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环境工程专业实践教学过程新方案设计

教育部环境工程与科学教学指导分委会于2005年制定了《高等学校本科环境工程专业规范》要求,并着重强调了学生的动手能力和创先精神。环境工程专业教学必须加强实践教学环节,着重培养以下能力:实验技能、工艺操作能力、工艺设计能力、工程设计能力、科学研究能力、社会实验能力等,其中工艺设计能力、工程设计能力缺失,是由于目前“重科研、轻教学”的中国高校人才培养的重大和核心问题引起的。实课程实践教学环节是高等教育教学过程中配合理论教学设置的重要教学环节,对于培养大学生分析问题和解决问题的能力、强化专业训练和锻炼学生实践能力具有不可替代的作用。本文以大气污染控制工程课程设计为例,采用“参观+拆解+计算+绘图+应用”的课程设计模式,达到让学生理论联系实际,形象客观掌握大气污染控制工程设计方法的目的。

一、专业实践教学过程现状

在我国,虽然教育部专门设立了环境工程专业建设指南,对其环境工程专业的主干课程、基础课程、实践课程和实验课程等做出了明确的规定,并设置了各种形式的实践教学课程。然而很多研究结果表明,在我国许多高校中,因人设课的现象比较常见,且课程间缺乏联系、重复现象比较突出,这种现象在实践教学中更为突出。目前,我国许多高校各个实践环节比较分散,自成体系,尤其是课程实验课,更是相互封闭,缺少配合,因而使得部分实践教学内容出现低水平简单重复,缺乏创新性;同时,由于扩招、校企联系不够紧密、学校和教师管理不到位、学生急于找工作和考研等原因,致使见习变成了参观,实习变成了见习,课程设计抄袭严重,生产实习、毕业设计和毕业实习时间无法保证,因而实践教学已成为纸上谈兵,致使学生脱离了工程实践,找工作困难,而企业又觉得无人可用。因而在新的形势下,探索实践教学新模式,对培养环境工程专业应用型卓越工程师具有重要的理论意义和应用价值。为了改变上述局面,我国部分高校采取了许多措施,以期提高学生的动手能力,培养出高素质的工学工程技术人才。如成立了实验中心,加强实践教学管理,规范实践教学;设立了开放实验室,创造一个宽松、便利、能够充分发挥学生潜能的开放实验环境,加强学生创新实践能力的培养;加强校内外实习基地建设,为学生迅速将专业知识转化为实际的操作能力和创新提供了重要保障等。虽然上述措施规范了实践教学,提高了学生的动手能力,但需要调入大量的人力、物力和财力;然而我国大部分高校属于地方性大学,经费、场地十分匮乏,很难满足其需要,使上述措施难以达到预期目标,更难广泛推广。因此,探索一条低投入、高产出的适合于地方农业本科院校的培养应用型卓越工程师的实践实验教学新体系具有重要的理论意义和应用价值。近五年来,许多教学科研专家针对具体学科,如生物学、化学、力学等的大实验构建进行了大量的研究。主要特点是利用重点实验室或开放实验室的仪器、研究课题与本科生的实验相结合。实际上是将本科生的被动式学习提前转入研究生阶段的主动式研究。大实验的体系的改革可以让本科生接触到前沿性的知识与仪器,激发了学生的自学能力。由于实验室的课题往往是偏向基础理论,所以这种依托重点实验室的模式,有利于培养基础理论性人才。而利用这个模式来培养“工程”性人才尚需进一步探索。本文结合“卓越工程师”与“大实验”两种培养模式的优点,克服了前者忽视理论基础以及后者的脱离实际生产,构建“参观+拆解+计算+绘图+应用”一体化的符合我校农业工科特色的实践教学体系。

