情境案例相結合的大氣污染控制工程
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摘要:本研究依據地方院校環(huán)境工程專業(yè)的培養(yǎng)目標，采用通過情境、案例等要素外加互動、討論等一系列課堂活動，讓學生能夠理論聯系實際，使理論教學與實踐教學等教學環(huán)節(jié)互相促進、融合，促進整個課程體系的完善，并提出大氣污染控制工程建設基于情境與案例教學相結合的課程研究內容。教師需在常規(guī)教學的基礎上突出情境及案例教學的特色，提高學生學習的興趣，發(fā)揮學生學習的主觀能動性。
濱州學院是一所地方本科院校，學校發(fā)展定位為培養(yǎng)適合社會需求的應用型人才。大氣污染控制工程是環(huán)境工程專業(yè)的一門核心課程，該課程的主要特點是以研究大氣相關理論為前提，以控制大氣污染應用為目的的污染治理工程。目前我國的大氣污染仍是以燃煤占主導地位的大氣污染，整個課程的主線是從分析燃料產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，貫穿污染物的形態(tài)特征以及分別對應的工藝，除塵、脫硫和脫硝工藝原理及應用。課程涉及眾多煙氣凈化工藝技術，如何將知識更好地被學生接納是本次課程研究的重點內容［1］。情境法教學講究把學習情境融入到課程知識體系中，注重教學質量，提升教學質量?！洞髿馕廴究刂普n程》這門工科類專業(yè)核心課程，如單純將理論內容再現。在課堂上，學生很難一些抽象性的知識領會到位，結果會因為知識點的難理解影響到整門課程的學習。只有通過有效的設置創(chuàng)造一些設置情境，將教學場地多樣化，將實踐、實習、課程設計等內容有效的穿插在課程之中，通過實地考察、專業(yè)人員的講解，可以讓學生產生感性認識，帶著這種認識進行知識的全面貫通，可以促進學生高效的針對問解來學習理論解決問題［2］。為體現我校環(huán)境工程專業(yè)應用型人才培養(yǎng)的要求，使學生能夠充分的利用豐富的學習資源，發(fā)揮學生學習的主觀能動性，本課程研究采用通過情境、案例等要素外加互動、討論等一系列課堂活動，讓學生能夠理論聯系實際，使理論教學與實踐教學等教學環(huán)節(jié)互相促進、融合，促進整個課程體系的完善，該課程研究具體從以下幾個方面進行課程研究。
1實驗中情境教學方法運用
近年來，對課程實驗的要求往往是以提高學生綜合實力為主的實驗項目改革，針對工程上的工程實例作為考核學生應用能力的一種手段。例如，可依據教師的科研成果對大氣中PM2.5的研究來開展實驗。首先設置實驗目的、實驗流程及最終所需的分析結果，如要分析濱州地區(qū)冬季大氣中PM2.5的濃度及影響因素，學生根據小組劃分任務，這時學生首先要對PM2.5的概念、來源進行理論知識的掌握，然后根據監(jiān)測儀器所得數據，同時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、風速、逆溫層、地形等主要氣象因素，最后針對這一實驗項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講解清晰明了。
2實踐與實習中情景法的運用
對于工科課程，實踐與實習環(huán)節(jié)作用非常大，能夠全面培養(yǎng)學生的認知能力，同時需要在現有教材的基礎上對教學內容進行優(yōu)化與調整，具體應涵蓋以下幾個方面:一是內容的模塊化。嘗試采用知識主線與模塊化教學的方式并結合具體內容將其模塊化，主要包括基礎概念模塊、污染擴散模塊、顆粒污染物控制理論技術及裝備模塊、氣態(tài)污染物控制理論技術及裝備模塊、污染控制系統設計模塊、全球環(huán)境氣候背景知識模塊，具體包括了燃料與燃燒、污染氣象學及擴散理論設計、顆粒物理化特性、吸收吸附催化轉化控制技術及設備。二是內容的傾向性與前沿性。即是在教學過程中，努力結合專業(yè)特點，關注課程內容。燃燒過程所需的實際空氣量或實際煙道氣體體積的理論計算方法或理論，主要集中在空氣污染氣象學等燃料上;簡化基礎，強化高斯模型及其推論，在特殊天氣條件下，提高連續(xù)點源擴散和應用;關注粒子的動力學和粒子的大小分布。加深除塵機理、靜電除塵器和袋式除塵器的應用和設計;簡化的移動源污染控制、VOC和全球溫室效應;并讓學生在國家環(huán)境保護部登錄網站登錄后，學習環(huán)境保護欄目的標準。粒子污染控制部分，在國內外關于PM、汞形成機理和過程、現有的知識形態(tài)、控制方法等方面進行了補充;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展;補充介紹了汞污染汞的最新技術，美國的排放標準和汞的吸收，煙氣的吸附，從而達到拓寬視野、增強興趣的目的［3］。