趙兵濤

(上海理工大學(xué) 能源與動力工程學(xué)院,上海 200093)

新形勢下能動類專業(yè)大氣污染控制工程教改探索

趙兵濤

(上海理工大學(xué) 能源與動力工程學(xué)院,上海 200093)

“大氣污染控制工程”是能源與動力工程類專業(yè)重要的專業(yè)課。為了深入切合專業(yè)設(shè)置的側(cè)重與特色,結(jié)合新形勢下能源動力類典型工科本科生培養(yǎng)要求和目標(biāo),從內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方式尤其是工程課程設(shè)計和雙語及全英教學(xué)方面進(jìn)行了該課程教學(xué)改革的嘗試和探索,以期對相近專業(yè)同類課程的教學(xué)改革起到參考作用。

大氣污染控制工程;能源動力專業(yè);教學(xué)內(nèi)容;工程課程設(shè)計;雙語/英語教學(xué)

Abstract： “Air Pollution Control Engineering (APCE)” is an important specialized course for majors in energy and power engineering.To further adapt to the highlights and features of the major curriculum design and to adapt to the new requirements for undergraduate students majoring in energy and power engineering,the writer conducted an exploration research on improving the teaching of APCE in terms of teaching content,teaching methods in particular engineering design and electronic practice,bilingual and/or English teaching.The results will provide a positive reference for the course of APCE closely-related majors.

Keywords：airpollutioncontrolengineering;majorsofenergyandpowerengineering;coursecontent;engineeringpractice;bilingualorEnglishteaching

國內(nèi)目前開設(shè)能源動力類專業(yè)的高等院校已達(dá)173所,該專業(yè)成為培養(yǎng)能源動力類工科人才的中堅力量?！按髿馕廴究刂乒こ獭笔茄芯看髿馕廴疚锷膳欧偶翱刂频幕A(chǔ)科學(xué)技術(shù)的一門課程[1],也是我國高等院校能源動力類本?？频闹匾獙I(yè)課程之一。“大氣污染控制工程”課程是面向能源與動力類本科生開設(shè)的,迄今已十年有余。經(jīng)過多年的教學(xué)改革,該課程在體現(xiàn)專業(yè)特征、掌握知識點(diǎn)、培養(yǎng)學(xué)生思維能力等方面均取得了較大發(fā)展。

隨著國家“卓越工程師計劃”[2]、高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程[3]和若干提高本科教學(xué)質(zhì)量工程計劃舉措[4]的提出和實(shí)施,以學(xué)生和教學(xué)為本,改革教學(xué)方法、提升專業(yè)教學(xué)能力、提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的要求已上升到新的高度。目前大多數(shù)開設(shè)能源與動力工程類專業(yè)的工科院均致力于重點(diǎn)打造精品本科教育,而“發(fā)展能源動力類等特色專業(yè)”和“推進(jìn)國際化教育”[5]的培養(yǎng)導(dǎo)向也對本科課程教學(xué)提出了新的要求。因此,在這一背景下,有針對性地進(jìn)一步有效推進(jìn)“大氣污染控制工程”的教學(xué)改革,以適應(yīng)新的能源動力類本科生教學(xué)與培養(yǎng)形勢,對于提高教學(xué)質(zhì)量、提高學(xué)生工科素質(zhì)具有積極意義。

一、能源動力類專業(yè)大氣污染控制工程課程教學(xué)的現(xiàn)狀和問題

從高等院校能源與動力工程類課程的設(shè)置特點(diǎn)和側(cè)重角度看,當(dāng)前“大氣污染控制工程”的課程教學(xué)內(nèi)容和方法仍存在不完善之處,主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

(1)內(nèi)容設(shè)置的側(cè)重性。國內(nèi)目前面向能源動力類本科生課程教學(xué)使用的《大氣污染控制工程》教材共有十余種。這些教材的教學(xué)內(nèi)容在知識體系、內(nèi)容分布、邏輯架構(gòu)等方面均具有獨(dú)到之處,具有一定的借鑒意義[6]。但是,大多數(shù)“大氣污染控制工程”教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置基本沿著大氣污染物的產(chǎn)生—擴(kuò)散—控制—系統(tǒng)—影響的主線,內(nèi)容安排基本遵循大氣污染概述—標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)—污染物的擴(kuò)散與輸運(yùn)—顆粒污染控制—?dú)鈶B(tài)污染物控制—控制系統(tǒng)設(shè)計—與全球環(huán)境關(guān)系的次序,比較適合于廣義的一般的專業(yè)設(shè)置,但不能充分體現(xiàn)能源動力類專業(yè)特色的實(shí)際。

