《大氣污染控制工程》問題導(dǎo)向教學(xué)模式探索

王敏

摘要：結(jié)合北京建筑大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院近年來的教學(xué)實(shí)踐，對大氣污染控制工程的理論教學(xué)提出幾點(diǎn)看法；在理論課程教學(xué)上，充分利用問題導(dǎo)向法保證教學(xué)內(nèi)容關(guān)聯(lián)性強(qiáng)、目的性強(qiáng)，新穎前沿；在考試考核方法上，采用四部分成績相結(jié)合：卷面考試、課堂互動(dòng)、課后作業(yè)、專題討論，全面促進(jìn)學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的掌握。通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，問題導(dǎo)向教學(xué)法，不僅調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，鍛煉了學(xué)生多方面的能力。

關(guān)鍵詞：大氣污染控制工程；問題導(dǎo)向；教學(xué)模式；問題設(shè)計(jì)；綜合考核方式

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大氣污染問題與人民對環(huán)境空氣質(zhì)量要求的提高之間的矛盾日益突出，相關(guān)的大氣污染控制管理體系和法律法規(guī)迅速更新，使得大氣污染控制技術(shù)及控制工藝得以迅速發(fā)展。為了適應(yīng)新形勢的發(fā)展，解決大氣環(huán)境污染問題，需要大量掌握大氣污染控制技術(shù)基礎(chǔ)知識、了解先進(jìn)大氣污染控制技術(shù)的應(yīng)用型環(huán)境工程專業(yè)素質(zhì)人才。

“大氣污染控制工程”是環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)專業(yè)的一門主干專業(yè)課，“大氣污染控制工程”的教學(xué)效果直接關(guān)系到環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生的大氣污染治理的理論知識水平和工程技能。內(nèi)容包括大氣污源類型、性質(zhì)及其排放量的計(jì)算；污染物在大氣中的稀釋擴(kuò)散理論與模型；大氣污染控制的基本理論；控制技術(shù)的過程分析及典型控制設(shè)備的工藝計(jì)算；工業(yè)大氣污染物控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算?！按髿馕廴究刂乒こ獭眱?nèi)容以高等數(shù)學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、四大化學(xué)、流體力學(xué)、環(huán)境工程原理等課程為理論先導(dǎo)，這些先導(dǎo)課程本身具有較大的難度，加之環(huán)境空氣介質(zhì)“看不到、摸不著” 的屬性，因此，學(xué)習(xí)難度較大，學(xué)習(xí)興趣不高、效果不佳。

本著提高學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)興趣為前提，提高學(xué)習(xí)效果為目的的出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了以分析大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀、大氣污染治理技術(shù)的應(yīng)用為切入點(diǎn)的教學(xué)路線，以郝吉明老師等編寫的《大氣污染控制工程》（高教出版社）系列為教材，探索了“大氣污染控制工程”課程的理論教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)方法與手段。

由于學(xué)生缺乏對所學(xué)內(nèi)容實(shí)用價(jià)值的了解，缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力和興趣，采用傳統(tǒng)的課堂講授式教學(xué)，學(xué)生在課堂上思維處于一個(gè)惰性狀態(tài)，不主動(dòng)思考，只是被動(dòng)地接受零星的知識，不能對所學(xué)知識建立聯(lián)系。對缺乏興趣的知識，容易造成注意力分散，學(xué)習(xí)效果差，同時(shí)也不利于學(xué)生獨(dú)立、創(chuàng)新等能力的培養(yǎng)與提升。為了改變學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀況，教師引導(dǎo)學(xué)生從分析身邊的空氣污染問題入手，如霧霾、工廠排污罰款等，主動(dòng)學(xué)習(xí)該課程的理論知識，并通過利用這些知識進(jìn)行實(shí)際的大氣污染物治理工程設(shè)計(jì)，從而達(dá)到該課程的教學(xué)目的。

1 問題設(shè)計(jì)

