大氣污染控制工程的課程體系建設探究

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摘要：結合上海理工大學環境與建筑學院多年的教學實踐，對大氣污染控制工程的理論教學、實驗教學、課程設計教學和其他輔助教學等方面提出幾點看法；在理論課程教學上，進行課程思政教學，充分利用多媒體信息技術，采用案例法、引導法、啟發法、線上學習與線下討論相結合等多種教學方法，保證教學內容生動有趣，新穎前沿；在實驗教學中，通過設置演示、驗證、研究以及綜合等多種實驗類型，提升學生的動手能力；課程設計通過學生獨立完成設計計算和畫圖，提供工程設計及制圖能力；其他輔助教學通過進入工廠或實驗室等多種手段，著重提供學生的工程實際經驗以及創新創造能力。

關鍵詞：大氣污染控制工程；理論教學；實踐教學

“大氣污染控制工程”是環境工程本科專業的一門重要的專業主干課，其主要是以控制“煤煙型”大氣污染為主要內容，講授大氣及大氣污染的基礎知識，以及顆粒污染物、氣態污染物的控制技術。我校環境科學與工程系開設“大氣污染控制工程”課程以來，一直采用高等教育出版社出版的郝吉明、馬廣大、王書肖主編的《大氣污染控制工程》教材[1]。目前該教材再版為第三版。在理論教學的同時我們也參考國外大學的原版教材，積極關注大氣污染控制領域的最新動態，及時更新講稿和教學課件，對教學內容不斷進行補充修改和完善。本文結合作者在大氣污染控制工程教學過程中的教學實踐，介紹了該課程內容的設置，并對大氣污染控制工程的課程理論教學、實驗教學、課程設計教學和其他輔助教學等方面提出一些自己的想法。

一、課程內容設置

隨著經濟的快速發展，我國的大氣污染正逐步由單一型污染向復合型污染轉變[2]，形勢十分嚴峻，相應對環境類人才的需求也在發生巨大的變化，全國各高校對大氣污染控制工程課程的建設和教學改革都非常重視。上海理工大學2011年將其列為校級核心建設課程，2017年列為被上海市教委本科重點課程。本課程體系主要包括理論教學、課程實驗、課程設計、專業實習四個部分，并輔以大學生創新實驗、暑期社會實踐等。本課程主要從大氣污染控制的實際需求出發，對其所涉及的基本原理進行深入淺出的闡述，注重分析問題和解決問題能力的培養，最后能滿足不同大氣污染控制行業的需求。作者經過數年的教學探索和實踐，在教學內容和體系上不斷完善，力求順應時展對人才素質的高要求。我們重點講解大氣污染的基礎知識和各種污染物控制技術兩部分內容，并通過課程實驗、課程設計、專業實習鞏固。通過該課程體系的學習，培養學生運用理論知識解決實際問題的能力。

二、課堂理論教學（48學時）

《大氣污染控制工程》課程安排在第六學期，即大三下學期開設。該教材共13章，其內容適合80—100學時教學需要，我校教學大綱中該課程理論教學為48學時，課時相對較少。作者采取縮減該課程中內容與環境工程專業課程體系中重復的部分。如該課程中顆粒捕集的理論基礎、氣態污染物控制基礎等內容與《環境工程原理》中的內容重復；大氣污染氣象學、大氣污染基本理論等內容與《環境科學導論》中的內容重復；大氣擴散濃度估算模式等內容與《環境影響評價》中的內容重復。在教學過程中，主要側重污染物的原理、擴散、主要污染物控制技術以及凈化系統設計等內容。在教學過程中，積極探索新的教學方法和技巧，提升學生的興趣。首先，我們有針對性地將思政課程的觀點融入專業知識教學，在整個教學中傳播社會主義核心價值觀，希望學生通過《大氣污染控制工程》課程的學習，成為專業知識的“專”才，更要成為一個具有高尚的道德情操和修養的人，為實現中國的“藍天白云”、切實推進“生態文明建設”做出貢獻；其次，采用線上學習與線下討論的模式進行教學，通過建設課程網站、課程視頻等多種方式，讓同學們課下學習，課上重點剖析技術難點等，讓同學們在有限的上課時間中盡可能地理解和掌握關鍵知識點；再次，采用多種教學方法，例如，案例法、啟發法、互動式等方法，加強學生課堂的參與度，并及時將國內外大氣污染案例及控制工程領域的最新進展、科研最新成果及時快捷地傳遞給學生，并充分利用現代化的信息手段，例如，多媒體課件、圖片、動畫、視頻等形式，加深學生對復雜技術及工況的理解，提升學生的學習興趣，解決課時不足的問題[3]；最后，依托上海市教委“本科激勵計劃”，開展坐班答疑輔導，即每上一次理論課，匹配2小時答疑時間，另外每周一個晚上的輔導時間，用于對學生進行答疑解惑，有效地提升了學生的學習興趣，此外，還通過其他多種在線方式，如QQ、微信等與學生交流，拉近了教師與學生的距離。注重教學效果調查，利用多種渠道，如輔導答疑過程中、在線交流以及面對面交流等，了解學生的想法，聽取意見，改進教學方式及內容。學期結束，以布置任務的方式讓學生談談學習課程的收獲以及對本課程提出建議，此外還通過網上評教等方式，了解學生對課程的建議。考核體系多元化[4]，本課程的考核方式將平時學習情況、在線交流、互動等都納入其中，考試成績占總評70%，平時在線及課堂討論、課外作業成績占30%。這樣既可避免以期末考試成績衡量學生的單一、片面化的效果，又能夠從多個角度調動學生的學習積極性，使得課程的考核體系更加客觀、公正。

