劉瓊，劉彩霞

（洛陽理工學(xué)院環(huán)境工程與化學(xué)學(xué)院，河南洛陽471023）

洛陽理工學(xué)院是一所省屬全日制普通本科院校，學(xué)校堅持“立足洛陽，面向河南，服務(wù)地方，服務(wù)行業(yè)”的定位，以培養(yǎng)社會責(zé)任感強、基礎(chǔ)理論扎實、具有較強創(chuàng)新精神和實踐能力的應(yīng)用型人才為己任，全力打造為地方和行業(yè)發(fā)展服務(wù)的高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)基地?；诖?，學(xué)校的環(huán)境工程專業(yè)秉承“強化專業(yè)基礎(chǔ)，提升應(yīng)用技能，注重實踐創(chuàng)新，面向社會需求”的原則，努力將學(xué)生培養(yǎng)成適應(yīng)現(xiàn)代社會生態(tài)文明建設(shè)和環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)需要，掌握水、氣、固體廢棄物及物理性污染治理原理與技術(shù)，熟悉污染治理與控制、生態(tài)修復(fù)等工藝過程，了解環(huán)境規(guī)劃與管理、環(huán)保設(shè)施運營與項目管理，具有污染治理與控制工程設(shè)計、環(huán)保項目管理、環(huán)境質(zhì)量控制與評價等專業(yè)能力，具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型專業(yè)技術(shù)人才。

“大氣污染控制工程”是我校環(huán)境工程專業(yè)的一門主干課程，具有理論性強、覆蓋面廣、知識交叉性強、知識抽象等特點，學(xué)生感覺枯燥無味，難以激發(fā)起其學(xué)習(xí)的興趣[1]。傳統(tǒng)的教學(xué)模式過于單一，忽略了學(xué)生發(fā)散思維、創(chuàng)新意識和實踐能力的培養(yǎng)，難以適應(yīng)和滿足當(dāng)代工程教育的需要。通過研討式教學(xué)與案例式教學(xué)、虛擬仿真教學(xué)相結(jié)合的方式，使理論教學(xué)與實踐教學(xué)相互促進、融合，有利于學(xué)生工程經(jīng)驗、素養(yǎng)的培養(yǎng)以及解決實際工程問題能力的提升[2-3]。

1 案例研討式教學(xué)

案例式教學(xué)法是哈佛商學(xué)院前院長C.C.Langdess首創(chuàng)，后經(jīng)哈佛企管研究所所長W.B.Doham 推廣，并于1980 年引入我國，被公認為是一種代表未來教育方向的成功教學(xué)方法[4]。案例式教學(xué)是一種情景化的教學(xué)模式，具有開放性、互動性等特點，涉及任務(wù)驅(qū)動、課堂討論、組間分享和教師點評等一系列教學(xué)過程[5]。將案例式教學(xué)模式引入“大氣污染控制工程”課程教學(xué)的過程中，能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生運用所學(xué)知識發(fā)現(xiàn)和解決實際問題的能力。具體實施如下：首先，學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識的基礎(chǔ)上，由教師結(jié)合教學(xué)要求和行業(yè)特點，秉承時效性、區(qū)域性、典型性的原則，有針對性地選擇實際的工程案例，并通過預(yù)設(shè)問題，引導(dǎo)學(xué)生置身于具體場景中。接著，學(xué)生通過獨立思考，對老師所提出的問題進行解答，既鞏固了課堂上所學(xué)知識，又培養(yǎng)了學(xué)生分析和解決實際問題的能力。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)文獻資料查閱，學(xué)生初步建立對特定案例的解決方案。然后，通過小組討論分析問題和組間學(xué)習(xí)分享觀點的形式，探究解決問題的優(yōu)化方案。最后由教師講評、總結(jié)，鞏固重點、突破難點。案例研討式教學(xué)將“教”與“學(xué)”從課內(nèi)向課外延伸，注重學(xué)生獨立思考能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人。同時，通過合作式學(xué)習(xí)模式的構(gòu)建，有利于學(xué)生團隊合作、協(xié)同學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，將學(xué)生之間的競爭轉(zhuǎn)變?yōu)樽晕腋偁?，實現(xiàn)學(xué)習(xí)能力較強者變得更強、較弱者得到提升的目標(biāo)。

