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摘要：環境污染問題，特別是大氣環境污染問題已經越來越受到人們的重視，冶金行業作為傳統的高污染行業，對大氣污染有著舉足輕重的影響。解決問題的關鍵在于人才培養，在冶金專業的教學實踐中設置環保類課程應當受到關注。通過一系列教學改革，增設冶金大氣污染與控制課程，在增長環保意識的同時，提升學生解決大氣污染問題能力，為冶金行業的環保事業培養人才。
關鍵詞：大氣污染；冶金行業；課程改革
大氣污染物的貢獻源有很多，作為國民經濟發展的支柱產業——冶金行業排放了大量的大氣污染物，特別是燒結、焦化等工序產生了大量對健康危害極大的污染物，如二噁英等，更是控制大氣污染物排放的重點[1-5]。據相關研究，冶金是大氣中二氧化硫、氮氧化物和煙（粉）塵等污染物的主要貢獻行業之一，部分排放物的排放比例占社會總排放量可高達10%以上。像唐山這樣的城市，冶金行業對大氣PM2.5的貢獻率更是達到了20～40%[6-7]。由于冶金行業所產生的大氣污染物種類繁多、污染物的危害性大、生成方式多種多樣和排放途徑難以檢測與控制等諸多因素并存，冶金行業的大氣污染治理是一大重點與難點[8-10]。北京科技大學冶金與生態工程學院在2017版教學計劃中，新增了“冶金資源循環利用與節能減排”方向，開設了多門關于冶金工業與環境、資源和能源、循環經濟等方面交叉學科課程，為冶金專業本科生提供了充分了解和學習冶金工業生產過程中帶來的環境影響、資源消耗，以及冶金工業實現綠色轉型等新知識體系的良好條件。
一、冶金工程專業環保課程設置現狀與問題
在國內，許多開設有冶金工程專業的高等院校，越來越關注冶金行業的環保問題，部分高校在冶金工程專業課程規劃中增加了與環保方面相關課程。多數冶金院校對于冶金工程專業人才的培養目標還是著重于使其掌握冶金技術的基本技能，而對于冶金行業中的環保問題不夠注重。一方面，冶金工程專業所設置課程中，環保類課程種類偏少，且很少就某一細分環保領域單獨開設一門課程，真正將節能環保實際內容與具體冶金工藝流程深度結合的課程少之又少；另一方面，環境類專業所設置的課程對冶金行業涉及的具體環保問題沒有突出針對性。也就是說，學冶金的人不一定真正能學到可以解決實際環保問題的技術，而學環保的人也不一定了解冶金工藝流程，所掌握的知識技能又很難發揮在適當的地方。在冶金環保問題上，學課交叉、融合的工作還有很大進步空間。大多數高校對于冶金專業的環保類課程還不夠重視，專門針對冶金工程專業而開設的專門解決冶金實踐中的節能環保問題的課程遠遠不夠，需要從冶金工業中所遇到的實際問題出發，開展更多適應冶金行業特點以及針對性強的專業課程。
二、設置冶金大氣污染課程的必要性
現階段，從人類社會所遵從的歷史發展規律及國家環保政策制定兩個角度來看，設置冶金大氣污染課程的條件都已經具備了。在過去的幾百年間，人類社會高速發展，這是以破壞人類賴以生存的環境為代價的，人類向自然環境特別是大氣環境中排放的污染物的存量與增量都在迅速增加。時至今日，由于大氣污染物量的積累引發了人類社會發展與大氣環境之間的矛盾已經極其尖銳，從可暫時性忽視的矛盾變為了再無法熟視無睹的矛盾。人類歷史發展到當下階段，解決人與環境之間的矛盾已經是歷史發展所必須的，如果不解決這個矛盾，將會阻礙人類社會的發展甚至破壞已有的發展成果。中共十八大提出了新時代的歷史性判斷，綠色共享發展理念是大勢所趨，國家層面已經認識到發展與環境保護問題的嚴重性，許多地方已經陸續出臺了地方超低排放標準，更為全面和嚴格的全國超低排放標準也在趕來的路上。隨著環保政策的實施，冶金行業所面臨的直接挑戰就是越來越嚴格的排放標準，金屬冶煉加工廠若不能完成改造，則會直接影響企業的生死存亡。從以上兩個方面不難看出，當下對于冶金大氣污染的治理以實現冶金行業的可持續發展已經相當必要，加之上文所提到的現階段各高校對于冶金工程環保課程設置所存在的問題，可以看出為高校的冶金工程專業開設具有與冶金行業相適應、具有針對性的大氣污染課程是十分必要的。
三、課程設置主要內容
（一）課程目標
