環(huán)境工程專業(yè)實踐教學(xué)過程新方案設(shè)計

戴春皓 秦普豐 彭慧 李晗東

摘要：課程設(shè)計是工程類本科教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，也是讓學(xué)生理論聯(lián)系實際的關(guān)鍵步驟。本文根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合目前環(huán)保問題的嚴(yán)峻，從教學(xué)中存在的實際問題出發(fā)，對課程設(shè)計體系進行了重新設(shè)計，按照污染源產(chǎn)生、污染源核準(zhǔn)、工藝體系設(shè)計計算、繪制圖紙的過程進行大氣污染控制工程的課程設(shè)計，以期達到理論聯(lián)系實際、應(yīng)用于實際生產(chǎn)的目的。

關(guān)鍵詞：環(huán)境工程；課程設(shè)計；大氣污染控制工程

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）36-0118-02

教育部環(huán)境工程與科學(xué)教學(xué)指導(dǎo)分委會于2005年制定了《高等學(xué)校本科環(huán)境工程專業(yè)規(guī)范》要求，并著重強調(diào)了學(xué)生的動手能力和創(chuàng)先精神。環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)必須加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，著重培養(yǎng)以下能力：實驗技能、工藝操作能力、工藝設(shè)計能力、工程設(shè)計能力、科學(xué)研究能力、社會實驗?zāi)芰Φ?，其中工藝設(shè)計能力、工程設(shè)計能力缺失，是由于目前“重科研、輕教學(xué)”的中國高校人才培養(yǎng)的重大和核心問題引起的。實課程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)是高等教育教學(xué)過程中配合理論教學(xué)設(shè)置的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，對于培養(yǎng)大學(xué)生分析問題和解決問題的能力、強化專業(yè)訓(xùn)練和鍛煉學(xué)生實踐能力具有不可替代的作用。本文以大氣污染控制工程課程設(shè)計為例，采用“參觀+拆解+計算+繪圖+應(yīng)用”的課程設(shè)計模式，達到讓學(xué)生理論聯(lián)系實際，形象客觀掌握大氣污染控制工程設(shè)計方法的目的。

一、專業(yè)實踐教學(xué)過程現(xiàn)狀

在我國，雖然教育部專門設(shè)立了環(huán)境工程專業(yè)建設(shè)指南，對其環(huán)境工程專業(yè)的主干課程、基礎(chǔ)課程、實踐課程和實驗課程等做出了明確的規(guī)定，并設(shè)置了各種形式的實踐教學(xué)課程。然而很多研究結(jié)果表明，在我國許多高校中，因人設(shè)課的現(xiàn)象比較常見，且課程間缺乏聯(lián)系、重復(fù)現(xiàn)象比較突出，這種現(xiàn)象在實踐教學(xué)中更為突出。目前，我國許多高校各個實踐環(huán)節(jié)比較分散，自成體系，尤其是課程實驗課，更是相互封閉，缺少配合，因而使得部分實踐教學(xué)內(nèi)容出現(xiàn)低水平簡單重復(fù)，缺乏創(chuàng)新性；同時，由于擴招、校企聯(lián)系不夠緊密、學(xué)校和教師管理不到位、學(xué)生急于找工作和考研等原因，致使見習(xí)變成了參觀，實習(xí)變成了見習(xí)，課程設(shè)計抄襲嚴(yán)重，生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)實習(xí)時間無法保證，因而實踐教學(xué)已成為紙上談兵，致使學(xué)生脫離了工程實踐，找工作困難，而企業(yè)又覺得無人可用。因而在新的形勢下，探索實踐教學(xué)新模式，對培養(yǎng)環(huán)境工程專業(yè)應(yīng)用型卓越工程師具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。

