有害氣體控制工程課程教學改革與探索

張 盼，齊立強，呂建燚，付 東

(華北電力大學環境科學與工程系，河北保定 071003)

有害氣體控制工程是華北電力大學環境科學與工程系環境工程專業的特色核心課程，屬于“水、氣、聲、渣”四大支柱課程之一，在專業課程體系中處于重要地位，具有明顯的電力環保特色。本課程的主要任務是通過本課程的學習使學生懂得造成大氣污染的氣態污染物的形成機理和控制它的原理和方法，使學生具備解決這些污染問題的能力。要求學生了解氣態污染物及發生源、污染指標及氣態污染物的綜合防止措施;了解燃料燃燒與大氣污染的關系;掌握凈化氣態污染物的基本原理和吸收、吸附、催化等重要方法，具備氣態污染物凈化系統的設計能力和初步的科研能力。通過本課程的學習，可使學生掌握凈化氣態污染物的原理、設備、技術等，培養學生的理論知識和實踐能力。

為了使學生充分掌握這些知識，早在1986年華北電力大學就將有害氣體控制工程列為環境工程專業必修課。經過多年的改革與探索，在原有課堂教學的基礎上形成了以課堂教學為主、課程設計和課內實驗為輔的三位一體的課程體系，提高了學生的專業理論水平和實際應用能力。華北電力大學于2006年將其列為校級精品課程，同年被評為河北省高等學校精品課程。近年來，隨著我國經濟的快速發展，有害氣體控制技術也在不斷的發展和更新，新技術、新知識、新方法層出不窮，現有的課堂教學體系已經無法滿足實際需求。因此，為了更好地培養電力行業環境工程類專業人才，亟需加強有害氣體控制工程課程體系建設，完善理論教學和實踐。

1 課程體系與目前存在的問題

1.1 課程體系

有害氣體控制工程主要包括課堂教學、課程設計和課內實驗三部分。其中:

(1)理論教學(50學時):主要介紹大氣污染狀況與危害、吸收凈化氣態污染物、吸附凈化氣態污染物、催化轉化凈化氣態污染物、二氧化硫控制技術和燃煤電廠氮氧化物控制技術等。

(2)課程設計(1周):在理論學習的基礎上，模擬實際污染物排放狀況，選擇合適的塔器，計算相應的參數，并進行工藝設計、裝置設計和工程制圖等。

(3)課內實驗(6學時):實驗內容包括基本測定設備和儀器的使用方法、堿液吸收混合氣體中的二氧化硫、吸附法凈化氣體中的氮氧化物、濕式石灰/石灰石煙氣脫硫實驗以及煙氣循環流化床脫硫實驗等。

1.2 目前存在的問題

為了取得更好的教學效果，必須正視實際教學過程中存在的問題。通過學生對近幾年的課堂教學和實際應用能力的反饋，發現了原有課程體系存在如下一些問題。

1.2.1 教學內容相對滯后

有害氣體控制工程設立的主要目的是為了控制電力行業生產過程中產生的二氧化硫和氮氧化物污染，課程開設時沒有教材可用，直到2001年才由我校趙毅、李守信編成《有害氣體控制工程》［1］一書，一直沿用至今。教材編制之初，內容緊跟國際上煙氣脫硫脫硝領域的研究前沿。但是，有害氣體控制工程是一門工程應用性較強的課程，尤其是近些年，我國電力環保行業取得了突飛猛進的發展，脫硫脫硝技術也日新月異［2－3］。新方法和新技術的出現導致原有課程內容存在延遲性，尤其是教學實例較為老舊，有些已經被淘汰的案例已經無法適應教學的需要，亟需增加新的教學案例。而且，除二氧化硫和氮氧化物之外的其它有害氣體也日益獲得關注，例如燃煤煙氣中的汞蒸氣及脫汞技術。此外，教材中有關標準的介紹存在滯后性，例如教材中的《環境質量標準》還是選取的GB3095－1996，而現行標準已經改為GB3095－2012。

1.2.2 教學手段單一

教學手段比較落后，僅僅依靠PPT和板書教學沒有充分發揮多媒體教學的優勢，未從根本上改進教學手段，導致無法充分調動學生的積極性，課堂效果較差。此外，學時短、內容繁多，學生往往以應付考試為目的，尤其是課程設計環節，一周的設計時間不能體現學生在分析和解決實際問題過程中的創新性和實踐性，學生的主觀能動性沒有得到充分的發揮。

1.2.3 課內實驗環節薄弱

由于課內實驗往往以演示實驗為主，不利于學生的動手操作能力和創新能力的培養。而且，課內實驗僅僅為6個學時，實驗內容又是接近工程實際的大型實驗，往往采用多人次分組進行，時間倉促內容多，并不能保證每個學生對各個實驗環節得到充分認識。此外，由于受到實驗場所限制，部分實驗設備無法及時更新。

1.2.4 學生的自主學習能力較弱

在課程設計和課內實驗過程中，發現學生遇到問題時并不能運用除課本以外的其它工具書，不會主動查找相關設計手冊和設計規范。課程設計時，CAD繪圖和手繪圖能力較弱;面對課后作業中的難點，沒有充分利用網絡資源查詢相關資料;從課程小論文的寫作過程中發現學生的文獻檢索能力較差。

