基于OBE理念的大气污染控制工程教学探讨

邓文叶 禹怀亮 陈帅

摘要 大气污染控制工程是环境工程专业的一门核心课程，同时也是该专业的主要专业课之一。课程具有抽象、操作性强、不易理解等特点，对学生的学习造成了一定的难度。文章基于OBE理念，对课程的教学目的，教学过程进行了更深一步的探索，提出教学互动、实验互促、实训提高的教学过程，以期使学生达到听懂、理解、会操作的学习目的，为未来的深造或者从事专业方面的工作打下坚实的基础。

关键词 大气污染控制工程；教学设计；OBE理念

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.6.037

1大气污染控制工程学课程教学特点

大气污染控制工程是环境工程专业的一门核心专业课，系统地讲授大气科学、气象学的基本知识。包括颗粒污染物的基本知识和各种除尘器的基本知识、运行原理、效率影响因素和设计；气态污染物的净化原理，二氧化硫、碳氧化物、碳氢化合物等重点气态污染物的治理方法；机动车污染物的发生原理以及控制技术（见图1）。

大气非常容易受到污染，受到污染的大气会产生很多的负向大气环境现象，从而对人类的生产生活和身心健康造成巨大的影响，甚至会产生光化学烟雾，对人类的呼吸道产生强烈的刺激作用，对肺部产生不可逆转的影响。工厂的烟雾、机动车的尾气排放、自然界的风化等都会产生漂浮于大气中的颗粒污染物和有害的气体，如果不对其进行一定的防治和治理，必然会增加大气灾害产生的风险。大气污染控制课程的特点与大气的特点息息相关。

①抽象性。大气虽然是人类活动不可或缺的，但是由于大气是人眼所看不到的，只有少许的大气现象人眼可以观察到。因此大气污染相关知识具有很强的抽象性，例如在讲解颗粒的粒径、除尘器中颗粒物的运动轨迹、气态污染物从气态的气膜运动到液体的液膜等知识点时，是一个非常抽象的过程，导致学生难以理解，这是由于课程的抽象性特点决定的。

②综合性。大气污染的控制与治理是一个综合的过程。一方面，人类的生产活动会产生颗粒污染物和气态污染物，在产生的过程中如何通过有效的方法进行污染物的转化、吸收、消解是一个综合的过程。从生产过程产生废气，到废气的吸收，再到气体净化后的排放，无不显示出大气的污染和控制具有较强的综合性。另一方面，气态污染物经过吸附、吸收、除尘等操作后，仍然要排至大气中，污染物在大气中的传播、扩散以及沉降均是大气污染控制的重要内容，因此，课程具有较强的综合性。

2大气污染控制工程学的应用前景

大气污染一直以来是影响我国城乡居民生活水平提高的一个重要因素，大气污染程度的降低能够有效提高我国各大城市的环境空气质量。

2018年，中国政府又印发了《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，在“大气十条”的基础上进一步提高了空气污染治理的目标，明确了二氧化硫和氮氧化物的下降幅度目标，分别设定了城市空气优良天数和重污染天数的下限和下降幅度目标。如今，中国各大城市的空气质量已经有了大幅改善。在北京，大气污染程度仅为2013年记录的一半。在中国的大多数地区，污染已经下降到二十多年未见的水平[2]。

随着我国“双碳计划”的进一步开展，煤炭、石油等传统能源会进行一波升级改造，其中最为重要的就是对于工业生产活动中废气处理设备的升级，以排放更少的氮氧化物、硫氧化物、碳氧化物为工业生产活动中大气污染治理的重要目标，并为碳达峰、碳中和的早日达成贡献积极的力量。

可见，大气污染控制工程具有极强的专业性和针对性，工厂的大气污染在未来会进行较大的环境设备升级和改造，就不可避免地要用到环境污染控制所包含的知识，包括颗粒污染物和气态污染物的治理技术，并且会加入新的大气污染控制技术。随着国家对于生态环境保护的投入越来越大，“蓝天计划”将会进一步加大力度，增大范围。大气污染控制在将来会有极好的就业前景，因此，学生学好大气污染控制工程对自己未来的就业会有较大的帮助。

3基于OBE理念的大氣污染控制工程学教学方法

OBE理念最初是由美国教育学者提出的，主要针对工科专业。其主要遵循三个基本理念：成果导向、以学生为中心、持续改进。这些理念对引导和促进专业建设与教学改革、保障和提高工程教育人才培养质量至关重要。同传统的教学方式相比，基于OBE理念的教学方式更加注重从学科导向向目标导向转变、从教师中心向学生中心转变和从质量监控向持续改进转变[3]。

