大气污染控制工程的课程体系建设探究

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摘要：结合上海理工大学环境与建筑学院多年的教学实践，对大气污染控制工程的理论教学、实验教学、课程设计教学和其他辅助教学等方面提出几点看法；在理论课程教学上，进行课程思政教学，充分利用多媒体信息技术，采用案例法、引导法、启发法、线上学习与线下讨论相结合等多种教学方法，保证教学内容生动有趣，新颖前沿；在实验教学中，通过设置演示、验证、研究以及综合等多种实验类型，提升学生的动手能力；课程设计通过学生独立完成设计计算和画图，提供工程设计及制图能力；其他辅助教学通过进入工厂或实验室等多种手段，着重提供学生的工程实际经验以及创新创造能力。

关键词：大气污染控制工程；理论教学；实践教学

“大气污染控制工程”是环境工程本科专业的一门重要的专业主干课，其主要是以控制“煤烟型”大气污染为主要内容，讲授大气及大气污染的基础知识，以及颗粒污染物、气态污染物的控制技术。我校环境科学与工程系开设“大气污染控制工程”课程以来，一直采用高等教育出版社出版的郝吉明、马广大、王书肖主编的《大气污染控制工程》教材[1]。目前该教材再版为第三版。在理论教学的同时我们也参考国外大学的原版教材，积极关注大气污染控制领域的最新动态，及时更新讲稿和教学课件，对教学内容不断进行补充修改和完善。本文结合作者在大气污染控制工程教学过程中的教学实践，介绍了该课程内容的设置，并对大气污染控制工程的课程理论教学、实验教学、课程设计教学和其他辅助教学等方面提出一些自己的想法。

一、课程内容设置

随着经济的快速发展，我国的大气污染正逐步由单一型污染向复合型污染转变[2]，形势十分严峻，相应对环境类人才的需求也在发生巨大的变化，全国各高校对大气污染控制工程课程的建设和教学改革都非常重视。上海理工大学2011年将其列为校级核心建设课程，2017年列为被上海市教委本科重点课程。本课程体系主要包括理论教学、课程实验、课程设计、专业实习四个部分，并辅以大学生创新实验、暑期社会实践等。本课程主要从大气污染控制的实际需求出发，对其所涉及的基本原理进行深入浅出的阐述，注重分析问题和解决问题能力的培养，最后能满足不同大气污染控制行业的需求。作者经过数年的教学探索和实践，在教学内容和体系上不断完善，力求顺应时展对人才素质的高要求。我们重点讲解大气污染的基础知识和各种污染物控制技术两部分内容，并通过课程实验、课程设计、专业实习巩固。通过该课程体系的学习，培养学生运用理论知识解决实际问题的能力。

二、课堂理论教学（48学时）

《大气污染控制工程》课程安排在第六学期，即大三下学期开设。该教材共13章，其内容适合80—100学时教学需要，我校教学大纲中该课程理论教学为48学时，课时相对较少。作者采取缩减该课程中内容与环境工程专业课程体系中重复的部分。如该课程中颗粒捕集的理论基础、气态污染物控制基础等内容与《环境工程原理》中的内容重复；大气污染气象学、大气污染基本理论等内容与《环境科学导论》中的内容重复；大气扩散浓度估算模式等内容与《环境影响评价》中的内容重复。在教学过程中，主要侧重污染物的原理、扩散、主要污染物控制技术以及净化系统设计等内容。在教学过程中，积极探索新的教学方法和技巧，提升学生的兴趣。首先，我们有针对性地将思政课程的观点融入专业知识教学，在整个教学中传播社会主义核心价值观，希望学生通过《大气污染控制工程》课程的学习，成为专业知识的“专”才，更要成为一个具有高尚的道德情操和修养的人，为实现中国的“蓝天白云”、切实推进“生态文明建设”做出贡献；其次，采用线上学习与线下讨论的模式进行教学，通过建设课程网站、课程视频等多种方式，让同学们课下学习，课上重点剖析技术难点等，让同学们在有限的上课时间中尽可能地理解和掌握关键知识点；再次，采用多种教学方法，例如，案例法、启发法、互动式等方法，加强学生课堂的参与度，并及时将国内外大气污染案例及控制工程领域的最新进展、科研最新成果及时快捷地传递给学生，并充分利用现代化的信息手段，例如，多媒体课件、图片、动画、视频等形式，加深学生对复杂技术及工况的理解，提升学生的学习兴趣，解决课时不足的问题[3]；最后，依托上海市教委“本科激励计划”，开展坐班答疑辅导，即每上一次理论课，匹配2小时答疑时间，另外每周一个晚上的辅导时间，用于对学生进行答疑解惑，有效地提升了学生的学习兴趣，此外，还通过其他多种在线方式，如QQ、微信等与学生交流，拉近了教师与学生的距离。注重教学效果调查，利用多种渠道，如辅导答疑过程中、在线交流以及面对面交流等，了解学生的想法，听取意见，改进教学方式及内容。学期结束，以布置任务的方式让学生谈谈学习课程的收获以及对本课程提出建议，此外还通过网上评教等方式，了解学生对课程的建议。考核体系多元化[4]，本课程的考核方式将平时学习情况、在线交流、互动等都纳入其中，考试成绩占总评70%，平时在线及课堂讨论、课外作业成绩占30%。这样既可避免以期末考试成绩衡量学生的单一、片面化的效果，又能够从多个角度调动学生的学习积极性，使得课程的考核体系更加客观、公正。

