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“三點(diǎn)三環(huán)節(jié)式”教學(xué)應(yīng)用于環(huán)境工程學(xué)
“三點(diǎn)三環(huán)節(jié)式”教學(xué)應(yīng)用于環(huán)境工程學(xué) 摘 要 本文針對環(huán)境工程學(xué)教學(xué)特點(diǎn),將“三點(diǎn)三環(huán)節(jié)式”教學(xué)方式,即以科技時(shí)事和熱點(diǎn)問題為切入點(diǎn),以科學(xué)技術(shù)與成果介紹為輔助點(diǎn),以教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科研為承載點(diǎn),抓興趣、思考、能力三個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)新方法應(yīng)用于該課程的教學(xué)中。
關(guān)鍵詞 三點(diǎn)三環(huán)節(jié) 教學(xué)改革 環(huán)境工程學(xué)
環(huán)境工程學(xué)是人類同環(huán)境污染進(jìn)行長期斗爭,在保護(hù)和改善生存環(huán)境的過程中形成的工程科學(xué)學(xué)科,它以工程科學(xué)知識和方法為基礎(chǔ),具有學(xué)科交叉性的特點(diǎn)。自20世紀(jì)以來,隨著全球性生態(tài)環(huán)境問題的突出,隨著“以人為本”思想的深入人心,各學(xué)科的學(xué)者和工程技術(shù)人員都在運(yùn)用自己掌握的知識和技術(shù),在各自的專業(yè)領(lǐng)域,研究和解決與環(huán)境保護(hù)有關(guān)的問題,為環(huán)境工程學(xué)這門學(xué)科積累了廣博的內(nèi)容。簡單來說環(huán)境工程學(xué)是研究運(yùn)用工程技術(shù)和有關(guān)學(xué)科的原理和方法,保護(hù)和合理利用自然資源,防治環(huán)境污染,以改善環(huán)境質(zhì)量的學(xué)科。
環(huán)境工程學(xué)是高等院校環(huán)境工程專業(yè)的一門必修專業(yè)課。主要研究內(nèi)容包括大氣污染防治工程、水污染防治工程、固體廢物的處理和利用以及噪聲控制等。除此之外,環(huán)境工程學(xué)還研究環(huán)境污染綜合防治的方法和措施,以及利用系統(tǒng)工程方法,從區(qū)域的整體上尋求解決環(huán)境問題的最佳方案。因此,這是一門理論與實(shí)踐密切結(jié)合的課程。然而有限的課時(shí)、內(nèi)容的繁雜、以及傳統(tǒng)的教學(xué)模式不僅割裂了理論與實(shí)際的關(guān)系,而且讓學(xué)生失去了學(xué)習(xí)的興趣和靈活應(yīng)用的動力,最終達(dá)不到提高學(xué)生工程實(shí)踐能力的目的。
為了改變教與學(xué)、學(xué)與用、用與教的關(guān)系,我們在教學(xué)實(shí)踐中努力探索“三點(diǎn)三環(huán)節(jié)”的教學(xué)方式。即以科技時(shí)事和熱點(diǎn)問題為切入點(diǎn),激發(fā)學(xué)生的興趣和責(zé)任意識。以科學(xué)技術(shù)與成果介紹為輔助點(diǎn),拓展學(xué)生們的視野和培養(yǎng)學(xué)生們的創(chuàng)新能力。以教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科研為承載點(diǎn),提高學(xué)生靈活運(yùn)用和實(shí)踐能力。抓興趣、思考、能力三個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)新方法。幾年的教學(xué)實(shí)踐表明,這種興趣引導(dǎo)、思路拓展和能力培養(yǎng)式的教學(xué)嘗試在解決教與學(xué)的困擾中取得一定的成效。
一、以科技時(shí)事和熱點(diǎn)問題為切入點(diǎn),激發(fā)學(xué)生的興趣和責(zé)任意識。
環(huán)境工程學(xué)課程的學(xué)習(xí)涉及許多其它學(xué)科的知識,如化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、地理學(xué)、醫(yī)學(xué)等基礎(chǔ)理論。同時(shí)需運(yùn)用衛(wèi)生工程、給排水工程、化學(xué)工程、機(jī)械工程等技術(shù)原理和手段,解決廢氣、廢水、固體廢物、噪聲污染等問題。因此,一味的講述只能增加課程的重復(fù)和乏味。如果在授課過程中根據(jù)學(xué)生具備一定的知識儲備和自學(xué)能力的特點(diǎn),將一些與當(dāng)前授課內(nèi)容關(guān)系密切的時(shí)事和科技知識作為課程的導(dǎo)入,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情就能得到很好提高。