環(huán)保設(shè)備設(shè)計課程改革研究

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摘要:環(huán)保設(shè)備設(shè)計是環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)的核心課程。以提高環(huán)保設(shè)備設(shè)計課程的教學(xué)效果為目標(biāo)，從教學(xué)內(nèi)容、師資隊伍和學(xué)生主體三方面進行闡述。指出教師是實現(xiàn)“課程改革”的關(guān)鍵因素;教學(xué)內(nèi)容是實現(xiàn)“課程改革”的重要手段;學(xué)生是檢驗“課程改革”效果的主體。環(huán)保設(shè)備設(shè)計課程為培養(yǎng)具有設(shè)計開發(fā)環(huán)保設(shè)備能力的復(fù)合型應(yīng)用人才奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞:環(huán)保設(shè)備設(shè)計;課程改革;教師;學(xué)生

20世紀(jì)70年代開始，全國的環(huán)保產(chǎn)業(yè)隨著中國環(huán)境保護事業(yè)的發(fā)展應(yīng)運而生，并不斷自我創(chuàng)新發(fā)展，在國家經(jīng)濟體制改革和市場競爭的優(yōu)勝劣汰中已經(jīng)脫胎換骨，成為發(fā)展最為迅速的朝陽產(chǎn)業(yè)。為適應(yīng)現(xiàn)代環(huán)保產(chǎn)業(yè)的需求，推進戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的人才培養(yǎng)，2010年教育部批準(zhǔn)環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)為高等學(xué)校特色專業(yè)建設(shè)點之一。環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)正是適應(yīng)了國家對環(huán)保的需求，將機械工程、環(huán)境工程和給排水工程進行有機融合的交叉學(xué)科，旨在解決環(huán)保裝備產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)問題;解決工藝人員不懂制造，機械人員不懂工藝的尷尬局面。環(huán)保設(shè)備設(shè)計是環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)的核心課程，亦是與環(huán)境工程專業(yè)的重要區(qū)別之一［1］。近幾年，隨著環(huán)保產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，環(huán)保設(shè)備制造業(yè)得到了迅速發(fā)展，各類環(huán)保設(shè)備不斷更新?lián)Q代，因此環(huán)保設(shè)備設(shè)計類課程顯得尤為重要。由于不同院校的專業(yè)培養(yǎng)特色不一，因此課程計劃并不完全一致。太原科技大學(xué)的環(huán)保設(shè)備設(shè)計類課程包括水污染治理設(shè)備設(shè)計、大氣污染治理設(shè)備設(shè)計及固廢處理設(shè)備設(shè)計三門課程。該類課程以材料力學(xué)、機械零件、水污染控制工藝、大氣污染控制工藝、固廢處理工藝等課程為基礎(chǔ)，主要介紹應(yīng)用于不同處理工藝的環(huán)保設(shè)備的設(shè)計方法。由于該類課程理論性強、專業(yè)設(shè)備多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有較高的抽象性，導(dǎo)致很多同學(xué)學(xué)習(xí)比較困難，學(xué)習(xí)效果較差。產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展必將需要大量的技術(shù)人才，尤其需要具備設(shè)計能力的復(fù)合型應(yīng)用環(huán)保設(shè)備人才。因此，針對該類課程的教學(xué)進行改革迫在眉睫。本文從教學(xué)內(nèi)容、師資隊伍建設(shè)和學(xué)生主體三個方面進行闡述，旨在提高環(huán)保設(shè)備設(shè)計課程的教學(xué)效果。