1.1 分析環(huán)境空氣質(zhì)量導(dǎo)入空氣質(zhì)量評價(jià)基礎(chǔ)知識

首先選取北京霧霾較嚴(yán)重的年份，布置學(xué)生分組查閱該年的氣象參數(shù)（風(fēng)向、風(fēng)速分布、氣溫、濕度、光照等）、地形條件、污染源分布情況、PM2.5的主要成分、空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)情況和各種大氣污染物實(shí)測值的時(shí)空分布，由一組匯總數(shù)據(jù)作圖，定性找出這一列數(shù)據(jù)之間的關(guān)系并分析討論，課堂匯報(bào)；然后設(shè)置問題：①環(huán)境空氣質(zhì)量的好壞是如何判斷的？《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》有污染物的哪些濃度限值？為什么？（對應(yīng)教材第1章）②氣象要素包括哪些？各氣象參數(shù)是如何獲得的？實(shí)際應(yīng)用中有哪些表示方法？（對應(yīng)教材第3章）③霧霾的嚴(yán)重程度通常用PM2.5的濃度來表征，該濃度如何測定？如何將其從大氣中分離？（對應(yīng)教材第5章）④氣象條件、地形條件、污染源的排放量對PM2.5濃度的影響能否定量計(jì)算？如何計(jì)算？（對應(yīng)教材第四章）⑤空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)值是如何得到的，與實(shí)測值完全一致嗎？如何使預(yù)報(bào)值更準(zhǔn)確？（對應(yīng)教材第四章），分配各組根據(jù)教材相應(yīng)章節(jié)內(nèi)容準(zhǔn)備ppt進(jìn)行課堂匯報(bào)；每堂匯報(bào)之后老師對所設(shè)問題進(jìn)行歸納總結(jié)，同時(shí)講授知識難點(diǎn)，并結(jié)合工程實(shí)際中的問題利用相關(guān)的知識點(diǎn)進(jìn)行分析討論：如講授了GB30952012中為什么O3濃度限值只有1時(shí)平均濃度限值和日最大8小時(shí)平均濃度限值，并講授了各自在環(huán)境空氣質(zhì)量評價(jià)中的應(yīng)用，同時(shí)啟發(fā)學(xué)生思考其他污染物濃度限值項(xiàng)目設(shè)置的原因；從學(xué)生查閱的大興區(qū)、海淀區(qū)大氣質(zhì)量的數(shù)據(jù)差異出發(fā)，分析了氣象、地形、污染源的位置對大氣污染物濃度的影響，推導(dǎo)出大氣污染物濃度的計(jì)算模式—高斯模式，啟發(fā)學(xué)生思考如何確定模式中各參數(shù)；以某工廠鍋爐煙氣除塵脫硫工藝改造中出現(xiàn)的問題（鍋爐煙氣原本采用電除塵技術(shù)和石灰石石膏法除塵和脫硫，均能達(dá)標(biāo)排放，但是由于相關(guān)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)濃度限值要求提高，導(dǎo)致該廠鍋爐煙氣中SO2濃度超標(biāo)，但顆粒物濃度未超標(biāo)。該工廠進(jìn)行技改，在鍋爐爐膛中增加了噴鈣脫硫技術(shù)之后，排放煙氣中SO2能達(dá)標(biāo)，但顆粒物卻超標(biāo)了。）為例，講授了應(yīng)該從分析粉塵比電阻的影響因素以及調(diào)節(jié)粉塵比電阻的措施出發(fā)，才能找到解決該工程問題的辦法，從而使學(xué)生認(rèn)識到凈化氣體工程中了解顆粒物的物理性質(zhì)是非常必要的；從學(xué)生查閱的PM2.5成分的數(shù)據(jù)出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生思考大氣污染物的主要來源，并講授一次污染物和二次污染物的概念及二次污染物的形成機(jī)理和過程，從而引入各種主要一次污染物的治理工藝。

1.2 分析工廠排污現(xiàn)狀導(dǎo)入污染物治理技術(shù)