(2)教學(xué)內(nèi)容的前沿性。現(xiàn)有的《大氣污染控制工程》教材的教學(xué)內(nèi)容,總體而言較難做到內(nèi)容上既能夠繼承現(xiàn)有成熟的理論、方法、技術(shù),又能夠適應(yīng)學(xué)科新形勢的發(fā)展,包括對能源動力類尤其是與熱能動力工程相關(guān)的大氣污染控制領(lǐng)域的最新研究成果、新理論、新方法、新技術(shù)的吸納。例如多數(shù)教學(xué)內(nèi)容對于熱能動力切合比較密切的內(nèi)容如Hg污染控制、煙氣CO2控制等內(nèi)容的介紹不具備或不全面。另外,關(guān)于機(jī)動車移動源污染控制的內(nèi)容不太適合于面向熱電廠或工業(yè)爐固定源污染控制的能源動力類專業(yè)設(shè)置的特色和定位。

(3)理論知識與工程(含電子化)實(shí)踐能力的結(jié)合程度。大多數(shù)能源動力類本科生均能熟練使用一定數(shù)量的程序語言(如Excel,Visual B,C++和Matlab等)進(jìn)行計算和使用(AutoCAD等)圖形軟件進(jìn)行電子化制圖。在此形勢下,“大氣污染控制工程”的教學(xué)應(yīng)當(dāng)與時俱進(jìn),應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)學(xué)生在知識內(nèi)容學(xué)習(xí)的過程中,會將一些具體的模型計算和設(shè)備設(shè)計流程融入到輔之以電子化的課程工程設(shè)計實(shí)踐中去的能力,從而達(dá)到學(xué)以致用。

(4)采用雙語或英文的“大氣污染控制工程”課程教學(xué)。雖然大多數(shù)高等院校已經(jīng)相繼進(jìn)行了“大氣污染控制工程”的雙語或英文教學(xué)探索[7],但是采用的教學(xué)內(nèi)容多是基于Noel de Nevers主編的AirPollutionControlEngineering(Second edition)[8]。從內(nèi)容設(shè)置上看,也存在與能源動力特色切合程度不深的問題。

二、教學(xué)改革思路和措施

(一)側(cè)重專業(yè)設(shè)置和突出教學(xué)特色

根據(jù)能源動力工程專業(yè)本科教學(xué)的實(shí)際和特色,選擇在汲取現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,使教學(xué)內(nèi)容有所側(cè)重,遵循有所為有所不為的改革策略。在內(nèi)容架構(gòu)體系上按照大氣污染控制的基本概念—基本原理—技術(shù)方法與設(shè)備這一架構(gòu)有所側(cè)重的設(shè)計。在針對性方面,深化固定源顆?？刂频臍馊苣z原理、有害氣體控制基礎(chǔ)理論;強(qiáng)化知識的具體應(yīng)用和工程設(shè)計及具體例證;考慮與熱能動力密切相關(guān)的火電、鍋爐、工業(yè)爐窯固定源污染物的監(jiān)測方法等介紹等。在側(cè)重性方面,結(jié)合能源動力領(lǐng)域中固定源燃燒大氣污染的專業(yè)設(shè)置和課程體系,淡化或排除專業(yè)設(shè)置和特色關(guān)聯(lián)不大的知識內(nèi)容和模塊,例如污染物的擴(kuò)散、集塵系統(tǒng)和管道設(shè)計、機(jī)動車污染控制和與化工類專業(yè)密切相關(guān)的有機(jī)物VOC污染控制等部分,修訂、補(bǔ)充主要針對化石能源燃燒過程中的污染控制原理、技術(shù)與裝備的知識內(nèi)容,例如完善微細(xì)顆粒包括PM10和PM2.5相關(guān)內(nèi)容、國際上最新的關(guān)于燃燒過程中Hg排放的相關(guān)內(nèi)容、最新的關(guān)于CCS(Carbon Dioxide Capture & Storage,CO2捕捉與封存)技術(shù)的內(nèi)容,以及典型污染物一體化集成脫除方向研究的最新內(nèi)容等。