三、實驗教學（16學時+16學時）

《大氣污染控制工程》課程涉及各種污染物的控制技術，通過實踐教學使學生更好地理解和掌握大氣污染控制技術的基本原理和各種理論，是該課程教學體系的重要組成部分。因此，結合課程內容及專業特色，開設了兩門實驗，分別是《大氣污染控制工程實驗》以及《環境風洞模擬實驗》，其中，涵蓋了演示、驗證、研究和綜合等多種類型實驗。《大氣污染控制工程實驗》安排在第六學期，主要強化顆粒污染物處理技術以及氣態污染物處理技術。實驗主要包括，測定各種除塵器的性能，如袋式除塵器、重力沉降室、旋風除塵器、文丘里除塵器、電除塵器，通過對上述除塵器的除塵效率和壓力損失進行測定，進一步提高對除塵器結構形式和除塵機理的認識。通過本實驗，要求掌握除塵器主要性能的實驗研究方法，并了解除塵器壓力損失及除塵效率的影響因素；制備載體及負載型催化劑，了解和掌握載體和負載型催化劑的相關制備方法；搭建氣固相固定床微反應器，解氣固相固定床催化劑反應器的基本原理，掌握搭建氣固相固定床催化劑反應器的基本操作；催化氧化去除多種氣態污染物，如CO、VOCs等，了解催化氧化作用以及色譜分析原理，掌握催化劑催化氧化消除氣態污染物的應用技術。《環境風洞模擬實驗》安排在第七學期，主要強化污染物擴散濃度估算理論以及風速輪廓模式等知識，實驗主要包括了解環境風洞組成；測定環境風洞內自由來流斷面風速、通過測試來流斷面不同高度處的氣流速度，并分析出風速輪廓線方程；不同鈍體周圍流場測試，測試正方體、三棱柱體周圍的氣流場，并分析鈍體之間的相互影響和尾跡等；點源在建筑群周圍擴散的風洞實驗，通過錄像技術測試點源污染物在建筑群周圍的對流擴散規律，實驗中考慮不同來流風速大小；污染物擴散的激光測試，通過激光技術測試點源污染物在建筑群周圍的對流擴散規律。

四、課程設計教學（一周）

課程設計是《大氣污染控制工程》課程體系中又一個重要環節。在第六學期期末短學期安排了一周的教學環節。通過課程設計，查閱大量規范手冊，進一步消化和鞏固“大氣污染控制工程”所學內容，培養其運用所學理論知識進行凈化系統設計的初步能力[3]。課程設計主要是針對各種不同鍋爐的除塵系統設計，具體內容有：流程設計，煙氣各項數值、結構設計計算，煙囪、管道系統設計，阻力計算等，繪制工程圖紙，撰寫設計書。

五、其他輔助教學

充分利用國家、上海市、校大學生創新創業計劃等項目，提升學生的綜合素質。一般項目成員3—6人，在組長的帶領下分工合作，設計實驗、準備實驗、做實驗、總結實驗等過程由學生自主完成，培養學生運用所學知識解決大氣污染問題的興趣，提升其分析問題、解決問題的能力。此外，還通過指導學生參加暑期社會實踐，參加“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、上海市大學生“創造杯”大賽、創業設計等比賽，增強學生實踐、創新、動手和團結協作等綜合能力。最后，為了進一步提升教師的實踐能力，我院還有針對性地鼓勵年輕教師進入企業進行“產學研”，提升其實踐經驗。《大氣污染控制工程》教學團隊的年輕教師都通過這一計劃，增強了實際工程經驗，教學更加生動、有趣。除此之外，還積極拓展實習基地，增加學生專業實習機會。

六、總結

經過多年的教學積累和探索，《大氣污染控制工程》的教學內容和教學方法已取得長足的進步，顯出良好的教學效果，深受學生好評。接下來主要立足于“工程型、創新性、國際化”人才培養目標，深化創建獨具一格的《大氣污染控制工程》課程思政。

參考文獻：

[1]郝吉明,馬廣大,王書肖.大氣污染控制工程[M].北京:高等教育出版社,2010.

[2]李良玉,張春娜.《大氣污染控制工程》課程教學改革探討[J].新課程研究:高等教育,2010,(3):91-94.

[3]呂輝雄,黃榮,蔡全英.“大氣污染控制工程”課程教學改革與優化[J].中國電力教育,2010,(10):104-105.

[4]張曉東,王吟,徐蘇云,楊一瓊,王冠,聞海峰,陶紅.“環境工程原理”理論課程教學思考[J].鴨綠江,2015,(9):280-280.

作者:黃遠東 張曉東 王冠 單位:上海理工大學環境與建筑學院