方法論教學(xué)環(huán)境工程論文

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1內(nèi)容和與側(cè)重點(diǎn)

“物料與能量衡算”、“微觀過(guò)程解析”和“變化速率的數(shù)學(xué)表達(dá)”三部分內(nèi)容是環(huán)境工程中分析問(wèn)題的基本方法，方法論教學(xué)基本上圍繞這三方面進(jìn)行。其中“物料與能量衡算”應(yīng)是重點(diǎn)，因?yàn)楹馑惴椒ㄊ黔h(huán)境問(wèn)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(gè)環(huán)境專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才必備的基本素養(yǎng)。在環(huán)境學(xué)科，“物料與能量衡算”方法是最基本但也是最強(qiáng)大的工具，是許多環(huán)境行業(yè)開(kāi)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(jì)計(jì)算中，污染物及其他相關(guān)物料的衡算通常是整個(gè)過(guò)程的第一步，如好氧生物處理工藝設(shè)計(jì)時(shí)，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(píng)價(jià)、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?cè)u(píng)價(jià)工作非常重要的步驟與內(nèi)容組成，衡算結(jié)果是給予評(píng)價(jià)結(jié)論的重要依據(jù)；而環(huán)境管理與監(jiān)督中，各項(xiàng)生產(chǎn)過(guò)程中節(jié)能減排量核定及廢棄物偷排的認(rèn)定等，都可以依據(jù)某種關(guān)鍵物料的衡算進(jìn)行，如燃煤電廠煙氣脫硫量的核定，主要手段就是對(duì)煤中的硫進(jìn)行衡算。

2方法論教學(xué)目標(biāo)的明確與側(cè)重

方法論教學(xué)可以在穿插在相應(yīng)技術(shù)原理部分的教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行，但在教學(xué)時(shí)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(xué)目標(biāo)之一。在專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)過(guò)程中，對(duì)于具體的、有形的知識(shí)點(diǎn)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(xué)目標(biāo)。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(jì)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(lèi)似的計(jì)算方程模式，環(huán)境工程原理教學(xué)過(guò)程中很容易將這些方程式作為要求學(xué)生掌握的知識(shí)點(diǎn)，而學(xué)生對(duì)此部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，也經(jīng)常會(huì)認(rèn)為掌握這些方程就夠了。具體方程的掌握對(duì)于使用“物料與能量衡算”的方法解決問(wèn)題固然重要，但僅僅掌握這些方程，只能解決常規(guī)的問(wèn)題，如：環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的水平衡、能量平衡等已經(jīng)有使用先例的情況。對(duì)于未有過(guò)使用先例的新問(wèn)題，若不能意識(shí)到可用此方法來(lái)解決，即便把所有方程都爛熟于心也沒(méi)有用，而后者則需要學(xué)生建立起衡算的思維，有了衡算的思維方式，遇到相關(guān)問(wèn)題時(shí)，才能夠較敏捷地意識(shí)到可用其中涉及的物質(zhì)或能量的衡算來(lái)解決問(wèn)題。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，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(xué)、物理及化學(xué)的基礎(chǔ)，已經(jīng)屬于學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上還要掌握其背后的方法，無(wú)疑更增加了教學(xué)和學(xué)習(xí)的難度。特別是目前專(zhuān)業(yè)課學(xué)時(shí)普遍被縮短形勢(shì)下，要達(dá)到雙重教學(xué)目標(biāo)，可能需要教學(xué)能力較強(qiáng)的老師，及領(lǐng)悟能力較高的學(xué)生。這種情況下，教師通過(guò)對(duì)技術(shù)原理知識(shí)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(qiáng)的學(xué)生既能將相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)掌握，也能領(lǐng)會(huì)其背后的方法體系，進(jìn)而形成自己的思維方法。但對(duì)于許多時(shí)候來(lái)說(shuō)，并不是一個(gè)普遍的情況，因此，教學(xué)目標(biāo)設(shè)定上面臨一個(gè)優(yōu)先序及取舍問(wèn)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(xué)目標(biāo)，而其中涉及的各種衡算方程的掌握作為次要教學(xué)目標(biāo)。只要學(xué)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(lái)，不用刻意去掌握。涉及到“微觀過(guò)程解析”和“變化速率的數(shù)學(xué)表達(dá)”2種方法的各種技術(shù)原理分析及方程，往往學(xué)習(xí)和掌握起來(lái)比較困難，教學(xué)時(shí)先側(cè)重這些技術(shù)原理等知識(shí)掌握，思維方式的培養(yǎng)作為輔助目標(biāo)。

3通過(guò)案例教學(xué)強(qiáng)化學(xué)生的思維方式

與環(huán)境工程原理知識(shí)點(diǎn)比較，方法論更加抽象，如何把這些抽象的東西具體化，讓學(xué)生體會(huì)和領(lǐng)悟是達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的關(guān)鍵。案例教學(xué)是比較好的手段，特別是在衡算思維方式培養(yǎng)方面。要達(dá)到好的教學(xué)效果，案例選擇是關(guān)鍵。首先應(yīng)選擇涉及的過(guò)程比較容易理解同時(shí)又可以提起同學(xué)興趣的案例。案例因?yàn)楸容^貼近日常生活，很容易提起同學(xué)討論的興趣，還可以有更多角度提問(wèn)，如：要保證甲醛不超標(biāo)，排風(fēng)扇換氣量應(yīng)設(shè)計(jì)為多少？只能允許多少人吸煙？或使用空氣清新劑的話其對(duì)甲醛轉(zhuǎn)化速率應(yīng)達(dá)到多少等等，都是學(xué)生很感興趣的，愿意積極思考討論。此案例因?yàn)楸容^貼近日常生活，很容易提起同學(xué)討論的興趣，這個(gè)案例還可以有更多角度提問(wèn)，如：要保證甲醛不超標(biāo)，排風(fēng)扇換氣量應(yīng)設(shè)計(jì)為多少？只能允許多少人吸煙？或使用空氣清新劑的話其對(duì)甲醛轉(zhuǎn)化速率應(yīng)達(dá)到多少等等，都是學(xué)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(wèn)題的技巧，教學(xué)過(guò)程中也可以為學(xué)生進(jìn)行總結(jié)，如：以相同效果為衡量的等當(dāng)量處理方法(利用當(dāng)量長(zhǎng)度表征管件阻力損失和當(dāng)量厚度濾餅層表征過(guò)濾介質(zhì)的阻力)；及非充分條件下的求解使用的試錯(cuò)法(沉降速度計(jì)算的試差法)等。

5結(jié)語(yǔ)

總之，環(huán)境工程原理課程中涉及了多種環(huán)境問(wèn)題解決的方法，在教學(xué)過(guò)程中注意培養(yǎng)學(xué)生對(duì)這些方法運(yùn)用和掌握，不但有利于學(xué)生學(xué)習(xí)技術(shù)原理知識(shí)，也有助于培養(yǎng)他們分析解決環(huán)境問(wèn)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(xué)資源環(huán)境學(xué)院