王婷 史國(guó)良 畢曉輝 田瑛澤 孫妍 徐準(zhǔn)

摘 ?要：近幾十年來(lái)，我國(guó)在大氣污染控制和空氣質(zhì)量管理方面做了大量的工作并取得了顯著成效，但是很多問(wèn)題的難度和復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出目前人類的科學(xué)認(rèn)知和技術(shù)水平，使用傳統(tǒng)工學(xué)的技術(shù)方法恐難以滿足復(fù)雜多變的大氣污染治理現(xiàn)狀。為應(yīng)對(duì)新的挑戰(zhàn)，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，致力于培養(yǎng)面向未來(lái)的多元化、創(chuàng)新型卓越人才。為此，首先立足根基，通過(guò)完善課程體系建設(shè)，為學(xué)生建立大氣污染控制領(lǐng)域問(wèn)題導(dǎo)向、目標(biāo)引領(lǐng)、全程控制、精準(zhǔn)施策的系統(tǒng)知識(shí)體系。此外，將教學(xué)育人與科研育人相結(jié)合，提高學(xué)生對(duì)領(lǐng)域前沿的敏感性。積極鼓勵(lì)學(xué)生利用課堂講授的理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維進(jìn)行創(chuàng)新性成果轉(zhuǎn)化，發(fā)表論文、獲得獎(jiǎng)勵(lì)、申請(qǐng)課題等。進(jìn)而指導(dǎo)學(xué)生作為“學(xué)術(shù)帶頭人”申請(qǐng)科研項(xiàng)目或參與國(guó)家重大研究項(xiàng)目，促進(jìn)實(shí)踐出真知，提升學(xué)生實(shí)踐能力。通過(guò)多元化多舉措并行，不僅夯實(shí)了學(xué)生的專業(yè)知識(shí)，更從理論創(chuàng)新、技術(shù)研發(fā)、社會(huì)實(shí)踐等多角度對(duì)學(xué)生進(jìn)行全過(guò)程培養(yǎng)，建立了具有環(huán)境新工科特色的大氣污染防治領(lǐng)域創(chuàng)新與實(shí)踐復(fù)合型人才的培養(yǎng)體系。

關(guān)鍵詞：新工科;大氣污染控制;創(chuàng)新;實(shí)踐;人才培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：C961 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2021）S1-0143-04

Abstract： In recent decades， lots of measures have been implemented on air pollution control and air quality management and achieved remarkable results in our country. However， there are still many the difficult and complex problems far beyond the current human scientific cognition and technical level. Application of traditional engineering technical methods might be difficult to meet the complex and changeable air pollution control situation. To face the new challenges， the Ministry of Education vigorously promotes the construction of new engineering education， aiming to cultivating future-oriented outstanding talents with diversification and innovation. For this purpose， a systematic knowledge system of problem orientation， goal guidance， whole-process control and accurate measure was established for students based on the foundation and through the improvement of curriculum system construction. Furthermore， the teaching education and scientific research education were combined， which will improve sensitivity of students to the forefront of the field. In addition， actively encourage students to use the theoretical knowledge taught in the classroom and cultivate students' innovative thinking to develop innovative outcomes， including paper publication， awards acquisition， funding application， etc. Moreover， guide students to apply as academic leaders for application of scientific research projects or participation in major national scientific research projects， which could promote students to acquire genuine knowledge from practice and improve the practical ability. The diversified measures in parallel could consolidate the professional knowledge of students， and further cultivate students from multiple angles in the whole process through the theoretical innovation， technology research and development， social practice， and so on aiming to establish the cultivation system for innovative and practical interdisciplinary talents with new engineering features in air pollution control field.

