工藝設備視頻在《大氣污染控制工程》課程中輔助教學的實踐

嚴 剛 黃思磊 王 天

(青海大學化工學院，青海 西寧 810016)

大氣污染控制工程是環境工程學科的一門主干必修專業課程，課程內容主要涉及大氣污染控制的原理、方法和有關設計計算三大部分，其中有關除塵工藝的設備、氣體污染物治理的工藝設備能夠占課程主要內容的2/3左右。大氣污染控制工程課程工藝設備具有工藝復雜，設備龐大，結構復雜，空間立體感強，如果沒有一定的感性認識，很難正確后續的工藝設計、設備選型，同時對整個課程學習效果大大降低，影響了學生后續畢業設計(論文)選題工作，影響了學生的就業渠道。一方面，企業需要大量的大氣污染治理、運行、設計和管理方面的專業人才，另一方面，環境工程專業的學生就業壓力較大，嚴重的出現校企脫節，制約了環境工程大氣污染控制工程課程的發展。為此，國內許多高校把大氣污染控制工程課程列為教改項目，探索了一定大氣污染控制工程課程的合理教學方法與手段，對大氣污染控制工程課程的教學起到了較好的指導作用。但是，課題組認為，傳統的大氣污染控制工程課程教學改革，局限于從教學內容、實驗的增減、課程設計題目的更新以及實習基地的建立與完善等方面來提高學生對大氣污染控制工程課程的實踐與應用能力，而對如何提高大氣污染控制工程課程中設備工藝的教學效果研究較少。因此，課題組提出采用工藝設備視頻輔助教學，通過實踐，取得了較好的教學效果。

1 大氣污染控制工程課程工藝設備傳統教學方法

1.1 講授法

青海大學環境工程專業大氣污染控制工程課堂授課方式是沿襲下來的以教師單向講授為主，由于課時有限，機械除塵器、電除塵器分別安排了4個學時，1學時45分鐘，袋式除塵器、濕式除塵器、除塵器的選擇與發展3節內容安排了4個學時，硫氧化合物的污染控制安排了4個學時，氮氧化合物污染控制、機動車污染控制分別安排了2個學時，在這短短14個學時，既要講授顆粒、氣體污染物控制技術原理，又要講授控制工藝流程、設備及其設計。在講解工藝流程、設備時授課教師輔助以板書繪制的工藝圖，設備圖，有時候采用提前繪制的圖紙。板書繪制的圖簡單，只是工藝設備的輪廓，并且反映不了實際除塵工藝設備的真實尺寸，有很大的“失真性”，在后續課程設計計算中學生往往對自己計算出來的尺寸持懷疑態度，不能夠正確的設備選型，主要原因是沒有實際工藝設備的感性認識，有點“閉門造車”的感覺，老師講解10遍，學生依舊云里霧里，很難想象。同時課堂上繪制工藝設備圖，太粗造，起不到講述作用，如果詳細規范，則花費課堂時間多，本來課程的理論課時量就很少，影響后續內容的進度。如果沿用以前的圖紙，圖紙更新率低，另外陳舊的圖紙數據線條都有點模糊，很難達到教學效果。

而且傳統的講授教學方式存在著以下的問題:一是教師限于教學資源只著重于傳授理論知識，讓學生無法感受到工藝設備的真實性，更難以判斷理論分析方案的正確性。二是理論分析通常都是一些數理模型的建立與公式推導或抽象的例證分析，很難體現出除塵與煙氣治理實際工作過程，缺乏直觀性和生動性。三是理論與工藝設備脫節，學生對理論難以理解，甚至不能理解，比如在講授電除塵器時，很簡單的積塵板的高度容易與積塵板板間距難以區分，因為學生對電除塵器積塵板的空間排列想象不出，而采用課本上的截面圖講述，很難達到空間立體性，產生“難學、抽象、厭學”的思想，從而是學生失去學習課程興趣，產生畏懼心理。最終，在教與學的過程中，出現學生學習枯燥疲憊，上課走神、打瞌睡，教師教學費時費力，教學效果卻不盡如人意。

1.2 多媒體輔助教學

現代教學中借助多媒體方式能夠使得大氣污染控制工程課程除塵與煙氣治理工藝設備教學比較形象，如采用軟件PowerPoint、Flash等等，制作了一些形象、生動的課件，在一定的程度上提高了教學效果。而且借助計算機和軟件技術，使得大氣污染控制工程課程在教學的過程中，可以利用計算機音頻、動畫、圖片等模擬除塵與煙氣治理工藝的設備和過程，從而使教學的方式豐富多樣，教學過程形象生動，有利于學生通過直觀的感受理解教學內容，對熟練掌握大氣污染控制工程課程原理知識、提高理論知識與實踐相結合的能力有一定的作用。但是目前許多大氣污染控制工程課程課件僅僅起到簡單演示的功能，還難以滿足大氣污染控制工程課程的實際教學要求，還難以對除塵以及煙氣治理工藝設備實踐進行模擬。大氣污染控制工程煙氣除塵與煙氣污染治理主要工藝流程包括多個環節:集氣設備、風管、凈化設備、通風機、排氣管等，有些凈化設備是組合的，比如電除塵器—袋式除塵器組合。而目前大多數課件是從網上下載的工藝設備平面圖片，制作成PPT格式，不能全面反映除塵與煙氣治理整個工藝連續的運行，沒有立體感，只能局限于舉例子。