1課程改革關(guān)鍵因素研究

1.1教學(xué)內(nèi)容和措施

太原科技大學(xué)為省屬普通本科院校，以培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才為主。環(huán)保設(shè)備設(shè)計類課程為面向我校環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)本科生開設(shè)的專業(yè)核心課程，包括水污染治理設(shè)備設(shè)計、大氣污染控制設(shè)備設(shè)計及固體廢物處理處置設(shè)備設(shè)計三門課程，每門課程32學(xué)時，均開設(shè)于第六個學(xué)期。環(huán)保設(shè)備設(shè)計課程與環(huán)境污染控制工藝課程不同，此類課程是在了解工藝的基礎(chǔ)上，根據(jù)力學(xué)及機械原理等知識對應(yīng)用于不同工藝的環(huán)保設(shè)備進行設(shè)計，主要包括水、氣、固三個方面。環(huán)保設(shè)備設(shè)計課程不僅僅要求學(xué)生學(xué)會簡單的設(shè)備選型，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生具有自主設(shè)計，甚至開發(fā)新型高效環(huán)保設(shè)備的工程能力。以水污染治理設(shè)備設(shè)計中的中心進水輻流式沉淀池為例，環(huán)保設(shè)備專業(yè)的學(xué)生不僅僅要能夠根據(jù)工藝參數(shù)設(shè)計沉淀池的結(jié)構(gòu)尺寸，同時還需要計算中心支撐柱的強度，并校核其是否滿足要求。另外，學(xué)生們還要以力學(xué)、機械原理及零件等的知識儲備為基礎(chǔ)設(shè)計沉淀池驅(qū)動機構(gòu)，包括電機的選擇、傳動比的計算、傳動機構(gòu)設(shè)計和校核等。而這些設(shè)計工作，均需要學(xué)生理解和掌握大量的基礎(chǔ)性力學(xué)公式，同時需要理解設(shè)備設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)里給出的一般公式，即只要求學(xué)生知道如何查找，怎樣正確使用，不需要死記硬背的設(shè)計公式。然而，材料力學(xué)里講授的力學(xué)公式以理論為基礎(chǔ)，并未以實際的環(huán)保設(shè)備結(jié)構(gòu)為研究對象。由于實際環(huán)保設(shè)備結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，需要合理簡化才能進行力學(xué)分析，因此在進行環(huán)保設(shè)備設(shè)計的課堂教學(xué)時，授課教師首先要將復(fù)雜的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡化成合理的易于分析且與原結(jié)構(gòu)相近的力學(xué)模型，該簡化過程是進行力學(xué)分析的關(guān)鍵，需著重講解，引領(lǐng)同學(xué)們用理論解決實際問題。環(huán)保設(shè)備的設(shè)計過程是一件非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ?，涉及到社會?zé)任、道德規(guī)范、法治意識等元素，可靠的設(shè)計能夠極大的推動社會發(fā)展，反之則會給環(huán)境及人身帶來極大的安全事故。因此，除了教材內(nèi)容之外，還應(yīng)該將各種設(shè)備設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)貫穿于課堂之中，讓學(xué)生們深刻體會設(shè)備設(shè)計的精髓。設(shè)備設(shè)計的根本宗旨即在保證安全的前提下盡量經(jīng)濟;設(shè)備設(shè)計雖然需要創(chuàng)新思維，但設(shè)備是應(yīng)用于工程實踐的，不能憑空想象，更不是天馬行空的藝術(shù)設(shè)計。

1.2應(yīng)用多媒體手段

環(huán)保設(shè)備設(shè)計課程的重點研究對象為應(yīng)用于不同處理工藝的環(huán)保設(shè)備，有些設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是設(shè)備動態(tài)的運轉(zhuǎn)過程難以用語言和靜態(tài)的圖片描述。因此可以采用多媒體輔助教學(xué)，把文字和靜態(tài)圖片難以表達清楚的內(nèi)容形象地通過真實視頻或者仿真動畫呈現(xiàn)。多媒體設(shè)備的聲、光、電一體化優(yōu)勢不僅減少了教師課堂書寫工作量，節(jié)約了時間，而且學(xué)生也易于集中注意力，同時也有益于活躍課堂氣氛［2］。多媒體手段的應(yīng)用極大提升了教學(xué)內(nèi)容的傳授效果。如在講授水污染治理設(shè)備時，沉砂池中的氣提設(shè)備通過供氣管將壓縮空氣引入到空氣分布頭，然后通過分布頭內(nèi)提升管上的小孔進入提升管內(nèi)，并高速向上流動，使提升管內(nèi)形成負(fù)壓，將集砂斗內(nèi)的砂沿提升管排到沉砂池外。該過程是一個動態(tài)的快速過程，書面的文字及圖片難以形象地描述沉砂是如何被提升的，通過3D仿真動畫，可以清楚地呈現(xiàn)整個提升過程，有助于學(xué)生的理解，并開闊學(xué)生視野，拓展學(xué)生思維。但在采用多媒體教學(xué)的同時，傳統(tǒng)的教學(xué)手段粉筆加黑板也可以穿插其中。比如對設(shè)備結(jié)構(gòu)進行受力分析時，采用板書效果更好，板書能夠使學(xué)生更容易跟上教師的思維。因此，在該類課程的教學(xué)過程中，信息量大且直觀性強的宜采用多媒體方式，同時輔以靈活性強的板書方式可以起到事半功倍的教學(xué)效果。

