獨立學院基于CDIO理念下“大氣污染控制工程”課程教學改革初探

胡靜姝

(東莞理工學院城市學院，廣東 東莞 523106)

在我國社會經濟快速發展的現狀下，隨之而來的環境問題也日益凸顯，無論從招生還是就業方面考慮，與環境相關的專業也成為獨立學院熱捧的專業方向。東莞理工學院城市學院成立于2004年，2014年申報開設了環境工程專業(本科)，《大氣污染控制工程》是該專業的核心課程之一，現階段教學大綱和教學內容均按照母體學校環工專業的體系執行。但目前在國內的獨立學院環工專業的相關教育中，普遍遇到教學內容選擇寬泛、教學模式仍以“灌輸式”或 “填鴨式”為主、理論教學為主實踐性教學很少等相關的問題。為解決以上問題尤其是學生在實踐方面的短板，2015年起，東莞理工學院城市學院規劃與整合“大氣污染控制工程”教學大綱，構建了基于CDIO理念下課程知識體系如圖1。借鑒CDIO標準來設計和規劃培養方案、教學大綱和教學要求，在理論教育和實踐教育將學生的課程教育置于現代工程背景下，將現代工程師素養的培養結合學生專業基礎知識的學習，納入到課程教學建設中，注重基礎知識原理和技術推理的教授，夯實學生的基礎知識，培養學生善于“構想-設計-實施-操作”的工程設計能力，同時鍛煉了學生分析解決工程操作型問題的能力[1]。

圖1 以工程項目為導向的CDIO課程體系

1 建立CDIO課程體系

1.1 構思(C):工程導入

工程導入的目的是確定工程實踐框架，講解基礎理論知識的同時，讓學生了解學習大氣污染控制工程可以用以解決哪些實際問題。圖1中工程導入，教師可以介紹一些自己參與的工程項目，如30 t循環流化床鍋爐煙氣脫硫、脫硝、除塵工程技術設計方案，該方案采用了采用石灰-石膏法脫硫，采用濾袋和旋風組合除塵。教師采用實例剖析，學生在學習過程中就可以有針對性的加強污染控制理論知識的學習。

1.2 設計(D)：專業知識、課程實驗

就工程導入需要的基礎知識進行強化，結合現有的實驗條件，合理安排實驗項目。例如我院由于實驗室設備有限，尤其大氣相關實驗設備更是缺乏。所以，現階段我院學生的實驗操作，主要依靠仿真軟件的操作方式來代替。在進行仿真軟件操作時，就應該有側重的開展工程導入項目需要涉及的設備應用。另外結合我院大氣實驗室具備的旋風袋式組合除塵設備以及二氧化硫吸收中試設備，還可以組織能力較強的同學，利用生活中的一些簡單材料，按照比例做出一些小型的簡易除塵器成品。

1.3 實施(I)：課程設計

該部分是對學生學習理論基礎知識進行的應用考察，項目如除塵器(旋風、重力、過濾式除塵器)的設計，煙囪設計等，這樣可以使學生將所理論結合實踐。該類項目采用多個學生自由組合成團隊，按團隊分工協作，最后完成設計報告。

1.4 運行(O)：畢業設計

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。大約需要3～6個月時間來完成，項目如某工廠脫硫、脫硝、除塵系統的設計等，該項目一般比較復雜所涉及方面比較多。希望經過相關課程與項目2的訓練后，要求學生利用所學知識，能夠對一個工程項目完全地展開構思、設計、實現、運行，系統地完成一個工程實踐，讓學生從解決工程問題的角度學習專業知識，進而形成對工程的興趣，并初步掌握工程思維方法[2]。

2 基于工程項目，改革教學內容

由于在后期實施(I)和運行(O)引入的工程項目主要是和除塵器的設計有關，所以在教學過程中可以側重除塵設備。例如：教材第四章機械除塵設備中“旋風除塵器的設計”原本就是核心教學內容，再加上后期項目設計會涉及，所以該章節授課

的教學重點為旋風除塵器各部分尺寸比例、除塵效率、壓力損失。教學難點為學生能熟練的完成旋風除塵器的設計及選型。在教學過程中注重以學生為主體，教師運用專業技術引導學生自主完成旋風除塵工藝的設計及計算過程，培養學生形成咨詢→計劃→實施→檢驗的設計能力[3]。

3 基于工程項目，強化實踐教學

在實踐教學的開展過程中，由于我院實驗室設備有限，尤其大氣相關實驗設備更是缺乏。所以，現階段我院學生的實驗操作，主要依靠仿真軟件的操作方式來代替， 結合后期實施(I)和運行(O)引入的工程項目，仿真軟件可以選擇風機性能實驗、速度分布實驗、通風阻力實驗、能量方程實驗、二氧化硫吸收實驗、旋風除塵器實驗、布袋除塵器、文氏管除塵器、水膜除塵器。進行針對性的操作。但同時，很多設備同學們只是會在軟件上操作，一旦實際涉及到設備的參數計算和設計時，依舊是無從下手。雖然我院實驗室有引進兩套實驗室中試設備，分別是旋風袋式組合除塵設備以及二氧化硫吸收設備，但是主要以演示性試驗為主。所以為了更好地強化實踐教學，在給出一一些基礎條件下，要求學生自主對旋風除塵器進行設計，確定相應的設計參數計，算和選擇相應尺寸。并且要求學生用塑料、膠管等簡單的材料，制作一個簡易的旋風除塵設備模型。

4 基于CDIO建立教學評價體系

傳統的課堂成績評定，是由任課教師通過試卷考試確定學生成績。在CDIO教學中，評價方法則重在能力培養。在“大氣污染控制工程”的考評中，將平時成績進行細化，分為課堂表現、課后作業、課程設計、實驗情況及考試卷面等內容，分為卷面成績只占三到四成，更注重考核學生學習過程中的表現情況，特別是在工程項目實踐環節所表現出來的能力給予肯定，有利于促進學生積極主動學習，培養創新能力[4]。課程工程項目結束時，教師除了要以試卷形式對學生進行理論知識的考核，還要以分組答辯的形式對該組學生項目完成情況進行考核。答辯流程為首先由學生展示工程項目最后成果，然后每位同學根據自己在小組中的分工情況，詳細介紹項目推進過程中主要解決的問題及采用的解決方法，最后提交項目報告。

5 結語

本次東莞理工學院城市學院《大氣污染控制工程》課程基于CDIO的教學改革嘗試，是以獨立學院現狀以及社會對環境工程專業人才的需求背景下，有針對性地進行了改革的嘗試。實踐表明多植入工程設計參與環節，改變學生作為課堂教學的主體，能夠取得更好的教學效果。但項目式實驗教學模式的研究還不夠深入和完善，還需要廣大的教育工作者在自身領域積極探索、研究。