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1、南京工程学院课程思政建设课程典型案例展之固体废物处理与处置典型教学案例固体废物的焚烧处理任凌霄内容简介(一)学情分析A1、教学对象分析：学生在环境工程原理、环境科学导论、大气污染控制等课程中对于固废处理等方面的基础知识和科学道理已经有一定掌握，了解了垃圾焚烧发电的相关知识，但是对焚烧的内在发生机制具体科学问题尚缺乏系统深入的理解；本章节内容根据固体废物处理与处置中的“固体废物的热处理”章节而设计，在该知识点充分融入了焚烧发电、垃圾分类等知识、贴近生产生活。此外，同学们在前期和其他课程中对固废管理规定、垃圾分选、稳定化等知识点也已进行过相关学习，因此学生具有一定的知识储备，容易产生思考和共鸣。A
2、2、授课知识点分析：(I)固废焚烧相关技术可以较好地处理生活垃圾和危险废物，并可大幅度减轻固废填埋场的处理压力，也能通过固废的资源化利用促进社会可持续发展。尤其是，近几年生活垃圾焚烧发电倡导绿色环保，以高标准、好设备、优工艺来践行垃圾焚烧产业，因此“固废焚烧的内在过程及科学工艺设计”是环境工程类专业的学生必须掌握的重要知识点，需要同学们进行深入学习。(2)很多本专业的学生在环境工程原理、大气污染控制等其他课程中已经学习了固废焚烧和垃圾发电的相关知识，但是它们在深度上相对偏低，尤其对于燃烧反应的不同阶段、焚烧工艺不同阶段的具体作用涉及较少。因此本章教学需要在深度上有较强拓展，结合大量实际运行案例
3、让同学们切实了解“固废焚烧的内在过程和工艺设计”；此外为了满足差异化教学需求，我们也在广度上进行了大量的延展，以为学生的后续学习奠定基础。(3)新固废法旨在健全最严格最严密生态环境保护法律制度和强化公共卫生法治保障，它特地强调提出了垃圾分类和医疗废物等危险废物的管理和处理规定，而疫情期间焚烧也是处理医疗废物的主要方法。但是学生们对于焚烧工艺的科学开展过程缺乏深入了解，掌握固废焚烧的相关知识能有助于学生们解释身边的诸多固废实际处理案例，同时相关知识会促使他们形成判断、分析、设计固废处理流程的思维模型。(4)固废焚烧内容包括较多思政映射与融入点，如利用城市生活垃圾焚烧发电、供热具有积极的现实意义和
4、应用价值，有助于缓解煤炭供应和运输压力，改善和优化我国能源产业结构；固废高效焚烧需要一系列前置处理技术，可引导学生明白尊重垃圾分类等公共秩序的意义；焚烧方面法律法规众多，关于焚烧标准、焚烧飞灰处理、焚烧烟气指标监测均有明确规定。A3、教学困难分析：(1)固体废物处理与处置是一门专业核心课程，多开设于大三本科生的第一学期，他们对于水污染控制、环境监测等专业课程处在同步学习阶段，学生的专业能力尚显不足、综合融通的系统思维也未完全形成，因此学习注意力的深度、广度和持久性不够，教学团队需要多引入一些鲜活的案例和项目化教学手段，培养学生的逻辑思维和专业额能力。(2)固废焚烧和垃圾发电等教学内容虽然包括诸
5、多具体现象和实际案例，容易使学生产生兴趣，但是学生在日常生活中直接接触的机会仍较少。从外,焚烧过程中干燥脱水、热分解、氧化还原反应等科学道理也相对枯燥，同时也不乏一些需要记忆的教学内容(如焚烧定义、焚烧工艺环节)，因此传统或者单一的教学手段易引发抵触情绪，教师需要增加教学方法创新和改革。(3)在微课教学的实际开展过程中，授课教师容易过分依赖课件并忽视学生探究能力是否提高的反馈，而一部分学生也会陷入“填鸭式信息”的误区并丧失创新思维，这不利于教师、学生、媒体、技能、师生关系等五方面的和谐发展，因此需要明确并优化学习规则、探究科学的成效评价机制C(4)相当一部分学生毕业后会从事固废焚烧和垃圾发电的
6、相关工作，而学生掌握焚烧知识的过程和实际工程应用能力存在较大的差异程度，现有大量教育内容难以引导学习者完成“高阶性、创新性、挑战度”的学习任务，现有教学策略也较难实现分层建设课程内容、满足个性化学习需求。(二)教学重难点分析A教学重点：固体废物焚烧的原理和主要分类，焚烧的发生过程，焚烧的影响因素，热平衡计算，焚烧工艺的组成。A本章难点：热平衡计算，焚烧需氧量计算，焚烧尾气的处理。A教学要点：“了解”：固体废物常用焚烧炉的种类，固体废物热解炉的种类，固体废物焚烧炉的设计和参数计算。“理解”：固体废物焚烧炉的工艺组成，焚烧效果的评价，焚烧的烟气处理。“掌握”：固体废物焚烧的原理，热值的计算，焚烧的