仿真技術可以推動傳統教學理念和教學手段向信息化邁進，進而促使教育教學的手段、方法、內容、模式的變革。仿真技術應用于大氣污染控制工程課程教學可以給學生帶來強大的實驗環境，將除塵與煙氣治理現場場景、工藝細節搬進教室提供了有力的技術支持。通過采用這些技術，在仿真實踐營造出濃厚的現場氛圍，學生如置身大氣污染控制工程工藝設備運行生產現場，將整個工藝流程中搬到教室，學生在平臺上操作，增強感染力和感性認識。但是目前仿真技術在除塵與煙氣治理方面的應用課件制作的較少，制作過程需要很強的計算機專業知識，大多數授課教師沒有太多的精力去研究制作，只能被動的去接受已有的仿真課件，授課教師不能按照自己的講授過程選擇自己需要的仿真課件，限制了仿真課件的推廣使用。同時仿真工藝設備提供的虛擬的符號，用虛擬的符號代替實際的工藝設備，仍然比較抽象，學生仍然很難把具體的工藝想象出來。

2 大氣污染控制工程課程工藝設備視頻輔助教學

2.1 大氣污染控制工程課程工藝設備視頻制作

整合課本教材內容把除塵工藝設備按類型劃分為機械式除塵器、電除塵器、袋式除塵器、濕式除塵器、低濃度硫氧化物治理設備工藝、氮氧化物治理設備工藝和機動車尾氣治理設備。利用假期或者星期六、星期天和學生去格爾木、德令哈、西寧生物園區、甘河灘工業園區、西寧城東經濟開發區、城南工業園區等地方，走訪企業，與企業聯系，先調查企業的除塵工藝與設備類型，然后按類型分類，再按行業比較，比如同樣的袋式除塵工藝與設備，在不同行業，設計、運行、管理是不一樣，重點考察的項目也不一樣。有些工藝設備在運行，我們就從外圍拍攝，同時，邀請負責除塵煙氣治理工藝設備班組長配音，講解整個工藝的流程，講解工藝在運行、管理等方面的內容，講解氣候氣象條件對工藝設備的影響，比如，西寧及省內工業園區，是處于低溫、低壓這樣的一個大氣環境，會不會對除塵煙氣治理產生影響，會不會造成更大的負壓，進而影響除塵效率，影響煙氣流場，影響氣流，進而影響工業設備的正常運行。在現場討論過程中，使得理論與實際工藝的運行、管理有機的結合起來。有些工藝設備在運行一段時間時要進行維護，于是我們就現場或者委托班組長給我們把工藝設備的內部結構拍攝下了，尤其是除塵工藝過程中對除塵工藝設備內部的影響，比如堵塞、腐蝕、布袋漲破、除塵板、電暈電極等內部除塵工藝組件在除塵煙氣治理過程中的影響;有的除塵工藝設備屬于新建的，就從設計、安裝整個過程用視頻記錄下來。通過努力，我們已經錄制了冶煉、建材、化工、火電等行業袋式除塵工藝設備、電除塵工藝設備、旋風除塵工藝設備等。

表1 工藝設備視頻制作內容劃分

2.2 大氣污染控制工程課程工藝設備視頻輔助教學的優點

2.2.1 有助于突破課堂教學難點

除塵工藝設備視頻引入課堂教學，有助于提高課堂教學質量。在《大氣污染控制工程》課程課堂教學過程中，學生原來學習除塵工藝設備過程中，絕大多數學生都感覺很抽象，很難深刻理解除塵過程原理和實際功能。教師將除塵工藝設備視頻運用到《大氣污染控制工程》課程教學中，在講解除塵過程原理的同時，使用除塵工藝設備視頻，可以使學生更直觀地看到各工藝工序和設備的作用，掌握每個工藝工序和設備在除塵中的作用功能，使學生較容易掌握所學的內容，從而提高課堂教學質量。

