成果导向理念下大气污染控制工程课程设计教学改革实践

刘忻 钱飞跃 袁怡 李勇 潘杨 马三剑

摘  要：大气污染控制工程课程设计是环境工程专业重要的实践环节，它支撑了学生对大气污染控制基本理论的架构，培养了他们大气治理的实践能力。为达到预期的学习目标，向其中引入了成果导向教育的理念，合理拓宽了课设内容，强化学生对构筑物认识。在教学中突出以学生为学习的主体，提前课程设计时间，构建较为合理的评价体系。尽管该理念被引入了大气课设教学中，也取得了一些成效，但该教学体系在大气课设中的建设今后仍需不断完善。

关键词：成果导向教育;环境工程;大气污染控制工程课程设计;教学改革

中图分类号：G642       文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2021）02-0063-05

Abstract： The design practice of Air Pollution Control Engineering is an important practice link of environmental engineering. It supports the students' basic theory of air pollution control and cultivates their practical ability in air management. In order to achieve the expected learning goals， the concept of Outcome-Based Education is introduced. The content of the course is reasonably extended. Students have been strengthened their understanding of structures. During the teaching process， the students are the main body of learning. The time for design practice of Air Pollution Control Engineering is advanced. An equitable learning output evaluation system is constructed. Although Outcome-Based Education was introduced into the teaching process， and some achievements also have been achieved， the evaluation system could be improved further.

Keywords： outcome-based education; environmental engineering; design practice of Air Pollution Control Engineering; edu

cation reform

2018年5月全国生态环境保护大会在北京成功召开。这次生态环境保护大会是自十八大以来召开规模最大、召开规格最高、召开意义最为深远且重大的一次涉及生态文明建设的会议。由本次大会所确立的“习近平生态文明思想”是当前最重要的理论成果和最大亮点，是马克思主义中涉及自然与人之间相互关系理论的最新重要成果，是对自十八大以来习近平主席围绕生态文明建设所提出的一系列新理念、新战略的高度概括总结，是习近平新时代中国特色社会主义思想的重要组成，是当前及今后一段时期内我国生态文明建设的行动指南。这其中明确提出了“加强生态文明建设必须坚持”的原则，这对今后我国生态文明、环境保护的有序推动提供了指南和纲领，对污染防治攻坚战的科学应对做出了科学部署。科学应对“污染防治攻坚战”是以习近平同志为核心的中国共产党中央顺应民意、着眼全局所做出的战略性重大部署，承载着光荣、艰巨而又伟大的历史使命，更是关系到未来全面建成小康社会成功与否、是否可以经得起历史春秋检验的关键。紧随其后的是，党中央、国务院于同年6月联合印发了《关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的意见》，其中将科学打赢“污染防治攻坚战”的路线图、任务书和时间表都一一做了明确的部署。以上一系列的事实充分体现出了中国共产党和中国政府在解决出生态和环境保护问题、捍卫人民群众日益增长的追求和谐优美生态环境需求权利方面的坚定决心和意志。

大气污染是近年来人民群众普遍关心的社会问题之一。正是在习总书记的大力推动之下，近年来党中央、国务院陆续出台了《大气污染防治行动计划》《农村人居环境整治三年行动方案》等政策，全方位科学推进美丽中国的快速建设。治理好大气污染是今后十年中政府、社会在生态环境领域的重要工作。

大气污染控制工程是本科环境工程的专业核心课程之一，与之配套的大气污染控制工程课程设计（以下简称“大气课设”）是该课程理论教学的实践延续，对学生加深对理论知识的理解和应用有重要的实际意义[1]。在以往的大气课设教学过程中存在一些不足的问题，学生存在畏难逃避情绪，对大气课设存在应付的态度，亟需提高教学效果。

2017年，苏州科技大学环境工程专业成功通过了中国工程教育认证中心的认证，有效期为6年。此后，苏州科技大学环境工程专业积极将成果导向教育（Outcome-Based Education，簡称OBE）理念贯彻于各项教学的持续改进工作中，以毕业能力达成为最终目标，重视学生整体学习效果[2]。在将OBE理念贯彻于大气课设教学中，苏州科技大学环境工程专业也做了一些有益的尝试。