1.3實踐教學(xué)

環(huán)保設(shè)備設(shè)計課程理論性強，內(nèi)容多，但學(xué)時不足，學(xué)生們難以理解透徹。尤其在講述設(shè)備的裝配關(guān)系時，學(xué)生們經(jīng)常皺緊眉頭，聽不懂。雖然任課教師會在網(wǎng)上找相關(guān)視頻進行講解，但是因為同學(xué)們沒見過實物、甚至授課老師都沒親眼所見，導(dǎo)致講授起來比較抽象，學(xué)生們難以接受。為此可以安排學(xué)生們?nèi)ハ嚓P(guān)的環(huán)保設(shè)備機械加工制造廠實習(xí)，同學(xué)們可以眼看設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間的連接方式、以及設(shè)備的實際運行等，讓耳聽為虛真正變?yōu)檠垡姙閷?，將抽象的理論轉(zhuǎn)化為能觸摸到的實體，有助于學(xué)生們的理解，同時亦有效地解決了教學(xué)內(nèi)容豐富與學(xué)時有限之間的矛盾。另外，條件允許的話，可以讓學(xué)生參與到工程項目的設(shè)計、選型、調(diào)試和應(yīng)用中來，讓學(xué)生學(xué)習(xí)和實踐實現(xiàn)快速高效的結(jié)合，讓學(xué)生邊學(xué)習(xí)、邊工作，很好地解決學(xué)和用之間的矛盾，更好地實現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)間的“無縫對接”，提高課程的實踐應(yīng)用性，提高綜合職業(yè)能力和創(chuàng)新能力，增強就業(yè)后勁［3］。

1.4師資隊伍

由于環(huán)保設(shè)備設(shè)計課程與力學(xué)和機械知識緊密相關(guān)。首先需要運用力學(xué)原理將復(fù)雜的環(huán)保設(shè)備結(jié)構(gòu)簡化為力學(xué)模型，然后進行受力分析，進而對該設(shè)備進行強度設(shè)計和校核。因此本類課程對任課教師的要求較高，既需要具備扎實的力學(xué)基礎(chǔ)和機械基礎(chǔ)，同時還需要了解相關(guān)環(huán)境工藝課程。然而同時具備相關(guān)能力的老師寥寥無幾。目前環(huán)保設(shè)備專業(yè)的教師出身復(fù)雜主要包括環(huán)境工程、化工機械、給排水工程，大部分教師畢業(yè)于環(huán)境工程專業(yè)，尚不能完全滿足教學(xué)的需要。因此需要相應(yīng)教師補齊短板。通常具有化工機械或機械背景的教師學(xué)習(xí)環(huán)境工藝方面的內(nèi)容較環(huán)境工程或給排水工程背景的教師學(xué)習(xí)力學(xué)和機械的知識相對容易。因此為了滿足專業(yè)對教師的需求求，可以對化工機械或機械背景的老師培訓(xùn)環(huán)境工程內(nèi)容，使其成為精通力學(xué)和機械，同時又了解環(huán)境工程的復(fù)合型教師。工程教育的教學(xué)離不開工程實踐，為此在工程教育領(lǐng)域尤其要由追求“發(fā)現(xiàn)的學(xué)術(shù)”向“教學(xué)的學(xué)術(shù)”及實踐能力相得益彰轉(zhuǎn)變［4］。然而，目前大部分教師的理論能力非常強，但企業(yè)實踐經(jīng)驗較少，導(dǎo)致實際教學(xué)過程中出現(xiàn)理論和實際脫節(jié)的現(xiàn)象。因此必須注重教師工程能力的培養(yǎng)，只有教師具備較強的工程能力才能將相關(guān)知識傳授給學(xué)生，進而提高學(xué)生工程能力。為此，一方面應(yīng)提高現(xiàn)有教師的工程能力，可以選派相應(yīng)教師赴相關(guān)企業(yè)進修，參加實際設(shè)備設(shè)計的工程項目，更深層次的理解設(shè)備的精髓，促進教師理論教學(xué)和實踐教學(xué)的融合。另一方面，亦可聘請具有豐富實踐經(jīng)驗的優(yōu)秀工程師到校為教師進行工程能力的培訓(xùn)，進而提高教師工程實踐的勝任度。第三，引進企業(yè)中具有工程實踐經(jīng)驗的優(yōu)秀工程師參與實踐教學(xué)，在學(xué)生進入企業(yè)的實習(xí)的過程中，實施學(xué)校和企業(yè)共同指導(dǎo)學(xué)生的“雙導(dǎo)師制”，共同指導(dǎo)學(xué)生，共同評價考核學(xué)生。在培養(yǎng)大學(xué)生過程中注入社會及企業(yè)因素［5］。

