xué)的方式并結(jié)合具體內(nèi)容將其模塊化，主要包括基礎(chǔ)概念模塊、污染擴(kuò)散模塊、顆粒污染物控制理論技術(shù)及裝備模塊、氣態(tài)污染物控制理論技術(shù)及裝備模塊、污染控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊、全球環(huán)境氣候背景知識(shí)模塊，具體包括了燃料與燃燒、污染氣象學(xué)及擴(kuò)散理論設(shè)計(jì)、顆粒物理化特性、吸收吸附催化轉(zhuǎn)化控制技術(shù)及設(shè)備。二是內(nèi)容的傾向性與前沿性。即是在教學(xué)過(guò)程中，努力結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，關(guān)注課程內(nèi)容。燃燒過(guò)程所需的實(shí)際空氣量或?qū)嶋H煙道氣體體積的理論計(jì)算方法或理論，主要集中在空氣污染氣象學(xué)等燃料上;簡(jiǎn)化基礎(chǔ)，強(qiáng)化高斯模型及其推論，在特殊天氣條件下，提高連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散和應(yīng)用;關(guān)注粒子的動(dòng)力學(xué)和粒子的大小分布。加深除塵機(jī)理、靜電除塵器和袋式除塵器的應(yīng)用和設(shè)計(jì);簡(jiǎn)化的移動(dòng)源污染控制、VOC和全球溫室效應(yīng);并讓學(xué)生在國(guó)家環(huán)境保護(hù)部登錄網(wǎng)站登錄后，學(xué)習(xí)環(huán)境保護(hù)欄目的標(biāo)準(zhǔn)。粒子污染控制部分，在國(guó)內(nèi)外關(guān)于PM、汞形成機(jī)理和過(guò)程、現(xiàn)有的知識(shí)形態(tài)、控制方法等方面進(jìn)行了補(bǔ)充;在氣體污染控制部分，更新了二次燃燒和催化還原煙氣脫硝的最新進(jìn)展;補(bǔ)充介紹了汞污染汞的最新技術(shù)，美國(guó)的排放標(biāo)準(zhǔn)和汞的吸收，煙氣的吸附，從而達(dá)到拓寬視野、增強(qiáng)興趣的目的［3］。三是基本和應(yīng)用程序的內(nèi)容。課程的重點(diǎn)和主線從大氣污染的基本概念到基本理論，再到基本的技術(shù)和設(shè)備設(shè)計(jì)。為了在工程設(shè)計(jì)的目的和教學(xué)過(guò)程的實(shí)際操作條件下，實(shí)現(xiàn)在工程設(shè)計(jì)的前提下，實(shí)現(xiàn)專業(yè)特色的應(yīng)用，以提高學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)和應(yīng)用能力的理解。例如:電/袋除塵器的設(shè)計(jì)、脫硫設(shè)備的設(shè)計(jì)和運(yùn)行等。我們的實(shí)習(xí)基地為燃煤發(fā)電除塵脫硫公司，在學(xué)生進(jìn)入企業(yè)車間之前，先讓學(xué)生查閱除塵機(jī)理及脫硫工藝，對(duì)整體有個(gè)簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)，再由車間技術(shù)人員講解本企業(yè)所運(yùn)用到的除塵裝置與脫硫脫硝裝置及其工藝流程、設(shè)備布置圖以及處理效率等，參觀過(guò)程中進(jìn)一步把工藝講解清晰，讓學(xué)生面對(duì)面的感受設(shè)備及處理過(guò)程?；氐秸n堂教師再根據(jù)實(shí)習(xí)前的預(yù)習(xí)，實(shí)習(xí)中的講解及面對(duì)面授課就能讓學(xué)生對(duì)工業(yè)上如何脫硫、如何除塵等工藝有了深刻的認(rèn)識(shí)，而不是浮于紙面上的簡(jiǎn)單了解。通過(guò)這種學(xué)習(xí)方式能把各單元分散的知識(shí)點(diǎn)融入到整個(gè)系統(tǒng)中，讓學(xué)生對(duì)整個(gè)工藝流程有更加深入的了解，把學(xué)生從書(shū)本知識(shí)引入到工程實(shí)踐之中。大氣環(huán)境問(wèn)題都是非常復(fù)雜的問(wèn)題，既包含顆粒物等污染物，又包含生態(tài)污染物及污染物綜合排放的綜合性問(wèn)題，只有通過(guò)案例情境的有效結(jié)合，才能讓學(xué)生對(duì)各獨(dú)立章節(jié)的知識(shí)融會(huì)貫通。

