基于CDIO理念的“大氣污染控制工程”教學改革探討

摘要：從實際教學經驗出發，提出“大氣污染控制工程”課程的教學改革措施。將CDIO 理念引入課程體系中，在教學方法、教學手段以及實踐教學環節等方面的改革進行詳細的討論，進一步強化了學生工程實踐能力的培養。

關鍵詞：大氣污染控制工程；教學方式；CDIO；實踐教學環節

作者簡介：孫雪景（1979-），女，河北石家莊人，吉林建筑大學市政與環境工程學院，講師，吉林大學環境資源學院博士研究生。

（吉林 長春 130118）

基金項目：本文系吉林建筑大學高等教育教學研究課題（課題編號：XJY2012018）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）05-0095-02

吉林建筑大學（以下簡稱“我校”）是吉林省重點建設的普通高等學校，學校始建于1956年，時為國家城市建設部設立的新中國首批十所建筑類專門院校之一。其辦學理念是培養“理論基礎堅實、實踐能力扎實、思想作風樸實”具有創新精神和創造意識的高級應用型專門人才。高級應用型專門人才要求學生具備廣博精深的知識，還應在系統全面的學科知識教育的基礎上，具備較強的動手能力。上述辦學理念要求學生所學的專業課程必須突出實踐性。目前我校設有環境科學與環境工程兩個專業，“大氣污染控制工程”是上述兩個專業的必修專業課程之一，其教學效果對學生所學后續課程有很大的影響，同時也影響到學生對所學專業內容的掌握。通過本課程學習，使學生掌握本課程的基本知識和基本技能，使學生能在政府部門、規劃部門、經濟管理部門、環保部門、設計單位、工礦企業、科研單位、教育部門等單位進行規劃、設計、施工、管理、教育和技術開發方面的工作。[1，2]大氣污染控制工程在原理上涉及到流體力學、化工原理等多門專業基礎學科的知識，在實踐上大氣污染控制的熱點正在不斷進行變換，相應的教材卻沒有及時跟上。在學時安排上，“大氣污染控制工程”的學時也低于教材所需學時。正是由于上述原因，因此有必要對“大氣污染控制工程”課程進行相應的教學改革，結合我校土木建筑類的專業特色，以工程實踐為背景對本課程的教學方式、課程體系、教學方法以及教學模式進行改革，以適應我校環境科學與環境工程專業培養高級應用型工程技術人才需要。

一、優化課程體系

建立CDIO背景下的“大氣污染控制工程”課程體系結構。CDIO主要指構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運作（Operate）四個環節。CDIO是目前國際上較先進的工程教育方法，它的先進性體現在突出實踐環節。[3]目前“大氣污染控制工程”課程體系主要涵蓋理論教學環節、課程實驗環節、課程設計環節以及及畢業設計環節四個方面。基于CDIO“大氣污染控制工程”課程體系如圖1所示。在圖1中可以看出該體系主要是以工程項目作為切入點，在整個教學過程中貫穿工程項目實踐內容。建立工程引導教學的目的就是要在學生學習專業課的時間在頭腦中建立起工程的概念，讓學生掌握工程實踐所需的基本知識，掌握分析問題、解決問題的的能力。對于圖1中的課程設計教學環節可以采取將小型工程引入到課程設計中或者將大的工程項目分成幾大塊，分別讓學生成立小組分別實施這幾大塊的內容，這樣可以使學生對所學的理論知識有一個初步的實際應用。對于畢業設計教學環節，其設計的內容涉及方面較多，程序和流程較復雜，可以采取讓學生做一個中型工程項目以達到學生綜合運用所學知識的目的。通過課程設計和畢業設計的訓練使學生能夠運用CDIO理念和相關的知識，較系統地完成一個工程項目，使學生可以從了解工程背景出發，以工程的角度學習專業知識，從而進一步提高學生學習本課程的積極性。構建CDIO背景下的“大氣污染控制工程”課程知識體系，就是將本課程的理論知識與工程實踐有機結合在一起，將注冊環境工程師所學考試內容與學生的專業知識有機的結合在一起，將環境工程中相關前沿問題引入課堂，培養學生基于CDIO理念的工程設計能力，提高學生發現問題、分析問題以及解決問題的能力。

二、改革教學方式

教學方式主要包括教學方法和教學手段兩個方面，通過改革教學方式提高教學質量和促進學生學習的積極性成為“大氣污染控制工程”課程的教學改革的模式之一。在教學方法上采用啟發式教學法、學生參與式教學法、對比式教學法以及工程案例式教學法等多種方法相結合的模式，改變以往以老師為主體的灌輸式教學方法，變成以學生為主體的教學方式，這樣做更能體現課堂上學生需求，從而培養學生的工程實踐能力。這種做法將使得學生能夠積極思考并且能夠參與到課堂的教學環節中，學生的學習積極性將大幅度地提高，產生教與學的共鳴。