1.5學(xué)生方面

由于環(huán)保設(shè)備設(shè)計的理論性更強，需要的力學(xué)及機械知識更多，因此對同學(xué)們是一種挑戰(zhàn)亦是一種鍛煉。通過對學(xué)生們的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分同學(xué)認(rèn)為理論力學(xué)和材料力學(xué)知識枯燥難懂，而機械零件知識又過于抽象，難于理解，因此學(xué)習(xí)起來非常費勁，期末考試成績普遍偏低，導(dǎo)致環(huán)保設(shè)備專業(yè)學(xué)生的平均績點低于環(huán)境工程。因此學(xué)生們對這些課程產(chǎn)生了敬畏心理，進而導(dǎo)致環(huán)保設(shè)備設(shè)計專業(yè)課程的學(xué)習(xí)效果不佳。為了讓學(xué)生們更好的學(xué)習(xí)環(huán)保設(shè)備設(shè)計課程，首先，要樹立正確的學(xué)習(xí)觀念，步入大學(xué)，意味著“要我學(xué)”的階段已經(jīng)結(jié)束，而新的學(xué)習(xí)生涯“我要學(xué)”即將開始;四年的本科學(xué)習(xí)不是想象中的輕松，不下一番苦功難以學(xué)業(yè)有成。其次，要提高學(xué)生們的主動性，理論知識雖然枯燥，但相當(dāng)重要，時時刻刻給自己準(zhǔn)確定位，認(rèn)真上課，及時解決自己的疑問。大學(xué)里不再有人逼迫你學(xué)習(xí)，也沒有人給你制定計劃，因此自己應(yīng)該學(xué)會制定目標(biāo)，和自己的昨天進行對比，和自己的潛能對比。當(dāng)你選擇了拼搏與超越，成功與輝煌將不會遙遠(yuǎn)。

2結(jié)語

發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè)，是培育發(fā)展新動能、提升綠色競爭力的重大舉措。環(huán)保設(shè)備設(shè)計作為環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)的核心課程，對提高人才培養(yǎng)質(zhì)量至關(guān)重要。師資隊伍建設(shè)是提高環(huán)保設(shè)備設(shè)計課程效果的關(guān)鍵因素，教學(xué)內(nèi)容是達到課程目標(biāo)的重要手段，而學(xué)生主體則是課程目標(biāo)效果的重要體現(xiàn)。環(huán)保設(shè)備設(shè)計課程改革為培養(yǎng)具有設(shè)計開發(fā)環(huán)保設(shè)備能力的復(fù)合型應(yīng)用人才奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。

參考文獻

［1］馮國紅，高麗兵，郝紅，等.環(huán)保設(shè)備設(shè)計“課程思政”探討研究［J］．高教學(xué)刊，2019(25):102－104.

［2］傅小飛，高永，蔣莉，等.《環(huán)保設(shè)備基礎(chǔ)》教學(xué)模式改革與應(yīng)用型學(xué)生培養(yǎng)［J］．廣東化工，2017，44(17):198－199.

［3］師東陽.環(huán)保設(shè)備選型與應(yīng)用課程教學(xué)改革研究與實踐［J］．河南機電高等專科學(xué)校學(xué)報，2012，20(1):96－98.

［4］張振林.地方本科高校開展高等工程教育專業(yè)認(rèn)證的思考［J］．湖北工程學(xué)院學(xué)報，2019，39(4):44－48.

［5］張穎捷，張洪文，姜彥.淺談工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下學(xué)生能力的培養(yǎng)［J］．廣東化工，2016，43(19):206－207.

作者：馮國紅 高麗兵 曹艷芝 郭少青 單位：太原科技大學(xué)