具有火電特色的大氣污染控制工程課程改革探討

王嘉偉　郝艷紅　孫楠

[摘 要]大氣污染控制工程是環境工程專業的核心課程。根據環境工程專業的培養目標，立足于培養火電行業環保人才，對專業核心課程大氣污染控制工程進行相應改革和研究，提出適應行業需要而進行改革的必要性，并從教學內容、教學方法和手段著手，提出了改革措施和思路，取得了良好效果，可為以地區和行業應用型人才培養為導向的培養模式提供課程改革參考。

[關鍵詞]人才培養；大氣污染控制工程；火電特色；課程改革

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）06-0092-02

大氣污染控制工程是環境工程專業的核心課程，為鞏固我校培養服務火電行業人才的優勢，本課程須與火電行業背景有機結合，體現火電特色。當前，大氣污染控制工程課程的教材大都全面但不夠深入，教學效果也有待提高。[1]因此有必要結合我校環境工程專業的火電特色，對本課程進行教學內容與教學方法、手段的改革與創新，使學生更好地適應行業需要。

一、教學內容的改革

（一）調整教學內容，與其他課程合理銜接

本課程與本專業其他課程有重疊內容。[2]在制定教學標準時，相關課程教師應共同交流，確定每門課程的重點內容，且使課程內容之間有銜接但不重復。如大氣污染控制工程吸收、吸附和催化是兩章重要內容，但是其基本原理在環境工程原理和物理化學課程中已經作為重點內容詳細講述，且吸收的基本設備和基本工藝在環境工程原理課程中也有介紹，因此吸收一章我們直接以電廠廣泛應用的石灰石石膏法吸收工藝為重點內容即可。而對于氮氧化物治理的催化轉化原理部分也僅做簡單介紹，重點放在SCR和SNCR脫硝工藝上。

（二）實踐教學內容改革

大氣污染控制工程課程包含的實踐環節有課程實驗、課程設計與畢業設計，還包含相關的認識實習、生產實習、畢業實習等多個實習環節。實踐環節是學生應用知識并拓展能力的階段。針對目前實習環節存在走馬觀花、流于形式的問題，我們重新設計了實習環節。采用模型教學（校內）和現場教學（校外）相結合的方式落實實習目標，與山西省內多個電廠合作，學生直接進入廠內跟隨技術人員了解電廠的發電工藝、煤質檢測工藝及各種廢氣脫除的工藝流程、主要設備運行情況等。

課程實驗項目的確定全部以綜合性和設計性為標準。圍繞電廠主要廢氣——硫氧化物、氮氧化物和以汞為主的重金屬等污染物的協同脫除開展實驗項目。考慮到實驗室設備與實際電廠設備差別比較大，采用實驗室教學與電腦仿真相結合的綜合實驗方式。

課程設計環節注重綜合性和實用性相結合。比如除塵裝置的設計，根據一些電廠未達到現行排放標準，需要把原靜電除塵器后面幾個電場改造為布袋除塵器的實際情況，以某電廠煙氣相關參數為設計依據，要求學生設計電袋復合除塵裝置或對現有靜電除塵進行改造，使學生對靜電除塵和布袋除塵都有了很好的掌握和應用。畢業設計強調綜合性，讓學生設計電廠煙氣處理的一系列工藝流程，包括脫硝、脫硫、除塵和排煙煙囪的設計，并要求加入主要設備結構尺寸、工藝運行、控制措施及工程概預算和運行成本的設計內容。同時對于有科研創新能力或以后有志進一步從事研究的學生，結合教師科研項目和方向，完成研究型、創新型的設計，比如涉及火電廠氣態污染物一體化脫除吸附劑的開發和工藝的研究課題。

（三）注重前沿技術和新知識的補充

大氣污染控制技術可以說是日新月異，而教材內容難以跟上國內外新技術的發展和應用要求。因此，我們把各類新技術的研究和應用現狀以專題和講座的形式介紹給學生。比如薄膜電除塵、低溫濕式電除塵技術，新型的袋式除塵器濾料研究，新型脫汞技術，煙氣一體化凈化技術等。講座由校內外從事電廠煙氣處理方向研究的學者專家或者是企業的專業技術人員主講，完成對教材內容的有效補充。

二、教學方法與手段的改革

（一）總結互動式教學法

所謂互動式教學，[3]是指在教學中教與學雙方交流、溝通、協商、探討，在彼此平等、彼此傾聽、彼此接納、彼此坦誠的基礎上，通過理性說服甚至辯論，使不同觀點碰撞交融，激發教學雙方的主動性，拓展創造性思維，以達到提高教學效果的一種教學方式。教師在課堂上有意識地引入互動教學，通過提出一些問題，下次上課前以作業形式或口頭回答方式與學生交流互動，答對者適當提高平時成績，來鼓勵學生積極發言。對于一些較復雜的問題，要求學生先分小組討論，教師再做最后歸納總結。例如對于污染物濃度的估算，先給出燃燒煤的煤質，讓學生根據自己確定的過剩空氣系數自行估算污染物濃度；老師進而在課堂上進行對比分析，說明燃燒鍋爐種類的不同，空氣過剩系數也會隨之變化，并且說明《火電廠大氣污染物排放標準》中設定的空氣過剩系數的數值。這種師生互動加教師總結歸納式的教學方法，更能獲得良好的教學效果。

