方法论教学环境工程论文

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1内容和与侧重点

“物料与能量衡算”、“微观过程解析”和“变化速率的数学表达”三部分内容是环境工程中分析问题的基本方法，方法论教学基本上围绕这三方面进行。其中“物料与能量衡算”应是重点，因为衡算方法是环境问题分析的基本工具，方法背后所体现的衡算思维模式应该是每个环境专业技术人才必备的基本素养。在环境学科，“物料与能量衡算”方法是最基本但也是最强大的工具，是许多环境行业开展技术工作的必备方法。首先，各种污染物控制工程的设计计算中，污染物及其他相关物料的衡算通常是整个过程的第一步，如好氧生物处理工艺设计时，氧气供应与消耗的衡算等；其次，环境咨询行业：环境影响评价、清洁生产审核、节能审核中涉及的水平衡、能源平衡、有毒有害原辅材料平衡等都是“物料与能量衡算”范畴，是这些咨询评价工作非常重要的步骤与内容组成，衡算结果是给予评价结论的重要依据；而环境管理与监督中，各项生产过程中节能减排量核定及废弃物偷排的认定等，都可以依据某种关键物料的衡算进行，如燃煤电厂烟气脱硫量的核定，主要手段就是对煤中的硫进行衡算。

2方法论教学目标的明确与侧重

方法论教学可以在穿插在相应技术原理部分的教学过程中进行，但在教学时应明确：相应的思维方式培养与建立也是该部分的教学目标之一。在专业课程教学过程中，对于具体的、有形的知识点的掌握，如环境工程原理的各种方程或规律，往往成为首要的教学目标。环境工程3种方法体系中的“物料与能量衡算”部分，“质量衡算”通常被总结为输入、输出、转化和积累量之间的计算方程，及在此基础上推导出不同情况下的衡算方程式，“能量衡算”同样也有类似的计算方程模式，环境工程原理教学过程中很容易将这些方程式作为要求学生掌握的知识点，而学生对此部分内容的学习，也经常会认为掌握这些方程就够了。具体方程的掌握对于使用“物料与能量衡算”的方法解决问题固然重要，但仅仅掌握这些方程，只能解决常规的问题，如：环境影响评价中的水平衡、能量平衡等已经有使用先例的情况。对于未有过使用先例的新问题，若不能意识到可用此方法来解决，即便把所有方程都烂熟于心也没有用，而后者则需要学生建立起衡算的思维，有了衡算的思维方式，遇到相关问题时，才能够较敏捷地意识到可用其中涉及的物质或能量的衡算来解决问题。对于学生来说，理解与掌握环境工程原理课程所涉及的各种基本技术方程，需要有较好的高等数学、物理及化学的基础，已经属于学习的难点，在此基础上还要掌握其背后的方法，无疑更增加了教学和学习的难度。特别是目前专业课学时普遍被缩短形势下，要达到双重教学目标，可能需要教学能力较强的老师，及领悟能力较高的学生。这种情况下，教师通过对技术原理知识体系深入浅出的讲解，将所涉及的方法融汇其中，在潜移默化中，领悟能力强的学生既能将相关的知识点掌握，也能领会其背后的方法体系，进而形成自己的思维方法。但对于许多时候来说，并不是一个普遍的情况，因此，教学目标设定上面临一个优先序及取舍问题。环境工程原理3种方法体系中，“物料与能量衡算”，可将衡算思维方式培养作为首要教学目标，而其中涉及的各种衡算方程的掌握作为次要教学目标。只要学生能建立起衡算的思维方式，各种衡算方程也就较易被推导出来，不用刻意去掌握。涉及到“微观过程解析”和“变化速率的数学表达”2种方法的各种技术原理分析及方程，往往学习和掌握起来比较困难，教学时先侧重这些技术原理等知识掌握，思维方式的培养作为辅助目标。

3通过案例教学强化学生的思维方式

与环境工程原理知识点比较，方法论更加抽象，如何把这些抽象的东西具体化，让学生体会和领悟是达到教学目标的关键。案例教学是比较好的手段，特别是在衡算思维方式培养方面。要达到好的教学效果，案例选择是关键。首先应选择涉及的过程比较容易理解同时又可以提起同学兴趣的案例。案例因为比较贴近日常生活，很容易提起同学讨论的兴趣，还可以有更多角度提问，如：要保证甲醛不超标，排风扇换气量应设计为多少？只能允许多少人吸烟？或使用空气清新剂的话其对甲醛转化速率应达到多少等等，都是学生很感兴趣的，愿意积极思考讨论。此案例因为比较贴近日常生活，很容易提起同学讨论的兴趣，这个案例还可以有更多角度提问，如：要保证甲醛不超标，排风扇换气量应设计为多少？只能允许多少人吸烟？或使用空气清新剂的话其对甲醛转化速率应达到多少等等，都是学生很感兴趣的，愿意积极思考讨论。

4其他

环境工程原理课程中，除了上述提到的3种方法体系外，还有一些小的解决问题的技巧，教学过程中也可以为学生进行总结，如：以相同效果为衡量的等当量处理方法(利用当量长度表征管件阻力损失和当量厚度滤饼层表征过滤介质的阻力)；及非充分条件下的求解使用的试错法(沉降速度计算的试差法)等。

5结语

总之，环境工程原理课程中涉及了多种环境问题解决的方法，在教学过程中注意培养学生对这些方法运用和掌握，不但有利于学生学习技术原理知识，也有助于培养他们分析解决环境问题的能力，为环境行业创新性人才的培养提供支撑。

作者：种云霄 余光伟 黄荣 单位：华南农业大学资源环境学院