同時,在教學(xué)中突出成熟性和前沿性相結(jié)合的原則。在教學(xué)內(nèi)容總體上既能夠繼承現(xiàn)有成熟的理論、方法、技術(shù),又能包含能源動力類大氣污染控制領(lǐng)域的最新研究和進(jìn)展,重視新理論、新方法、新技術(shù)的吸納,例如上述對最新的污染如Hg、煙氣CO2等控制內(nèi)容的納入。此外,教學(xué)內(nèi)容還補(bǔ)充和完善了對典型固定源大氣污染物包括顆粒物、SO2、NOx及Hg的監(jiān)測方法的原則及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了吸納和介紹。同時,更新教學(xué)內(nèi)容和體系的以實(shí)現(xiàn)雙語或英語教學(xué)相互補(bǔ)充。表1為適合能源動力類專業(yè)設(shè)置而修訂的教學(xué)內(nèi)容。

表1 為適合高校能源動力類專業(yè)而修訂的“大氣污染控制工程”教學(xué)內(nèi)容Tab.1 Course content of “Air Pollution ControlEngineering” for major of Energy andPower Engineering in USST

(二)探索相輔相成的工程課程設(shè)計和雙語及全英課程教學(xué)方法

1.強(qiáng)化工程課程設(shè)計

能源動力類工科本科生一個重要的培養(yǎng)目標(biāo)之一是培養(yǎng)能源與動力工程領(lǐng)域內(nèi)具備卓越工程實(shí)踐能力和國際化視野的技術(shù)人才。這一目標(biāo)要求“大氣污染控制工程”的課程教學(xué)在理論知識學(xué)習(xí)的同時保障實(shí)踐能力的培養(yǎng)[9-10]。因此,在教學(xué)中注重進(jìn)行理論學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上的工程課程設(shè)計,體現(xiàn)小型化、模塊化、電子化實(shí)踐的內(nèi)容和特色。目的是通過課程設(shè)計,來復(fù)習(xí)、鞏固所學(xué)過的知識,并與實(shí)踐相結(jié)合從而做到學(xué)以致用。

為此,在架構(gòu)上新補(bǔ)充完善大氣污染控制理論、突出工程實(shí)踐包括工藝和設(shè)備設(shè)計的原理、方法、步驟與流程,吸納并結(jié)合具體工程實(shí)踐進(jìn)行案例結(jié)合設(shè)計,加強(qiáng)課程設(shè)計的比例。具體而言,在緒論部分嘗試使用網(wǎng)絡(luò)資料比較大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的演變與發(fā)展(GB 3095—1982,GB 3095—1996,GB 3095—2012) ,污染物生成部分采用基于Excel的燃燒理論空氣量、所產(chǎn)理論煙氣量、過量空氣時依據(jù)煙氣內(nèi)RO2、O2和CO成分進(jìn)行過量空氣系數(shù)反算的自動化電算流程,以及在大氣污染控制設(shè)備部分對靜電、過濾、濕式顆粒污染控制設(shè)備及典型SO2吸收塔和典型Hg或CO2吸收塔或吸附床等輔以電子化的課程設(shè)計(見表1)。

2.推進(jìn)雙語及英語課程教學(xué)

雙語和英語教學(xué)是培養(yǎng)能源動力類專業(yè)人才國際化的重要途徑之一。“大氣污染控制工程”的雙語和英語教學(xué)亦不例外。為此,授課時一般先初步嘗試課程局部內(nèi)容的雙語教學(xué),之后逐步過渡到英語教學(xué)。為保證教學(xué)效果,一是在中文課程中心網(wǎng)站的基礎(chǔ)上,建立起與之對應(yīng)的英文課程網(wǎng)站,便于在電子移動終端隨時隨地學(xué)習(xí)和師生交流;二是在課程講授過程中特別注意電子課件的中英文對照,對于重點(diǎn)內(nèi)容采用中英文同時講解的方式,努力營造英文授課的氛圍與環(huán)境。

三、面臨的挑戰(zhàn)

