馮國紅，高麗兵，曹艷芝，郭少青

(太原科技大學 環(huán)境與安全學院，山西 太原 030024)

20世紀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年教育部批準環(huán)保設備工程專業(yè)為高等學校特色專業(yè)建設點之一。環(huán)保設備工程專業(yè)正是適應了國家對環(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科，旨在解決環(huán)保裝備產(chǎn)業(yè)的新技術問題；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)保設備設計是環(huán)保設備工程專業(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)保設備制造業(yè)得到了迅速發(fā)展，各類環(huán)保設備不斷更新?lián)Q代，因此環(huán)保設備設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。太原科技大學的環(huán)保設備設計類課程包括水污染治理設備設計、大氣污染治理設備設計及固廢處理設備設計三門課程。該類課程以材料力學、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，主要介紹應用于不同處理工藝的環(huán)保設備的設計方法。由于該類課程理論性強、專業(yè)設備多、結(jié)構復雜，具有較高的抽象性，導致很多同學學習比較困難，學習效果較差。

產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展必將需要大量的技術人才，尤其需要具備設計能力的復合型應用環(huán)保設備人才。因此，針對該類課程的教學進行改革迫在眉睫。本文從教學內(nèi)容、師資隊伍建設和學生主體三個方面進行闡述，旨在提高環(huán)保設備設計課程的教學效果。

1 課程改革關鍵因素研究

1.1 教學內(nèi)容和措施

太原科技大學為省屬普通本科院校，以培養(yǎng)應用型本科人才為主。環(huán)保設備設計類課程為面向我校環(huán)保設備工程專業(yè)本科生開設的專業(yè)核心課程，包括水污染治理設備設計、大氣污染控制設備設計及固體廢物處理處置設備設計三門課程，每門課程32學時，均開設于第六個學期。

環(huán)保設備設計課程與環(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上，根據(jù)力學及機械原理等知識對應用于不同工藝的環(huán)保設備進行設計，主要包括水、氣、固三個方面。環(huán)保設備設計課程不僅僅要求學生學會簡單的設備選型，更重要的是培養(yǎng)學生具有自主設計，甚至開發(fā)新型高效環(huán)保設備的工程能力。以水污染治理設備設計中的中心進水輻流式沉淀池為例，環(huán)保設備專業(yè)的學生不僅僅要能夠根據(jù)工藝參數(shù)設計沉淀池的結(jié)構尺寸，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，學生們還要以力學、機械原理及零件等的知識儲備為基礎設計沉淀池驅(qū)動機構，包括電機的選擇、傳動比的計算、傳動機構設計和校核等。而這些設計工作，均需要學生理解和掌握大量的基礎性力學公式，同時需要理解設備設計標準里給出的一般公式，即只要求學生知道如何查找，怎樣正確使用，不需要死記硬背的設計公式。

然而，材料力學里講授的力學公式以理論為基礎，并未以實際的環(huán)保設備結(jié)構為研究對象。由于實際環(huán)保設備結(jié)構較為復雜，需要合理簡化才能進行力學分析，因此在進行環(huán)保設備設計的課堂教學時，授課教師首先要將復雜的設備結(jié)構簡化成合理的易于分析且與原結(jié)構相近的力學模型，該簡化過程是進行力學分析的關鍵，需著重講解，引領同學們用理論解決實際問題。

環(huán)保設備的設計過程是一件非常嚴謹?shù)墓ぷ鳎婕暗缴鐣熑?、道德?guī)范、法治意識等元素，可靠的設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，還應該將各種設備設計標準貫穿于課堂之中，讓學生們深刻體會設備設計的精髓。設備設計的根本宗旨即在保證安全的前提下盡量經(jīng)濟；設備設計雖然需要創(chuàng)新思維，但設備是應用于工程實踐的，不能憑空想象，更不是天馬行空的藝術設計。

1.2 應用多媒體手段

環(huán)保設備設計課程的重點研究對象為應用于不同處理工藝的環(huán)保設備，有些設備結(jié)構復雜，尤其是設備動態(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，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]。多媒體手段的應用極大提升了教學內(nèi)容的傳授效果。如在講授水污染治理設備時，沉砂池中的氣提設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，有助于學生的理解，并開闊學生視野，拓展學生思維。但在采用多媒體教學的同時，傳統(tǒng)的教學手段粉筆加黑板也可以穿插其中。比如對設備結(jié)構進行受力分析時，采用板書效果更好，板書能夠使學生更容易跟上教師的思維。因此，在該類課程的教學過程中，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效果。

