嚴 剛 黃思磊 王 天

(青海大學(xué)化工學(xué)院，青海 西寧 810016)

大氣污染控制工程是環(huán)境工程學(xué)科的一門主干必修專業(yè)課程，課程內(nèi)容主要涉及大氣污染控制的原理、方法和有關(guān)設(shè)計計算三大部分，其中有關(guān)除塵工藝的設(shè)備、氣體污染物治理的工藝設(shè)備能夠占課程主要內(nèi)容的2/3左右。大氣污染控制工程課程工藝設(shè)備具有工藝復(fù)雜，設(shè)備龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，空間立體感強，如果沒有一定的感性認識，很難正確后續(xù)的工藝設(shè)計、設(shè)備選型，同時對整個課程學(xué)習(xí)效果大大降低，影響了學(xué)生后續(xù)畢業(yè)設(shè)計(論文)選題工作，影響了學(xué)生的就業(yè)渠道。一方面，企業(yè)需要大量的大氣污染治理、運行、設(shè)計和管理方面的專業(yè)人才，另一方面，環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生就業(yè)壓力較大，嚴重的出現(xiàn)校企脫節(jié)，制約了環(huán)境工程大氣污染控制工程課程的發(fā)展。為此，國內(nèi)許多高校把大氣污染控制工程課程列為教改項目，探索了一定大氣污染控制工程課程的合理教學(xué)方法與手段，對大氣污染控制工程課程的教學(xué)起到了較好的指導(dǎo)作用。但是，課題組認為，傳統(tǒng)的大氣污染控制工程課程教學(xué)改革，局限于從教學(xué)內(nèi)容、實驗的增減、課程設(shè)計題目的更新以及實習(xí)基地的建立與完善等方面來提高學(xué)生對大氣污染控制工程課程的實踐與應(yīng)用能力，而對如何提高大氣污染控制工程課程中設(shè)備工藝的教學(xué)效果研究較少。因此，課題組提出采用工藝設(shè)備視頻輔助教學(xué)，通過實踐，取得了較好的教學(xué)效果。

1 大氣污染控制工程課程工藝設(shè)備傳統(tǒng)教學(xué)方法

1.1 講授法

青海大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)大氣污染控制工程課堂授課方式是沿襲下來的以教師單向講授為主，由于課時有限，機械除塵器、電除塵器分別安排了4個學(xué)時，1學(xué)時45分鐘，袋式除塵器、濕式除塵器、除塵器的選擇與發(fā)展3節(jié)內(nèi)容安排了4個學(xué)時，硫氧化合物的污染控制安排了4個學(xué)時，氮氧化合物污染控制、機動車污染控制分別安排了2個學(xué)時，在這短短14個學(xué)時，既要講授顆粒、氣體污染物控制技術(shù)原理，又要講授控制工藝流程、設(shè)備及其設(shè)計。在講解工藝流程、設(shè)備時授課教師輔助以板書繪制的工藝圖，設(shè)備圖，有時候采用提前繪制的圖紙。板書繪制的圖簡單，只是工藝設(shè)備的輪廓，并且反映不了實際除塵工藝設(shè)備的真實尺寸，有很大的“失真性”，在后續(xù)課程設(shè)計計算中學(xué)生往往對自己計算出來的尺寸持懷疑態(tài)度，不能夠正確的設(shè)備選型，主要原因是沒有實際工藝設(shè)備的感性認識，有點“閉門造車”的感覺，老師講解10遍，學(xué)生依舊云里霧里，很難想象。同時課堂上繪制工藝設(shè)備圖，太粗造，起不到講述作用，如果詳細規(guī)范，則花費課堂時間多，本來課程的理論課時量就很少，影響后續(xù)內(nèi)容的進度。如果沿用以前的圖紙，圖紙更新率低，另外陳舊的圖紙數(shù)據(jù)線條都有點模糊，很難達到教學(xué)效果。

而且傳統(tǒng)的講授教學(xué)方式存在著以下的問題:一是教師限于教學(xué)資源只著重于傳授理論知識，讓學(xué)生無法感受到工藝設(shè)備的真實性，更難以判斷理論分析方案的正確性。二是理論分析通常都是一些數(shù)理模型的建立與公式推導(dǎo)或抽象的例證分析，很難體現(xiàn)出除塵與煙氣治理實際工作過程，缺乏直觀性和生動性。三是理論與工藝設(shè)備脫節(jié)，學(xué)生對理論難以理解，甚至不能理解，比如在講授電除塵器時，很簡單的積塵板的高度容易與積塵板板間距難以區(qū)分，因為學(xué)生對電除塵器積塵板的空間排列想象不出，而采用課本上的截面圖講述，很難達到空間立體性，產(chǎn)生“難學(xué)、抽象、厭學(xué)”的思想，從而是學(xué)生失去學(xué)習(xí)課程興趣，產(chǎn)生畏懼心理。最終，在教與學(xué)的過程中，出現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)枯燥疲憊，上課走神、打瞌睡，教師教學(xué)費時費力，教學(xué)效果卻不盡如人意。

