戴春皓 秦普豐 彭慧 李晗東

摘要：課程設(shè)計(jì)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(shí)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(wèn)題的嚴(yán)峻，從教學(xué)中存在的實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，對(duì)課程設(shè)計(jì)體系進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，按照污染源產(chǎn)生、污染源核準(zhǔn)、工藝體系設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制圖紙的過(guò)程進(jìn)行大氣污染控制工程的課程設(shè)計(jì)，以期達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際、應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的目的。

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

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(huì)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(qiáng)調(diào)了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)先精神。環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)必須加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，著重培養(yǎng)以下能力：實(shí)驗(yàn)技能、工藝操作能力、工藝設(shè)計(jì)能力、工程設(shè)計(jì)能力、科學(xué)研究能力、社會(huì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ?，其中工藝設(shè)計(jì)能力、工程設(shè)計(jì)能力缺失，是由于目前“重科研、輕教學(xué)”的中國(guó)高校人才培養(yǎng)的重大和核心問(wèn)題引起的。實(shí)課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是高等教育教學(xué)過(guò)程中配合理論教學(xué)設(shè)置的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)于培養(yǎng)大學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力、強(qiáng)化專業(yè)訓(xùn)練和鍛煉學(xué)生實(shí)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(jì)為例，采用“參觀+拆解+計(jì)算+繪圖+應(yīng)用”的課程設(shè)計(jì)模式，達(dá)到讓學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，形象客觀掌握大氣污染控制工程設(shè)計(jì)方法的目的。

一、專業(yè)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程現(xiàn)狀

在我國(guó)，雖然教育部專門(mén)設(shè)立了環(huán)境工程專業(yè)建設(shè)指南，對(duì)其環(huán)境工程專業(yè)的主干課程、基礎(chǔ)課程、實(shí)踐課程和實(shí)驗(yàn)課程等做出了明確的規(guī)定，并設(shè)置了各種形式的實(shí)踐教學(xué)課程。然而很多研究結(jié)果表明，在我國(guó)許多高校中，因人設(shè)課的現(xiàn)象比較常見(jiàn)，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(shí)踐教學(xué)中更為突出。目前，我國(guó)許多高校各個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)比較分散，自成體系，尤其是課程實(shí)驗(yàn)課，更是相互封閉，缺少配合，因而使得部分實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容出現(xiàn)低水平簡(jiǎn)單重復(fù)，缺乏創(chuàng)新性；同時(shí)，由于擴(kuò)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(jiàn)習(xí)變成了參觀，實(shí)習(xí)變成了見(jiàn)習(xí)，課程設(shè)計(jì)抄襲嚴(yán)重，生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)實(shí)習(xí)時(shí)間無(wú)法保證，因而實(shí)踐教學(xué)已成為紙上談兵，致使學(xué)生脫離了工程實(shí)踐，找工作困難，而企業(yè)又覺(jué)得無(wú)人可用。因而在新的形勢(shì)下，探索實(shí)踐教學(xué)新模式，對(duì)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(jià)值。

為了改變上述局面，我國(guó)部分高校采取了許多措施，以期提高學(xué)生的動(dòng)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(shí)驗(yàn)中心，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)管理，規(guī)范實(shí)踐教學(xué)；設(shè)立了開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，創(chuàng)造一個(gè)寬松、便利、能夠充分發(fā)揮學(xué)生潛能的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)環(huán)境，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)；加強(qiáng)校內(nèi)外實(shí)習(xí)基地建設(shè)，為學(xué)生迅速將專業(yè)知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)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(shí)踐教學(xué)，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，但需要調(diào)入大量的人力、物力和財(cái)力；然而我國(guó)大部分高校屬于地方性大學(xué)，經(jīng)費(fèi)、場(chǎng)地十分匱乏，很難滿足其需要，使上述措施難以達(dá)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(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。近五年來(lái)，許多教學(xué)科研專家針對(duì)具體學(xué)科，如生物學(xué)、化學(xué)、力學(xué)等的大實(shí)驗(yàn)構(gòu)建進(jìn)行了大量的研究。主要特點(diǎn)是利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室或開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的儀器、研究課題與本科生的實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。實(shí)際上是將本科生的被動(dòng)式學(xué)習(xí)提前轉(zhuǎn)入研究生階段的主動(dòng)式研究。大實(shí)驗(yàn)的體系的改革可以讓本科生接觸到前沿性的知識(shí)與儀器，激發(fā)了學(xué)生的自學(xué)能力。由于實(shí)驗(yàn)室的課題往往是偏向基礎(chǔ)理論，所以這種依托重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的模式，有利于培養(yǎng)基礎(chǔ)理論性人才。而利用這個(gè)模式來(lái)培養(yǎng)“工程”性人才尚需進(jìn)一步探索。