Keywords： new engineering; air pollution control; innovation; practice; talent cultivation

地球是人類賴以生存的家園，隨著現(xiàn)代工業(yè)文明的快速發(fā)展，人類賴以生存的環(huán)境正在受到前所未有的挑戰(zhàn)，形形色色的污染物排放到環(huán)境中，與水體、土壤、大氣形成復(fù)雜的混合體，在地球化學(xué)反應(yīng)和環(huán)境生物的共同作用下，污染物不斷變化，對(duì)環(huán)境造成了巨大的破壞?？諝庾鳛榫S持人類正常生活的必要物質(zhì)，空氣質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到人類的生存居住環(huán)境，近幾十年來(lái)，我國(guó)大氣污染形勢(shì)嚴(yán)峻，大氣環(huán)境保護(hù)事關(guān)人民群眾根本利益，事關(guān)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展，事關(guān)全面建成小康社會(huì)，事關(guān)實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)[1]。但是，我國(guó)大氣污染呈現(xiàn)區(qū)域性復(fù)合型污染的復(fù)雜特點(diǎn)，大氣污染的來(lái)源多、污染的因子多、污染的成因復(fù)雜[2-3]。從《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》到“十四五”期間全面改善空氣質(zhì)量行動(dòng)計(jì)劃，近期，國(guó)務(wù)院再次提出深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，強(qiáng)調(diào)要著力以更高標(biāo)準(zhǔn)打好藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展、創(chuàng)造高品質(zhì)生活。大氣污染治理工作任重道遠(yuǎn)，難度和復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出目前人類的科學(xué)認(rèn)知和技術(shù)水平，使用傳統(tǒng)工學(xué)的技術(shù)方法恐難以勝任復(fù)雜多變的大氣污染治理現(xiàn)狀。

近年來(lái)，為應(yīng)對(duì)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的挑戰(zhàn)，主動(dòng)服務(wù)國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展等重大戰(zhàn)略實(shí)施，加快工程教育改革創(chuàng)新，培養(yǎng)造就一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，支撐產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)[4]。新工科教育致力于培養(yǎng)面向未來(lái)的多元化、創(chuàng)新型卓越人才，以開(kāi)拓的精神，打破固有的學(xué)科壁壘，強(qiáng)化實(shí)踐訓(xùn)練，以應(yīng)對(duì)紛繁復(fù)雜的大氣污染防治新形勢(shì)、國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展和人才培養(yǎng)的新需求。我校環(huán)境工程專業(yè)作為學(xué)校首個(gè)通過(guò)工程教育認(rèn)證的工科專業(yè)，在教學(xué)工作中堅(jiān)持貫徹“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的教育理念，主動(dòng)對(duì)標(biāo)《華盛頓協(xié)議》和中國(guó)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求，在新工科建設(shè)的大背景下，力爭(zhēng)通過(guò)不斷完善課程體系、深化課堂改革，依托高校培養(yǎng)高科技人才，提升專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，走向高等教育強(qiáng)國(guó)之路[5]。

一、課程體系建設(shè)

環(huán)境工程學(xué)主要針對(duì)的是環(huán)境中以水、土、氣、固廢為介質(zhì)的污染治理研究，大氣污染控制工程課程是從事大氣污染防治領(lǐng)域研究的環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生的必修專業(yè)課程。傳統(tǒng)的課程體系側(cè)重于大氣污染物的種類、擴(kuò)散機(jī)制和其主要來(lái)源鍋爐的煙氣后處理技術(shù)的逐一講述。而隨著幾十年來(lái)我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)等的調(diào)整和優(yōu)化，大氣污染控制和空氣質(zhì)量管理手段已發(fā)生翻天覆地的變化[2]。作為人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)，為配合創(chuàng)新與實(shí)踐復(fù)合型大氣污染控制人才的要求，課程體系和課程理念勢(shì)必與時(shí)俱進(jìn)，本課程在基礎(chǔ)知識(shí)上形成新的架構(gòu)，形成了從大氣污染物的產(chǎn)生和污染特征至大氣污染控制技術(shù)與手段的從源到匯的完整知識(shí)體系。即首先解決大氣污染物“是什么”的問(wèn)題，從污染物種類、理化性質(zhì)和產(chǎn)生來(lái)源夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí);繼而，通過(guò)系統(tǒng)講述大氣污染物的源解析技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)污染物精準(zhǔn)溯源的能力，解決“從哪兒來(lái)”的問(wèn)題;進(jìn)而，對(duì)于各污染源有針對(duì)性地介紹采樣及分析技術(shù)，并根據(jù)本領(lǐng)域研究前沿逐年更新教學(xué)內(nèi)容，為今后科研或工作中解決實(shí)際問(wèn)題提供方法學(xué)依據(jù)，解決大氣污染物“有多少”的問(wèn)題;最后，講述各類污染源的污染物排放控制工程技術(shù)，既包括傳統(tǒng)的成熟的技術(shù)手段，又不斷更新新技術(shù)與新對(duì)策，培養(yǎng)能解決實(shí)際工程問(wèn)題的專業(yè)人才，解決“怎么辦”的問(wèn)題。為學(xué)生建立大氣污染控制領(lǐng)域問(wèn)題導(dǎo)向、目標(biāo)引領(lǐng)、全程控制、精準(zhǔn)施策的系統(tǒng)知識(shí)體系。學(xué)生通過(guò)系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)，對(duì)本領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)得到一定的積累，目前已在Science of the Total Environment等領(lǐng)域內(nèi)高水平學(xué)術(shù)期刊發(fā)表大氣顆粒物源解析方面的綜述文章。