一、大气课设教学中遇到的问题

（一）外部客观环境变化所带来的问题

苏州科技大学位于制造业和旅游业名城苏州市，近年来，随着产业的升级和苏州当地对环境质量要求的日益提高，以金猫水泥厂、紫兴纸业公司和苏州当地的炭黑厂为代表的高污染高耗能传统制造业或倒闭或搬迁，可供环境工程专业学生各类实习机会的当地企业大量减少。加之近年来由于本地工业企业的机器自动化率日益提高，对操作、维护和化验的人员需求量由此也相应逐渐减少，这为安排学生的实习工作带来了很大的难度。再者，当前企业为避免因意外危险而带来的法律纠纷，仅允许实习过程中做简要厂区参观和企业形象宣传片观摩，所以学生对企业生产过程中的污染产生环节、治理及处置环保措施等几乎无法接触到，不能很好地与所学知识相联系。最后，由于前几十年间国家对更为重视水污染治理，仅近1-2年开始逐渐重视对大气污染治理，因此在认识实习、生产实习和毕业实习中，主要是对于水处理构筑物进行参观学习，大气污染治理的治理装置在多数企业中并不常见。因此，在大气课设环节中，学生对实际的大气处理装置认识接触不深，导致在图纸绘制环节中风机的安装形式、管道连接方式等方面概念较为薄弱[3]。

苏州科技大学是一所中央与江苏省及苏州市地方共建的省属普通高等院校，长三角地区是学生毕业后主要的就业目的地。学校根据本地区“创新驱动力强、适合创业、急需各类人才”的特点，坚持“立足江苏、服务行业、辐射全国、面向世界”的定位，着眼培养具有扎实基础的创新型人才，全力打造优先为长三角地方及行业配套发展服务的高水平研究基地、高层次咨询基地、高素质应用型人才培育基地及高品位文化基地[3]。苏州科技大学环境工程专业按照学校“强化专业基础、提升应用技能、注重实践创新、面向社会需求”的原则要求，努力培养学生成为“适应我国二十一世纪社会主义现代化建设需要，德、智、体全面发展，具有可持续发展理念，具备环境工程的基础理论和污染控制工程、资源利用、环境规划、环境修复及生态工程等方面的理论与实践知识，能够从事污染控制工程的设计及运营、环境影响评价、环境工程监理、环境监测、环境应急处置和污染控制技术研发等卓越应用能力的环境保护高级专门人才”[3]。本专业的毕业生具有高效获得知识，发现、分析、解决问题，综合运用所学知识的能力，能在大专院校、科研院所、设计院、政府部门和工业企业顺利从事规划管理、环境监测和污染治理等方面的专业工作。毕业后学生具备有解决复杂环境问题的扎实基础知识和能力，以及对污染突发事件有预测和应急处置能力等解决复杂工程问题的专业能力，熟悉各类污染治理的工程技术研发设计、环境监测、环境监理、环境评价的运行与管理。

从全国范围来讲，大气课设课普遍都是环境工程专业本科生集中实践必修课之一，强化学生对《大气污染控制工程》所学基础理论的理解，掌握典型大气污染物净化（收集）单元与系统设计的基本原则、技术路线与具体方法，熟悉设计手册、规范与文献中的相关内容，初步具备独立开展设计计算、工程制图与检查校核的能力，积累工程实践经验。

依照以往大气课设的组织形式，显然无法适应新的形势下培养环境工程专业毕业生的要求，需要进一步完善改进。

（二）大气课设教学中的问题

大气污染控制工程是涉及了高等数学、普通物理、普通化学、有机化学、物理化学、流体力学、化工原理和工程经济等学科的基础知识。在大气课设中，不仅仅是设计某个具体的构筑物，还需要辅助设计其管路系统、选型设备、方案比选、经济概算，并清晰绘制图纸。因此，大气课设的综合性非常强。学生虽然已经学过上述课程，但往往无法对这些基础知识融会贯通并加以应用，他们会觉得大气课设在设计计算环节中管道材质和管径的选择、风机选型、设备投资及运行费用估算等方面的内容不易把握，由此滋生出畏难情绪，导致设计进度拖拉[4-5]。