2 改進措施

2.1 課程優化，更新教學內容

針對教材內容滯后的問題，對教學內容進行了一些調整。首先，更新教材，老版教材已經使用了將近20年，在這期間并未再版。更新教材主要包括刪除老舊案例，增添新案例，并且保持新案例的完整性;增加工程設計和實際運行的內容介紹;對舊標準進行更改;強化脫硫脫硝新技術的內容;減少公式推導過程，統一符號，避免重復;合理分配各章節，突出重點和難點。其次，在課件的制作過程中，不僅僅依靠教材，還以郝吉明、馬廣大主編的《大氣污染控制工程》［4］和王麗萍、陳建平主編的《大氣污染控制工程》［5］作為主要教學參考書，豐富教學內容。最后，教學內容要更加突出教學特色。即在實際教學過程中，不僅僅講述火電廠脫硫脫硝的基本原理和基本方法，還應對設備實際運行過程中遇到的問題進行深入剖析，讓學生具備解決實際問題的能力。

2.2 豐富教學方法，提高教學效率

課堂教學是學生獲得知識的主陣地，而評價學生獲取知識程度的衡量是教學效率，因此提高教學效率成為課堂教學的關鍵。教學方法和教學手段是提高教學效率的主要形式。改進傳統的以教師為中心的教學方法，以教師為主導，以學生為主體，開展啟發式教學和交互式教學改革。例如，對于緒論這一章節，由于概念性知識較多，教師可以讓學生開展以“我們周邊的有害氣體污染”為主體的專題討論，探討實際生活中有害氣體的危害和防止措施。教師將討論結果進行總結歸納，針對性的進行補充和完善。這種教學方法要遠遠強于教師講、學生聽的傳統模式。

改進教學手段。充分利用多媒體資源，在傳統板書和PPT教學的基礎上，還要將Flash動畫、設備視頻影像、工程范例影像資料等引入課堂教學中。不僅僅能夠活躍課堂氣氛，還能夠調動學生自主學習的能力。例如，在介紹吸收塔設備時，由于學生從未接觸過類似的設備，僅僅依靠圖片的介紹是很難讓學生想象出設備的實際運行情況的。采用實際拍攝的視頻影像將吸收塔外觀和內部構造直接呈現給學生，以Flash動畫模擬內部運行情況，整個教學過程更加直觀形象，學生也能夠容易掌握。還有，在對不同的吸附劑進行對比介紹時，可將實驗室中的各種吸附劑帶入課堂，讓學生能夠看到和摸到實物，從而加深對課本知識點的理解。再次，對于教材中的某些非重點的章節，提倡學生自學。在查閱文獻的基礎上，以提交專題綜述的形式考察學生掌握知識的能力。最后，將“課堂派”引入課堂教學中，即節省了考察出勤的課上時間和布置作業的時間，同時便于與學生互動，及時發現教學中的問題。

2.3 實踐教學，提高學生的實驗和課程設計水平

作為一門工程性極強的課程，實驗教學不容忽視。要充分重視課內實驗，改革實驗方法，提高實驗效果。在完成演示實驗的基礎上，增加實驗學時，不設定固定實驗方案，鼓勵學生分組自主設計實驗，讓學生親自動手設計、運行和總結。開放常規實驗室，滿足學生自主設計實驗的要求。為了克服實驗設備更新的不足，教研室已開始購置相關實驗設備。

課程設計是教學的重要組成部，是培養學生工程設計能力和創新能力的實踐教學重要環節［6］。主要方法是將課程設計與實際工程緊密結合。讓學生采用實際氣態污染物排放數據和實際應用的吸收劑進行計算，不對學生設定情景。鼓勵學生大膽進行創新設計，尋找課程設計的亮點。其次，課程設計選題要多樣化，不僅僅局限于塔器的計算，鼓勵學生積極采用VB、AutoCAD和Aspen plus等設計軟件進行設計。此外，細化課程設計，將其分為書面設計和答辯成績，并適當增加答辯時長。既考察了學生對基礎理論和設計方案掌握的熟悉度，又能夠鍛煉學生回答問題和口頭表達的能力。

2.4 培養學生的自主學習能力

學生自主學習能力的培養是高校大學生的培養目標之一［7］。首先，構建教材、參考教材、在線課程學習、開放性實驗室和公共計算機機房等在內的較為完善的自學環境。其次，在課堂教學過程中，引導學生通過網絡查閱資料和文獻，學生之間共享有特色的網站和文獻。再次，對學生進行分組，以小組的形式進行課堂教學、課程設計和課內實驗，有助于學生之間的共同提高。最后，需要教師轉變教學觀念，要求教師具備更強的責任心，投入更多的時間和精力關注自學能力較差的學生。

2.5 完善考核方式

不以考試作為衡量學生掌握知識程度的唯一手段。采用過程考核的方式將平時成績細化，包括課堂參與、課程小論文、課后作業、課堂測試等作為過程考核內容。將考核多樣化避免了過分依賴期末考試的弊端，既能調動學生的積極性，又能夠培養學生的自主學習能力。

3 結語

有害氣體控制工程作為華北電力大學環境工程專業的特色核心課程，內容多，知識更新快，其教學改革涉及課堂教學、課程設計和課內實驗等多方面的創新。原有的課程體系雖然已經取得了不錯的成績，但仍有亟需完善的地方。只有在不斷的改革過程中，才能適應時代的發展，才能實現理論與實踐相結合的目的，才能使得學生能夠充分掌握有害氣體控制的技術和方法，才能為后面的生產實習和畢業實習打下良好的理論基礎。