苏涛 司美茹 王芸

摘 要：“大气污染控制工程”课程教学中存在知识点多、学时少，重理论轻实践等问题，从优化教学内容，建立CDIO背景下的课程体系结构，采用PBL教学法，重视实践教学等方面进行教改创新探索。实践证明教改不仅提高了课程教学质量，更增强了学生解决实际工程问题和工程设计素养，培养学生的创新能力。

关键词：大气污染控制工程教学改革创新

“大气污染控制工程”是高等学校环境科学和工程专业的主干课程，是环境工程知识体系的重要组成部分。该课程的主要内容包括大气污染控制的基本理论、控制方法和控制设备的工艺设计，旨在培养学生解决大气环境问题的能力，为学生进行大气污染控制工程设计和科研打下基础[1]。曲阜师范大学于2002年设立环境科学本科专业，2003年正式招生。学校为更好地实现环境科学和工程类人才的培养目标，使学生掌握大气污染控制技术的创新能力，满足社会对本专业技术人才的需求，迫切需要强化和改革“大气污染控制工程”的课程教学和实践。

一、课程教学拟解决的问题

1.内容繁杂，但教学学时短

曲阜师范大学环境科学专业“大气污染控制工程”课程选用的教材是目前大多数高等院校环境类专业所用的教材，即高等教育出版社出版，郝吉明、马广大和王书肖主编的《大气污染控制工程》（第三版）。教材内容繁杂、知识点多，适用教学学时在100左右。然而大多数地方高校环境类专业该课程学时数普遍下调，我校于2017年修订了环境科学专业的培养方案，该程课时大量缩减，学时短，内容繁多，学生学习该课程的动力和兴趣都受到很大影响。

2. 知识教学模式主导，能力教学理念及实施欠缺

传统的授课方式中，重在理论教学，以教师讲授为主，学生被动的接受知识，课堂参与少，教师类似教材理论知识的“搬运工”，学生类似是知识的“容器”。学生仅停留于掌握书本介绍的理论和工艺技术，导致学生的思维限制在教师思维和书本知识框架之内，思考分析实际问题、将理论应用于实践的能力不足，更谈不上知识活学活用的创新能力，严重影响教学效果及学生能力培养。

3.课程以理论教学为主，实践教学环节薄弱

“大气污染控制工程”是一门工科课程，加强学生的工程训练十分重要。实践教学环节薄弱是我国高校该教学的主要问题之一，由于受到场所和设备所限，实验综合性不强。另一方面实验学时过少，其他形式的培养途径缺失，学生的设备工艺操作和设计等实际动手能力、解决实际问题的应用能力得不到足够的锻炼。而且，我校环境科学专业在水污染控制和土壤污染修复技术的研究方面具有较强的科研优势，大氣污染控制技术的科研实力整体偏弱，这也在一定程度上制约了该的科研教学实践。为培养学生理论分析和解决实际大气污染防治问题的能力，迫切需要加强和改革该课程教学实践环节。

二、课程教学改革探索

1.优化课程体系

构建CDIO背景下“大气污染控制工程”的课程体系，CDIO是国际先进的工程教育体系，体现在突出的实践环节[2]。CDIO包括四个环节：构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运作（Operate）。该课程体系囊括四个方面：理论教学、课程实验、课程设计和毕业设计。基于CDIO的该课程体系如图1所示。由图1可看出，该体系主要以工程项目为切入，工程项目贯穿于教学过程中。建立工程引入的目的是在学生学习专业知识时，在头脑中建立工程概念，使学生掌握工程实践所需之基本理论，培养其分析和解决实际问题的能力。课程设计可使学生对所学理论知识有初步的实践应用。毕业设计可让学生做一个中型工程项目，使学生综合运用其所学知识应用于实践。

2.整合教学内容

对课程教学内容进行重构补充，以适度够用、重点突出为原则，突出教学内容的新颖性和前瞻性。将内容删减、整合、补充，重构为六个知识模块：绪论及燃烧理论基础（第一章、第二章）、污染物扩散理论及应用（第三章、第四章）、颗粒物捕集理论及技术（第五章、第六章）、气态污染物处理理论及技术（第七章—第十章）、移动源大气污染控制（第十一章、补充飞机和船舶大气污染控制）和大气污染控制其他热点问题（补充碳排放、雾霾问题）。此外，可通过“新技术专题”的方式，将本学科前沿的研究进展融入教学过程中，在课堂知识传授过程中穿插进行。这样既丰富了教学内容，也拓展了学生知识面，培育其创新能力。