7、影响因素。(三)教学设计理念(1)多元智能理论：在本章教学的设计和组织过程中，要考虑到“不同学生的理论知识和实践技能基础存在差异”，分析我们面对教育对象的基本情况，发挥他们不同层次的智能结构特点，扩展学生学习评估的基础、主张“情景化”评估，改正以前教育评估的功能和方法。(2)教学技术从辅助向深度融合转变：基于“废物焚烧难以在课堂开展的现状”和“焚烧内在反映无法完全感知”这两方面知识，推进创新课堂知识与教学改革深度融合，并构建一个以服务学生学习需求为中心、技术保障和管理服务有力、运行机制顺畅有效的教育技术服务保障体系。(3)研究型教学引领：基于研究性教学的出发点，在整个教学设计过程和线上线下混合
8、资源建设过程中渗透教学规律、丰富教学活动、创新教学行为、提升教学价值；形成以点到线、以线到面、以面到体且交叉立体的教学结构。在课程建设过程既要结合传统教学中的授课、作业、测验和考试，又要包括创新教学中以任务挑战为引导的自主化和个性化学习。章节目标(一)教学目标(1)明确固废焚烧的内在发生过程和不同反应阶段，能合理地选择和使用不同种类固废开展焚烧的基本方法，能进行数据分析和过程状况判断；(2)掌握固废焚烧实际工艺的不同阶段和作用，能运用所学的知识和技能系统设计固废焚烧过程，能针对具体工艺案例提出改进的措施和方法；(3)了解垃圾焚烧发电的原理，能定性和定量地描述焚烧与固废无害化、减量化、资源化处理
9、间的关系。(一)育人目标A能力目标：(1)了解典型城市生活垃圾、危险废物、医疗废物焚烧方面的方针政策和管理条例，能够初步明确固废焚烧事故的主要发生原因；(2)能针对固废焚烧实际处理问题和典型案例进行严谨分析并能给出合理解释，学会从定性和定量两方面分析烟气量和热量循环；(3)将所学知识设计实验方案、解决应用问题和内化理论知识，提高知识迁移能力和思维发散性，潜移默化中培养学生锐意进取、持之以恒、追求卓越的优秀品质，培养学生的科研意识。A情感目标：(1)学生掌握焚烧烟气指标监测，关心固废焚烧对环境质量的影响，推动学生形成人与自然和谐发展的现代化建设新格局，将绿色发展理念内化为学生世界观的基本组成部分
10、；(2)学生注意通过优化自己的日常行为帮助政府以更高的效率开展垃圾分类和经济建设；(3)学生了解废物资源化利用、垃圾发电和清洁能量利用的意义，能够阐明践行创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念，突出发展的整体性和可持续性，加强生态文明建设的战略定力。本节教学通过寻找合适的切入点，将“思政”内容融入课程内容当中。课程中以环境保护，人与自然和谐发展，理想信念教育为核心，激发学生认知、情感和行为的认同，实现知识的传授、能力培养与价值引领的有机结合，实现立德树人目标。课程内容方面以学生为主体，教师负责组织课堂，引领课堂走向和节奏，将“以废治废”、“节能减排”、“和谐发展”的核心理念融入课程内容教学设
11、计（一）整体设计如下图所示的单元导学单，我们以本课程中“固体废物的焚烧处理”为教学知识点，详细阐述了如何利用“垃圾焚烧发电、医疗废物焚烧”开展线上线下“混合式”教学和课程思政教育的。（1）在课前，我们通过在线上直接发布授课教案和自制慕课内容，让学生们结合教材内容进行自我学习，同时我们针对“固体废物的焚烧处理”这个核心知识点，提供“2020年初武汉疫情期间医疗废物处置、近年来国家大力倡导垃圾焚烧发电”两个教学案例的相关资料（包括图片、视频、社会舆论反应等），让同学们完成自学测试（考察知识水平）并开展线上讨论（考察分析问题、表达观点和沟通辩论的能力），教师根据线上数据反馈可以迅速了解学生的掌握水平