（二）啟發式教學法

啟發式教學[4]是指教師在教學過程中根據教學任務和學習的客觀規律，從學生的實際出發，采用多種方式，以啟發學生的思維為核心，調動學生的學習主動性和積極性，促使他們生動活潑地學習的一種教學指導思想。啟發式教學的關鍵在于設置問題情境。例如在講授了電除塵器的除塵原理后，請學生回答這樣一個問題：電暈極和收塵極組成的電場是均勻還是不均勻電場？讓學生先獨立思考，再相互討論，給出最后結果和原因。通過這樣一個簡單的問題，可以啟發學生理解什么是電暈放電，為什么一極是金屬板而另一極為金屬線，又為什么陽極比陰極的粉塵多等等一系列的除塵機理和除塵問題。

（三）案例教學法

案例教學法[5]是一種以案例為基礎的教學方法，案例本質上是提出一種教育的兩難情境，沒有特定的解決之道，而教師于教學中扮演著設計者和激勵者的角色，鼓勵學生積極參與討論。

大氣污染控制工程教學涉及很多工藝、設備的內容，如除塵工藝、硫氧化物的污染控制、氮氧化物的污染控制工藝等。這些工藝的講授包含很多內容，比如工藝原理、工藝流程、工藝系統、工藝運行和工藝特點等知識，往往使學生產生內容多而散的印象，因此，在講授過程中，通過案例的介紹，把這些知識點有機的結合起來，使學生后續更容易掌握和應用相關的工藝技術。例如，給出某發電有限責任公司選擇性催化還原煙氣脫硝技術的工程案例，包括設計參數、工藝流程和運行數據，讓學生學習案例，結合現行《火電廠大氣污染物排放標準》分析該技術是否可行，思考并討論整個工藝流程中哪些地方可以進行改造，教師最后總結并給出實際的改造方案。

（四）豐富教學手段

在課堂理論教學中應靈活運用多媒體技術，結合板書授課。設備結構、操作原理和操作過程采用動畫、圖片、錄像短片等多媒體技術，如CAI課件和FLASH動畫模擬；公式推演等難懂的理論部分則采用板書的方式。在多媒體課件中，借助于動畫和錄像，將設備的內部結構、工作原理、各部件的運動、物料的走向和操作工況等形象、生動地展現出來，同時結合教學模型、實物等手段，在課堂上給學生一個很強的實物感，能夠較容易地使學生接受和掌握。如旋風分離器、塔設備中多相流體的接觸狀況等都可以形象表現出來。現代信息化技術的運用可以變抽象為具體，變靜態為動態，更具直觀性、現實性、趣味性和活潑性。需特別說明的是，對一些理論性強的理論模型的推演，板書的教學效果要遠優于多媒體介質。

鼓勵學生多進行網上學習，并通過校內教育網絡建立專門論壇，上傳教學視頻，使學生隨時學習。引導學生自行登錄國家環保部官網、中國電力企業聯合會官網等相關權威網站，查閱如《火電廠大氣污染物排放標準》等國家規范性文件，同時鼓勵學生通過網絡了解新技術新理論，拓展知識體系。[6]

三、結語

隨著我國對大氣質量的重視程度越來越高，對火電廠煙氣排放要求也越來越嚴，如何針對這一行業培養專業人才是相關院校必須重視的問題。大氣污染控制工程作為校環境工程專業的核心課程，只有教師勤于總結教學經驗，進行行之有效的教學內容和教學方法的改革，才能激發學生的學習興趣；更要教與學相互促進，注重基礎理論知識、工程實踐在本課程中的有機結合，才能提高本課程教學的質量和效率，為學生的后續學習和就業打下良好的基礎。

[ 注 釋 ]

[1] 蔣文舉，尹華強，金燕，等.大氣污染控制工程課程教學改革探索[J].西南科技大學學報（哲學社會科學版），2004（4）：52-53.

[2] 楊嘉謨，余訓民，楊光忠，等.大氣污染控制工程課程教學改革的探索與思考[J].化工高等教育，2008 （5）：60-62.

[3] 呂輝雄，黃榮，蔡全英.“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.

[4] 耿春香，張秀霞，王志偉.大氣污染控制工程教學方法探討[J].中國校外教育，2008（1）：53-55.

[5] 張楊帆，楊期勇，謝寶華，等.“Case Teaching”模式在大氣污染控制工程教學中的探索與實踐[J].廣東化工，2010（7）：190-191.

[6] 唐小玲，倪金龍.大氣污染控制工程課堂教學改革與優化[J]. 化工高等教育，2013 （1）：78-80.

[責任編輯：鐘 嵐]