“双碳”与新工科背景下《大气污染控制工程》教学方法创新及学生工程素养培育路径研究

“双碳”与新工科背景下《大气污染控制工程》教学方法创新及学生工程素养培育路径研究

鲍林发

（绍兴文理学院 、邮编:312000）

摘要：本文围绕“双碳”与新工科背景下《大气污染控制工程》的教学改革展开研究。探讨了传统教学方法在当前背景下的局限性，分析了教学方法创新的必要性与紧迫性。提出了一系列包括项目式教学、信息化教学手段应用、跨学科融合教学等创新教学方法，并阐述了如何通过优化课程体系、加强实践教学环节、提升教师工程能力以及完善考核评价体系来培育学生的工程素养，旨在为环境类专业教学改革提供有益参考，培养出符合“双碳”战略需求的高素质工程技术人才。

关键词：“双碳”；新工科；大气污染控制工程；教学方法创新；工程素养培育

一、引言

随着全球气候变化问题日益严峻，我国提出“双碳”战略目标，即二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和。这一战略的实施对各行业产生了深远影响，尤其在环境保护领域，对大气污染控制提出了更高的要求。同时，新工科建设强调工程教育的创新性、综合性和实践性，注重培养学生的工程实践能力、创新能力和跨学科思维。在这样的双重背景下，《大气污染控制工程》作为环境类专业的核心课程，其教学方法的创新以及学生工程素养的培育至关重要。传统的教学方法已难以满足新时代对大气污染控制专业人才的需求，探索新的教学路径与方法，提升教学质量，培养具有扎实理论基础、较强实践能力和创新精神的工程人才，成为当前环境类专业教育教学改革的关键任务。

二、传统《大气污染控制工程》教学方法的局限性

传统教学方法在《大气污染控制工程》课程中主要以课堂讲授为主，教师侧重于理论知识的灌输，学生处于被动接受状态。这种教学方式存在诸多弊端，教学内容与实际工程应用脱节较为严重。课程中的原理、工艺等知识往往停留在书本层面，学生对其在实际大气污染控制工程项目中的具体应用缺乏直观认识，难以理解如何将所学理论转化为实际解决方案，导致学生在毕业后进入工作岗位时，不能迅速适应实际工程需求，需要较长时间的磨合与学习。

三、“双碳”与新工科背景下教学方法创新策略

（一）项目式教学法

项目式教学法是将课程知识点融入实际大气污染控制项目中，让学生以小组形式完成项目任务。教师提出具体的大气污染控制项目，如某工业区域的废气综合治理项目，涵盖从污染源调查、污染状况分析、控制方案设计到设备选型与运行维护等一系列环节。学生通过自主收集资料、实地调研、方案论证、团队协作等过程，深入理解和掌握课程知识，并在实际操作中提升解决问题的能力。在项目实施过程中，学生不仅要运用大气污染控制的专业知识，还需涉及工程制图、设备原理、环境监测、经济成本核算等多学科知识，实现了跨学科知识的融合应用，有助于培养学生的综合工程素养和团队协作精神。

（二）信息化教学手段的应用

借助现代信息技术，丰富教学资源和教学形式。利用虚拟仿真软件创建大气污染控制工程的虚拟场景，学生可以在虚拟环境中进行设备操作、工艺流程模拟、事故应急处理等实践活动，突破了传统实践教学在时间和空间上的限制，提高了实践教学的安全性和可重复性。例如，通过虚拟仿真让学生直观感受不同类型大气污染治理设备的内部结构和运行原理，了解污染物在设备中的迁移转化过程，增强学生的感性认识。同时，教师可以录制微课视频，针对课程中的重点、难点问题进行详细讲解，方便学生课后自主学习和复习。