在大气污染控制工程课程教学的过程中，笔者设定了学生听得懂、能理解、会操作的教学目标。在实际讲课的过程中，设计了教学互动、实验互助、实训提高的教学过程。在教学过程中，始终坚持以学生听学自学、教师指导为中心，共同促进学生“听懂、理解、操作”教学目标的达成[4]。

①教学互动。教学互动指的是在教师教学过程中，遵循学生听老师讲解和学生自学相结合的方式。学生对大气污染控制工程知识点的理解较为困难，教师在讲解知识点的时候，应该尽量使用生活中的例子帮助学生进行知识点的理解。例如在讲解吸收法去除气态污染物理论的时候，学生对于双膜理论的理解十分困难。这时候为学生举出生活中的案例，可乐在打开的时候会有气泡冒出，这是液态的二氧化碳先通过液膜，液膜通过气泡的形式进入气膜，从液态的二氧化碳转化为气态的二氧化碳，这就是吸收对于大气污染物的处理的双膜理论在现实生活中的简单应用。老师在教学的过程中利用生活中发生的简单现象，讲解难以理解的理论，使学生容易接受抽象的理论知识。同时，要加强引导学生进行知识的自学，发现专业的可操作性，趣味性，体现“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”的学习态度[5]。

②实验互助。实验互助是指利用做实验的方式使学生对知识有更深层次的了解，从抽象层面过渡到形象具体的层面，持续加深学生对知识的理解和掌握。实受限于学校实验室的配置，很多实验无法实施。因此，教師可以在实验中加入虚拟仿真实验，利用虚拟仿真实验弥补甚至替代学校实验室，对学生进行实验教学，学生在实验教学之后，自己动手做实验，记录实验数据，进行实验数据的分析，查看实验结果，与讲解的理论原理相互印证，实现实验教学对理论教学的有机补充，达到学生听得懂、能理解的教学目标。在为学生讲解旋风除尘器效率的影响因素时，可以通过虚拟仿真软件来进行讲解[6]。在粉尘粒径对于除尘效率的影响虚拟仿真实验中，学生可以自主设定粉尘粒径，并测定除尘器的除尘效率，通过实验结果可以看出粉尘粒径在5um时，除尘效率为70%，当粉尘粒径进一步增大到10um时，除尘效率为80%以上。随着粉尘粒径的增大，除尘效率还会进一步提高。通过实验可以发现旋风除尘器对于粒径较大的粉尘，除尘效率较高。实验的过程和结果能够进一步帮助学生理解旋风除尘器的适用范围、除尘效率、运行原理，促进学生对知识的掌握程度。

③实训提高。理论学习和实验学习的目的是解决生产生活中的实际问题。因此在学生掌握了基础知识、理论知识和运行原理之后，参与具体的实践项目的，形成一个闭环，实现学生的学习从理论到实践的综合转变。大气污染控制工程可以将除尘器或者气体吸收设备作为学生的一个课程实训设计，全面提高学生的理论知识应用能力，同时也能在实训中加深对理论知识的理解和掌握。实训设计项目应该与实际项目相同或者相近，可以选取电厂的除尘和除气项目。

4结论

大气污染控制工程是环境工程专业的核心专业课程，课程具有抽象性和综合性的特点。学生学习的时候容易出现听不懂，学不会，不知道有什么用的困惑。文章从教师的教学实际出发，在OBE教学理念的指引下，提出教学互动、实验互促、实训提高的教学方式，让学生在学习过程中能够听得懂、能理解、会操作。以期能够为大气污染控制工程课程的教学提供一定的理论探索。

*通讯作者：禹怀亮

基金项目：新疆维吾尔自治区重点研发任务专项项目“新疆煤焦化行业VOCs和颗粒物排放特征研究及协同控制技术评估”。

参考文献

[1]陈培林，郭蓉，王勤耕.“大气十条”实施期间南京市PM2.5化学组成与来源的演变特征[J].环境科学，2023，44（1）：1-10.

[2]蔡兴.“蓝天保卫战”空气污染治理效应评估[J].中南大学学报（社会科学版），2022，28（5）：78-91.

[3]莫治新，韦良焕，王晶.基于OBE理念的一流课程环境监测建设的思考[J].黑龙江农业科学，2022（10）：99-102.

[4]叶招莲，马帅帅，屠远，等.基于OBE理念的“大气污染控制工程”课程混合式教学改革与设计[J].江苏理工学院学报，2020，26（6）： 84-89.

[5]刘喆，陈霓.智慧教室环境下的课堂教学互动行为分析——以10个初中数学优质教学视频课例为观察对象[J].现代教育技术，2021，31（9）：28-36.

[6]朱仁成，梅慧，李顺义，等.基于虚拟仿真技术的“大气污染控制工程”教学改革探析[J].现代盐化工，2021，48（1）：140-142.