冶金大氣污染與控制是為了適應冶金工業綠色化發展趨勢而開設的一門“冶金資源循環利用與節能減排”模塊下的專業選修課，設置了一系列章節，詳細解釋了冶金大氣污染產生、種類、性質、排放特性及控制的原理和工藝，重點講述大氣污染控制的技術和裝置及其有關設計計算問題，涉及脫硫、脫硝與除塵等主要大氣污染控制技術。通過本課程學習，可以使學生深入了解冶金大氣污染狀況，掌握大氣污染治理基本原理、方法和技術，培養形成清潔生產和綠色冶金的基本意識，為冶金行業的可持續發展培養具有專業知識技能的人才。
（二）內容設置依據
對于本課程而言，既要增長學生解決冶金過程實際問題的知識和技能，又要提升對于大氣環保重要性的意識。本課程依據具體的金屬冶煉技術與工藝流程，針對冶金行業現存的大氣污染的具體問題，以人與環境的關系為起點，從技術原理到實例應用，從現有技術到前沿方向，具體詳細地剖析了冶金過程中的每個環節，使學生完整地了解冶金行業中有關大氣污染的諸多問題，成長為一個既有全局意識，又有技術知識的人。
（三）內容框架
課程設置了“大氣與大氣污染”“大氣中污染物的遷移”“冶金工業大氣污染物排放”“粉塵污染控制技術”“煙氣脫硫脫硝技術”和“冶金大氣污染控制技術”一共六個章節的內容。在第一、二章節“大氣與大氣污染”與“大氣中污染物的遷移”中，詳細闡述了環境及大氣的定義和環境及大氣與人的關系，說明了環境及大氣對于人類及人類社會發展的重要性，提升學生對于環境保護的認識，增強環保意識。同時，在這一部分內容中詳細解釋了大氣污染與大氣污染物及其遷移方式，使學生了解什么是大氣污染和大氣污染物及其分類，明確在本課程重點關注的污染物種類，為后續學習打下基礎。課程的第三章“冶金工業大氣污染物排放”一章中，對于冶金過程中產生的污染物按照其工藝流程劃分進行了詳細說明，包括各個工序中產生、排放的污染物種類及特點。將具體大氣污染物與冶金工藝流程相結合，可以加深學生對于整個冶金過程中污染狀況的了解，把握冶金行業大氣污染物的整體特性與具體細節。作為冶金過程中重點的大氣污染物，粉塵與煙氣中硫和硝的控制與減排技術在本課程中的第四章“粉塵污染控制技術”和第五章“煙氣脫硫脫硝技術”進行了單獨的討論。第四章主要介紹了目前在冶金工業中被使用的除塵技術，包含了大量有關于除塵原理、除塵器類型選擇與設計等方面內容，是在解決粉塵減排任務中實際用得到的內容。第五章側重于脫硫脫硝，也是偏向于實際應用的內容。第六章“冶金大氣污染控制技術”中詳細介紹了具體的冶煉工序中所用到的大氣污染物治理手段與其使用效果，以及一些相關的前沿技術與方向，是立足于現在也面向未來的一章。整個課程設置內容充分而詳實，緊緊貼合當前冶金行業的實時情況，從總體概念到具體內容，從工藝過程到技術原理都有涉及，既培養學生對于環境保護的意識，又增長學生解決實際問題的能力。
四、課程教學實施
課程內容較多，作為一門只有16學時的專業選修課，只依靠課堂講授，無法讓學生充分掌握學科知識。必須采用必要的教學手段，在保證課堂教學效果的同時，調動學生的學習積極性和主動性，課上講授和課外任務相結合，增加學習的針對性、趣味性，增強學生的參與感，通過課堂展示、課外小論文寫作等形式深化學生的學習體驗。通過課堂教學，使學生形成系統的知識框架與體系，認識到冶金大氣污染的產生、擴散途徑與危害，系統掌握各種大氣污染物的源頭、過程與末端治理原理、方法和技術。在課外拓展方面，通過撰寫三次小論文，調動學生學習積極性和主動性，深化課堂上學習的知識。三次論文的題目主要針對大氣污染與社會的關系、鋼鐵冶金污染的產生以及污染治理技術三個方向進行深入的研究式學習。每個方向都給出3～4個論文題目可供學生選擇。此外，從知識面拓展和深入的角度，論文在題目的選擇上，給出了鋼鐵冶金二噁英污染以及先進的末端治理技術等題目。課程考核也體現了課堂講授與課外學習相結合原則，為了鼓勵課外自主學習，論文寫作的分值占到課程總成績的70%。本課程通過兩輪教學實踐，已經獲得了較好效果。
五、結論
治理冶金行業大氣污染是進行生態文明建設的重要組成部分，需要從事冶金行業相關人才具備專業知識與技能。總觀現階段各冶金院校對于冶金專業本科教學的課程設置，對于環保相關課程設置稍顯不足。因此，推行一系列教學改革，在本科教學培養計劃中增設節能環保，特別是與冶金行業直接相關的課程是必要和有意義的。在此背景下增設的冶金大氣污染與控制是一門專門針對冶金過程中大氣污染問題的課程，旨在增強學生環保意識，培養解決實際污染問題能力，主題和內容切合時代發展的要求，填補了冶金專業教學過程中對于環保問題不夠重視而產生的環保類課程設置空白。
作者:白皓 楊麗韞 李宏 王應欽 單位:北京科技大學 冶金與生態工程學院
