具有火電特色的大氣污染控制工程課程改革探討

王嘉偉　郝艷紅　孫楠

[摘 要]大氣污染控制工程是環(huán)境工程專業(yè)的核心課程。根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，立足于培養(yǎng)火電行業(yè)環(huán)保人才，對(duì)專業(yè)核心課程大氣污染控制工程進(jìn)行相應(yīng)改革和研究，提出適應(yīng)行業(yè)需要而進(jìn)行改革的必要性，并從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段著手，提出了改革措施和思路，取得了良好效果，可為以地區(qū)和行業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)為導(dǎo)向的培養(yǎng)模式提供課程改革參考。

[關(guān)鍵詞]人才培養(yǎng)；大氣污染控制工程；火電特色；課程改革

[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）06-0092-02

大氣污染控制工程是環(huán)境工程專業(yè)的核心課程，為鞏固我校培養(yǎng)服務(wù)火電行業(yè)人才的優(yōu)勢(shì)，本課程須與火電行業(yè)背景有機(jī)結(jié)合，體現(xiàn)火電特色。當(dāng)前，大氣污染控制工程課程的教材大都全面但不夠深入，教學(xué)效果也有待提高。[1]因此有必要結(jié)合我校環(huán)境工程專業(yè)的火電特色，對(duì)本課程進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法、手段的改革與創(chuàng)新，使學(xué)生更好地適應(yīng)行業(yè)需要。

一、教學(xué)內(nèi)容的改革

（一）調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，與其他課程合理銜接

本課程與本專業(yè)其他課程有重疊內(nèi)容。[2]在制定教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，相關(guān)課程教師應(yīng)共同交流，確定每門(mén)課程的重點(diǎn)內(nèi)容，且使課程內(nèi)容之間有銜接但不重復(fù)。如大氣污染控制工程吸收、吸附和催化是兩章重要內(nèi)容，但是其基本原理在環(huán)境工程原理和物理化學(xué)課程中已經(jīng)作為重點(diǎn)內(nèi)容詳細(xì)講述，且吸收的基本設(shè)備和基本工藝在環(huán)境工程原理課程中也有介紹，因此吸收一章我們直接以電廠廣泛應(yīng)用的石灰石石膏法吸收工藝為重點(diǎn)內(nèi)容即可。而對(duì)于氮氧化物治理的催化轉(zhuǎn)化原理部分也僅做簡(jiǎn)單介紹，重點(diǎn)放在SCR和SNCR脫硝工藝上。

（二）實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容改革

大氣污染控制工程課程包含的實(shí)踐環(huán)節(jié)有課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)，還包含相關(guān)的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)等多個(gè)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。實(shí)踐環(huán)節(jié)是學(xué)生應(yīng)用知識(shí)并拓展能力的階段。針對(duì)目前實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)存在走馬觀花、流于形式的問(wèn)題，我們重新設(shè)計(jì)了實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。采用模型教學(xué)（校內(nèi)）和現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)（校外）相結(jié)合的方式落實(shí)實(shí)習(xí)目標(biāo)，與山西省內(nèi)多個(gè)電廠合作，學(xué)生直接進(jìn)入廠內(nèi)跟隨技術(shù)人員了解電廠的發(fā)電工藝、煤質(zhì)檢測(cè)工藝及各種廢氣脫除的工藝流程、主要設(shè)備運(yùn)行情況等。

課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的確定全部以綜合性和設(shè)計(jì)性為標(biāo)準(zhǔn)。圍繞電廠主要廢氣——硫氧化物、氮氧化物和以汞為主的重金屬等污染物的協(xié)同脫除開(kāi)展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?？紤]到實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與實(shí)際電廠設(shè)備差別比較大，采用實(shí)驗(yàn)室教學(xué)與電腦仿真相結(jié)合的綜合實(shí)驗(yàn)方式。

課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)注重綜合性和實(shí)用性相結(jié)合。比如除塵裝置的設(shè)計(jì)，根據(jù)一些電廠未達(dá)到現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)，需要把原靜電除塵器后面幾個(gè)電場(chǎng)改造為布袋除塵器的實(shí)際情況，以某電廠煙氣相關(guān)參數(shù)為設(shè)計(jì)依據(jù)，要求學(xué)生設(shè)計(jì)電袋復(fù)合除塵裝置或?qū)ΜF(xiàn)有靜電除塵進(jìn)行改造，使學(xué)生對(duì)靜電除塵和布袋除塵都有了很好的掌握和應(yīng)用。畢業(yè)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)綜合性，讓學(xué)生設(shè)計(jì)電廠煙氣處理的一系列工藝流程，包括脫硝、脫硫、除塵和排煙煙囪的設(shè)計(jì)，并要求加入主要設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸、工藝運(yùn)行、控制措施及工程概預(yù)算和運(yùn)行成本的設(shè)計(jì)內(nèi)容。同時(shí)對(duì)于有科研創(chuàng)新能力或以后有志進(jìn)一步從事研究的學(xué)生，結(jié)合教師科研項(xiàng)目和方向，完成研究型、創(chuàng)新型的設(shè)計(jì)，比如涉及火電廠氣態(tài)污染物一體化脫除吸附劑的開(kāi)發(fā)和工藝的研究課題。