（三）跨学科融合教学

大气污染控制工程涉及多个学科领域，如化学、物理、材料学、机械工程、自动化控制等。在教学过程中，应打破学科界限，开展跨学科融合教学。邀请相关学科的教师共同参与课程教学，例如，在讲解大气污染治理设备时，由机械工程专业教师介绍设备的机械结构设计与制造工艺，自动化控制专业教师讲解设备的自动化控制系统原理与调试方法，环境专业教师则侧重阐述设备的工作原理与环境效益。通过多学科教师的协同教学，使学生建立起完整的知识体系，培养学生的跨学科思维能力，提高学生综合运用多学科知识解决大气污染控制实际问题的能力，以适应“双碳”战略下复杂多变的工程技术需求。

四、“双碳”与新工科背景下学生工程素养培育路径

（一）优化课程体系

以“双碳”目标为导向，对《大气污染控制工程》课程体系进行优化。增加与“双碳”相关的前沿知识和技术内容，如碳捕集与封存技术在大气污染控制中的应用、清洁能源替代对大气环境质量的影响、低碳排放大气污染控制技术创新等。同时，注重课程体系的系统性和连贯性，加强与其他相关课程的衔接与整合，如环境化学、环境工程原理、大气环境学等，使学生形成完整的大气污染控制知识网络。

（二）加强实践教学环节

构建多层次、多元化的实践教学体系。除了传统的实验教学外，增加课程设计、实习实训、毕业设计等实践环节的比重和难度。课程设计要求学生针对某一具体的大气污染控制项目进行详细的工程设计，包括工艺流程设计、设备选型计算、平面布置图绘制、工程经济分析等，培养学生的工程设计能力和综合应用能力。实习实训环节安排学生到大气污染治理企业、环保监测站、科研机构等单位进行实地实习，让学生亲身体验实际工程环境和工作流程，了解行业最新技术和发展动态，积累工程实践经验，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。

（三）提升教师工程能力

教师的工程能力是培养学生工程素养的关键因素之一。鼓励教师参与企业工程项目实践，通过挂职锻炼、合作研发等方式，深入了解大气污染控制工程的实际需求和行业发展趋势，积累工程实践经验，提高自身的工程实践能力和技术水平。同时，学校应加强与企业的合作交流，聘请企业一线工程师担任兼职教师，参与课程教学、实践指导和毕业设计评审等环节，将实际工程案例和工程经验带入课堂，使教学内容更贴近工程实际，培养学生的工程意识和实践能力。

（四）完善考核评价体系

建立科学合理的考核评价体系，全面、客观、准确地评价学生的学习成果和工程素养。考核内容应涵盖理论知识、实践技能、创新能力、团队协作、工程伦理等多个方面，注重过程性评价与终结性评价相结合。

五、结语

在“双碳”与新工科背景下，《大气污染控制工程》的教学方法创新及学生工程素养培育是一项长期而艰巨的任务。通过实施项目式教学、应用信息化教学手段、开展跨学科融合教学等方法创新策略，以及优化课程体系、加强实践教学、提升教师工程能力和完善考核评价体系等工程素养培育路径，能够有效提高教学质量，激发学生的学习兴趣和创新能力，培养学生的工程实践能力和综合素养，使学生更好地适应“双碳”战略下大气污染控制领域对高素质工程技术人才的需求，为我国环境保护事业和可持续发展做出贡献。然而，教学改革是一个不断探索和完善的过程，需要广大教育工作者持续关注行业发展动态，结合教学实际情况，不断优化教学方法和培育路径，为培养更多优秀的环境工程人才而努力。

参考文献

[1] 郝吉明, 马广大, 王书肖. 《大气污染控制工程》[M]. 北京: 高等教育出版社, 2018.

[2] 林春绵, 潘志彦, 秦宝平. 《新工科背景下环境工程专业教学改革探索》[J]. 《高等工程教育研究》, 2019, 1(1): 111 - 115.

[3] 何建坤. 《“双碳”目标下的能源革命与绿色发展》[M]. 北京: 中国环境出版集团, 2021.

项目资助信息：2023年绍兴市高等教育教学改革研究项目（编号SXSJG202331）和2021年度校级教学改革研究项目