嚴(yán) 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(mén)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(jì)計(jì)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(qiáng)，如果沒(méi)有一定的感性認(rèn)識(shí)，很難正確后續(xù)的工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選型，同時(shí)對(duì)整個(gè)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(jì)(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(yùn)行、設(shè)計(jì)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(yán)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(guó)內(nèi)許多高校把大氣污染控制工程課程列為教改項(xiàng)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(duì)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(rèn)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(shí)驗(yàn)的增減、課程設(shè)計(jì)題目的更新以及實(shí)習(xí)基地的建立與完善等方面來(lái)提高學(xué)生對(duì)大氣污染控制工程課程的實(shí)踐與應(yīng)用能力，而對(duì)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(guò)實(shí)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(lái)的以教師單向講授為主，由于課時(shí)有限，機(jī)械除塵器、電除塵器分別安排了4個(gè)學(xué)時(shí)，1學(xué)時(shí)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(gè)學(xué)時(shí)，硫氧化合物的污染控制安排了4個(gè)學(xué)時(shí)，氮氧化合物污染控制、機(jī)動(dòng)車污染控制分別安排了2個(gè)學(xué)時(shí)，在這短短14個(gè)學(xué)時(shí)，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(jì)。在講解工藝流程、設(shè)備時(shí)授課教師輔助以板書(shū)繪制的工藝圖，設(shè)備圖，有時(shí)候采用提前繪制的圖紙。板書(shū)繪制的圖簡(jiǎn)單，只是工藝設(shè)備的輪廓，并且反映不了實(shí)際除塵工藝設(shè)備的真實(shí)尺寸，有很大的“失真性”，在后續(xù)課程設(shè)計(jì)計(jì)算中學(xué)生往往對(duì)自己計(jì)算出來(lái)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(méi)有實(shí)際工藝設(shè)備的感性認(rèn)識(shí)，有點(diǎn)“閉門(mén)造車”的感覺(jué)，老師講解10遍，學(xué)生依舊云里霧里，很難想象。同時(shí)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(xì)規(guī)范，則花費(fèi)課堂時(shí)間多，本來(lái)課程的理論課時(shí)量就很少，影響后續(xù)內(nèi)容的進(jìn)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(diǎn)模糊，很難達(dá)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(wèn)題:一是教師限于教學(xué)資源只著重于傳授理論知識(shí)，讓學(xué)生無(wú)法感受到工藝設(shè)備的真實(shí)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(shí)際工作過(guò)程，缺乏直觀性和生動(dòng)性。三是理論與工藝設(shè)備脫節(jié)，學(xué)生對(duì)理論難以理解，甚至不能理解，比如在講授電除塵器時(shí)，很簡(jiǎn)單的積塵板的高度容易與積塵板板間距難以區(qū)分，因?yàn)閷W(xué)生對(duì)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(dá)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(guò)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(fèi)時(shí)費(fèi)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(dòng)的課件，在一定的程度上提高了教學(xué)效果。而且借助計(jì)算機(jī)和軟件技術(shù)，使得大氣污染控制工程課程在教學(xué)的過(guò)程中，可以利用計(jì)算機(jī)音頻、動(dòng)畫(huà)、圖片等模擬除塵與煙氣治理工藝的設(shè)備和過(guò)程，從而使教學(xué)的方式豐富多樣，教學(xué)過(guò)程形象生動(dòng)，有利于學(xué)生通過(guò)直觀的感受理解教學(xué)內(nèi)容，對(duì)熟練掌握大氣污染控制工程課程原理知識(shí)、提高理論知識(shí)與實(shí)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(jiǎn)單演示的功能，還難以滿足大氣污染控制工程課程的實(shí)際教學(xué)要求，還難以對(duì)除塵以及煙氣治理工藝設(shè)備實(shí)踐進(jìn)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(gè)環(huán)節(jié):集氣設(shè)備、風(fēng)管、凈化設(shè)備、通風(fēng)機(jī)、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(gè)工藝連續(xù)的運(yùn)行，沒(méi)有立體感，只能局限于舉例子。