（三）注重前沿技術(shù)和新知識(shí)的補(bǔ)充

大氣污染控制技術(shù)可以說(shuō)是日新月異，而教材內(nèi)容難以跟上國(guó)內(nèi)外新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用要求。因此，我們把各類新技術(shù)的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀以專題和講座的形式介紹給學(xué)生。比如薄膜電除塵、低溫濕式電除塵技術(shù)，新型的袋式除塵器濾料研究，新型脫汞技術(shù)，煙氣一體化凈化技術(shù)等。講座由校內(nèi)外從事電廠煙氣處理方向研究的學(xué)者專家或者是企業(yè)的專業(yè)技術(shù)人員主講，完成對(duì)教材內(nèi)容的有效補(bǔ)充。

二、教學(xué)方法與手段的改革

（一）總結(jié)互動(dòng)式教學(xué)法

所謂互動(dòng)式教學(xué)，[3]是指在教學(xué)中教與學(xué)雙方交流、溝通、協(xié)商、探討，在彼此平等、彼此傾聽(tīng)、彼此接納、彼此坦誠(chéng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)理性說(shuō)服甚至辯論，使不同觀點(diǎn)碰撞交融，激發(fā)教學(xué)雙方的主動(dòng)性，拓展創(chuàng)造性思維，以達(dá)到提高教學(xué)效果的一種教學(xué)方式。教師在課堂上有意識(shí)地引入互動(dòng)教學(xué)，通過(guò)提出一些問(wèn)題，下次上課前以作業(yè)形式或口頭回答方式與學(xué)生交流互動(dòng)，答對(duì)者適當(dāng)提高平時(shí)成績(jī)，來(lái)鼓勵(lì)學(xué)生積極發(fā)言。對(duì)于一些較復(fù)雜的問(wèn)題，要求學(xué)生先分小組討論，教師再做最后歸納總結(jié)。例如對(duì)于污染物濃度的估算，先給出燃燒煤的煤質(zhì)，讓學(xué)生根據(jù)自己確定的過(guò)?？諝庀禂?shù)自行估算污染物濃度；老師進(jìn)而在課堂上進(jìn)行對(duì)比分析，說(shuō)明燃燒鍋爐種類的不同，空氣過(guò)剩系數(shù)也會(huì)隨之變化，并且說(shuō)明《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中設(shè)定的空氣過(guò)剩系數(shù)的數(shù)值。這種師生互動(dòng)加教師總結(jié)歸納式的教學(xué)方法，更能獲得良好的教學(xué)效果。

（二）啟發(fā)式教學(xué)法

啟發(fā)式教學(xué)[4]是指教師在教學(xué)過(guò)程中根據(jù)教學(xué)任務(wù)和學(xué)習(xí)的客觀規(guī)律，從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)，采用多種方式，以啟發(fā)學(xué)生的思維為核心，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，促使他們生動(dòng)活潑地學(xué)習(xí)的一種教學(xué)指導(dǎo)思想。啟發(fā)式教學(xué)的關(guān)鍵在于設(shè)置問(wèn)題情境。例如在講授了電除塵器的除塵原理后，請(qǐng)學(xué)生回答這樣一個(gè)問(wèn)題：電暈極和收塵極組成的電場(chǎng)是均勻還是不均勻電場(chǎng)？讓學(xué)生先獨(dú)立思考，再相互討論，給出最后結(jié)果和原因。通過(guò)這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題，可以啟發(fā)學(xué)生理解什么是電暈放電，為什么一極是金屬板而另一極為金屬線，又為什么陽(yáng)極比陰極的粉塵多等等一系列的除塵機(jī)理和除塵問(wèn)題。

（三）案例教學(xué)法

案例教學(xué)法[5]是一種以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)方法，案例本質(zhì)上是提出一種教育的兩難情境，沒(méi)有特定的解決之道，而教師于教學(xué)中扮演著設(shè)計(jì)者和激勵(lì)者的角色，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與討論。