大气课设内容以往主要以收集系统的设计为主。但随着社会的发展，各类新的气态污染物逐渐出现，目前社会各界对诸如硫氧化物、挥发性有机物等多元污染物的治理日益重视，需要课设内容有新的更新，以紧跟时代发展要求。

当前，大气课设主要安排在期末考试结束后、寒假前的这段时间完成，通常时间为一周。在如此短的时间内，学生们需要查阅多部设计手册资料，完成较为复杂的设计计算、绘图出图这些内容，经常出现因“应付交差”的低劣课设作业而被退回继续完善。客观上，学生们此时普遍已是归心似箭，但又担心大气课设成绩不高或不能通过，由此造成了一定程度的焦虑情绪。

二、大气课设课程改革的探索

苏州科技大学环境工程专业对学生的培养目标是“致力于培养适应我国二十一世纪现代化建设需要的，德、智、体全面发展的，具有国际视野和可持续发展理念的，具备环境工程专业扎实基础理论和污染控制工程、环境规划管理、环境资源利用、环境生态修复等方面的理论与实践知识的，能够从事环境影响评价、环境应急处置、各类污染控制工程的设计运营、环境监测监理和污染控制技术研发等高级应用型生态环境保护工程技术人才”。围绕此目标，苏州科技大学环境工程专业科学制定出了“面向社会需求、夯实专业基础、注重创新实践、提升技能应用”的培养原则。在OBE教育的理念下，课设的核心在于让学生更好地认识工程实践，毕业后可以迅速上手实际的设计、操作工作。由此，苏州科技大学环境工程专业陆续改进了大气课设课程中的一些做法。

（一）拓展大气课设内容

基于成果导向教育OBE理念，以“结果”做为导向，环境工程培养的学生应当符合社会的需求，因此大气课设的内容必须要紧贴时代发展的实际需求。原大气课设内容仅仅是气态污染物收集系统设计的内容，形式较为单一，与实际社会需求有差距，不符合当前社会发展中废气治理的需要。

为制定合理的大气课设内容，苏州科技大学环境工程专业通过与当地政府环保部门、高层次高校环保专业专家（如同济大学、哈尔滨工业大学和清华苏州环境创新研究院等）、本系教师、多种工业企业中的安全与环保部门以及本专业历届从事环保行业的校友，进行充分且深入的沟通，深入了解各方对毕业生工作的需求，捋顺了与大气污染控制工程及大气课设课程间与其它课程间的关系。从社会的实际需求出发，苏州科技大学环境工程专业拓展了大气课设的具体内容，将硫氧化物吸收系统设计、颗粒物吸附系统设计、电除尘系统设计、袋式除尘系统设计和VOCs降解系统设计这些新的内容充实入课程设计题目中，使学生了解到当前社会急需解决的废气治理中的实际问题及常用技术手段。这大大完善丰富了大气课设的体系，加强了前后学科课程之间的相互联系，巩固了学生对于相关学科知识的理解与应用，有利于培养学生宏观的整体性思维。通过查找相關实际工程案例设计参数，锻炼了学生对于废气治理实际问题的解决能力，加深了对废气治理前沿的了解。同时，大气课设题目类型的增加有效解决了众多课设“一题多人”模式下学生出工不出力、互相复制抄袭这一“老大难”问题，调动了学生对于课设的积极性，确保学生的设计能力通过课设最大程度得到强化，见表1、表2。

（二）增加对装置的认识

由于改革前大气课设时间仅为1周，时间较短。为使学生快速掌握大气课设中各类处理系统核心构筑物/设备结构，在大气污染控制工程课程的学习过程中，教师会对相应处理设备的设计、结构和运行先行进行详细介绍，并配发相应工程例图于课后让学生用CAD软件进行临摹描绘。这不仅可以使学生及时巩固所学的基础理论知识，而且通过临摹实际工程例图，学生们也会对工程图纸的绘制内容、图面布置等绘制规范有一些基本了解，有益于大气课设图纸的顺利绘制，节省图纸修改的时间。