學生在參與視頻的制作過程中，真實的去經歷、去感受工藝設備比空洞抽象的說教更具說服力。同時學生有機會能夠主動地與長期運行工藝設備第一線工人師傅討論理論與實際工藝設備，消除了學習中對工藝設備的神秘感。將除塵工藝設備視頻引入《大氣污染控制工程》課程教學，教師可以在理論分析過后，利用視頻進行工藝設備真實演示。這樣就使學生加強了“感性認識”，消除了“抽象感”，增加了學習興趣。工藝設備視頻教學使課堂教學更加生動、直觀，使《大氣污染控制工程》課程中一些基本除塵理論和基本概念更加容易理解。通過視頻將真實的工藝設備展示出來，幫助學生理解抽象的概念和原理。學生由于沒有專業知識的積累，沒有專業的實踐，而教材中的實例往往不能滿足要求，缺乏實踐的過程而單單掌握理論，理論就成為一種無用的記憶。長此以往，學生必將形成思維上的枷鎖，越是解決不了越是不愛思考，進入惡性循環的學生當然認知發展緩慢。可見，工科專業教學必須重視從感性上升為理性的過程，即重點抓住工藝、設備、實際操作的教學過程，這樣才能加強學生的應用理解能力的培養，以便提高和解決實際應用問題的能力。

2.2.2 有助于提高學生學習興趣

大學工科課程的教學存在著這樣一些難點，講解專業理論時抽象枯燥，學生難以理解;內容更新快，更注重實踐性，由于難學難懂，無法提高學生的學習興趣，造成畢業生專業技能的下降。依照目前的“填鴨式”課堂教學方法，在學習中學生并沒有建立起合適的專業模型，一時無法將實踐與理論建立起聯系，思維限于問題表面，不能透過現象看到本質，容易受到條件的十擾，一旦把握不住實質，提煉不出模型，思維過程必然受阻，專業問題難以解決。高校環境工程專業課程《大氣污染控制工程》是理論性、實踐性均較強的專業課程，其教學效果的好壞、學生接受的程度，將直接影響到后續各類相關專業課程的教學效果，在整個專業教學過程中有十分重要的地位。該課程具有概念多、內容多、工藝設備種類多、發展迅速、引入工程分析的觀點等特點，并且內容比較抽象。

工藝設備視頻在課堂教學環境中，教師向學生提供一個基于真實工藝設備再現窗口，學習者可以在學習的過程中獲得真實的感受。工藝設備視頻以圖文并茂的工藝設備知識、豐富多彩的行業應用關資料、多年積累的運行管理經驗交流過程、即時方便的實驗操作指導而作用凸顯，實驗者只要通過自己的努力即可完成實驗，達到教學大綱的要求。

2.2.3 職業仿真模擬教學

隨著國家勞動就業準入制度的推行，以及就業市場畢業生供大于求問題的日益突出，用人單位越來越希望錄用可達到“零距離”上崗要求的人才以減少前期的培養成本。

工藝設備視頻教學在大氣污染控制工程課程中應用，是針對學生對大氣污染控工藝設備專業綜合實訓項目，利用真實應用成熟的工藝設備視頻對學生進行工藝設備各項正常操作認識，感性認識大氣污染控制工程工藝設備結構、功能、流程、安裝以及尺寸，使學生牢固掌握大氣污染控制工程工藝設備的運行操作，達到實操技能水平，讓學生“畢業就能上崗、上崗就能頂崗”。工藝設備視頻教學在實踐教學中突出對學生專業基本技能的培養，使之貼近企業對人才“零距離”上崗的需求。

2.2.4 替代認識實習、生產實習

青海大學環境工程專業大氣污染控制工程課程實踐教學基地建設不完善，沒有生產、認識實習基地。而工藝設備視頻教學能夠再現大氣污染控制工程課程工藝過程及主體設備功能，使得學生對專業工藝過程有初步的認識，對工藝過程中主體設備有直觀認識。在教學中達到理論聯系實際，使得學生能夠獲得生產實踐知識、接受工程訓練、鞏固所學理論知識、培養獨立工作能力的目的。使得學生能夠運用所學知識，對廠區布置、大氣污染工藝流程、組織調度、主要設備結構和技術參數及其工作狀況，熟悉和掌握生產過程以及各工序之間的銜接;運用所學理論知識分析生產中出現的現象，做到理論與生產實踐相結合。通過各生產崗位實習，掌握各生產工藝環節的基本操作要點。

3 改革效果評價

通過教學改革與實踐，大氣污染控制工程課程教學取得了一定的成效。

(1)學生的學習由改革前的被動學習轉變為主動學習，曠課率大大降低，做作業的主動性大大增強，補考人數也大大減少。

(2)學生的動手能力和解決實際問題的能力得到了明顯提高。通過教學改革，學生能熟練掌握大氣中的常規污染物檢測過程和方法，理解和掌握煙氣除塵脫硫脫硝原理和工藝過程，為學生走向工作崗位奠定了堅實的基礎。學生也敢勇于向大氣污染控制工程的企業投簡歷，有8名畢業生從事大氣污染治理、監察及監測等工作，有4名同學畢業設計選大氣污染控制工程方向，并有5名學生考取了大氣污染控制工程方向的研究生。

(3)通過教學改革，加強了校企互動，通過設計資料的收集與整理，現場的交流與實踐等過程，使教師不斷吸取新知識，理論基礎得到及時的更新和完善，教師的工程實踐能力不斷得到提高和加強。

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