大氣污染控制工程教學(xué)涉及很多工藝、設(shè)備的內(nèi)容，如除塵工藝、硫氧化物的污染控制、氮氧化物的污染控制工藝等。這些工藝的講授包含很多內(nèi)容，比如工藝原理、工藝流程、工藝系統(tǒng)、工藝運(yùn)行和工藝特點(diǎn)等知識(shí)，往往使學(xué)生產(chǎn)生內(nèi)容多而散的印象，因此，在講授過(guò)程中，通過(guò)案例的介紹，把這些知識(shí)點(diǎn)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生后續(xù)更容易掌握和應(yīng)用相關(guān)的工藝技術(shù)。例如，給出某發(fā)電有限責(zé)任公司選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)的工程案例，包括設(shè)計(jì)參數(shù)、工藝流程和運(yùn)行數(shù)據(jù)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)案例，結(jié)合現(xiàn)行《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》分析該技術(shù)是否可行，思考并討論整個(gè)工藝流程中哪些地方可以進(jìn)行改造，教師最后總結(jié)并給出實(shí)際的改造方案。

（四）豐富教學(xué)手段

在課堂理論教學(xué)中應(yīng)靈活運(yùn)用多媒體技術(shù)，結(jié)合板書(shū)授課。設(shè)備結(jié)構(gòu)、操作原理和操作過(guò)程采用動(dòng)畫(huà)、圖片、錄像短片等多媒體技術(shù)，如CAI課件和FLASH動(dòng)畫(huà)模擬；公式推演等難懂的理論部分則采用板書(shū)的方式。在多媒體課件中，借助于動(dòng)畫(huà)和錄像，將設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理、各部件的運(yùn)動(dòng)、物料的走向和操作工況等形象、生動(dòng)地展現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)結(jié)合教學(xué)模型、實(shí)物等手段，在課堂上給學(xué)生一個(gè)很強(qiáng)的實(shí)物感，能夠較容易地使學(xué)生接受和掌握。如旋風(fēng)分離器、塔設(shè)備中多相流體的接觸狀況等都可以形象表現(xiàn)出來(lái)?，F(xiàn)代信息化技術(shù)的運(yùn)用可以變抽象為具體，變靜態(tài)為動(dòng)態(tài)，更具直觀性、現(xiàn)實(shí)性、趣味性和活潑性。需特別說(shuō)明的是，對(duì)一些理論性強(qiáng)的理論模型的推演，板書(shū)的教學(xué)效果要遠(yuǎn)優(yōu)于多媒體介質(zhì)。

鼓勵(lì)學(xué)生多進(jìn)行網(wǎng)上學(xué)習(xí)，并通過(guò)校內(nèi)教育網(wǎng)絡(luò)建立專門(mén)論壇，上傳教學(xué)視頻，使學(xué)生隨時(shí)學(xué)習(xí)。引導(dǎo)學(xué)生自行登錄國(guó)家環(huán)保部官網(wǎng)、中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)官網(wǎng)等相關(guān)權(quán)威網(wǎng)站，查閱如《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》等國(guó)家規(guī)范性文件，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)了解新技術(shù)新理論，拓展知識(shí)體系。[6]

三、結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)對(duì)大氣質(zhì)量的重視程度越來(lái)越高，對(duì)火電廠煙氣排放要求也越來(lái)越嚴(yán)，如何針對(duì)這一行業(yè)培養(yǎng)專業(yè)人才是相關(guān)院校必須重視的問(wèn)題。大氣污染控制工程作為校環(huán)境工程專業(yè)的核心課程，只有教師勤于總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行行之有效的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；更要教與學(xué)相互促進(jìn)，注重基礎(chǔ)理論知識(shí)、工程實(shí)踐在本課程中的有機(jī)結(jié)合，才能提高本課程教學(xué)的質(zhì)量和效率，為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)和就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。

[ 注 釋 ]

[1] 蔣文舉，尹華強(qiáng)，金燕，等.大氣污染控制工程課程教學(xué)改革探索[J].西南科技大學(xué)學(xué)報(bào)（哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版），2004（4）：52-53.

[2] 楊嘉謨，余訓(xùn)民，楊光忠，等.大氣污染控制工程課程教學(xué)改革的探索與思考[J].化工高等教育，2008 （5）：60-62.

[3] 呂輝雄，黃榮，蔡全英.“大氣污染控制工程”課程教學(xué)改革與優(yōu)化[J].中國(guó)電力教育，2010（30）：104-105.

[4] 耿春香，張秀霞，王志偉.大氣污染控制工程教學(xué)方法探討[J].中國(guó)校外教育，2008（1）：53-55.

[5] 張楊帆，楊期勇，謝寶華，等.“Case Teaching”模式在大氣污染控制工程教學(xué)中的探索與實(shí)踐[J].廣東化工，2010（7）：190-191.

[6] 唐小玲，倪金龍.大氣污染控制工程課堂教學(xué)改革與優(yōu)化[J]. 化工高等教育，2013 （1）：78-80.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]