环境工程本科专业实验教学平台建设的探讨.docx

环境工程本科专业实验教学平台建设的探讨 摘要：“水污染控制工程”课程是环境工程专业本科生必修的专业课程，结合该课程的课堂教学方案，建设了环境工程本科专业实验教学平台。包括水处理工艺组件结构、设计并研制了生活废水处理、无机废水处理、高浓度有机废水处理三个处理工艺，配备了有效的数据采集和处理系统数控箱，更直观的提高了教学过程中对理论的认知。目前，已有5届学生在该平台上进行过教学试验，包括混凝、沉降、离子交换等10个试验项目，同时接受学生进行创新实验等项目的试验应用。试验教学与理论教学效果很好。关键词： 本科教学 实验教学 平台 水污染 控制工程 下载 中图分类号：G642 文献标识码：A 一、引言 本科专业实验教学平台建设是为实验教学服务的，而实验教学作为工科高等院校教学体系的一个重要组成部分，是培养学生实践能力和科技素质的重要环节， 更是培养学生创新能力的重要途径，因此，本科专业的实验教学平台建设势在必行。 传统实验教学中存在着实验设备的孤立性，学生不知道不同孤立个体实验设备之间的联系，不了解整体的工艺过程，造成理论教学与实验教学不相交，两者过于脱节，从而影响了学习过程中的整体思路，使专业课程缺乏实践与理论的真正结合。针对目前的教学现状，搭建本科专业课程的实验教学平台，因此，对环境工程专业本科实验教学平台进行建设、研究及实践，是培养学生实践能力的重中之重，具有研究的理论价值与实践意义。该实验教学平台的作用不仅在于让学生进一步理解课程讲授的内容，加深学生对基本理论和技术的直观认识，而且在于培养学生的实际操作能力和分析问题、解决问题的能力，使学生在边学边认知中提高学习效果。 目前针对学校拥有的环境工程本科专业实验教学平台和与水污染控制工程理论一同开设的实验课是学生理论与实践相结合，进入工作岗位之前的实践环节。因此，本文下面就如何有效利用该实验平台进行研究与实践探讨。 二、实验教学平台的建设 （一） 建设目的 实验平台建设的目的首先是服务，具体内容是向学生提供多样化实验形式，及创新科研与理论教学的机会。该校水污染控制工程是环境工程本科专业必修的专业课，课程的学习目的是使学生掌握工艺原理、结构、工艺流程和作用，是学生进入污水处理厂实习之前必要的实践和理论准备。为了让学生易于掌握理论知识，以课堂教学难点为目标，编制课程教学大纲，安排了28课时的实验教学环节，由于之前实验条件的限制，一直难以实施，2013年在国家财政部拨款建设本科实验平台，首先明确了实验平台的建设目标： 一是达到实验教学的基本要求。首先达到教育部环境工程专业指导委员会对本科生实验教学的基本要求，使环境工程专业本科生的实验教学内容符合专业指导委员会教学大纲的要求. 二是符合环境工程的特点。针对环境工程实践性和工程性很强的特点，使教学实验以供水与污水处理工艺系统的控制与运行管理为中心展开； 三是完善和更新实验教学内容。结合环境工程领域中出现的环境污染治理的新理论、新技术和新置、满足实验教学发展的需要； 四是注重学科结合。充分注意到环境工程学科和计算机科学与技术、控制科学与技术的结合，有针对性地设计具有计算机自动控制系统的教学实验设备，提高实验教学水平。 以上四点为建设的目标，努力建成高水平水污染控制工程课程本科实验教学平台。 建设环境工程本科实验平台，如何让环境工程本科实验教学平台发挥其最大的作用，是“环境工程专业本科实验教学平台建设的研究与实践”课题的重中之重。 为体现上述人才培养目标，贯彻“实践教学一条线”教改思想，突出教学计划的“工程”色彩，培养全面发展的环境工程人才，加强工程类课程在新修订教学计划中的比重，注重实践教学在本科教学中的地位。 （二）实验平台体系 完善的实验体系是实验平台建设的核心内容。水污染控制工程课程的实验体系包括水污染控制工程中的独立的单元组件，根据处理方法的不同进行模块划分，分为物理化学处理模块和生物处理模块，并独立设课为“水质工程实验技术1 （物化处理模块）”和“水质工程实验技术2 （生物处理模块）”。物化处理模块包括过滤反冲洗实验、反渗透、颗粒自由沉淀、混凝实验等。生物处理模块包括SBR法计算机自动控制系统、间歇式活性污泥法设计性实验、曝气池中环境因素的监测和菌胶团中生物相的观察、曝气充氧实验、生物转盘实验、完全混合式活性污泥法处理系统的观测和运行、污泥沉降比（SV% ）和污泥指数（SVI）的测定。由理论授课教师和实验教师一同担任实验指导教师，实验开出率为100%，设计性实验和综合性实验的比例达到80%。