12、和思想动态。（2）在课堂，教师根据前期分析结果发布形式可多样的教学活动（包括投票、抢答、头脑风暴、翻转课堂等），一方面可以帮助学生快速理解和掌握重难点内容；另一方面可以使学生能够发现实际问题、解释具体过程、建立工程思维；与此同时，学生能够养成聆听他人、安全生产、服务奉献社会的情感。在课堂教师还会根据现有认知水平、主观态度（学习通APP可自动分析）等因素将学生进行分组，学生针对选定方向和课题进行探索式研究，在此过程中能够巩固理论知识点，增强规划环节、使用现代工具、解决给定难题的能力，树立团结分工协作、接纳不同观点、展示成果的意识。【考虑到我国具体国情，尤其着重讨论垃圾分类与垃圾焚烧发电的话题】（
13、3）在课后，学生完成对应的习题作业（线上教学平台可自动批改），并在SPOC讨论区进行二次讨论，从而达到知识目标、能力目标和情感目标的高度达成，教师也可以通过反思过程提高教学设计能力和教学水平（教学相长）。（二）育人设计考虑到总课程案例中的基本教学设计，我们这个章节育人设计主要有以下:1、基于情境1开展育人：针对目前大城市面临垃圾围城的现象，以具体数据让同学们感知“城市的生活垃圾制造水平与经济发展水平高度相关，越发达的城市垃圾压力自然也越大”，从这方面让同学们理解到：我国目前固废产生的根本原因其实还是与经济建设方式有关的，因此需要大力发展新型、合理、高效的固废处理处置方式，这是经济建设进一步发展
14、难以逃避的；2017年全国生活垃圾清运大，MUk 笠知mMi（万X2、基于情境2开展育人：针对“我们生产的垃圾都流向哪里”这一问题，让同学理解目前固废处理方法的弊端与现有的无害化处理方式，从而使学生明白从环境保护角度、经济发展角度、政策制定角度、企业效益角度，我们为什么要大力发展焚烧处理，而不是其他的无害化处理方式；北京及00埠场、货0厂分布砌0J3、基于多样化信息媒介的启发式教学：针对“国家鼓励可再生能源”和“老百姓们大力拒绝垃圾焚烧发电厂建设”这两个关键问题，针对每个现象增加给学生提出问题，让同学们进行资料查阅和深入思考（如垃圾处理产业链、垃圾处理服务费、发电补贴等），并会在随后给予科学准
15、确回答。a*-i-1.mff*s7热点话题人工 Ett 末 H3HES0imJHiFggat0MTB7 化后HMm*tMht3&如右鼻广除W制”丸力*4、基于学生分组合作探究开展教学：针对“如何提高垃圾焚烧的效率”和“垃圾分类对焚烧产业化有何作用”这两个话题，引导同学们开展讨论，从而提高他们分析问题和解决问题的能力比如下面两个小思路：热值高的原生垃圾肯定是耐烧”的，不会迅速燃尽，而只有低热值的熟化垃圾才有可能迅速燃尽，因此，从环境效益及降低焚烧运营成本而言，干燥易燃，且又能够迅速燃尽的低热值垃圾才是真正可供焚烧的好垃圾垃圾是废物，不是燃料，迅速消灭才是最重要的，其发电效益仅仅是一种附产品，相对
16、比较起大幅度降低焚烧炉建设成本，以及降低焚烧运营成本而言，焚烧发电纯属是“蝇头小利”而已。一种真正能够解决城市生活垃圾的综合处理工艺必须具备有2个重要特征：其一是能够大容量吃进全城垃圾，做到来者不拒，其二是能够高速度消灭垃圾，前者可以通过“分仓熟化工艺实现，而后者可以通过焚烧熟化垃圾实现。实施过程固废焚烧和垃圾发电的过程是具体而又抽象的，其具体之处在于全球范围内固废焚烧的产业化程度较高、污泥焚烧处理和垃圾发电的企业数量也多，因此学生在认识实习、毕业实习、仿真实训等教育环节中是有大量机会接触流化床、焚烧炉排等设备；其抽象之处在于焚烧的内在工作阶段无法被学生直接观测、学生也难以分辨实际工艺流程中不
17、同阶段的具体作用，因此学生可能无法定量感知固废焚烧的优缺点，对于生态文明建设和疫情背景下固废焚烧方法的实际工艺设计也缺乏必要的知识储备。本次课程的教学过程主要分为“设疑导入-启发式教学-实际生产运行案例-课程思政融入-仿真视频辅助-课程价值升华”几个步骤。它们相辅相成且从实际出发，遵循学生掌握知识过程“由浅入深，循序渐进，由感性到理性”的认识规律。新课设疑导入随着我国大中小城市以及城镇化建设发展，城市垃圾逐渐增加，在目前高速发展中的中国正遭遇”垃圾围城”的难题。针对这一难题，需对城市垃圾和危险废物科学处置以减少环境污染，并在现有的基础上减轻填埋场的处理压力。近年来国内污泥焚烧净化处理和垃圾焚烧