1.2 多媒體輔助教學(xué)

現(xiàn)代教學(xué)中借助多媒體方式能夠使得大氣污染控制工程課程除塵與煙氣治理工藝設(shè)備教學(xué)比較形象，如采用軟件PowerPoint、Flash等等，制作了一些形象、生動的課件，在一定的程度上提高了教學(xué)效果。而且借助計算機和軟件技術(shù)，使得大氣污染控制工程課程在教學(xué)的過程中，可以利用計算機音頻、動畫、圖片等模擬除塵與煙氣治理工藝的設(shè)備和過程，從而使教學(xué)的方式豐富多樣，教學(xué)過程形象生動，有利于學(xué)生通過直觀的感受理解教學(xué)內(nèi)容，對熟練掌握大氣污染控制工程課程原理知識、提高理論知識與實踐相結(jié)合的能力有一定的作用。但是目前許多大氣污染控制工程課程課件僅僅起到簡單演示的功能，還難以滿足大氣污染控制工程課程的實際教學(xué)要求，還難以對除塵以及煙氣治理工藝設(shè)備實踐進行模擬。大氣污染控制工程煙氣除塵與煙氣污染治理主要工藝流程包括多個環(huán)節(jié):集氣設(shè)備、風(fēng)管、凈化設(shè)備、通風(fēng)機、排氣管等，有些凈化設(shè)備是組合的，比如電除塵器—袋式除塵器組合。而目前大多數(shù)課件是從網(wǎng)上下載的工藝設(shè)備平面圖片，制作成PPT格式，不能全面反映除塵與煙氣治理整個工藝連續(xù)的運行，沒有立體感，只能局限于舉例子。

仿真技術(shù)可以推動傳統(tǒng)教學(xué)理念和教學(xué)手段向信息化邁進，進而促使教育教學(xué)的手段、方法、內(nèi)容、模式的變革。仿真技術(shù)應(yīng)用于大氣污染控制工程課程教學(xué)可以給學(xué)生帶來強大的實驗環(huán)境，將除塵與煙氣治理現(xiàn)場場景、工藝細節(jié)搬進教室提供了有力的技術(shù)支持。通過采用這些技術(shù)，在仿真實踐營造出濃厚的現(xiàn)場氛圍，學(xué)生如置身大氣污染控制工程工藝設(shè)備運行生產(chǎn)現(xiàn)場，將整個工藝流程中搬到教室，學(xué)生在平臺上操作，增強感染力和感性認識。但是目前仿真技術(shù)在除塵與煙氣治理方面的應(yīng)用課件制作的較少，制作過程需要很強的計算機專業(yè)知識，大多數(shù)授課教師沒有太多的精力去研究制作，只能被動的去接受已有的仿真課件，授課教師不能按照自己的講授過程選擇自己需要的仿真課件，限制了仿真課件的推廣使用。同時仿真工藝設(shè)備提供的虛擬的符號，用虛擬的符號代替實際的工藝設(shè)備，仍然比較抽象，學(xué)生仍然很難把具體的工藝想象出來。

2 大氣污染控制工程課程工藝設(shè)備視頻輔助教學(xué)

2.1 大氣污染控制工程課程工藝設(shè)備視頻制作

整合課本教材內(nèi)容把除塵工藝設(shè)備按類型劃分為機械式除塵器、電除塵器、袋式除塵器、濕式除塵器、低濃度硫氧化物治理設(shè)備工藝、氮氧化物治理設(shè)備工藝和機動車尾氣治理設(shè)備。利用假期或者星期六、星期天和學(xué)生去格爾木、德令哈、西寧生物園區(qū)、甘河灘工業(yè)園區(qū)、西寧城東經(jīng)濟開發(fā)區(qū)、城南工業(yè)園區(qū)等地方，走訪企業(yè)，與企業(yè)聯(lián)系，先調(diào)查企業(yè)的除塵工藝與設(shè)備類型，然后按類型分類，再按行業(yè)比較，比如同樣的袋式除塵工藝與設(shè)備，在不同行業(yè)，設(shè)計、運行、管理是不一樣，重點考察的項目也不一樣。有些工藝設(shè)備在運行，我們就從外圍拍攝，同時，邀請負責(zé)除塵煙氣治理工藝設(shè)備班組長配音，講解整個工藝的流程，講解工藝在運行、管理等方面的內(nèi)容，講解氣候氣象條件對工藝設(shè)備的影響，比如，西寧及省內(nèi)工業(yè)園區(qū)，是處于低溫、低壓這樣的一個大氣環(huán)境，會不會對除塵煙氣治理產(chǎn)生影響，會不會造成更大的負壓，進而影響除塵效率，影響煙氣流場，影響氣流，進而影響工業(yè)設(shè)備的正常運行。在現(xiàn)場討論過程中，使得理論與實際工藝的運行、管理有機的結(jié)合起來。有些工藝設(shè)備在運行一段時間時要進行維護，于是我們就現(xiàn)場或者委托班組長給我們把工藝設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)拍攝下了，尤其是除塵工藝過程中對除塵工藝設(shè)備內(nèi)部的影響，比如堵塞、腐蝕、布袋漲破、除塵板、電暈電極等內(nèi)部除塵工藝組件在除塵煙氣治理過程中的影響;有的除塵工藝設(shè)備屬于新建的，就從設(shè)計、安裝整個過程用視頻記錄下來。通過努力，我們已經(jīng)錄制了冶煉、建材、化工、火電等行業(yè)袋式除塵工藝設(shè)備、電除塵工藝設(shè)備、旋風(fēng)除塵工藝設(shè)備等。