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

二、設(shè)計(jì)任務(wù)及目的

課程設(shè)計(jì)的總體任務(wù)為某大型火電廠設(shè)計(jì)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(jì)；（3）火電廠大氣污染控制工藝的設(shè)計(jì)；（4）火電廠大氣污染控制設(shè)備選型設(shè)計(jì)及管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

通過(guò)課程設(shè)計(jì)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(duì)課程理論內(nèi)容的理解，掌握應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的完整過(guò)程。設(shè)計(jì)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(jì)全過(guò)程，重點(diǎn)掌握大氣污染控制工程設(shè)計(jì)方案、污染控制設(shè)備選型計(jì)算、系統(tǒng)布置、煙道阻力計(jì)算、風(fēng)機(jī)選型、系統(tǒng)平面布置等。最終達(dá)到設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用的目的。

三、設(shè)計(jì)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)，《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）。

四、設(shè)計(jì)指導(dǎo)過(guò)程

針對(duì)環(huán)境工程課程設(shè)計(jì)目前課時(shí)量少、實(shí)踐時(shí)間短、實(shí)踐過(guò)程過(guò)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(jì)方案采用全新的“參觀+拆解+計(jì)算+繪圖+應(yīng)用”的課程設(shè)計(jì)模式，在給定寬泛的設(shè)計(jì)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(dòng)學(xué)生的積極性，采取現(xiàn)場(chǎng)與課堂相結(jié)合，設(shè)計(jì)計(jì)算與講解答辯相結(jié)合，理論計(jì)算與實(shí)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(jì)時(shí)間分為5個(gè)具體的時(shí)間段進(jìn)行指導(dǎo)和設(shè)計(jì)。

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(jì)過(guò)程所針對(duì)的具體目標(biāo)實(shí)物，以達(dá)到形象理解設(shè)計(jì)要求的目的。參觀分為模型參觀和實(shí)物參觀兩部分，第一部分在校仿真實(shí)驗(yàn)室中利用已有仿真軟件對(duì)成熟火電廠全套工藝流程及環(huán)保流程進(jìn)行學(xué)習(xí)，講解的主要內(nèi)容為產(chǎn)污節(jié)點(diǎn)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(shí)間為2個(gè)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(jì)的具體的設(shè)備的目標(biāo)實(shí)物，為繪圖和計(jì)算做準(zhǔn)備。拆解是利用實(shí)驗(yàn)工具、模型工具，進(jìn)一步學(xué)習(xí)除塵設(shè)備、脫硫設(shè)備的設(shè)計(jì)，講解的主要內(nèi)容為除塵器的設(shè)備選型及設(shè)計(jì)、脫硫設(shè)備的設(shè)備選型及設(shè)計(jì)。這一部分的教學(xué)時(shí)間為2個(gè)教學(xué)日。