在实际应用期间，将对原有的实验内容进一步优化调整，并在此基础上新增综合性、设计性实验“中水回用实验、活性污泥呼吸速率的测定”，使学生得到综合性的训练，丰富本科生实验教学的内容，提升教学的层次和水平，使水污染控制方向的实验教学迈上了一个新台阶。 生物处理模块中，引进全套水处理工艺流程，生活废水处理、无机废水处理、高浓度有机废水处理，完全能够真正处理生活污水和高浓度有机废水。为了适应教学要求，提高教学效果，配备了有效的数据采集和处理系统数控箱。因此，该系统具有易于操作和直观性。图1展示了实验平台的系统框架，另外，研制的三个工艺已经申请了国家专利。因此，物理与生物模块的有机结合，使理论教学在实验平台上得以真正实践的优质教学。 （三）实验教学内容设计 环境工程本科专业实验教学平台的搭建，仍需要实验教学内容和手段的更新改进，进一步提高了专业课的实验教学水平，设计性实验的增加培养了学生从事科研工作的兴趣与能力。一套优良的设备放在实验室，给学生走马观花的观看，不能达到我们最初的目的，需要教师根据丰富的理论与实际知识的指点，才能使学生如同在实际现场；每个环节中的理论解析，加上实践的经验，才能使工艺具有灵动性，真正将实验教学发挥到具有观赏性。本课题组的成员都是环境工程专业的博士、硕士，进行过工程实际课题的训练，完全能够将“环境工程专业本科实验教学平台建设的研究与实践”课题圆满完成。每个实验项目通过教师讲解、学生参观、学生实际动手环节来完成，并提交实验报告，因此，首先安排学生参观水处理设备，由教师讲解介绍内部结构、作用及原理，课后学生联系课堂内容尽量做到全部掌握，然后教师针对每个实验项目，分别进行学生实际动手操作。实验项目分别包括：各个单元组件：混凝实验、自由沉降实验、吸附实验、离子交换实验、成层实验、过滤实验等。当每部分相关教学知识讲授后，带学生运行相关水处理工艺，三个水处理工艺流程（模拟中试工艺）：生活废水处理、无机废水处理、高浓度有机废水处理三个处理工艺。从原污水进入到格栅、沉淀池、生物滤塔、反渗透、出水、直至达标排放等一系列主体工艺，可以适用于生活污水、高浓度有机废水等，该工艺基本涵盖了水污染控制工程理论课程中的工艺，让学生更直观地看到污水净化的全过程。通过完善的实验教学内容，使学生进一步认识污水处理各个单元组件、各个单元组件之间的关联性以及整体工艺流程，为以后从事水处理工作打下理论与实践基础。目前已经有4届学生应用此实验教学平台，均收到了很好的效果。 （四）实验平台的运行与管理 实验平台的运行以服务教学为主，兼顾科研为宗旨，突出创新性、开放性、规模性的特点，制定了实验平台的日常管理制度、安全制度、仪器操作须知等相关内容，以及面向全校学生的开放制度，为实验平台的平稳快速发展提供了条件。在每学期的全校实验教学开放日中，有专门的专任教师为学生讲解，使更多本专业以及其他专业学生对污水处理有了更专业的了解，扩大了良性环保理念的知识领域。 三、实验平台在本科创新型人才培养中的作用 实验教学平台的建设，使实践与教学的有机结合。该实验教学平台的作用不仅为大学生创新项目提供了良好的实践操作平台，而且为学生进一步理解课程讲授的内容，加深学生对基础理论和技术实践的理解，更在于培养学生的实际操作能力和分析问题、解决问题的能力。为教师在实验教学改革创新中有了完善的可行性研究与实践平台。 因此，环境工程实验教学平台的建设有利于推动环境工程专业的学生了解和掌握专业知识、提高专业水平。 经过实验教学平台的建设，使环境工程学科的实验教学从内容到实验手段上具有自己的特色，形成了特色的教学基地。通过教学基地建设进一步完善专业课教学内容，使环境工程专业本科生的教学形成一个较为合理的理论与实验教学体系。由于实验平台与其他单位联合研制污水处理动态仿真系统，完整的污水处理工艺流程以动态运行的形式表现出来，既可以被教师应用于课堂多媒体教学演示，也可以根据教学要求由学生自主实践，具有交互性特点，使学生对水处理技术的认识和掌握更加具体和完整。 四、结 语 以培养水污染综合治理创新人才为目标的本科专业实验教学平台建设，将以建设教学、科研、课程实验、实习、毕业设计、创新实验等多种实践方式相结合的思路，建设实验教学示范中心。真正做到服务于教学，服务于学生。 参考文献 秦至谦， 崔立军. 深化实验教学改革， 增强创新能力的培养J . 高校实验室工作研究，2003，（4） ：22- 23. 李振华，鲁阳， 叶敏，等. 以能力培养为核心探索力学实验教学方法J. 实验室研究与探索， 2007， 26（