表1 工藝設(shè)備視頻制作內(nèi)容劃分

2.2 大氣污染控制工程課程工藝設(shè)備視頻輔助教學(xué)的優(yōu)點

2.2.1 有助于突破課堂教學(xué)難點

除塵工藝設(shè)備視頻引入課堂教學(xué)，有助于提高課堂教學(xué)質(zhì)量。在《大氣污染控制工程》課程課堂教學(xué)過程中，學(xué)生原來學(xué)習(xí)除塵工藝設(shè)備過程中，絕大多數(shù)學(xué)生都感覺很抽象，很難深刻理解除塵過程原理和實際功能。教師將除塵工藝設(shè)備視頻運用到《大氣污染控制工程》課程教學(xué)中，在講解除塵過程原理的同時，使用除塵工藝設(shè)備視頻，可以使學(xué)生更直觀地看到各工藝工序和設(shè)備的作用，掌握每個工藝工序和設(shè)備在除塵中的作用功能，使學(xué)生較容易掌握所學(xué)的內(nèi)容，從而提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

學(xué)生在參與視頻的制作過程中，真實的去經(jīng)歷、去感受工藝設(shè)備比空洞抽象的說教更具說服力。同時學(xué)生有機會能夠主動地與長期運行工藝設(shè)備第一線工人師傅討論理論與實際工藝設(shè)備，消除了學(xué)習(xí)中對工藝設(shè)備的神秘感。將除塵工藝設(shè)備視頻引入《大氣污染控制工程》課程教學(xué)，教師可以在理論分析過后，利用視頻進行工藝設(shè)備真實演示。這樣就使學(xué)生加強了“感性認識”，消除了“抽象感”，增加了學(xué)習(xí)興趣。工藝設(shè)備視頻教學(xué)使課堂教學(xué)更加生動、直觀，使《大氣污染控制工程》課程中一些基本除塵理論和基本概念更加容易理解。通過視頻將真實的工藝設(shè)備展示出來，幫助學(xué)生理解抽象的概念和原理。學(xué)生由于沒有專業(yè)知識的積累，沒有專業(yè)的實踐，而教材中的實例往往不能滿足要求，缺乏實踐的過程而單單掌握理論，理論就成為一種無用的記憶。長此以往，學(xué)生必將形成思維上的枷鎖，越是解決不了越是不愛思考，進入惡性循環(huán)的學(xué)生當(dāng)然認知發(fā)展緩慢?？梢?，工科專業(yè)教學(xué)必須重視從感性上升為理性的過程，即重點抓住工藝、設(shè)備、實際操作的教學(xué)過程，這樣才能加強學(xué)生的應(yīng)用理解能力的培養(yǎng)，以便提高和解決實際應(yīng)用問題的能力。

2.2.2 有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

大學(xué)工科課程的教學(xué)存在著這樣一些難點，講解專業(yè)理論時抽象枯燥，學(xué)生難以理解;內(nèi)容更新快，更注重實踐性，由于難學(xué)難懂，無法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，造成畢業(yè)生專業(yè)技能的下降。依照目前的“填鴨式”課堂教學(xué)方法，在學(xué)習(xí)中學(xué)生并沒有建立起合適的專業(yè)模型，一時無法將實踐與理論建立起聯(lián)系，思維限于問題表面，不能透過現(xiàn)象看到本質(zhì)，容易受到條件的十?dāng)_，一旦把握不住實質(zhì)，提煉不出模型，思維過程必然受阻，專業(yè)問題難以解決。高校環(huán)境工程專業(yè)課程《大氣污染控制工程》是理論性、實踐性均較強的專業(yè)課程，其教學(xué)效果的好壞、學(xué)生接受的程度，將直接影響到后續(xù)各類相關(guān)專業(yè)課程的教學(xué)效果，在整個專業(yè)教學(xué)過程中有十分重要的地位。該課程具有概念多、內(nèi)容多、工藝設(shè)備種類多、發(fā)展迅速、引入工程分析的觀點等特點，并且內(nèi)容比較抽象。

