方法論教學環(huán)境工程論文

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1內(nèi)容和與側(cè)重點

“物料與能量衡算”、“微觀過程解析”和“變化速率的數(shù)學表達”三部分內(nèi)容是環(huán)境工程中分析問題的基本方法，方法論教學基本上圍繞這三方面進行。其中“物料與能量衡算”應(yīng)是重點，因為衡算方法是環(huán)境問題分析的基本工具，方法背后所體現(xiàn)的衡算思維模式應(yīng)該是每個環(huán)境專業(yè)技術(shù)人才必備的基本素養(yǎng)。在環(huán)境學科，“物料與能量衡算”方法是最基本但也是最強大的工具，是許多環(huán)境行業(yè)開展技術(shù)工作的必備方法。首先，各種污染物控制工程的設(shè)計計算中，污染物及其他相關(guān)物料的衡算通常是整個過程的第一步，如好氧生物處理工藝設(shè)計時，氧氣供應(yīng)與消耗的衡算等；其次，環(huán)境咨詢行業(yè)：環(huán)境影響評價、清潔生產(chǎn)審核、節(jié)能審核中涉及的水平衡、能源平衡、有毒有害原輔材料平衡等都是“物料與能量衡算”范疇，是這些咨詢評價工作非常重要的步驟與內(nèi)容組成，衡算結(jié)果是給予評價結(jié)論的重要依據(jù)；而環(huán)境管理與監(jiān)督中，各項生產(chǎn)過程中節(jié)能減排量核定及廢棄物偷排的認定等，都可以依據(jù)某種關(guān)鍵物料的衡算進行，如燃煤電廠煙氣脫硫量的核定，主要手段就是對煤中的硫進行衡算。

2方法論教學目標的明確與側(cè)重

方法論教學可以在穿插在相應(yīng)技術(shù)原理部分的教學過程中進行，但在教學時應(yīng)明確：相應(yīng)的思維方式培養(yǎng)與建立也是該部分的教學目標之一。在專業(yè)課程教學過程中，對于具體的、有形的知識點的掌握，如環(huán)境工程原理的各種方程或規(guī)律，往往成為首要的教學目標。環(huán)境工程3種方法體系中的“物料與能量衡算”部分，“質(zhì)量衡算”通常被總結(jié)為輸入、輸出、轉(zhuǎn)化和積累量之間的計算方程，及在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出不同情況下的衡算方程式，“能量衡算”同樣也有類似的計算方程模式，環(huán)境工程原理教學過程中很容易將這些方程式作為要求學生掌握的知識點，而學生對此部分內(nèi)容的學習，也經(jīng)常會認為掌握這些方程就夠了。具體方程的掌握對于使用“物料與能量衡算”的方法解決問題固然重要，但僅僅掌握這些方程，只能解決常規(guī)的問題，如：環(huán)境影響評價中的水平衡、能量平衡等已經(jīng)有使用先例的情況。對于未有過使用先例的新問題，若不能意識到可用此方法來解決，即便把所有方程都爛熟于心也沒有用，而后者則需要學生建立起衡算的思維，有了衡算的思維方式，遇到相關(guān)問題時，才能夠較敏捷地意識到可用其中涉及的物質(zhì)或能量的衡算來解決問題。對于學生來說，理解與掌握環(huán)境工程原理課程所涉及的各種基本技術(shù)方程，需要有較好的高等數(shù)學、物理及化學的基礎(chǔ)，已經(jīng)屬于學習的難點，在此基礎(chǔ)上還要掌握其背后的方法，無疑更增加了教學和學習的難度。特別是目前專業(yè)課學時普遍被縮短形勢下，要達到雙重教學目標，可能需要教學能力較強的老師，及領(lǐng)悟能力較高的學生。這種情況下，教師通過對技術(shù)原理知識體系深入淺出的講解，將所涉及的方法融匯其中，在潛移默化中，領(lǐng)悟能力強的學生既能將相關(guān)的知識點掌握，也能領(lǐng)會其背后的方法體系，進而形成自己的思維方法。但對于許多時候來說，并不是一個普遍的情況，因此，教學目標設(shè)定上面臨一個優(yōu)先序及取舍問題。環(huán)境工程原理3種方法體系中，“物料與能量衡算”，可將衡算思維方式培養(yǎng)作為首要教學目標，而其中涉及的各種衡算方程的掌握作為次要教學目標。只要學生能建立起衡算的思維方式，各種衡算方程也就較易被推導(dǎo)出來，不用刻意去掌握。涉及到“微觀過程解析”和“變化速率的數(shù)學表達”2種方法的各種技術(shù)原理分析及方程，往往學習和掌握起來比較困難，教學時先側(cè)重這些技術(shù)原理等知識掌握，思維方式的培養(yǎng)作為輔助目標。

3通過案例教學強化學生的思維方式

與環(huán)境工程原理知識點比較，方法論更加抽象，如何把這些抽象的東西具體化，讓學生體會和領(lǐng)悟是達到教學目標的關(guān)鍵。案例教學是比較好的手段，特別是在衡算思維方式培養(yǎng)方面。要達到好的教學效果，案例選擇是關(guān)鍵。首先應(yīng)選擇涉及的過程比較容易理解同時又可以提起同學興趣的案例。案例因為比較貼近日常生活，很容易提起同學討論的興趣，還可以有更多角度提問，如：要保證甲醛不超標，排風扇換氣量應(yīng)設(shè)計為多少？只能允許多少人吸煙？或使用空氣清新劑的話其對甲醛轉(zhuǎn)化速率應(yīng)達到多少等等，都是學生很感興趣的，愿意積極思考討論。此案例因為比較貼近日常生活，很容易提起同學討論的興趣，這個案例還可以有更多角度提問，如：要保證甲醛不超標，排風扇換氣量應(yīng)設(shè)計為多少？只能允許多少人吸煙？或使用空氣清新劑的話其對甲醛轉(zhuǎn)化速率應(yīng)達到多少等等，都是學生很感興趣的，愿意積極思考討論。

4其他

環(huán)境工程原理課程中，除了上述提到的3種方法體系外，還有一些小的解決問題的技巧，教學過程中也可以為學生進行總結(jié)，如：以相同效果為衡量的等當量處理方法(利用當量長度表征管件阻力損失和當量厚度濾餅層表征過濾介質(zhì)的阻力)；及非充分條件下的求解使用的試錯法(沉降速度計算的試差法)等。

5結(jié)語

總之，環(huán)境工程原理課程中涉及了多種環(huán)境問題解決的方法，在教學過程中注意培養(yǎng)學生對這些方法運用和掌握，不但有利于學生學習技術(shù)原理知識，也有助于培養(yǎng)他們分析解決環(huán)境問題的能力，為環(huán)境行業(yè)創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)提供支撐。

作者：種云霄 余光偉 黃榮 單位：華南農(nóng)業(yè)大學資源環(huán)境學院