2 基于虛擬仿真技術(shù)的案例式教學(xué)

基于虛擬仿真技術(shù)的案例式教學(xué)，突破傳統(tǒng)的以章節(jié)為序的教學(xué)組織，以工程實踐能力培養(yǎng)為主旨，采用主線貫穿、有機整合的策略，構(gòu)建模塊化和彈性化的教學(xué)模式，合理配置各模塊教學(xué)內(nèi)容，確保教學(xué)的適切性，最大程度達成最終學(xué)習(xí)成果[6-7]。具體實施如下：遵循以能力教學(xué)為主導(dǎo)、學(xué)習(xí)成果為目標(biāo)，將課程內(nèi)容劃分為基本理論、技術(shù)工藝、工程設(shè)計、監(jiān)測評價和行業(yè)前沿五大模塊。通過師生共建、共同維護的形式，組織搭建集學(xué)習(xí)、交流與仿真為一體的多維教學(xué)平臺，可以實現(xiàn)資料庫、案例庫、實時交流和評價體系等多個模塊之間的信息通訊。對于差別較大且系統(tǒng)相對獨立的單元，如技術(shù)工藝模塊，可以進一步細化為子類。對于行業(yè)前沿模塊，強調(diào)以建材特色為導(dǎo)向，重點講授與之相關(guān)的大氣污染控制內(nèi)容，例如：近年來受到人們重視的微細顆粒物（PM2.5）、煙氣脫硫脫硝、固定源煙氣的汞沉降、跨介質(zhì)復(fù)合污染控制以及具有前沿性的溫室氣體控制等。通過此平臺的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以獲取用于解決復(fù)雜工程問題所需的文獻、信息和數(shù)據(jù)，有利于學(xué)生對于新出現(xiàn)的技術(shù)、方法學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，以及復(fù)雜條件下污染物控制思維的構(gòu)建。基于虛擬仿真技術(shù)的案例式教學(xué)模式促進了課堂教學(xué)與在線教學(xué)的深度融合，體現(xiàn)了“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教育理念，對于充分挖掘“教”與“學(xué)”潛能有著重要的現(xiàn)實意義。

3 基于虛擬仿真的案例式教學(xué)在“大氣污染控制工程”中的應(yīng)用

以技術(shù)工藝-氮氧化物控制模塊為例：首先，在固定源氮氧化物污染控制理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，由教師將“洛陽中聯(lián)水泥廠窯尾脫氮除塵工藝設(shè)計”實際工程案例引入課堂教學(xué)過程中。接著，學(xué)生在充分查閱文獻的基礎(chǔ)上，以自由結(jié)合、全員參與的形式，成立討論小組對所提出的問題進行分析，并初步形成工藝方案；通過組間學(xué)習(xí)、觀點分享以及教師點評等環(huán)節(jié)，對設(shè)計方案進行進一步優(yōu)化。然后，利用三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)，準(zhǔn)確建立脫硝除塵系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，并通過后臺控制參數(shù)的輸入，反復(fù)演練實驗過程，確定最終的工藝設(shè)計方案。通過人機交互的形式，將復(fù)雜性高、專業(yè)性強、危險性高的實體實驗項目，借助于虛擬仿真平臺付諸實施，經(jīng)濟、安全、高效地完成了教學(xué)實驗過程的各個環(huán)節(jié)，有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時提升了教學(xué)效果，較好地實現(xiàn)了“大氣污染控制工程”課程實踐教學(xué)的目標(biāo)。

4 結(jié)束語

本文介紹了基于虛擬仿真的案例式教學(xué)在“大氣污染控制工程”課程教學(xué)中的應(yīng)用，通過構(gòu)建一種跨越時間和空間的“線上與線下”混合式教學(xué)模式，豐富和優(yōu)化了教學(xué)體系，有效地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，順應(yīng)了高等教育評估的發(fā)展趨勢，契合新形勢下社會對高素質(zhì)、復(fù)合型環(huán)境工程人才的需求，取得了良好的效果。