仿真技術(shù)可以推動(dòng)傳統(tǒng)教學(xué)理念和教學(xué)手段向信息化邁進(jìn)，進(jìn)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(lái)強(qiáng)大的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，將除塵與煙氣治理現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景、工藝細(xì)節(jié)搬進(jìn)教室提供了有力的技術(shù)支持。通過(guò)采用這些技術(shù)，在仿真實(shí)踐營(yíng)造出濃厚的現(xiàn)場(chǎng)氛圍，學(xué)生如置身大氣污染控制工程工藝設(shè)備運(yùn)行生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，將整個(gè)工藝流程中搬到教室，學(xué)生在平臺(tái)上操作，增強(qiáng)感染力和感性認(rèn)識(shí)。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(guò)程需要很強(qiáng)的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)，大多數(shù)授課教師沒(méi)有太多的精力去研究制作，只能被動(dòng)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(guò)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(shí)仿真工藝設(shè)備提供的虛擬的符號(hào)，用虛擬的符號(hào)代替實(shí)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(lái)。

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(jī)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(jī)動(dòng)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(jì)開(kāi)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(jì)、運(yùn)行、管理是不一樣，重點(diǎn)考察的項(xiàng)目也不一樣。有些工藝設(shè)備在運(yùn)行，我們就從外圍拍攝，同時(shí)，邀請(qǐng)負(fù)責(zé)除塵煙氣治理工藝設(shè)備班組長(zhǎng)配音，講解整個(gè)工藝的流程，講解工藝在運(yùn)行、管理等方面的內(nèi)容，講解氣候氣象條件對(duì)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(gè)大氣環(huán)境，會(huì)不會(huì)對(duì)除塵煙氣治理產(chǎn)生影響，會(huì)不會(huì)造成更大的負(fù)壓，進(jìn)而影響除塵效率，影響煙氣流場(chǎng)，影響氣流，進(jìn)而影響工業(yè)設(shè)備的正常運(yùn)行。在現(xiàn)場(chǎng)討論過(guò)程中，使得理論與實(shí)際工藝的運(yùn)行、管理有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。有些工藝設(shè)備在運(yùn)行一段時(shí)間時(shí)要進(jìn)行維護(hù)，于是我們就現(xiàn)場(chǎng)或者委托班組長(zhǎng)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(guò)程中對(duì)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(guò)程中的影響;有的除塵工藝設(shè)備屬于新建的，就從設(shè)計(jì)、安裝整個(gè)過(guò)程用視頻記錄下來(lái)。通過(guò)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(diǎn)

2.2.1 有助于突破課堂教學(xué)難點(diǎn)

