《大气污染控制》理论教学改革探索

郑 莹，刘建文

(1.华中科技大学武昌分校，湖北武汉430064;2.湖北大学化学化工学院，湖北武汉430062)

一、《大气污染控制》理论教学改革的价值取向与问题分析

(一)《大气污染控制》理论教学改革的价值取向

1.以经济发展模式的目标指向为教学改革的价值取向。西方工业革命时期的工业经济活动大都建立在以不可再生能源——化石能源消耗的基础上，工业经济的发展是一种碳基能源经济。中国的工业化似乎也出现了西方发达国家“先污染后治理”的发展趋势，从20世纪70年代起特别是近30年来，中国的经济经历了高速发展，大力发展钢铁、水泥、制造等传统行业，能源密集型工业在经济中的比重不断上升，粗放型经济模式带来了能源消费的持续增长。中国高投入、高污染、高排放的粗放型经济增长模式使得环境为此付出了沉重代价。1990-2010年，中国GDP的平均年增长率为10.45%，能源消费年增长率为6.14%［1］。能源消费的增长必然导致环境大气的污染，主要表现为:温室效应、酸沉降、雾霾等。大气环境问题严重时可危及人类健康，关乎人类生存。《大气污染控制》理论教学内容正是围绕“煤烟型”大气污染中颗粒物(PM)和气态污染物(SO2、NOX等)控制的基本理论进行展开。当前，我国正在大力建设资源节约型、环境友好型社会。“资源节约、环境友好”既是经济发展模式的目标取向，也是《大气污染控制》理论教学改革的价值取向。这就要求《大气污染控制》理论教学改革要服务于经济发展，更要为经济持续健康发展提供科学的理论依据。

2.以知识、技术进步为教学改革的价值取向。资源消耗、环境污染以及激烈的国际竞争迫使中国需要加快经济发展方式的转型，而经济发展方式转型的关键在于新知识的发现和科学技术的进步。因此，知识、技术进步是《大气污染控制》理论教学改革的价值取向。《大气污染控制》理论教学通过讲授国外先进的治污环保经验、环境保护理念、经济发展转型等内容，将国外最新的环保知识和治污技术引入高校课堂，从而使《大气污染控制》理论教学成为推动我国经济转型发展的重要力量。

3.以教育方法改革为教学改革的价值取向。目前高校专业课程理论教学方法大多是由教而学，先教后学。课堂教学以“注入式、满堂灌”为特征，教师容易忽视学生的个性发展和需求，忽视与学生的沟通和交流［2］。而《大气污染控制》是一门实践性很强的课程，这就要求《大气污染控制》理论教学改革要以教学方式改革为价值取向。一是树立以人为本的教学理念，帮助学生树立全面、协调、可持续的发展观，引导学生关注人类和社会的可持续发展。二是坚持实践教学，将《大气污染控制》理论教学课堂延伸至工厂车间，让学生在“现场”感受大气污染现状，从而帮助学生更加深化环境保护意识。三是开展问题教学，通过《大气污染控制》的理论教学，使学生深入思考“大气污染有多严重”、“大气污染的原因何在”、“如何才能有效控制大气污染”等现实问题。这样，不仅使学生掌握了《大气污染控制》课程的理论知识，而且也为他们今后开展治污实践打下了扎实的基础。

(二)《大气污染控制》理论教学改革存在的问题

《大气污染控制》与其它专业课程相比，其理论教学改革存在以下几个问题:(1)《大气污染控制》在教学内容上具有理论性强、内容繁多、抽象枯燥等特点［3］，学生对该课程兴趣不大，考试成绩不佳，师生之间的教学互动较为困难。(2)师资力量较为薄弱。这是因为《大气污染控制》的师资主要以理论型教师为主，教师缺乏企业工作经历，对大气污染现状、政府治污政策、民间治污智慧等民众关心的现实问题缺乏深入了解，这就直接影响了《大气污染控制》的教学效果和学生的学习兴趣。(3)教学方法较为陈旧。当前《大气污染控制》理论教学还主要停留在课堂教授的层面，“填鸭式”、“放羊式”、“满堂灌”等现象突出，而学生感兴趣的案例教学、实地考察、课外调研等教学方法应用较少，这也影响了《大气污染控制》理论教学的效果。