3課程設(shè)計(jì)中情景法的運(yùn)用

課程設(shè)計(jì)是學(xué)生將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)進(jìn)行鞏固與提高，并且能對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本技能的訓(xùn)練。首先，課程設(shè)計(jì)任務(wù)應(yīng)與理論教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)，采取靈活自愿的選擇。除傳統(tǒng)內(nèi)容，如任務(wù)背景、設(shè)計(jì)內(nèi)容、基本參數(shù)和成績(jī)要求外，學(xué)生提供的信息包應(yīng)包括教學(xué)錄像和重要參考資料。其中，教學(xué)錄像應(yīng)著眼于大氣總體過(guò)程的課程設(shè)計(jì)和基本方法，并結(jié)合工程實(shí)例提出具體對(duì)象的設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生形成清晰的設(shè)計(jì)思路。設(shè)計(jì)任務(wù)可以分解成多個(gè)目標(biāo)，以提醒學(xué)生進(jìn)行工作進(jìn)度評(píng)估。其次，課程設(shè)計(jì)是工程素質(zhì)培養(yǎng)的核心單元，也是比理論課和實(shí)驗(yàn)課更高層次的學(xué)習(xí)。在日常教學(xué)中，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生閱讀相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)和規(guī)范，注意引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，從客觀上拓寬工程訓(xùn)練的時(shí)間跨度［4］。第三，更有針對(duì)性的視頻教學(xué)取代了課堂上的集中教學(xué)，以任務(wù)為中心的小組討論取代了傳統(tǒng)的“不懂就問(wèn)老師”的教學(xué)模式。然而，應(yīng)該指出，提倡團(tuán)隊(duì)合作應(yīng)該減少“抄襲”的可能性，前提是“任務(wù)背景相似，設(shè)計(jì)主題顯著不同”。作為師生互動(dòng)的重要手段，在布置設(shè)計(jì)任務(wù)中，設(shè)計(jì)計(jì)算和繪制過(guò)程階段應(yīng)設(shè)置問(wèn)卷，以充分了解學(xué)生的工作進(jìn)度和難度，調(diào)整輔導(dǎo)內(nèi)容和方法。第四、為了保證客觀性和公正性，等級(jí)，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生使用輔助軟件(如Excel、CAD等)完成設(shè)計(jì)計(jì)算、工程圖紙、報(bào)告和大氣同時(shí)課程設(shè)計(jì)結(jié)束前的問(wèn)答。學(xué)生必須以幻燈片的形式展示過(guò)程材料和最終結(jié)果，鼓勵(lì)他們介紹自己的不合理設(shè)計(jì)和可能的解決方案。在此期間，教師和其他學(xué)生有權(quán)提出問(wèn)題，隨機(jī)選擇學(xué)生代表參加績(jī)效評(píng)估。通過(guò)公開(kāi)的分析和討論，可以有效地提高學(xué)生的參與能力，發(fā)揮潛移默化的教學(xué)作用。對(duì)于大氣污染控制工程這門(mén)學(xué)科，尤其是除塵裝置及氣體污染物污染控制裝置的發(fā)展，都是在基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上，進(jìn)行不斷地重組、改裝。比如電除塵與袋式除塵的結(jié)合生成電袋除塵裝置，再比如普通袋式除塵器發(fā)展到脈沖袋式除塵器等，從這些發(fā)展上就可以看出來(lái)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論的掌握有多重要，沒(méi)有基礎(chǔ)理論的融會(huì)貫通如何認(rèn)識(shí)新型的設(shè)備。為了提高學(xué)生對(duì)大氣污染控制的進(jìn)一步掌握，我們?cè)O(shè)置了實(shí)際工藝條件下對(duì)工藝的設(shè)計(jì)。比如運(yùn)用某熱電廠的燃煤數(shù)據(jù)，給該熱電廠設(shè)計(jì)符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的除塵脫硫脫氮工藝，包括設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制工藝圖與設(shè)備剖面圖，為今后工作中設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。

4結(jié)語(yǔ)

對(duì)于大氣污染控制工程這種內(nèi)容的涉及面廣的專業(yè)課程，想將課程研究好、學(xué)生掌握透是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。希望通過(guò)這種情境與案例教學(xué)相結(jié)合的課程研究能夠提高學(xué)生的工程素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力。

參考文獻(xiàn)

［1］郝吉明，馬廣大，王書(shū)肖.大氣污染控制工程.3版［M］.北京:高等教育出版社，2010:1－568.

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［3］李琛，宋鳳敏，劉智峰，等.基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的《大氣污染控制工程》教學(xué)改革［J］.教育教學(xué)改革，2016(2):12－14.

［4］肖細(xì)元.《大氣污染控制工程》課程教學(xué)的思考與方法創(chuàng)新［J］.西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2014，39(2):163－167.

作者:鄒美玲 李甲亮 蘇秀茹 單位:濱州學(xué)院生物與環(huán)境工程學(xué)院