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(guò)程中，學(xué)生原來(lái)學(xué)習(xí)除塵工藝設(shè)備過(guò)程中，絕大多數(shù)學(xué)生都感覺(jué)很抽象，很難深刻理解除塵過(guò)程原理和實(shí)際功能。教師將除塵工藝設(shè)備視頻運(yùn)用到《大氣污染控制工程》課程教學(xué)中，在講解除塵過(guò)程原理的同時(shí)，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(gè)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(guò)程中，真實(shí)的去經(jīng)歷、去感受工藝設(shè)備比空洞抽象的說(shuō)教更具說(shuō)服力。同時(shí)學(xué)生有機(jī)會(huì)能夠主動(dòng)地與長(zhǎng)期運(yùn)行工藝設(shè)備第一線工人師傅討論理論與實(shí)際工藝設(shè)備，消除了學(xué)習(xí)中對(duì)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(guò)后，利用視頻進(jìn)行工藝設(shè)備真實(shí)演示。這樣就使學(xué)生加強(qiáng)了“感性認(rèn)識(shí)”，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(dòng)、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(guò)視頻將真實(shí)的工藝設(shè)備展示出來(lái)，幫助學(xué)生理解抽象的概念和原理。學(xué)生由于沒(méi)有專業(yè)知識(shí)的積累，沒(méi)有專業(yè)的實(shí)踐，而教材中的實(shí)例往往不能滿足要求，缺乏實(shí)踐的過(guò)程而單單掌握理論，理論就成為一種無(wú)用的記憶。長(zhǎng)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(ài)思考，進(jìn)入惡性循環(huán)的學(xué)生當(dāng)然認(rèn)知發(fā)展緩慢。可見(jiàn)，工科專業(yè)教學(xué)必須重視從感性上升為理性的過(guò)程，即重點(diǎn)抓住工藝、設(shè)備、實(shí)際操作的教學(xué)過(guò)程，這樣才能加強(qiáng)學(xué)生的應(yīng)用理解能力的培養(yǎng)，以便提高和解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)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(diǎn)，講解專業(yè)理論時(shí)抽象枯燥，學(xué)生難以理解;內(nèi)容更新快，更注重實(shí)踐性，由于難學(xué)難懂，無(wú)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(méi)有建立起合適的專業(yè)模型，一時(shí)無(wú)法將實(shí)踐與理論建立起聯(lián)系，思維限于問(wèn)題表面，不能透過(guò)現(xiàn)象看到本質(zhì)，容易受到條件的十?dāng)_，一旦把握不住實(shí)質(zhì)，提煉不出模型，思維過(guò)程必然受阻，專業(yè)問(wèn)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(shí)踐性均較強(qiáng)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(gè)專業(yè)教學(xué)過(guò)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(diǎn)等特點(diǎn)，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(gè)基于真實(shí)工藝設(shè)備再現(xiàn)窗口，學(xué)習(xí)者可以在學(xué)習(xí)的過(guò)程中獲得真實(shí)的感受。工藝設(shè)備視頻以圖文并茂的工藝設(shè)備知識(shí)、豐富多彩的行業(yè)應(yīng)用關(guān)資料、多年積累的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)交流過(guò)程、即時(shí)方便的實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)而作用凸顯，實(shí)驗(yàn)者只要通過(guò)自己的努力即可完成實(shí)驗(yàn)，達(dá)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(guó)家勞動(dòng)就業(yè)準(zhǔn)入制度的推行，以及就業(yè)市場(chǎng)畢業(yè)生供大于求問(wèn)題的日益突出，用人單位越來(lái)越希望錄用可達(dá)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(duì)學(xué)生對(duì)大氣污染控工藝設(shè)備專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，利用真實(shí)應(yīng)用成熟的工藝設(shè)備視頻對(duì)學(xué)生進(jìn)行工藝設(shè)備各項(xiàng)正常操作認(rèn)識(shí)，感性認(rèn)識(shí)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(yùn)行操作，達(dá)到實(shí)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(shí)踐教學(xué)中突出對(duì)學(xué)生專業(yè)基本技能的培養(yǎng)，使之貼近企業(yè)對(duì)人才“零距離”上崗的需求。

2.2.4 替代認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)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(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)不完善，沒(méi)有生產(chǎn)、認(rèn)識(shí)實(shí)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(guò)程及主體設(shè)備功能，使得學(xué)生對(duì)專業(yè)工藝過(guò)程有初步的認(rèn)識(shí)，對(duì)工藝過(guò)程中主體設(shè)備有直觀認(rèn)識(shí)。在教學(xué)中達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際，使得學(xué)生能夠獲得生產(chǎn)實(shí)踐知識(shí)、接受工程訓(xùn)練、鞏固所學(xué)理論知識(shí)、培養(yǎng)獨(dú)立工作能力的目的。使得學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，對(duì)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(guò)程以及各工序之間的銜接;運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)分析生產(chǎn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象，做到理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合。通過(guò)各生產(chǎn)崗位實(shí)習(xí)，掌握各生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)的基本操作要點(diǎn)。

3 改革效果評(píng)價(jià)

通過(guò)教學(xué)改革與實(shí)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(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，曠課率大大降低，做作業(yè)的主動(dòng)性大大增強(qiáng)，補(bǔ)考人數(shù)也大大減少。

(2)學(xué)生的動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力得到了明顯提高。通過(guò)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(cè)過(guò)程和方法，理解和掌握煙氣除塵脫硫脫硝原理和工藝過(guò)程，為學(xué)生走向工作崗位奠定了堅(jiān)實(shí)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(jiǎn)歷，有8名畢業(yè)生從事大氣污染治理、監(jiān)察及監(jiān)測(cè)等工作，有4名同學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)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(guò)教學(xué)改革，加強(qiáng)了校企互動(dòng)，通過(guò)設(shè)計(jì)資料的收集與整理，現(xiàn)場(chǎng)的交流與實(shí)踐等過(guò)程，使教師不斷吸取新知識(shí)，理論基礎(chǔ)得到及時(shí)的更新和完善，教師的工程實(shí)踐能力不斷得到提高和加強(qiáng)。

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