18、发电技术发展较快，国内垃圾焚烧处理逐渐国产化及规范化发展，而垃圾焚烧技术推广及应用广泛对城市垃圾处理、环境工程专业的社会认同感、环境工程专业学生就业均有着积极的意义。因此，学生们对于固废焚烧的科学内涵和产业化工艺流程会产生浓厚的兴趣，焚烧到底与日常生活中的燃烧有什么关系？焚烧过程中具体反应阶段是什么进行的？焚烧是怎么影响固废减量化、无害化、资源化处理的？焚烧污染是怎么影响水污染、土壤污染和大气污染的？本课程针对“固废焚烧”这一问题，采用设疑导入的课堂导入方法，基于生活收集运输后的深度处理展开讨论、建立学生已有认知水平与新知识的联系，在引入新课内容前更是强调“三化”政策的重要引导作用。通过对焚烧
19、发电的广泛应用和发展前景介绍，引发学生对三个核心问题（焚烧的内涵、焚烧的原因、焚烧的工艺流程）进行思考，这些问题会伴随着学生的整个学习过程。多媒体信息媒介的启发式教学多媒体组合教学是本课程的重要辅助工具，它可以立体化展示每节课程的知识点，具体包括动态图、视频演示、仿真动画等，其中动态图比文字的描述更加清晰、视频演示短小精悍、仿真动画能够展示学生无法亲手触及的实际发生过程。更为重要的是，多媒体教学既是对理论内容的强化记忆，又是对焚烧实际应用案例的形象展示。从某种程度上说，将多媒体信息媒介手段与传统教学结合也旨在创造一种情境，在过程中促进学生主动思考“焚烧的发生过程和具体工艺”、主动探究、主动创造
20、，在较短的时段内成为信息加工的主体和专业知识的评判者。本次课程在线资源的制作过程包含众多优秀课程资源，包括固废的预处理详细流程、固废填埋的污染问题、固废焚烧的减量化效果、垃圾焚烧烟气污染等过程，整体内容体现精细化和专业性。在制作过程中每一张课件的内容经过反复推敲，有条理、形象化地展示出本节内容的各个知识点，文字、图片、视频动画相结合，使学生快速、高效理解抽象的知识点。实际生产运行案例在传统固废焚烧内容建设基础上，本次课程的设计和制作过程中增加了“医疗废物等危废的焚烧处理”、“水处理污泥环保处置”、“垃圾清洁发电”等较学内容。尤其在当前国家大力倡导生态文明建设和新冠疫情的背景下，这能提高教学内容
21、的多样性、时效性和实用性，并增强学生的学习热情和为社会奉献的决心。此外，当前高校课程建设趋向实际应用，大量学生已通过课程实践或虚拟仿真等过程了解实际工程的重难点问题，因此学生们对于实际工作需求的知识更为渴望。针对大量章节理论内容与实验无法接轨的问题，基于大量的实际生产运行案例能够较好地辅助学生利用理论知识，并进行可行性分析、科学评估、技术流程设计、未来改进建议等工作，进而促使教学内容与实际结合，拓展学生的知识迁移能力和新技术学习能力。仿真视频辅助仿真教学不仅仅是一种新的教学方法，它是一种将理论与实践相结合的新教学手段，更是未来智能化教育的基础。基于建设高质量的固废课程实践教学体系，能够以实验教
22、学、方案设计、技术创新的综合训练体现以学生为本的教育理念。同时在教学实施中，以虚实结合的原则，将虚实仿真实验和传统教学实践结合和融合，有效提升学生运行管理能力、科研创新以及实际工程问题的解决能力。本次课程的相关虚拟仿真案例承接课堂知识点的教授，自然地对焚烧工作过程和工艺流程中的一系列知识点进行介绍和重点说明，能够加强学生对随后“固废焚烧工艺流程”的理解程度，使焚烧炉等构筑物内的反应进程可视化。因此，它能够提高同学们的学习自信心和兴趣，并基于科学设计的分组合作探究模式提高学生主观能动性。课程思政渗透本课程也在专业知识讲解之外加入了较多的思政元素，具体表现为采用图片和文字讲解，言简意赅地展示固废焚
23、烧技术和法律法规的多年变迁，以及焚烧发电和清洁燃烧技术对于我国生态文明建设的重要作用，在此过程中强调新固废法中对垃圾分类医疗废物的处理处置问题。它们既是对固废焚烧基本知识点的多次强化记忆，又是对现代焚烧技术的应用举例；更为重要的是，课程思政元素的融入可以培养学生的理想信念和价值取向，全面提高大学生明辨是非的能力，培育和弘扬社会主义核心价值观，这是未来课程的发展趋势。总的来说，知识建构体现出逻辑性和完整性，主题明确，聚焦“焚烧过程及工艺流程”，从对燃烧反应的认识到焚烧的三个阶段、固废焚烧的优点、固废焚烧的工艺流程、不同反应系统的分工作用，再到固废焚烧发展对我国推进生态文明建设和践行社会主义核心价值观的应用，层层递进、环环相扣。