在教學手段上摒棄以往以板書為主的教學手段，將多媒體課件引入到課程中，通過照片、圖片、Flash動畫以及現場視頻等多種形式來吸引學生的注意力，提高他們學習的興趣和學習效率進而提高課堂的教學效果。根據CDIO工程教育理念在課程內容的選擇上也將做相應的改變，轉變為以CDIO各個工程項目為核心進行課程內容和課程教學的組織，讓學生在完成相應的環節中去理解所學知識和概念，并且增強他們的工程應用能力。在“大氣污染控制工程”理論教學中，采取啟發式教學方法，即在講解某一個知識點時結合某一實際工程項目去引出問題，分析項目中需要用到哪些“大氣污染控制工程”課程中相應知識點，采取對比式、案例式以及動態演示等多種形式相結合的方法，充分闡述所涉及的相關知識，這樣才能達到事半功倍的效果。在講解的過程中要積極與學生互動，適時向學生提出一些問題，讓學生能夠積極思考，同時回答所提的問題。這樣可以充分地調動課堂的氣氛，讓課堂“活躍”起來，學生學習的主動性被最大程度地發揮出來。在課堂教學環節中還應該充分重視學生的反饋信息，在課上和課下應經常與學生溝通以了解學生學習的程度，以便及時改變教學方法和教學手段。

三、重視實踐教學環節

1.強調實驗課堂的效果以提高學生的實驗能力

在現有的“大氣污染控制工程”課程實驗教學要求的基礎上適當地增加綜合性實驗項目。不同的實驗應該能夠體現不同的實驗內容，例如綜合性及實驗內容應該比驗證性實驗內容復雜，實驗操作也相對要繁瑣一些。這樣做的目的可以保證實驗教學環節與理論教學環節能夠“無縫”銜接，使學生能夠將理論知識真正用到實驗中，充分體現理論內容與實際操作相結合的目的。

2.強化實習環節，加強學生的工程感性認識

實習環節是實踐教學環節中的一個重要組成部分。該環節能夠起到理論與實際搭接的橋梁的作用，是解決學生充分認識工程實踐的重要手段之一。整個實習環節包括兩個部分，即認識實習和生產實習。認識實習應在學生在學習“大氣污染控制工程”課程前進行，為了使認識實習效果更好，應進行認識實習初期教育，就實習場地的相關情況以及涉及到基本概念、基本設備、基本系統組成以及整個流程做一個概述性的闡述；第二個部分為生產實習，這部分實習應在學習完“大氣污染控制工程”課程之后開展，通過本次生產實習使學生重點理解在課堂中所學各種除塵裝置的結構和特點，以及整個脫硝、脫硫系統的性能和應設計的內容基礎知識。了解各種除塵裝置的適用范圍，以及在實際工程中的作用。

3.加強課程設計教學環節的管理，培養學生的工程應用設計能力

課程設計環節是重要實踐環節之一，它使學生能夠初步運用在“大氣污染控制工程”課堂上所學到的理論知識運用到實踐中。具體體現就是對大氣污染控制工藝流程進行設計。為此，指導教師應在進行課程設計之前應該全方位地收集相關設計手冊、規范和規程，同時盡可能做到設計題目為真實工程項目或者設計題目接近于工程實際。同時在整個課程設計過程的管理中，也要加強管理，從以下四個方面開展工作：第一，提前布置課程設計任務，盡早給學生下發課程設計任務書和指導書，按照經驗一般是在在理論課程講到2/3時布置任務，提供完整的設計手冊、規范和規程，以使學生充分做好課程設計準備工作。第二，加強在課程設計過程中的輔導答疑環節，按照每周12學時的工作量進行，每次輔導答疑時應詳盡地解答學生所提問題，并且對學生所作的設計進行監督和檢查。第三，在理論計算后，要求學生運用AutoCAD軟件繪制設計圖紙以提高學生繪圖能力。第四，加強課程設計答辯環節、加強運用AutoCAD軟件的能力以及對所繪工藝流程圖紙的理解，客觀評價學生的能力。

四、結語

本文基于CDIO的教育理念從課程體系優化、教學方式和教學手段改革以及實踐教學環節的建設三個方面對“大氣污染控制工程”課程的教學改革進行了詳細的闡述。本文所提的教學改革措施能夠切實提高“大氣污染控制工程”的課堂效果，培養了學生的工程實踐能力，使學生成為高級應用型人才，在走出校門后能夠更好地適應社會和行業的需求。

參考文獻：

[1]牛顯春.具有石化特色大氣污染控制工程教學改革研究[J].廣東化工，2010，37（5）：273-274.

[2]施云芬，樸海燕.在大氣污染控制工程課教學中突出創新型人才能力培養[J].科教文匯，2009，（2）：73-74.

[3]王偉冰.基于CDIO理念新機械制圖教學模式研究[J].長春理工大學學報，2010，23（1）：171-172.

[4]郝曉文.“大氣污染控制工程”課程在熱能專業中的教學探討[J].中國電力教育，2011，（13）：98-99.

[5]呂輝雄.“大氣污染控制工程”課程教學改革與優化[J].中國電力教育，2010，（30）：104-105.

[6]郝吉明，馬廣大.大氣污染控制工程[M].北京：高等教育出版社，

2005.

（責任編輯：王意琴）