二、領(lǐng)域前沿引領(lǐng)

在課程教學(xué)過(guò)程中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)將科研育人與教學(xué)育人相結(jié)合，以科研反哺教學(xué)的形式，將科學(xué)研究的最新成果編入教材，引領(lǐng)本領(lǐng)域研究前沿，豐富了課程內(nèi)容。例如，課程組梳理了大氣顆粒物來(lái)源解析研究的國(guó)內(nèi)外最新研究進(jìn)展，編著了英文教材Recent Development of Receptor Model for Ambient Particulate Matter Source Apportionment，系統(tǒng)全面地介紹了大氣顆粒物源解析技術(shù)的基礎(chǔ)理論和發(fā)展歷程，對(duì)源解析技術(shù)的方法學(xué)及其應(yīng)用案例進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并對(duì)復(fù)合受體模型、來(lái)向解析等一些較新的大氣顆粒物來(lái)源解析技術(shù)和最新國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展進(jìn)行梳理，為學(xué)生建立完整的大氣顆粒物源解析理論與實(shí)踐知識(shí)體系，該書作為授課教材之一，使學(xué)生更清晰地了解當(dāng)前領(lǐng)域科學(xué)研究的最新成果，開(kāi)拓學(xué)生眼界，提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。

大氣污染復(fù)雜多變，存在多污染物共存、新舊污染問(wèn)題交織、傳統(tǒng)與新型污染源貢獻(xiàn)多變等問(wèn)題，大氣污染控制技術(shù)亦飛速發(fā)展，日新月異，這些都要求大氣污染控制工作者具有敏銳的嗅覺(jué)，采用更加科學(xué)先進(jìn)的技術(shù)手段進(jìn)行精準(zhǔn)防控，大氣污染控制教學(xué)內(nèi)容需重視實(shí)效性與前沿性。為此，課程組每年修訂課程教學(xué)內(nèi)容，立足國(guó)內(nèi)外污染現(xiàn)狀，放眼領(lǐng)域最新研究成果。課程組成員由專業(yè)從事大氣污染控制領(lǐng)域研究的教師組成，主持和參與國(guó)家級(jí)、省部級(jí)和地方級(jí)科研項(xiàng)目，在本領(lǐng)域頂尖期刊發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文，獲省部級(jí)以上多項(xiàng)科研獎(jiǎng)勵(lì)，具有較強(qiáng)的領(lǐng)域前沿敏銳性和研究經(jīng)驗(yàn)。因此，課程內(nèi)容從傳統(tǒng)污染物的新污染問(wèn)題、新型污染物的污染特征、新污染源識(shí)別、先進(jìn)采樣與分析技術(shù)到前沿污染控制與后處理技術(shù)發(fā)展，全面覆蓋大氣污染控制領(lǐng)域研究?jī)?nèi)容，引領(lǐng)前沿，讓學(xué)生在課堂上盡可能地接觸本領(lǐng)域前沿理論與技術(shù)，努力實(shí)現(xiàn)從課堂到工作實(shí)踐的“無(wú)縫銜接”，滿足未來(lái)大氣污染控制工作一線的需求。