為了改變上述局面，我國部分高校采取了許多措施，以期提高學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)出高素質(zhì)的工學(xué)工程技術(shù)人才。如成立了實驗中心，加強實踐教學(xué)管理，規(guī)范實踐教學(xué)；設(shè)立了開放實驗室，創(chuàng)造一個寬松、便利、能夠充分發(fā)揮學(xué)生潛能的開放實驗環(huán)境，加強學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)；加強校內(nèi)外實習(xí)基地建設(shè)，為學(xué)生迅速將專業(yè)知識轉(zhuǎn)化為實際的操作能力和創(chuàng)新提供了重要保障等。雖然上述措施規(guī)范了實踐教學(xué)，提高了學(xué)生的動手能力，但需要調(diào)入大量的人力、物力和財力；然而我國大部分高校屬于地方性大學(xué)，經(jīng)費、場地十分匱乏，很難滿足其需要，使上述措施難以達到預(yù)期目標(biāo)，更難廣泛推廣。因此，探索一條低投入、高產(chǎn)出的適合于地方農(nóng)業(yè)本科院校的培養(yǎng)應(yīng)用型卓越工程師的實踐實驗教學(xué)新體系具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。近五年來，許多教學(xué)科研專家針對具體學(xué)科，如生物學(xué)、化學(xué)、力學(xué)等的大實驗構(gòu)建進行了大量的研究。主要特點是利用重點實驗室或開放實驗室的儀器、研究課題與本科生的實驗相結(jié)合。實際上是將本科生的被動式學(xué)習(xí)提前轉(zhuǎn)入研究生階段的主動式研究。大實驗的體系的改革可以讓本科生接觸到前沿性的知識與儀器，激發(fā)了學(xué)生的自學(xué)能力。由于實驗室的課題往往是偏向基礎(chǔ)理論，所以這種依托重點實驗室的模式，有利于培養(yǎng)基礎(chǔ)理論性人才。而利用這個模式來培養(yǎng)“工程”性人才尚需進一步探索。

本文結(jié)合“卓越工程師”與“大實驗”兩種培養(yǎng)模式的優(yōu)點，克服了前者忽視理論基礎(chǔ)以及后者的脫離實際生產(chǎn)，構(gòu)建“參觀+拆解+計算+繪圖+應(yīng)用”一體化的符合我校農(nóng)業(yè)工科特色的實踐教學(xué)體系。

二、設(shè)計任務(wù)及目的

課程設(shè)計的總體任務(wù)為某大型火電廠設(shè)計大氣污染治理工藝及設(shè)備，其中包括分任務(wù)：（1）火電廠污染物產(chǎn)生量的確定；（2）火電廠煙囪高度的設(shè)計；（3）火電廠大氣污染控制工藝的設(shè)計；（4）火電廠大氣污染控制設(shè)備選型設(shè)計及管道系統(tǒng)設(shè)計。

通過課程設(shè)計全面總結(jié)大氣污染控制工程課程學(xué)習(xí)的成果，加深對課程理論內(nèi)容的理解，掌握應(yīng)用理論知識解決實際工程問題的完整過程。設(shè)計目的是讓環(huán)境工程專業(yè)的本科生掌握大氣污染控制工程設(shè)計全過程，重點掌握大氣污染控制工程設(shè)計方案、污染控制設(shè)備選型計算、系統(tǒng)布置、煙道阻力計算、風(fēng)機選型、系統(tǒng)平面布置等。最終達到設(shè)計實際應(yīng)用的目的。

三、設(shè)計依據(jù)

當(dāng)?shù)卮髿赓|(zhì)量執(zhí)行《大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）中的二級標(biāo)準(zhǔn)，《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）。

四、設(shè)計指導(dǎo)過程

針對環(huán)境工程課程設(shè)計目前課時量少、實踐時間短、實踐過程過于理論化等目前存在的不足，本文新的大氣污染課程設(shè)計方案采用全新的“參觀+拆解+計算+繪圖+應(yīng)用”的課程設(shè)計模式，在給定寬泛的設(shè)計條件的情況下，如只給定火電廠的年收到基煤消耗量，煤的化學(xué)成分分析，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，采取現(xiàn)場與課堂相結(jié)合，設(shè)計計算與講解答辯相結(jié)合，理論計算與實踐應(yīng)用相結(jié)合的方式，以班為單位將3周的課程設(shè)計時間分為5個具體的時間段進行指導(dǎo)和設(shè)計。