二、《大气污染控制》理论教学的改革探索

(一)选好教材以优化教学内容

选用合适的教材有利于帮助学生形成知识点之间的逻辑关系，是学生获得结构化知识的前提。目前，《大气污染控制》教材的种类较多。中文版教材主要是:《大气污染控制工程》(高等教育出版社)、《大气污染控制工程》(中国环境科学出版社出版)、《大气污染控制工程》(四川大学出版社出版)、《大气污染控制工程》(化学工业出版社)、《大气污染控制工程》(化学出版社)、《大气污染控制工程》(科学出版社)、《大气污染控制工程》(机械工业出版社)等。英文版教材有美国犹他大学Noel de Nevers编著的《Air Pollution Control Engineering》(Mc Graw Hill出版社)［4］。经综合比较，我们选择《大气污染控制工程(第三版)》(高等教育出版社)作为教材，推荐英文版的《Air Pollution Control Engineering》和上述其它教材作为参考书，供学生课外阅读。

由于《大气污染控制》课程内容较多，而安排的理论授课学时偏少(40学时)，这就突出了理论授课学时之少与讲授内容繁多之间的矛盾。所以我们将《大气污染控制》课程内容优化设计为若干个“模块”，以“模块”的形式开展专题教学。(1)问题模块:了解大气污染、污染源及目前存在的主要大气污染问题，理清有关大气污染控制的基本理念。(2)关系模块:了解燃料燃烧与大气污染的关系，重点掌握燃烧过程中所需空气量、产生烟气量的计算;了解气象与大气污染之间的关系，重点掌握高斯大气扩散模式预测污染物的浓度。(3)原理模块:理解除尘的基本原理，掌握各种除尘器的原理、净化效率、压力损失等，并掌握各种除尘器的设计计算和选型。(4)政策模块:介绍国内外在大气污染控制方面制定的相关政策并进行国际比较。(5)技术模块:掌握气态污染物控制技术，重点掌握硫氧化物、氮氧化物的控制工艺和相关的设备，并会设计气态污染物净化工艺流程。另外，结合教学实际补充国内外大气污染控制方面的最新案例，培养学生的学习兴趣，拓宽学生的知识视野。

(二)实施案例教学

案例教学法(case teaching)是一种以案例为基础的教学法，在教学的过程中教师扮演设计者和激励者的角色，鼓励学生积极参加讨论。这就要求教师选择新颖、真实、典型和具有启发性的案例，以激发学生的学习兴趣，能够利用已学的理论知识进行思考、分析、讨论［5］。例如，在第一章绪论中关于大气污染综合防治措施中就提到CDM(清洁发展机制)控制污染的经济政策。CDM是目前国际上比较流行的一种治理污染和排污权交易机制，《京都议定书》中规定，在发展中国家开展治污项目，治污资金和技术支持由发达国家提供，项目中污染物的减排量，等同于发达国家完成的该污染物的减排量［6］。CDM的内容抽象、难以理解，故在教学的过程中运用实际案例，使知识点生动化。案例设计如下:

教学案例:武汉陈家冲垃圾卫生填埋场CDM填埋气发电项目。

案例内容:武汉市江环实业发展总公司与荷兰亿碳国际公司共同投资组建了中方控股的武汉江环亿碳能源开发有限公司。该公司与武汉陈家冲垃圾卫生填埋场合作，投资建设了武汉陈家冲垃圾卫生填埋场填埋气发电工程项目。该项目年均减排13万吨二氧化碳当量，该项目首期装机容量为3000千瓦，预计年发电量为2160万度，不仅能满足发电厂及陈家冲垃圾填埋场自用，还可将余电输送到华中电网。最重要的是这些碳当量，可在国际碳交易市场交易，目前的交易价格为10欧元/吨，每年可带来约1000万人民币的收益。

根据案例提出以下问题来引导学生思考:(1)填埋气的排放对环境产生哪些不利影响?(2)对于填埋气的净化和利用有哪些方法?结合陈家冲垃圾卫生填埋场的具体情况进行选择。(3)CDM机制的意义何在?将案例提出后，将学生分组进行讨论，提出解决填埋气处理的方案。通过讨论，学生认为CDM在武汉陈家冲垃圾卫生填埋场的应用让武汉江环实业发展总公司获得先进的技术和充足的资金，消除由于垃圾填埋气自然聚集和迁移而可能引发的爆炸危险，减少填埋气对周边地区大气的污染，降低了臭味对当地居民生活和健康的影响，从而实现了填埋气无害化处理，利用垃圾产生的填埋气体发电可产生较好的经济效益;而对购买减排碳当量的国家而言，同样完成了减排量，兑现了国际责任。