3.改革教学模式

将PBL教学法融入课程的教学过程中。PBL的全称是Problem-Based Learning，是“以问题为基础”的教学模式，最先由美国神经病学教授Barrows在加拿大Mcmaster大学创立[3]。该教学法中是以问题为主轴架构学生的学习内容，重点在于培养学生的学习能力，引出问题主要在于调动学生学习主动性。教学过程中可把学生分为几个小组，有关大气污染控制的问题提前发给每个学生，学生通过网络、图书馆资料等途径进行自主学习，对疑难问题进行小组讨论。课堂上教师再组织学生进行课堂集体讨论，通过ppt让学生展示自学结果，最终根据不同小组的讨论结果，教师给出标准答案。

4.创新实践教学

（1）加强实验课堂的教学效果

本校的“大气污染控制工程”课程实验内容主要以验证性实验为主，应适当增加综合性实验内容，综合性实验相较验证性实验更复杂，操作更繁琐。通过改进可使实验教学与理论教学紧密结合，学生能将所学理论知识用于实验中。

（2）强化课程设计

课程设计可使学生将理论知识初步运用到实践中，对大气污染控制的工艺流程进行自主设计。教师在进行课程设计前应大量搜集相关工程设计手册，做到设计题目尽量接近实际工程。

（3）加强实习

实习是理论与实际衔接的桥梁，是学生认知工程实践的重要手段。实习应包括两部分：认知和生产实习。认知实习应在学生学习本课程前进行，对实习场地所包含的基本设备、系统组成和流程有一个概览性的认识；生产实习应在学生学习完本课程后展开，学生重点掌握在理论教学过程中所学的各种大气污染控制设备（除尘器、脱硫脱硝系统等）的结构、特点、性能和设计等。

（4）实现校企合作新模式

本校本课程实习的合作单位有华能曲阜电厂、兖矿集团等。学生进入厂区实习前，应邀请实习单位的工程技术人员对实习过程中所涉及各种大气污染控制设备的基本原理、净化流程、处理量、能耗和净化效率等先作一番介绍；实习过程中，教师和企业工程师进一步讲解整个工艺的流程和运行参数，把理论知识和工程实践紧密结合，使工厂实习达到事半功倍的效果。

（5）构建实验的信息化教学新模式

应构建起本课程信息化实验教学新模式，使理论知识与3D虚拟仿真技术、数字化技术和互联网+技术相结合，建立多维度、立体化的教学空间，使本课程实验的课前预习、课中监控和课后评价无缝对接[4，5]。目前我校已有了国家级的虚拟仿真实验教学中心，在以后的实验信息化教学改革中必会发挥越来越大的作用。

结语

“大气污染控制工程”这门课程具有知识点多而杂、学时少、多学科集成等特点，学科发展对教学方法提出了很高要求。面对这些要求，我们积极探索，大胆创新，对教学内容删繁就简、凝练调整，构建CDIO背景下的课程体系結构，采用PBL教学法和创新实践教学环节。实践已经证明，教学改革不但提高了教学质量，也提高了学生工程设计和动手能力。一方面为学生日后从事大气污染控制工程研究、设计和技术管理等工作奠定了良好的基础；另一方面，也为我国环保工程应用型人才培养教学模式的探索提供了一个有益的尝试。当然，我们在该课程教学上的改革仅仅是一个开始，还需继续探索和完善，在以后的教学过程中还应吸取国内外教学经验，使我们教学水平持续提高，希望能培养出更多更优异的大气污染控制技术人才。

参考文献

[1]王书肖.大气污染控制工程课程体系建设与资源共享[J].中国大学教学，2018，6：19-24.

[2]王伟冰.基于CDIO理念新机械制图教学模式研究[J].长春理工大学学报，2010，23（1）：171-172.

[3]曹桂荣，杨健，肖瑞杰，等.PBL教学法在《环境水化学》课程中的应用研究[J].教育教学论坛，2017，5：191-192.

[4]李玉东，艾永乐，王晓卫，等.国家级实验教学示范中心网络信息化建设的探索[J].实验室研究与探索，2014，33（7）：143-147.

[5]刘涛，李照海，羌宁，等.大气污染控制工程信息化实验教学模式的构建[J].实验室研究与探索，2017，36（8）：234-236.

作者简介

苏涛（1978—），男，博士，讲师，主要从事环境污染控制技术的教学与科研工作。