1.階段一：參觀。參觀的主要目的是讓學(xué)生在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上了解課程設(shè)計過程所針對的具體目標(biāo)實物，以達到形象理解設(shè)計要求的目的。參觀分為模型參觀和實物參觀兩部分，第一部分在校仿真實驗室中利用已有仿真軟件對成熟火電廠全套工藝流程及環(huán)保流程進行學(xué)習(xí)，講解的主要內(nèi)容為產(chǎn)污節(jié)點判斷和工藝選擇；第二部分在某大型火電廠，講解的主要內(nèi)容為設(shè)備選擇和廠區(qū)平面布置。這一部分教學(xué)時間為2個教學(xué)日。

2.階段二：拆解。拆解的主要目的是讓學(xué)生了解設(shè)計的具體的設(shè)備的目標(biāo)實物，為繪圖和計算做準(zhǔn)備。拆解是利用實驗工具、模型工具，進一步學(xué)習(xí)除塵設(shè)備、脫硫設(shè)備的設(shè)計，講解的主要內(nèi)容為除塵器的設(shè)備選型及設(shè)計、脫硫設(shè)備的設(shè)備選型及設(shè)計。這一部分的教學(xué)時間為2個教學(xué)日。

3.階段三：計算。設(shè)計計算是課程設(shè)計最重要部分，計算的內(nèi)容包括火電廠污染物產(chǎn)生量的計算；火電廠煙囪高度的設(shè)計計算；火電廠大氣污染控制設(shè)備設(shè)計選型計算；火電廠大氣污染控制管道系統(tǒng)設(shè)計計算。計算過程的講解要點是設(shè)計手冊的使用，管道系統(tǒng)的設(shè)計。計算的講解重點是火電廠污染物產(chǎn)生量的計算；火電廠煙塵高度的計算，火電廠大氣污染系統(tǒng)主要工藝及設(shè)備的設(shè)計計算及管道系統(tǒng)壓力損失的平衡計算等。這一部分的教學(xué)時間為5個教學(xué)日。

4.階段四：繪圖。繪圖部分主要為兩部分，一部分是工藝過程及平面布置，另一部分是主要設(shè)備。繪圖過程全程為計算機操作，集中計算機教室繪圖。由于學(xué)時的限制，要求繪制管道平面系統(tǒng)1張、主要設(shè)備2張（除塵器和脫硫裝置）。這一部分由學(xué)生操作為主，講解要點為答疑。這一部分的教學(xué)時間為5個教學(xué)日。

5.階段五：應(yīng)用。結(jié)合參觀工廠的設(shè)計實例，對比學(xué)生設(shè)計的工藝過程和設(shè)備選型進行模擬現(xiàn)場答辯，找到優(yōu)缺點，進行系統(tǒng)點評和講解。這一部分的教學(xué)時間為1個教學(xué)日。

五、設(shè)計主要參考資料

《環(huán)境工程設(shè)計手冊》（化學(xué)工業(yè)出版社）、《大氣污染控制工程》（高等教育出版社）、《除塵工程設(shè)計手冊》（化學(xué)工業(yè)出版社）、《煙氣脫硫脫硝凈化工程技術(shù)與設(shè)備》（化學(xué)工業(yè)出版社）等。

六、課程設(shè)計成果提交

1.設(shè)計計算說明書。整理后的說明書要有章節(jié)目錄，設(shè)計任務(wù)來源，原始資料和設(shè)計要求，計算和每人每份的設(shè)計條件。構(gòu)筑物及設(shè)備的設(shè)計與計算應(yīng)按照設(shè)計流程先后次序分章編寫。對所采用的設(shè)計數(shù)據(jù)應(yīng)做必要的說明并標(biāo)出設(shè)計數(shù)據(jù)出處。

設(shè)計計算說明書要求手寫或打印，要求有計算草圖并按比例，構(gòu)筑物、設(shè)備有主要計算或選型過程。

2.圖紙?？偲矫娌贾脠D及系統(tǒng)管路設(shè)計圖按照1∶200到1∶1000，設(shè)備圖要求附有剖面圖。

3.其他。要求設(shè)計過程獨立完成，不能抄襲他人的計算過程及圖紙。

七、結(jié)語

真實背景下的課程設(shè)計，能夠在很大程度上調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性；獨立分組進行設(shè)計避免了抄襲；模擬現(xiàn)場答辯增強了真實感，鍛煉了學(xué)生的組織和表達能力，設(shè)計安排環(huán)環(huán)相扣，確保教學(xué)效果最高學(xué)生利益最大化。

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