通过以上案例教学的应用，不但引导学生对填埋气体对大气环境影响的思考，而且使学生针对环境影响提出相应的处理措施，并把CDM这个抽象的概念具体化，达到让学生理解的目的。

(三)开展互动式教学

有效教学既关注教师的“教”，因为在教学中，教师是主导，而且更关注学生的“学”，以学生发展为主旨，这是保证教学效果的基础［7］。在以往的教学过程中，大都是以教师“唱独角戏”这种模式为主进行讲授。这种教学方式使得课堂枯燥无味，教学效果不佳。因此，高校需要尝试开展互动式教学模式。所谓“互动式”教学模式，就是把教学活动看作是师生的一种交往、沟通，把整个教学过程看作是一个动态发展的教学相统一的相互影响和相互活动过程。在这个过程中，通过师生互动、学生互动，以产生教学共振，从而提高教学效果。

以《大气污染控制》中硫氧化物和固定源氮氧化物污染控制内容为例，在本部分内容开始讲授之前，提前给学生布置本部分中的各种控制技术需要他们自己讲解，安排他们自由分组，每组负责不同的内容，并在课余时间熟悉书本内容，收集相关资料，制作PPT，上课时每组选两三位同学上台讲述，其他同学可以提问、评价，教师最后进行补充、归纳和总结。这不仅加强了学生自主学习的能力，而且加深学生对知识点的记忆。另外，在课堂上结合授课内容设置提问，引导学生积极思考，通过一系列激励措施，鼓励学生主动回答问题，从而充分发挥学生学习的主动性，让学生在课堂上享受参与教学的快乐［8］。

(四)改进教学工具

随着教学改革的不断深入和教育现代化工程的启动，信息技术已普遍运用于教学，在这种情况下，信息技术运用的合理性和科学性直接影响着教学的质量。因此，高校必须加强现代信息技术与教学的有机整合，提高信息技术运用的有效性［9］。目前应用较广泛的教学工具就是多媒体。多媒体设备进入课堂后，使传统的教学发生了根本的变化。它将成为优化课堂教学过程，提高课堂教学效率，推进课堂教学改革的重要工具。在课件的制作过程中，适当加入图片、FLASH、录像等资料，把一些抽象的内容，通过数字化形象地表示出来。从而刺激学生的感官，激发学生学习该课程的兴趣，调动学生学习的主动性［10］。比如在第六章“除尘装置”的讲述过程中，通过结合工程实例制作各种除尘器除尘机理的FLASH动画，这样就会非常直观地把整个除尘过程呈现出来，使学生易于理解和掌握知识。

现阶段通过网络，诸如课程网站、微博、QQ群等让教师与学生、学生与学生之间及时交流，进行有意义的学习;教师在备课阶段可利用信息技术查阅相关资料，教学中引导学生运用信息技术来自主地开展学习。今后在教学过程中坚持从教学目标、任务和学生实际出发，把现代信息技术与教学环节有机结合起来，从而使现代信息技术成为促进学生自主创新学习、提高教学效率和质量的重要工具。

(五)利用PDCA循环辅助理论教学

大量的研究表明，探索性的、自主的、研究性的学习对发展学生的创新思维很有效果。有效学习主要是指学生自主的、探索性的、研究性的学习。在《大气污染控制》课程的理论教学中，尝试着借鉴管理学中的“PDCA循环”［11］，以达到提高学生自主学习能力的目的。PDCA循环中四个英文字母分别代表Plan(计划)、Do(执行)、Check(检查)、Action(行动或处理)的意义。即在每章教学之前教师提出精心制定的理论教学计划;课堂中通过各种有效的教学手段来执行具体教学计划。在教学计划执行过程通过教师的提问，引导学生发现问题、积极思考并尝试自己解决问题;结合授课内容布置课后作业和课堂小测验，针对学生作业和小测验情况明确教学效果，并找出问题;对作业和小测验检查的结果进行分析，对学生没有掌握的知识将其作为下一个阶段的目标和计划进入到下一个PDCA循环中去解决。让学生在学习的过程中逐步形成PDCA循环模式，从而在学习的过程中学会发现问题，提高独立思考，解决问题的能力，为实现有效教学打基础。