在保持课堂教学拓展的同时，苏州科技大学环境工程专业积极利用认识实习、生产实习的机会，方便让学生直观了解工业企业中新增的大气处理设施的运行和基本参数。

（三）提前大气课设的布置时间

有鉴于大气课设内容多而复杂的特点，改革后苏州科技大学环境工程专业将大气课设时间提前至期中考试以后，并将完成时间由一周放宽至两周。此段时间内，学生本身空余时间较多，避开了期末复习的压力，因此他们有时间可以查找大量设计规范和手册资料，同时鼓励他们结成小组进行讨论和绘制图纸。同时，除每周末固定的课设答疑时间和课程教学内容答疑时间外，教师也充分利用大气污染控制工程课程教学的间隙就同学们提出的共性问题进行深入讲解，課后对学生大气课设进行答疑，随时解决学生提出的问题，有利于大气课设的工作推进，最终提高学生对大气构筑物及处理工艺的理解和掌握。由于课设时间的提前，学生们有了充足时间可以进行课设内容的讨论、设计、计算和图纸绘制，使他们不再担心时间不够，有效地缓解了他们的心理焦虑。

（四）完善评价制度

在大气课设结束前单独增设答辩环节，学生将设计成果在电脑上当众展示说明，教师和其他同学就此提出改进建议，这样做显著提高了学生的参与积极性，并加深他们对于课设内容的理解。同时，将答辩表现计入课设成绩中，避免了以往仅凭单一的课设图纸、设计说明书而给出成绩的笼统做法，见表3。

三、大气课设改革的成果

自2017年通过工程教育认证后，苏州科技大学环境工程专业大气课设在上述改革思路指导下进行了持续的改进工作，取得了较好的成果。

通过大气污染控制工程课程、大气课设、实习环节，教师向学生展示大气治理的目标，结合当前社会对于大气治理的关注热点，学生清楚地认识到大气课设在未来就业中的重要性和影响力，从根本上竖立对完成好大气课设的决心和信心，调动起了他们学习的积极性和主动性。学生对课程的认可度由实施前约72%提高至实施后不低于96%;50%以上的学生愿意在毕业后投身大气污染治理的工作中，而实施前的比例仅为约20%。创造性地将答辩环节引入到评价机制中，使师生间和学生间的相互沟通得到了强化。

四、结束语

在成果导向教育理念中，学生好比达标的“产品”，通过分解生产“产品”的基本质量要求，以检测与评估进行验收，最终不断将“产品”的质量升级以持续改进目标。工程认证教育着眼于培养应用型工程人才。在OBE教育理念导向下，苏州科技大学环境工程专业改进了大气课设模式，精准定位课程教学目标，明确实施的操作性，合理调动了学生学习的自主性和积极性，教学效果良好。今后，苏州科技大学环境工程专业仍要进一步将OBE理念融入到其它课程的教学中，持续不断提升教学的效果。

参考文献：

[1]钱飞跃，王建芳，盛楠楠.基于翻转课堂的大气污染控制工程课程设计教学模式的重构[J].当代教育理论与实践，2015，7（7）：56-58.

[2]山宝琴，刘羽.基于OBE模式的环境工程教学体系探索[J].陕西教育（高教），2016（3）：64-65.

[3]刘忻，袁怡，吴友谊，等.成果导向教育理念下的环境工程毕业实习教学改革探索[J].高教学刊，2018（19）：153-155.

[4]成卓韦，於建明，王家德，等.成果导向的教育理念与实施策略探析——以大气污染控制课程为例[J].浙江工业大学学报（社会科学版），2015，14（3）：288-292.

[5]陈荣平，虞磊，勇强.大气污染控制工程实践教学体系初探[J].化工时刊，2018，32（11）：40-41.