1.3 實踐教學

環(huán)保設備設計課程理論性強，內(nèi)容多，但學時不足，學生們難以理解透徹。尤其在講述設備的裝配關系時，學生們經(jīng)常皺緊眉頭，聽不懂。雖然任課教師會在網(wǎng)上找相關視頻進行講解，但是因為同學們沒見過實物、甚至授課老師都沒親眼所見，導致講授起來比較抽象，學生們難以接受。為此可以安排學生們?nèi)ハ嚓P的環(huán)保設備機械加工制造廠實習，同學們可以眼看設備的具體結(jié)構、結(jié)構與結(jié)構之間的連接方式、以及設備的實際運行等，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，有助于學生們的理解，同時亦有效地解決了教學內(nèi)容豐富與學時有限之間的矛盾。

另外，條件允許的話，可以讓學生參與到工程項目的設計、選型、調(diào)試和應用中來，讓學生學習和實踐實現(xiàn)快速高效的結(jié)合，讓學生邊學習、邊工作，很好地解決學和用之間的矛盾，更好地實現(xiàn)學校與企業(yè)間的“無縫對接”，提高課程的實踐應用性，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)保設備設計課程與力學和機械知識緊密相關。首先需要運用力學原理將復雜的環(huán)保設備結(jié)構簡化為力學模型，然后進行受力分析，進而對該設備進行強度設計和校核。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基礎和機械基礎，同時還需要了解相關環(huán)境工藝課程。然而同時具備相關能力的老師寥寥無幾。目前環(huán)保設備專業(yè)的教師出身復雜主要包括環(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的需要。因此需要相應教師補齊短板。通常具有化工機械或機械背景的教師學習環(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習力學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環(huán)境工程內(nèi)容，使其成為精通力學和機械，同時又了解環(huán)境工程的復合型教師。

工程教育的教學離不開工程實踐，為此在工程教育領域尤其要由追求“發(fā)現(xiàn)的學術”向“教學的學術”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，導致實際教學過程中出現(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知識傳授給學生，進而提高學生工程能力。為此，一方面應提高現(xiàn)有教師的工程能力，可以選派相應教師赴相關企業(yè)進修，參加實際設備設計的工程項目，更深層次的理解設備的精髓，促進教師理論教學和實踐教學的融合。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，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，在學生進入企業(yè)的實習的過程中，實施學校和企業(yè)共同指導學生的“雙導師制”，共同指導學生，共同評價考核學生。在培養(yǎng)大學生過程中注入社會及企業(yè)因素[5]。

1.5 學生方面

由于環(huán)保設備設計的理論性更強，需要的力學及機械知識更多，因此對同學們是一種挑戰(zhàn)亦是一種鍛煉。通過對學生們的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分同學認為理論力學和材料力學知識枯燥難懂，而機械零件知識又過于抽象，難于理解，因此學習起來非常費勁，期末考試成績普遍偏低，導致環(huán)保設備專業(yè)學生的平均績點低于環(huán)境工程。因此學生們對這些課程產(chǎn)生了敬畏心理，進而導致環(huán)保設備設計專業(yè)課程的學習效果不佳。

為了讓學生們更好的學習環(huán)保設備設計課程，首先，要樹立正確的學習觀念，步入大學，意味著“要我學”的階段已經(jīng)結(jié)束，而新的學習生涯“我要學”即將開始；四年的本科學習不是想象中的輕松，不下一番苦功難以學業(yè)有成。其次，要提高學生們的主動性，理論知識雖然枯燥，但相當重要，時時刻刻給自己準確定位，認真上課，及時解決自己的疑問。大學里不再有人逼迫你學習，也沒有人給你制定計劃，因此自己應該學會制定目標，和自己的昨天進行對比，和自己的潛能對比。當你選擇了拼搏與超越，成功與輝煌將不會遙遠。

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)保設備設計作為環(huán)保設備工程專業(yè)的核心課程，對提高人才培養(yǎng)質(zhì)量至關重要。師資隊伍建設是提高環(huán)保設備設計課程效果的關鍵因素，教學內(nèi)容是達到課程目標的重要手段，而學生主體則是課程目標效果的重要體現(xiàn)。環(huán)保設備設計課程改革為培養(yǎng)具有設計開發(fā)環(huán)保設備能力的復合型應用人才奠定了堅實的理論基礎。