大气污染控制工程课程设计教学的改革与实践

王 娟 , 方应森 , 张跃进

(嘉兴学院 生物与化学工程学院 , 浙江 嘉兴 314033)

大气污染控制工程课程设计是我校环境工程专业的一门专业集中实践教学课程,课程以实际工程中的主要大气污染物为治理对象,学生在查阅相关法律法规和排放标准的基础上,通过方案比选,设计相应的治理工艺及流程,使污染物达标排放。该课程的主要教学目标是使学生能够灵活应用大气污染物的治理技术和方法,调研大气污染控制领域内的相关法律、法规及规范,对复杂大气污染问题设计及优化污染治理工艺和处理单元;培养学生收集工程设计参数、运用创新思维和方法进行方案论证、优化大气污染物净化工艺的能力;培养学生口头表达能力和设计说明书撰写能力;使学生能够通过图纸规范表达工程设计。本文以嘉兴学院环境工程专业大气污染控制工程课程设计为契机,就多年来在该课程教学过程中存在的问题、教学改革、实践成效等内容进行了阐述,旨在把强化实践环节、突出能力培养真正落在实处,以期取得更好的效果。同时也可为其他设计实践课程提供参考和借鉴。

1 课程设计教学过程存在的问题

根据我校环境工程专业的培养计划,大气污染控制工程课程设计开设在学生修完工程图学、环境工程CAD、环境工程原理、大气污染控制工程等课程之后,以培养学生综合运用所学环境工程领域的基础理论、基本技能和专业知识分析问题和解决工程设计问题的能力,培养学生调查研究、查阅资料、进行工程设计计算、图纸绘制及编写技术文件的基本能力。但在教学过程中,也曾存在较为明显的弊端:①任务单一,多人一题,雷同现象较多。一个班平均30人左右,布置的任务均为燃煤锅炉烟气除尘脱硫处理工艺设计,只是在基础参数上稍有区别。这就导致部分学生投机取巧,不认真计算,直接抄袭他人设计成果的现象,学生独立思考问题和解决问题的能力得不到有效的锻炼和提升。②时间安排不合理。该课程开设在大气污染控制工程理论课结束,在学期末集中一周时间进行。此时学生要进行多门课程的复习考试,顾不上思考和设计,设计时间明显不足,结果就导致学生出现不积极的心态。③分散设计,指导较少。该课程采用的是教师集中布置任务、学生分散设计的方式。虽然学生有问题可以随时通过各种方式询问指导老师,但是部分学生因为内向、不好意思等原因,整个设计过程和老师都没有沟通交流,使得提交的设计说明书和图纸质量较低。④教师指导水平有限。该课程教学团队多为年轻教师,都是“从学校到学校”,没有在生产现场工作的经历,缺乏工程实际的相关知识。因此在指导学生时只能依据设计手册,缺乏灵活性。⑤考核不科学。一周分散设计结束,学生上交设计说明书和图纸,指导教师根据上交资料的正确性和规范性给出成绩。但由于是分散设计,指导教师在评定设计成绩时,分辨不出哪些设计成果是抄袭的,哪些是独立完成的,极易出现评分不公的情况。

2 课程设计教学改革与实践

为了更好地适应高校对应用型人才的培养要求,提高大气污染控制工程课程设计的教学效果,针对以往我校大气污染控制工程课程设计中存在的一些问题,进行了相关的改革和实践。

①设计题目多样化,鼓励自选题目,一人一题。从2014级学生开始,虽然题目还是燃煤锅炉烟气除尘脱硫处理工艺设计,但要求每个学生自主进行前期文献调研,选择不同的处理工艺进行设计计算。从2015级学生开始,设计的题目在原来的基础上增加了制漆废气处理工艺、纸机烘干废气处理工艺、橡胶制品废气处理工艺、污水处理站恶臭气体处理工艺、硫化废气处理工艺等工业废气处理的工艺设计题目,实现设计题目多样化。同时也鼓励学生根据自己收集的资料,自行设计。近几届学生的设计说明书质量越来越高,没有出现雷同现象。部分设计题目如下:a.13级之前设计题目。燃煤锅炉烟气除尘脱硫处理工艺设计,根据不同的燃煤量和燃煤煤质,要求4～5人一组,小组合作完成,团队代表进行成果展示。b.14级设计题目。燃煤锅炉烟气除尘脱硫处理工艺设计,根据不同的燃煤量、燃煤煤质和工况条件,要求每人采用不同的处理工艺进行设计,自行进行成果展示和答辩。c.15级至今设计题目。燃煤锅炉烟气除尘脱硫处理工艺设计、25 000 m3/h注塑机废气处理工艺设计、10 000 m3/h废塑料造粒废气处理工艺设计、30 000 m3/h EVA硫化废气处理工艺设计、3 000 m3/h污水处理站恶臭气体处理工艺设计、20 000 m3/h制漆废气处理工艺设计、30 000 m3/h钢制快艇喷漆废气处理工艺设计、75 000 m3/h定型机废气处理工艺设计、50 000m3/h纸机烘干废气处理工艺设计、20 000 m3/h橡胶制品工艺废气处理工艺设计等,每人一题,自行进行成果展示和答辩。

②设计时间安排改革。首先是在大气污染控制工程理论教学的中后期,学生学习过除尘、脱硫脱硝等工艺后,可以将课程设计的题目及任务书发给学生,让学生有充足的时间查阅文献、收集资料。然后把集中设计安排在第7学期初。因为本专业实行的是3+1培养模式,即3学年完成理论课,最后1学年学生完成生产实习、毕业实习等,任务较少,把集中设计安排在第7学期初,学生更容易积极地完成。

③为了给学生提供充分的指导,开展了线上线下相结合的教学方式。学生通过QQ、邮件、钉钉等多种手段随时随地和指导老师进行沟通交流;在设计的中期组织学生集中线下交流、展示设计进度,也可选择钉钉、腾讯会议等线上交流;在设计的后期,安排学生进行线下设计成果展示的答辩环节。整个课程设计一周内,实现线上线下对学生的跟踪指导。

④为了提高教师的指导水平,学校提供了很多去企业进行现场学习的机会,力求培养双师型教师。同时,在理论课学习期间,也会邀请当地企业工作经验丰富的工程师来校给学生授课,讲授实际工程的相关知识。

⑤目前考核由过程表现(10分)、中期检查(20分)、设计说明书和图纸质量(40分)、设计成果汇报答辩(30分)四部分构成,由过去的结果性考核转向过程性考核。并且在设计成果汇报答辩时,答辩学生要接受其他学生和老师的现场提问,对质疑点进行现场讨论和解决。同时由学生代表和老师一起担任评委现场打分,使学生能更加积极主动高质量完成课程设计。

⑥在整个设计过程中,也随时渗透课程思政的教育。例如,介绍清华大学李俊华老师团队开发的“低氮燃烧+高温电除尘器+SCR脱硝技术”的技术原理及其在国内水泥行业烟气污染物硫硝尘及重金属汞减排的应用情况。通过引入前沿成果,激发学生的学习热情,培养学生新时代大国工匠精神。例如,通过当前政策解读,传递先进的环保理念,激发学生“同呼吸,共命运” 的觉悟,以主人翁的态度参与生态文明建设。

3 结语

通过近几年的教学改革,大气污染控制工程课程设计的成果质量越来越好,学生的积极主动性也越来越高。在后期的课程建设上,可以构建燃煤锅炉烟气除尘脱硫处理和工业废气处理的视频库,让学生能更直观地去感受实际生产的场景。也可以构建学生优秀成果展示的视频,以进一步促使提高学生的积极主动性。