如,在講授催化轉(zhuǎn)化法凈化氣態(tài)污染物時(shí),需重點(diǎn)給學(xué)生講授催化劑主要由活性組分、助催化劑和載體組成,其中載體性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到催化效率及治理成本。此時(shí)若將 “康寧獲美國國家科技勛章”這一時(shí)事新聞介紹給學(xué)生,告訴學(xué)生康寧公司是先進(jìn)的催化轉(zhuǎn)化器載體和微粒過濾器的頂尖商,客戶涵蓋全球汽油與柴油引擎以及汽車的主要制造商�？祵幑鹃_發(fā)出一種全新的經(jīng)濟(jì)型、高性能的蜂窩陶瓷載體,為全球汽車催化轉(zhuǎn)化效率設(shè)立了標(biāo)準(zhǔn)。自1975年迄今,車輛因裝有催化轉(zhuǎn)化器而減少的空氣污染僅在美國就超過15億噸,而全球總計(jì)則達(dá)30億噸。正是因?yàn)檫@種神奇材料――載體順應(yīng)了催化轉(zhuǎn)化器的極端溫度和腐蝕性環(huán)境,這種材料演變成為今天先進(jìn)的排放控制系統(tǒng)的關(guān)鍵推動角色。通過這一時(shí)事新聞,學(xué)生不僅聽得興趣盎然,而且對催化劑載體的性能有了深刻認(rèn)識,對催化轉(zhuǎn)化法在汽車尾氣治理方面的應(yīng)用有了深刻體會,為今后汽車尾氣控制方面的學(xué)習(xí)打下了很好的基礎(chǔ)。同時(shí),讓學(xué)生們了解國內(nèi)在催化劑制造方面與國際水平存在的差距,強(qiáng)化每個(gè)學(xué)生的責(zé)任意識和職業(yè)精神,更啟發(fā)他們作為一個(gè)中國未來環(huán)保工作者應(yīng)有的責(zé)任感和使命感。
二、以科學(xué)技術(shù)與成果介紹為輔助點(diǎn),拓展學(xué)生們的視野和培養(yǎng)學(xué)生們的創(chuàng)新能力。
江澤民總書記指出,“創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂,是國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力”。當(dāng)今社會,正逢科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展時(shí)期。面對日益嚴(yán)格的環(huán)保要求,各國政府都在制定相應(yīng)的法規(guī)政策,都在努力的進(jìn)行各方面的技術(shù)革新,各種科技成果不斷涌現(xiàn)�，F(xiàn)有的教材更新較慢,已滿足不了現(xiàn)實(shí)教學(xué)的需要。因此適時(shí)的給學(xué)生們補(bǔ)充一些相關(guān)的科技知識與成果,有利于學(xué)生視野的拓展和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。例如:在講述固體廢棄物處理時(shí),除給學(xué)生們講授一些傳統(tǒng)的塑料垃圾處理方法以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)外,還給學(xué)生介紹一些新的處理技術(shù)。如:塑料垃圾能源化技術(shù)(POET)是北京裂源環(huán)保技術(shù)設(shè)備有限公司自主開發(fā)的一項(xiàng)城市塑料垃圾能源化處理技術(shù)。POET技術(shù)針對各種轉(zhuǎn)運(yùn)、填埋、制肥和焚燒設(shè)施中不可回收的塑料垃圾,采用獨(dú)特的多級裂解工藝,在密閉厭氧條件下,以非直接燃燒方式進(jìn)行無害高效的連續(xù)化生產(chǎn)。以無新增能耗方式,實(shí)現(xiàn)大幅度垃圾體積減量,消除塑料垃圾引發(fā)的種種環(huán)保難題,獲得質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的燃油產(chǎn)品,極大增加項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。POET技術(shù)對城市生活垃圾技術(shù)方案選擇無疑是雪中送炭,它以能源自給貫穿設(shè)計(jì)目的,以綜合利用創(chuàng)新環(huán)保概念,以根治污染滿足社會要求,以經(jīng)濟(jì)效益帶動投資興趣,成為城市生活垃圾處理項(xiàng)目可以依賴的技術(shù)選擇。通過這些內(nèi)容的講解,使學(xué)生們有耳目一新的感覺,因?yàn)樵诖酥?他們僅知道塑料垃圾大部分是通過填埋和焚燒的方式處理掉了,而沒意識到塑料垃圾是城鎮(zhèn)生活垃圾是最寶貴的能源資源,具有巨大的市場價(jià)值。很自然地,學(xué)生把POET技術(shù)和替代能源聯(lián)系起來,而且對未來能源的發(fā)展趨勢有了更進(jìn)一步的把握。無疑,這種思維方式對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力是至關(guān)重要的,
三、以教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科研為承載點(diǎn),提高學(xué)生靈活運(yùn)用和實(shí)踐能力。