三、創(chuàng)新思維培養(yǎng)

創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是一個(gè)國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力，已經(jīng)成為全社會(huì)的共識(shí)[6]。習(xí)近平總書記也再三強(qiáng)調(diào)，“誰(shuí)牽住了科技創(chuàng)新這個(gè)‘牛鼻子’，誰(shuí)走好了科技創(chuàng)新這步先手棋，誰(shuí)就能占領(lǐng)先機(jī)、贏得優(yōu)勢(shì)”[7]，“加強(qiáng)創(chuàng)新人才教育培養(yǎng)……要把教育擺在更加重要位置，全面提高教育質(zhì)量，注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力”[8]。這都為創(chuàng)新教育注入了新的動(dòng)力和提出了更高的要求。為此，課程組將傳統(tǒng)教學(xué)方式與多元教學(xué)模式相結(jié)合。在傳統(tǒng)教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充了最新的教學(xué)手段，豐富了課堂的教學(xué)內(nèi)容。例如，在課堂上，通過(guò)講解、演示、示范等可視化手段講授大氣污染控制理論與技術(shù)涉及的新模型、技術(shù)和方法，使學(xué)生更直觀地了解其理論內(nèi)涵、適用范圍和應(yīng)用效果。在課堂、課后指導(dǎo)學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，進(jìn)一步熟悉和使用課堂講授的模型和軟件，并通過(guò)學(xué)術(shù)研討會(huì)的方式，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性思維，使學(xué)生更深層次地熟練了解和掌握最新的技術(shù)手段。鼓勵(lì)學(xué)生利用課堂講授的理論知識(shí)，進(jìn)行創(chuàng)新性成果轉(zhuǎn)化，多名研究生已撰寫論文，并以第一作者身份發(fā)表在領(lǐng)域內(nèi)頂尖學(xué)術(shù)期刊上，例如學(xué)生通過(guò)課堂學(xué)習(xí)受體模型源解析技術(shù)，將其應(yīng)用于科研工作中，成果發(fā)表于Environment Science & Technology等本領(lǐng)域高水平學(xué)術(shù)期刊上;多名研究生獲得國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金、南開(kāi)大學(xué)一等獎(jiǎng)學(xué)金等;研究生多次主持、申請(qǐng)科研項(xiàng)目及課題，多次獲創(chuàng)新項(xiàng)目立項(xiàng)，例如在課程組教師的指導(dǎo)下，研究生獲得多項(xiàng)南開(kāi)大學(xué)“知行南開(kāi)”研究生創(chuàng)新能力提升計(jì)劃項(xiàng)目立項(xiàng)，研究?jī)?nèi)容包括大氣降塵污染特征及來(lái)源解析研究、機(jī)動(dòng)車排放清單的構(gòu)建等，部分項(xiàng)目獲得優(yōu)秀項(xiàng)目獎(jiǎng)。這些舉措極大地促進(jìn)了學(xué)生的創(chuàng)新思維培養(yǎng)和科研主人翁意識(shí)。

四、專業(yè)實(shí)踐培訓(xùn)