工藝設(shè)備視頻在課堂教學(xué)環(huán)境中，教師向?qū)W生提供一個基于真實工藝設(shè)備再現(xiàn)窗口，學(xué)習(xí)者可以在學(xué)習(xí)的過程中獲得真實的感受。工藝設(shè)備視頻以圖文并茂的工藝設(shè)備知識、豐富多彩的行業(yè)應(yīng)用關(guān)資料、多年積累的運行管理經(jīng)驗交流過程、即時方便的實驗操作指導(dǎo)而作用凸顯，實驗者只要通過自己的努力即可完成實驗，達到教學(xué)大綱的要求。

2.2.3 職業(yè)仿真模擬教學(xué)

隨著國家勞動就業(yè)準(zhǔn)入制度的推行，以及就業(yè)市場畢業(yè)生供大于求問題的日益突出，用人單位越來越希望錄用可達到“零距離”上崗要求的人才以減少前期的培養(yǎng)成本。

工藝設(shè)備視頻教學(xué)在大氣污染控制工程課程中應(yīng)用，是針對學(xué)生對大氣污染控工藝設(shè)備專業(yè)綜合實訓(xùn)項目，利用真實應(yīng)用成熟的工藝設(shè)備視頻對學(xué)生進行工藝設(shè)備各項正常操作認識，感性認識大氣污染控制工程工藝設(shè)備結(jié)構(gòu)、功能、流程、安裝以及尺寸，使學(xué)生牢固掌握大氣污染控制工程工藝設(shè)備的運行操作，達到實操技能水平，讓學(xué)生“畢業(yè)就能上崗、上崗就能頂崗”。工藝設(shè)備視頻教學(xué)在實踐教學(xué)中突出對學(xué)生專業(yè)基本技能的培養(yǎng)，使之貼近企業(yè)對人才“零距離”上崗的需求。

2.2.4 替代認識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)

青海大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)大氣污染控制工程課程實踐教學(xué)基地建設(shè)不完善，沒有生產(chǎn)、認識實習(xí)基地。而工藝設(shè)備視頻教學(xué)能夠再現(xiàn)大氣污染控制工程課程工藝過程及主體設(shè)備功能，使得學(xué)生對專業(yè)工藝過程有初步的認識，對工藝過程中主體設(shè)備有直觀認識。在教學(xué)中達到理論聯(lián)系實際，使得學(xué)生能夠獲得生產(chǎn)實踐知識、接受工程訓(xùn)練、鞏固所學(xué)理論知識、培養(yǎng)獨立工作能力的目的。使得學(xué)生能夠運用所學(xué)知識，對廠區(qū)布置、大氣污染工藝流程、組織調(diào)度、主要設(shè)備結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)及其工作狀況，熟悉和掌握生產(chǎn)過程以及各工序之間的銜接;運用所學(xué)理論知識分析生產(chǎn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象，做到理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合。通過各生產(chǎn)崗位實習(xí)，掌握各生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)的基本操作要點。

3 改革效果評價

通過教學(xué)改革與實踐，大氣污染控制工程課程教學(xué)取得了一定的成效。

(1)學(xué)生的學(xué)習(xí)由改革前的被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，曠課率大大降低，做作業(yè)的主動性大大增強，補考人數(shù)也大大減少。

(2)學(xué)生的動手能力和解決實際問題的能力得到了明顯提高。通過教學(xué)改革，學(xué)生能熟練掌握大氣中的常規(guī)污染物檢測過程和方法，理解和掌握煙氣除塵脫硫脫硝原理和工藝過程，為學(xué)生走向工作崗位奠定了堅實的基礎(chǔ)。學(xué)生也敢勇于向大氣污染控制工程的企業(yè)投簡歷，有8名畢業(yè)生從事大氣污染治理、監(jiān)察及監(jiān)測等工作，有4名同學(xué)畢業(yè)設(shè)計選大氣污染控制工程方向，并有5名學(xué)生考取了大氣污染控制工程方向的研究生。

(3)通過教學(xué)改革，加強了校企互動，通過設(shè)計資料的收集與整理，現(xiàn)場的交流與實踐等過程，使教師不斷吸取新知識，理論基礎(chǔ)得到及時的更新和完善，教師的工程實踐能力不斷得到提高和加強。

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