三、实验教学（16学时+16学时）

《大气污染控制工程》课程涉及各种污染物的控制技术，通过实践教学使学生更好地理解和掌握大气污染控制技术的基本原理和各种理论，是该课程教学体系的重要组成部分。因此，结合课程内容及专业特色，开设了两门实验，分别是《大气污染控制工程实验》以及《环境风洞模拟实验》，其中，涵盖了演示、验证、研究和综合等多种类型实验。《大气污染控制工程实验》安排在第六学期，主要强化颗粒污染物处理技术以及气态污染物处理技术。实验主要包括，测定各种除尘器的性能，如袋式除尘器、重力沉降室、旋风除尘器、文丘里除尘器、电除尘器，通过对上述除尘器的除尘效率和压力损失进行测定，进一步提高对除尘器结构形式和除尘机理的认识。通过本实验，要求掌握除尘器主要性能的实验研究方法，并了解除尘器压力损失及除尘效率的影响因素；制备载体及负载型催化剂，了解和掌握载体和负载型催化剂的相关制备方法；搭建气固相固定床微反应器，解气固相固定床催化剂反应器的基本原理，掌握搭建气固相固定床催化剂反应器的基本操作；催化氧化去除多种气态污染物，如CO、VOCs等，了解催化氧化作用以及色谱分析原理，掌握催化剂催化氧化消除气态污染物的应用技术。《环境风洞模拟实验》安排在第七学期，主要强化污染物扩散浓度估算理论以及风速轮廓模式等知识，实验主要包括了解环境风洞组成；测定环境风洞内自由来流断面风速、通过测试来流断面不同高度处的气流速度，并分析出风速轮廓线方程；不同钝体周围流场测试，测试正方体、三棱柱体周围的气流场，并分析钝体之间的相互影响和尾迹等；点源在建筑群周围扩散的风洞实验，通过录像技术测试点源污染物在建筑群周围的对流扩散规律，实验中考虑不同来流风速大小；污染物扩散的激光测试，通过激光技术测试点源污染物在建筑群周围的对流扩散规律。

四、课程设计教学（一周）

课程设计是《大气污染控制工程》课程体系中又一个重要环节。在第六学期期末短学期安排了一周的教学环节。通过课程设计，查阅大量规范手册，进一步消化和巩固“大气污染控制工程”所学内容，培养其运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力[3]。课程设计主要是针对各种不同锅炉的除尘系统设计，具体内容有：流程设计，烟气各项数值、结构设计计算，烟囱、管道系统设计，阻力计算等，绘制工程图纸，撰写设计书。

五、其他辅助教学

充分利用国家、上海市、校大学生创新创业计划等项目，提升学生的综合素质。一般项目成员3—6人，在组长的带领下分工合作，设计实验、准备实验、做实验、总结实验等过程由学生自主完成，培养学生运用所学知识解决大气污染问题的兴趣，提升其分析问题、解决问题的能力。此外，还通过指导学生参加暑期社会实践，参加“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、上海市大学生“创造杯”大赛、创业设计等比赛，增强学生实践、创新、动手和团结协作等综合能力。最后，为了进一步提升教师的实践能力，我院还有针对性地鼓励年轻教师进入企业进行“产学研”，提升其实践经验。《大气污染控制工程》教学团队的年轻教师都通过这一计划，增强了实际工程经验，教学更加生动、有趣。除此之外，还积极拓展实习基地，增加学生专业实习机会。

六、总结

经过多年的教学积累和探索，《大气污染控制工程》的教学内容和教学方法已取得长足的进步，显出良好的教学效果，深受学生好评。接下来主要立足于“工程型、创新性、国际化”人才培养目标，深化创建独具一格的《大气污染控制工程》课程思政。

参考文献：

[1]郝吉明,马广大,王书肖.大气污染控制工程[M].北京:高等教育出版社,2010.

[2]李良玉,张春娜.《大气污染控制工程》课程教学改革探讨[J].新课程研究:高等教育,2010,(3):91-94.

[3]吕辉雄,黄荣,蔡全英.“大气污染控制工程”课程教学改革与优化[J].中国电力教育,2010,(10):104-105.

[4]张晓东,王吟,徐苏云,杨一琼,王冠,闻海峰,陶红.“环境工程原理”理论课程教学思考[J].鸭绿江,2015,(9):280-280.

作者:黄远东 张晓东 王冠 单位:上海理工大学环境与建筑学院