二、设计任务及目的

课程设计的总体任务为某大型火电厂设计大气污染治理工艺及设备,其中包括分任务:(1)火电厂污染物产生量的确定;(2)火电厂烟囱高度的设计;(3)火电厂大气污染控制工艺的设计;(4)火电厂大气污染控制设备选型设计及管道系统设计。通过课程设计全面总结大气污染控制工程课程学习的成果,加深对课程理论内容的理解,掌握应用理论知识解决实际工程问题的完整过程。设计目的是让环境工程专业的本科生掌握大气污染控制工程设计全过程,重点掌握大气污染控制工程设计方案、污染控制设备选型计算、系统布置、烟道阻力计算、风机选型、系统平面布置等。最终达到设计实际应用的目的。

三、设计指导过程针对环境工程课程设计

目前课时量少、实践时间短、实践过程过于理论化等目前存在的不足,本文新的大气污染课程设计方案采用全新的“参观+拆解+计算+绘图+应用”的课程设计模式,在给定宽泛的设计条件的情况下,如只给定火电厂的年收到基煤消耗量,煤的化学成分分析,充分调动学生的积极性,采取现场与课堂相结合,设计计算与讲解答辩相结合,理论计算与实践应用相结合的方式,以班为单位将3周的课程设计时间分为5个具体的时间段进行指导和设计。

1.阶段一:参观。

参观的主要目的是让学生在理论学习的基础上了解课程设计过程所针对的具体目标实物,以达到形象理解设计要求的目的。参观分为模型参观和实物参观两部分,第一部分在校仿真实验室中利用已有仿真软件对成熟火电厂全套工艺流程及环保流程进行学习,讲解的主要内容为产污节点判断和工艺选择;第二部分在某大型火电厂,讲解的主要内容为设备选择和厂区平面布置。这一部分教学时间为2个教学日。

2.阶段二:拆解。

拆解的主要目的是让学生了解设计的具体的设备的目标实物,为绘图和计算做准备。拆解是利用实验工具、模型工具,进一步学习除尘设备、脱硫设备的设计,讲解的主要内容为除尘器的设备选型及设计、脱硫设备的设备选型及设计。这一部分的教学时间为2个教学日。

3.阶段三:计算。

设计计算是课程设计最重要部分,计算的内容包括火电厂污染物产生量的计算;火电厂烟囱高度的设计计算;火电厂大气污染控制设备设计选型计算;火电厂大气污染控制管道系统设计计算。计算过程的讲解要点是设计手册的使用,管道系统的设计。计算的讲解重点是火电厂污染物产生量的计算;火电厂烟尘高度的计算,火电厂大气污染系统主要工艺及设备的设计计算及管道系统压力损失的平衡计算等。这一部分的教学时间为5个教学日。

4.阶段四:绘图。

绘图部分主要为两部分,一部分是工艺过程及平面布置,另一部分是主要设备。绘图过程全程为计算机操作,集中计算机教室绘图。由于学时的限制,要求绘制管道平面系统1张、主要设备2张(除尘器和脱硫装置)。这一部分由学生操作为主,讲解要点为答疑。这一部分的教学时间为5个教学日。

5.阶段五:应用。

结合参观工厂的设计实例,对比学生设计的工艺过程和设备选型进行模拟现场答辩,找到优缺点,进行系统点评和讲解。这一部分的教学时间为1个教学日。

四、课程设计成果提交

1.设计计算说明书。

整理后的说明书要有章节目录,设计任务来源,原始资料和设计要求,计算和每人每份的设计条件。构筑物及设备的设计与计算应按照设计流程先后次序分章编写。对所采用的设计数据应做必要的说明并标出设计数据出处。设计计算说明书要求手写或打印,要求有计算草图并按比例,构筑物、设备有主要计算或选型过程。

2.图纸。

总平面布置图及系统管路设计图按照1∶200到1∶1000,设备图要求附有剖面图。

3.其他。

要求设计过程独立完成,不能抄袭他人的计算过程及图纸。

五、结语

真实背景下的课程设计,能够在很大程度上调动学生的积极性和主动性;独立分组进行设计避免了抄袭;模拟现场答辩增强了真实感,锻炼了学生的组织和表达能力,设计安排环环相扣,确保教学效果最高学生利益最大化。

作者:戴春皓 秦普丰 彭慧 李晗东 单位:湖南农业大学 资源环境学院

 

  发布时间:2015/9/16 9:14:40  阅读人次