3.階段三：計(jì)算。設(shè)計(jì)計(jì)算是課程設(shè)計(jì)最重要部分，計(jì)算的內(nèi)容包括火電廠污染物產(chǎn)生量的計(jì)算；火電廠煙囪高度的設(shè)計(jì)計(jì)算；火電廠大氣污染控制設(shè)備設(shè)計(jì)選型計(jì)算；火電廠大氣污染控制管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算。計(jì)算過(guò)程的講解要點(diǎn)是設(shè)計(jì)手冊(cè)的使用，管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。計(jì)算的講解重點(diǎn)是火電廠污染物產(chǎn)生量的計(jì)算；火電廠煙塵高度的計(jì)算，火電廠大氣污染系統(tǒng)主要工藝及設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算及管道系統(tǒng)壓力損失的平衡計(jì)算等。這一部分的教學(xué)時(shí)間為5個(gè)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(guò)程及平面布置，另一部分是主要設(shè)備。繪圖過(guò)程全程為計(jì)算機(jī)操作，集中計(jì)算機(jī)教室繪圖。由于學(xué)時(shí)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(diǎn)為答疑。這一部分的教學(xué)時(shí)間為5個(gè)教學(xué)日。

5.階段五：應(yīng)用。結(jié)合參觀工廠的設(shè)計(jì)實(shí)例，對(duì)比學(xué)生設(shè)計(jì)的工藝過(guò)程和設(shè)備選型進(jìn)行模擬現(xiàn)場(chǎng)答辯，找到優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)行系統(tǒng)點(diǎn)評(píng)和講解。這一部分的教學(xué)時(shí)間為1個(gè)教學(xué)日。

五、設(shè)計(jì)主要參考資料

《環(huán)境工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》（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(jì)手冊(cè)》（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(jì)成果提交

1.設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。整理后的說(shuō)明書(shū)要有章節(jié)目錄，設(shè)計(jì)任務(wù)來(lái)源，原始資料和設(shè)計(jì)要求，計(jì)算和每人每份的設(shè)計(jì)條件。構(gòu)筑物及設(shè)備的設(shè)計(jì)與計(jì)算應(yīng)按照設(shè)計(jì)流程先后次序分章編寫(xiě)。對(duì)所采用的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)應(yīng)做必要的說(shuō)明并標(biāo)出設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)出處。

設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)要求手寫(xiě)或打印，要求有計(jì)算草圖并按比例，構(gòu)筑物、設(shè)備有主要計(jì)算或選型過(guò)程。

2.圖紙。總平面布置圖及系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)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(jì)過(guò)程獨(dú)立完成，不能抄襲他人的計(jì)算過(guò)程及圖紙。

七、結(jié)語(yǔ)

真實(shí)背景下的課程設(shè)計(jì)，能夠在很大程度上調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性；獨(dú)立分組進(jìn)行設(shè)計(jì)避免了抄襲；模擬現(xiàn)場(chǎng)答辯增強(qiáng)了真實(shí)感，鍛煉了學(xué)生的組織和表達(dá)能力，設(shè)計(jì)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。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫曜，暨仲明.多模式開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，（1）.

[2]吳嫻，黃啟輝，雷偉鳳，羅美麗.基于網(wǎng)絡(luò)的“課堂教學(xué)視頻案例庫(kù)系統(tǒng)”的開(kāi)發(fā)[J].裝備制造技術(shù)，2009，（11）.

[3]馮偉，王華.利用開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)創(chuàng)新人才的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2009，（3）.

[4]戴春皓，秦普豐，彭慧.建立環(huán)境工程專業(yè)新型課程設(shè)計(jì)體系的探索與思考[J].教育教學(xué)論壇，2014，（30）.

[5]王輝，孫德智.大氣污染控制工程實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)改革探討[J].讀與寫(xiě)雜志，2010，（8）.

[6]孫文彬.構(gòu)建多層面的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的實(shí)踐與思考[J].高等建筑教育，2006，（3）.

[7]殷進(jìn)，紀(jì)榮平，陸建兵，張婭，阮菊俊.基于卓越計(jì)劃的大氣污染控制工程課程教學(xué)探討[J].廣東化工，2013，（16）.

[8]蔣卉.“大氣污染控制工程”課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革的探討[J].高教研究，2012，（3）.

[9]孫劍華，李涌，周忠良.利用網(wǎng)絡(luò)資源解答問(wèn)題創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境的高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].華北煤炭醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，（5）.