為了引起學(xué)生對大氣污染物控制技術(shù)的興趣，布置學(xué)生分組查閱文獻(xiàn)或調(diào)研，獲得各省燃煤消耗量、工廠顆粒物、SO2、NOx、VOC的排放量及各種污染物的主要治理技術(shù)狀況（包括去除效率、設(shè)備投資、動(dòng)力費(fèi)用、藥劑費(fèi)用、水耗、維修頻率及維修費(fèi)用）等資料，各組分別對各行業(yè)典型企業(yè)的典型污染物的治理工藝進(jìn)行總結(jié)分析，寫出綜述報(bào)告，并通過ppt進(jìn)行課堂匯報(bào)。例如，針對學(xué)生調(diào)研某水泥廠煙氣中顆粒物的治理技術(shù)資料，布置學(xué)生自學(xué)教材中關(guān)于袋式除塵器的原理、設(shè)計(jì)等內(nèi)容（對應(yīng)教材第六章的內(nèi)容），通過布置和講授課后習(xí)題，使學(xué)生掌握了濾料的選取、清灰方式的確定、袋式除塵器設(shè)計(jì)參數(shù)的選取、過濾面積的計(jì)算及濾袋的設(shè)計(jì)與布置等；針對學(xué)生查閱的多個(gè)火電廠煙氣顆粒物凈化技術(shù)改造資料，要求學(xué)生對袋式除塵器的除塵機(jī)理和電除塵器的除塵機(jī)理進(jìn)行比較，課堂提問影響電除塵器效率的因素及提高其效率的措施，啟發(fā)學(xué)生思考現(xiàn)行電除塵器的效率很難達(dá)到目前鍋爐大氣污染物中顆粒物的排放濃度限值的原因，通過課后習(xí)題，使學(xué)生掌握電除塵器的選型設(shè)計(jì)方法；在學(xué)生匯報(bào)了各省煤炭消耗量與SO2排放量的相關(guān)關(guān)系及其SO2去除工藝之后，講授原煙氣中SO2濃度計(jì)算方法，啟發(fā)學(xué)生根據(jù)環(huán)境工程原理的知識回答去除煙氣中SO2有哪些方法，分析各種方法的特點(diǎn)，重點(diǎn)分析石灰石和石灰作為吸收劑時(shí)溶液中的離子反應(yīng)，得出兩種方法工藝參數(shù)不同的原因，同時(shí)分析石灰石/石灰法工程實(shí)際中存在的問題以及解決措施。

2 綜合考核方式

深化考試方法改革，對于全面考核學(xué)生學(xué)習(xí)效果顯得尤為重要，同時(shí)也能提高學(xué)生對該門課程的重視度，為以后就業(yè)打下良好的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)。大氣污染控制工程課程考試分為四部分：卷面考試部分，主要考察學(xué)生對基本概念、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、大氣污染物擴(kuò)散模型、各類凈化設(shè)備的原理及其應(yīng)用的掌握，此部分成績占總成績的50%；課堂互動(dòng)部分，主要考察學(xué)生在課堂上對知識點(diǎn)聯(lián)系實(shí)際的反應(yīng)能力，通過案例分析的形式，提問學(xué)生，促進(jìn)學(xué)生課堂集中注意力，充分利用課堂時(shí)間，避免課堂不學(xué)課下補(bǔ)的低效學(xué)習(xí)模式，此部分成績占總成績的10%；第三部分，課后作業(yè)部分，由于課堂互動(dòng)時(shí)間有限，不可能檢查每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，通過課后作業(yè)一方面教師可及時(shí)掌握教學(xué)效果，及時(shí)調(diào)整教學(xué)思路，另一方面督促學(xué)生及時(shí)復(fù)習(xí)，掌握響應(yīng)章節(jié)的內(nèi)容，此部分成績占總成績的10%；第四部分，分組查閱資料及寫作討論部分，主要考察學(xué)生對當(dāng)今大氣環(huán)境熱點(diǎn)問題的發(fā)現(xiàn)能力、查閱文獻(xiàn)能力、根據(jù)課程知識分析熱點(diǎn)問題及工程實(shí)際問題的能力、寫作能力、課堂表達(dá)能力、PowerPoint 和Word 的編輯能力，此部分成績占總成績的30%。通過以上的綜合考核方式改革，學(xué)生明顯改變了對該課程的學(xué)習(xí)態(tài)度，關(guān)注了大氣環(huán)境的現(xiàn)狀和治理措施，取得良好的學(xué)習(xí)效果。

3 結(jié)論

依據(jù)“應(yīng)用型環(huán)境工程專業(yè)素質(zhì)人才培養(yǎng)目標(biāo)”，按照強(qiáng)調(diào)大氣污染控制技術(shù)實(shí)際應(yīng)用性的原則優(yōu)化和整合了教學(xué)內(nèi)容，從分析大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀和大氣污染治理技術(shù)的應(yīng)用兩條主線出發(fā)，采用順藤摸瓜式的方法講授大氣污染物的控制理論和技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中突出問題導(dǎo)向的講授思路、強(qiáng)化問題分析能力的培養(yǎng)；同時(shí)，對大氣污染控制工程課程進(jìn)行了考試方法改革，考核成績由卷面成績、課堂互動(dòng)、課后作業(yè)和分組準(zhǔn)備及討論四部分綜合評定，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，對教學(xué)內(nèi)容掌握的更系統(tǒng)更扎實(shí)，對相關(guān)知識的應(yīng)用更靈活、更接近生產(chǎn)實(shí)際，為今后從事大氣污染控制工程方面的工作樹立了信心。

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