(六)加强教师实践能力的培养

部分青年教师从高校毕业直接任教，理论知识扎实，但实践经验相对缺乏。而《大气污染控制》是一门实践性很强的课程，为了让教师能够更好服务理论教学，采取以下方法加强教师实践能力的培养。(1)与相关企业建立校企合作机制，选派青年教师深入到生产第一线，熟悉工艺流程、设备状况，了解大气污染控制的过程，参加实际工程设计，研究工程课题，尽快成为“双师型”教师。(2)聘请行业专家或环保工程师作为兼职教授，定期开展工程实践讲座，指导实践教学等。(3)利用学校在科研方面的优惠政策，鼓励教师积极申报相关的课题研究，以实际科研项目为牵引，提高教师实践教学能力。

三、《大气污染控制》理论教学改革的效果

《大气污染控制》理论教学通过改革，在学生评教方面取得了不错的效果，学生对该课程的满意度有了很大的提升。另外，通过教学改革，学生在生态文明意识和环境保护素养等方面也有了长足的进步。

(一)学评教的视角:教学效果明显提高，学生满意度较高

在《大气污染控制》理论教学改革探索的过程中，通过近四届环境工程专业167位学生针对课程教学效果进行问卷调查，并将环境工程2007级和环境工程2009级学生对课程教学的问卷进行比较(结果见表1)。通过对比我们发现，《大气污染控制》理论教学改革效果显著提高，学生满意度较高。

表1 2007级和2009级学生对《大气污染控制》课程教学的评价比较

通过学生对课程教学效果的评价，再参考历年学校教学督导委员会对该课程教学的评价，结果为:该课程教学效果的总体评价为“较好”。当然，也存在一些需要进一步解决的问题，主要集中在:课程内容较多，理论性强，书本知识点讲授通俗易懂，仍需要加强大气污染控制方面的学术水平;关于学生创造性和批判性思维的培养有待进一步提高。诸如此类的问题，在今后的教学过程中通过学生及时反馈意见，灵活调整教学，以达到培养学生自主学习能力和教学效果优秀的目标。

(二)文化的视角:学生的生态文明意识和环境保护素养有了较大改观

高校具有文化传承创新职能，大学课堂应充分发挥文化传承创新主阵地的作用。《大气污染控制》理论教学改革的目的不仅在于传授大气污染方面的知识，还在于提升学生的生态文明意识和环境保护素养。通过该课程的学习，学生掌握大气污染控制的相关概念、关系、原理和技术;了解了国内外大气污染现状，大气污染与能源结构同气象、人类健康等方面的关系以及相关大气污染处理的新理论、新技术;同时将可持续发展的理念融入到整个教学过程中。通过理论教学改革，使学生进一步认清了中国目前面临资源紧缺、环境污染、生态退化的严峻形势，从而树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念，探求建设美丽中国的科学路径。

［1］高红贵，刘忠超.关于构建绿色经济发展模式的几个问题［J］.中国人口资源与环境，2012，(22):23-26.

［2］胡晓辉.现代化教学与传统教学的比较研究［J］.求实，2004，(6):214-215.

［3］莫德清.大气污染控制工程多媒体教学［J］.化工高等教育，2005，(1):57-58.

［4］李彦旭.大气污染控制工程教材建设的思考［J］.广东工业大学学报(社会科学版)，2007，(6):170-171.

［5］张扬帆，等.“Case Teaching”模式在大气污染控制工程教学中的探索与实践［J］.广东化工，2010，(37):190-191.

［6］吕学都，刘德顺.清洁发展机制在中国［M］.北京:清华大学出版社，2005.20.

［7］赵菊珊.大学有效教学及教学管理的理念与思考［J］.中国大学教学，2010，(1):23-25.

［8］耿春香，张秀霞，王志伟.大气污染控制工程教学方法探讨［J］.中国校外教育，2008，(17):179-180.

［9］宋秋前.高校有效教学的实施策略［J］.教育发展研究，2011，(5):74-77.

［10］汪莉，刑奕.大气污染控制工程课程教学方法探讨［J］.中国冶金教育，2007，(4):51-53.

［11］陈国华，贝金兰.质量管理［J］.北京:北京大学出版社，2010.33.