(1)課程的硬件資源建設(shè)需要進(jìn)一步加深和拓展。如前所述,在以能源動力為專業(yè)特色的“大氣污染控制工程”教學(xué)過程目前經(jīng)常采用取舍和補(bǔ)充的方法修正教學(xué)內(nèi)容,一定程度上限制了專業(yè)特色和現(xiàn)有的知識體系的銜接性。因此,針對固定燃燒源大氣污染控制的專業(yè)設(shè)置特色,編撰與之匹配、適合特色的教材及教輔書籍是首要問題。

(2)能夠進(jìn)行全過程英文授課的師資需要重點(diǎn)培養(yǎng)。盡管大多數(shù)高校該課程已建立相應(yīng)的“大氣污染控制工程”課程教學(xué)團(tuán)隊,其中不乏具有海外留學(xué)經(jīng)歷人員,對雙語教學(xué)沒有較大問題,但對全過程英文授課尤其是大氣污染控制專業(yè)知識的口語表達(dá)能力仍相對薄弱。此外,雙語及全英教學(xué)的主要挑戰(zhàn)還表現(xiàn)為學(xué)生的專業(yè)英語水平不一,雖然多數(shù)會達(dá)到大學(xué)英語四級、六級水平,但專業(yè)英語基礎(chǔ)包括專業(yè)語匯和專業(yè)知識理解的參差不齊仍是比較突出的問題。

(3)小型化、模塊化及電子化的工程課程設(shè)計及其在目前考評機(jī)制中的定位與權(quán)重問題需要進(jìn)一步科學(xué)合理地加以確定。

四、結(jié)束語

隨著能源與動力類典型工科本科專業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)、定位與形勢的改變,作為其重要課程之一的“大氣污染控制工程”教學(xué)內(nèi)容和方法亦應(yīng)隨之適應(yīng)和調(diào)整。通過課程內(nèi)容、輔以電子化的工程課程設(shè)計、雙語或英語教學(xué)等教學(xué)內(nèi)容和方法的改進(jìn),不斷提高具有專業(yè)特色的該類課程的教學(xué)效果以及學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)以致用的能力,同時克服和解決面臨的具體問題,仍是今后該課程教學(xué)改革努力的方向之一。

[1] 郝吉明,馬廣大,王書肖.大氣污染控制工程[M].第三版.北京:高等教育出版社,2010.

[2] 扶慧娟,辛勇.推行“卓越工程師計劃”培養(yǎng)實(shí)踐型工程人才[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2011,28(11):155-158.

[3] 中華人民共和國教育部.教育部 財政部關(guān)于“十二五”期間實(shí)施“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”的意見[EB/OL].(2011-07-01)[2016-02-20]http:∥www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201107/t20110701_125202.html.

[4] 上海市教育委員會.關(guān)于開展市屬本科高校骨干教師教學(xué)激勵計劃試點(diǎn)工作的通知[EB/OL].(2012-11-27)[2016-02-20]http:∥www.shmec.gov.cn/html/xxgk/201211/406112012017.php.

[5] 人民網(wǎng)教育頻道.上海理工大學(xué):“三管齊下”提高本科生質(zhì)量[EB/OL].(2015-06-03)[2016-02-20].http:∥edu.people.com.cn/n/2015/0603/c1053-27096298.html.

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[8] de Nevers N.Air Pollution Control Engineering[M].2nd ed.Boston:McGraw-Hill Companies,2000.

[9] 趙兵濤.能源與環(huán)境類專業(yè)“大氣污染控制工程”課程建設(shè)與探索[J].中國電力教育,2013(16):74-75.

[10] 任曉莉,郝瑞剛.大氣污染控制工程課堂教學(xué)改革探索與實(shí)踐[J].化工高等教育,2009(3):68-70.

(編輯: 鞏紅曉)

ExplorationonImprovingtheTeachingof“AirPollutionControlEngineering”forMajorsinEnergyandPowerEngineering

ZhaoBingtao

(SchoolofEnergyandPowerEngineering,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093,China)

2016-04-15

上海理工大學(xué)2016年度“精品本科”系列教材建設(shè)項目;2015年能源與動力工程學(xué)院本科重點(diǎn)課程項目

趙兵濤(1976-),男,副教授。研究方向燃燒源大氣污染控制工程教學(xué)與科研。 E-mail:zhaobingtao@usst.edu.cn

G 642

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1009-895X(2017)03-0262-04

10.13256/j.cnki.jusst.sse.2017.03.012