將教學(xué)育人、科研育人、實(shí)踐育人相結(jié)合，以教學(xué)促科研，教學(xué)成果提升科研思維，培養(yǎng)科研實(shí)踐人才。實(shí)踐是方法論的客觀標(biāo)準(zhǔn)，脫離實(shí)踐，再好的理論都是空談。因此，課程組在課程講授關(guān)于大氣污染控制的理論、技術(shù)與方法基礎(chǔ)上，積極鼓勵(lì)學(xué)生參與國(guó)家大氣污染防治工作。例如，鼓勵(lì)學(xué)生作為“學(xué)術(shù)帶頭人”申請(qǐng)科研項(xiàng)目，多名學(xué)生作為主持人獲學(xué)校創(chuàng)新項(xiàng)目立項(xiàng)，學(xué)生通過(guò)撰寫項(xiàng)目申請(qǐng)書、設(shè)計(jì)研究方案、組織項(xiàng)目執(zhí)行、參與項(xiàng)目答辯等過(guò)程，將理論知識(shí)極大地應(yīng)用于實(shí)踐，且從實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)個(gè)人理論知識(shí)的不足和短板，通過(guò)與教師討論和查閱文獻(xiàn)等方式，拓寬和加深了領(lǐng)域相關(guān)知識(shí)的廣度與深度，部分項(xiàng)目完成后獲得優(yōu)秀項(xiàng)目獎(jiǎng)勵(lì)，學(xué)生的學(xué)習(xí)和科研積極性與自信心也得到了有效提升。此外，指導(dǎo)學(xué)生參與學(xué)院相關(guān)研究方向教師的科研課題，例如將空氣污染控制技術(shù)應(yīng)用在京津冀周邊空氣污染來(lái)源及成因分析等研究課題上，綜合利用受體模型、排放源清單等源解析技術(shù)分析了京津冀及周邊區(qū)域的空氣污染來(lái)源及對(duì)顆粒物的貢獻(xiàn)，及參與山西省晉中市等地區(qū)大氣顆粒物來(lái)源解析工作，幫助環(huán)境管理部門找到了污染成因和主要來(lái)源，實(shí)踐工作受到了管理部門的肯定;所建立的污染物溯源及預(yù)警技術(shù)，多次獲得省部級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)和專利授權(quán);協(xié)助監(jiān)測(cè)部門開(kāi)展京津冀及周邊地區(qū)大氣顆粒物組分網(wǎng)手工監(jiān)測(cè)、模型計(jì)算工作，所建立的源解析新技術(shù)應(yīng)用在國(guó)家大氣重污染攻關(guān)防治研究工作上，為我國(guó)大氣污染防治貢獻(xiàn)了力量。正所謂紙上談兵不如躬行實(shí)踐，研究生參加實(shí)踐工作，解決了實(shí)際中的大氣污染控制問(wèn)題，學(xué)術(shù)能力和實(shí)踐能力均得到提高，學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷得到了提升，主人翁意識(shí)得到了樹(shù)立，科技報(bào)國(guó)的理念得到了培養(yǎng)，日后將成為國(guó)家大氣污染控制領(lǐng)域?qū)I(yè)的創(chuàng)新實(shí)踐復(fù)合型人才。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在新工科建設(shè)的背景下，為建設(shè)美麗中國(guó)，加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)，堅(jiān)決響應(yīng)國(guó)務(wù)院深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的號(hào)召，培養(yǎng)可應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的大氣污染形勢(shì)的大氣污染控制專業(yè)人才。在學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程中，通過(guò)多元化多舉措并行，在提升了學(xué)生對(duì)專業(yè)理論的綜合認(rèn)知基礎(chǔ)上，從理論創(chuàng)新（發(fā)表論文）、技術(shù)研發(fā)（獲得授權(quán)專利）、社會(huì)實(shí)踐（服務(wù)國(guó)家）等多角度對(duì)學(xué)生進(jìn)行全過(guò)程培養(yǎng)。近兩年的復(fù)合培養(yǎng)模式探索下，學(xué)生綜合素質(zhì)得到大幅度提升，獲得多項(xiàng)國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)學(xué)金、主持校級(jí)科研項(xiàng)目、發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文、參與國(guó)家級(jí)項(xiàng)目和政府決策，并在綜合實(shí)踐的過(guò)程中對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐、對(duì)本領(lǐng)域科學(xué)前沿有了更深的了解、創(chuàng)新思維能力得到大幅度提升。這些成果與進(jìn)步說(shuō)明具有環(huán)境新工科特色的大氣污染防治領(lǐng)域創(chuàng)新和實(shí)踐的復(fù)合型人才培養(yǎng)體系的有效性，在今后的教學(xué)中進(jìn)行持續(xù)維持與不斷改進(jìn)，必將為國(guó)家輸送大氣污染控制領(lǐng)域復(fù)合型高素質(zhì)人才，為實(shí)現(xiàn)建設(shè)人與自然共生的美麗中國(guó)的目標(biāo)而努力。

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