對理論知識掌握較好,但不會靈活運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題,這一現(xiàn)象在學(xué)工科的本科生中十分普遍。如何提高學(xué)生們對實(shí)際工程問題的認(rèn)識和實(shí)踐能力是我們的教學(xué)一直希望解決的問題。近年來,我們在這個(gè)方面的探索取得了一些收獲。
我們已經(jīng)建立起一系列緊扣教學(xué)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn),給學(xué)生門安排了氣體吸收、氣體吸附、布袋除塵、靜電除塵等實(shí)驗(yàn),讓他們親自動手解決實(shí)際問題,深刻領(lǐng)會教學(xué)基本原理和內(nèi)容。如:氣體吸收、吸附是氣態(tài)污染物凈化的兩大方法,其原理是大氣污染控制工程課程的主要內(nèi)容。為了加深學(xué)生們的理解,同時(shí)提高他們的實(shí)踐能力,我們搭建了氣體吸收、吸附實(shí)驗(yàn)平臺。這是在“211”經(jīng)費(fèi)的支持下,由我們自行設(shè)計(jì)研制的一套仿實(shí)際工業(yè)用的中型裝置,從整套裝置的外觀設(shè)計(jì)到核心的工藝流程,都和具體的工業(yè)用裝置類似。而且我們采用透明的PVC材料作為吸收塔外壁,這樣學(xué)生可以清楚地觀察到塔內(nèi)的氣液流向和吸收狀況。學(xué)生們親自動手調(diào)節(jié)氣液流量,使吸收、吸附處于穩(wěn)定的操作狀態(tài),又經(jīng)采樣口測定分析氣體濃度,最后計(jì)算出氣體吸收率、吸附率。通過吸收、吸附實(shí)驗(yàn),學(xué)生們基本掌握了溶液配制、氣速控制、采樣、分析計(jì)算等基本技能。通過這套裝置,學(xué)生們能清晰地理解要完成氣體吸收、吸附的過程,光靠一個(gè)吸附塔是不行的,還需要有風(fēng)機(jī)作為動力,需要各種管道、管件作為氣體的流動通道,需要煙囪作為凈化后氣體的出口。同時(shí)他們還發(fā)現(xiàn)在風(fēng)機(jī)的底部和后部增加了減震裝置和消音裝置,能有效地控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的噪音。這些內(nèi)容都是環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生所必須掌握的。
在向?qū)W生們講解理論知識時(shí),不能忽視工程實(shí)際應(yīng)用時(shí)可能會出現(xiàn)與理論知識相脫節(jié)甚至是與理論知識點(diǎn)相矛盾的地方,這就涉及到理論知識在實(shí)際工程中靈活運(yùn)用的問題。在解釋這種脫節(jié)或者矛盾時(shí),學(xué)生們往往會感到很困惑,這時(shí)需要舉出工程應(yīng)用上的具體實(shí)例。例如,在教材及相關(guān)的教科書中關(guān)于氣態(tài)污染物治理流程中,風(fēng)機(jī)作為氣流動的動力,常常放在氣體凈化裝置的后面,這樣可以使風(fēng)機(jī)免受污染氣體的腐蝕作用,從而延長使用壽命。然而,在工程實(shí)際應(yīng)用時(shí)可能因?yàn)閳龅氐南拗?或者被處理的污染物濃度較低等情況下,風(fēng)機(jī)的位置可以放到凈化裝置的前面,同時(shí)因?yàn)樽枇档?能給氣體輸送提供更強(qiáng)的動力。北京工業(yè)大學(xué)斥資百萬元對環(huán)化樓樓頂改造就是這方面的實(shí)例,帶領(lǐng)學(xué)生們實(shí)地參觀一下,告訴他們理論知識的掌握固然重要,但在實(shí)際工程問題解決時(shí)一定不能拘泥于理論,要注意理論知識的靈活運(yùn)用。
“環(huán)境工程學(xué)”三點(diǎn)三環(huán)節(jié)式的教學(xué),與傳統(tǒng)的教學(xué)相比,雖然在改革中初顯成效,但和其它大學(xué)課程一樣,都面臨著從教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容到教學(xué)方法深入改革的艱巨任務(wù)。同時(shí)因?yàn)榄h(huán)境工程學(xué)是一個(gè)涉及面廣泛而且復(fù)雜的技術(shù)體系,它不僅研究防治環(huán)境污染的措施,而且研究自然資源的保護(hù)和合理利用,探討廢物資源化及其綜合利用技術(shù),以及清潔的生產(chǎn)工藝等,以獲得最大的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益,這些都成為環(huán)境工程學(xué)的重要發(fā)展研究內(nèi)容。因此,在今后的教學(xué)中應(yīng)不斷更新教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段,在注重社會現(xiàn)實(shí)、注重學(xué)科前沿、注重學(xué)生能力方面以及社會現(xiàn)實(shí)需求和學(xué)生能力要求方面做更深層次的探索,探索一條符合本課程教學(xué)的特有規(guī)律。
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