三是基本和應用程序的內容。課程的重點和主線從大氣污染的基本概念到基本理論，再到基本的技術和設備設計。為了在工程設計的目的和教學過程的實際操作條件下，實現在工程設計的前提下，實現專業(yè)特色的應用，以提高學生對課堂知識和應用能力的理解。例如:電/袋除塵器的設計、脫硫設備的設計和運行等。我們的實習基地為燃煤發(fā)電除塵脫硫公司，在學生進入企業(yè)車間之前，先讓學生查閱除塵機理及脫硫工藝，對整體有個簡單的認識，再由車間技術人員講解本企業(yè)所運用到的除塵裝置與脫硫脫硝裝置及其工藝流程、設備布置圖以及處理效率等，參觀過程中進一步把工藝講解清晰，讓學生面對面的感受設備及處理過程。回到課堂教師再根據實習前的預習，實習中的講解及面對面授課就能讓學生對工業(yè)上如何脫硫、如何除塵等工藝有了深刻的認識，而不是浮于紙面上的簡單了解。通過這種學習方式能把各單元分散的知識點融入到整個系統中，讓學生對整個工藝流程有更加深入的了解，把學生從書本知識引入到工程實踐之中。大氣環(huán)境問題都是非常復雜的問題，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題，只有通過案例情境的有效結合，才能讓學生對各獨立章節(jié)的知識融會貫通。
3課程設計中情景法的運用
課程設計是學生將所學知識進行實際應用的重要環(huán)節(jié)，能夠將所學知識進行鞏固與提高，并且能對學生進行基本技能的訓練。首先，課程設計任務應與理論教學內容密切相關，采取靈活自愿的選擇。除傳統內容，如任務背景、設計內容、基本參數和成績要求外，學生提供的信息包應包括教學錄像和重要參考資料。其中，教學錄像應著眼于大氣總體過程的課程設計和基本方法，并結合工程實例提出具體對象的設計，幫助學生形成清晰的設計思路。設計任務可以分解成多個目標，以提醒學生進行工作進度評估。其次，課程設計是工程素質培養(yǎng)的核心單元，也是比理論課和實驗課更高層次的學習。在日常教學中，應鼓勵學生閱讀相關的設計手冊和規(guī)范，注意引導學生觀察實驗設備的基本結構和工作原理，從客觀上拓寬工程訓練的時間跨度［4］。第三，更有針對性的視頻教學取代了課堂上的集中教學，以任務為中心的小組討論取代了傳統的“不懂就問老師”的教學模式。然而，應該指出，提倡團隊合作應該減少“抄襲”的可能性，前提是“任務背景相似，設計主題顯著不同”。作為師生互動的重要手段，在布置設計任務中，設計計算和繪制過程階段應設置問卷，以充分了解學生的工作進度和難度，調整輔導內容和方法。第四、為了保證客觀性和公正性，等級，應引導學生使用輔助軟件(如Excel、CAD等)完成設計計算、工程圖紙、報告和大氣同時課程設計結束前的問答。學生必須以幻燈片的形式展示過程材料和最終結果，鼓勵他們介紹自己的不合理設計和可能的解決方案。在此期間，教師和其他學生有權提出問題，隨機選擇學生代表參加績效評估。通過公開的分析和討論，可以有效地提高學生的參與能力，發(fā)揮潛移默化的教學作用。對于大氣污染控制工程這門學科，尤其是除塵裝置及氣體污染物污染控制裝置的發(fā)展，都是在基礎理論的基礎上，進行不斷地重組、改裝。比如電除塵與袋式除塵的結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)展上就可以看出來學生對基礎理論的掌握有多重要，沒有基礎理論的融會貫通如何認識新型的設備。為了提高學生對大氣污染控制的進一步掌握，我們設置了實際工藝條件下對工藝的設計。比如運用某熱電廠的燃煤數據，給該熱電廠設計符合國家排放標準的除塵脫硫脫氮工藝，包括設備的設計計算，繪制工藝圖與設備剖面圖，為今后工作中設計做好準備。
4結語
對于大氣污染控制工程這種內容的涉及面廣的專業(yè)課程，想將課程研究好、學生掌握透是一項復雜的系統工程。希望通過這種情境與案例教學相結合的課程研究能夠提高學生的工程素養(yǎng)，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和實踐能力。
參考文獻
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［2］孫楠，郝艷紅，王嘉偉.建構主義教學理念在大氣污染控制工程課程教學中的應用［J］.教育理論與實踐，2016，36(3):53－55.
［3］李琛，宋鳳敏，劉智峰，等.基于應用型人才培養(yǎng)的《大氣污染控制工程》教學改革［J］.教育教學改革，2016(2):12－14.
［4］肖細元.《大氣污染控制工程》課程教學的思考與方法創(chuàng)新［J］.西南師范大學學報(自然科學版)，2014，39(2):163－167.
作者:鄒美玲 李甲亮 蘇秀茹 單位:濱州學院生物與環(huán)境工程學院