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實(shí)踐能力遞進(jìn)式培養(yǎng):水質(zhì)工程學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

2012-04-02 04:56李艷紅曾鴻鵠
關(guān)鍵詞:工程學(xué)實(shí)驗(yàn)課廢水

張 萍,李艷紅,曾鴻鵠

(桂林理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,廣西桂林541004)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的持續(xù)發(fā)展和人類(lèi)對(duì)環(huán)境的重視,社會(huì)對(duì)給排水專(zhuān)業(yè)、環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)人才的需求日益旺盛。當(dāng)今社會(huì)需求的人才,不僅要有扎實(shí)的理論知識(shí),而且更要有強(qiáng)大的實(shí)踐能力以及高綜合素質(zhì)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力與綜合素質(zhì)的重要途徑。水污染的治理研究領(lǐng)域非常寬廣,并且不斷有新理論、新技術(shù)及新工藝出現(xiàn),這就要求實(shí)驗(yàn)教學(xué)不斷更新內(nèi)容、改變方法。

我校以往的水處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為給水處理工程、廢水處理工程、工業(yè)廢水處理工程、工業(yè)給水處理工程,每門(mén)課程有2-3個(gè)實(shí)驗(yàn)課,依附于理論課,這樣的弊端是實(shí)驗(yàn)課在課程中占的比例很小,學(xué)生不重視實(shí)驗(yàn)課,認(rèn)為只要理論課學(xué)好了,學(xué)分依然能拿到,有些學(xué)生甚至不上實(shí)驗(yàn)課,理論課考試通過(guò)了,學(xué)分也就拿到了。鑒于以上原因,我校將給水排水專(zhuān)業(yè)中上述幾門(mén)水處理方面的課程合成一門(mén)水質(zhì)工程學(xué),實(shí)驗(yàn)課獨(dú)立為一門(mén)《水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)》,總學(xué)時(shí)48,學(xué)分為2.5,由實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)職教師承擔(dān)。這樣避免了學(xué)生不重視實(shí)驗(yàn)課,特別是水處理綜合實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)室教師可全程輔導(dǎo)學(xué)生。

一 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與結(jié)構(gòu)

《水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)》在給水排水工程專(zhuān)業(yè)中占有較重的位置,合并前的幾門(mén)實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)數(shù)和內(nèi)容都很少,不能完全體現(xiàn)現(xiàn)代化水污染控制理論與技術(shù)的具體應(yīng)用,所以,增加綜合性的實(shí)踐環(huán)節(jié),是專(zhuān)業(yè)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要方向。

1.調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

48學(xué)時(shí)的《水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)課》,分為實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ)6學(xué)時(shí)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)2項(xiàng)、綜合實(shí)驗(yàn)9項(xiàng),水處理綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)1項(xiàng)。將過(guò)去的有關(guān)給水處理、污水處理、工業(yè)給水處理、工業(yè)廢水處理、水處理生物技術(shù)、環(huán)境生物技術(shù)等課程中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重新調(diào)整。增加許多新的內(nèi)容,并根據(jù)處理方法的不同分為物化處理和生物處理兩大類(lèi)別[1]。

2.《水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)》的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置中,綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)占總實(shí)驗(yàn)課時(shí)的75%。實(shí)驗(yàn)分為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型和綜合型實(shí)驗(yàn),這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中有水處理中主要指標(biāo)的分析測(cè)試項(xiàng)目,設(shè)置此類(lèi)項(xiàng)目是因?yàn)榻o排水專(zhuān)業(yè)未設(shè)置相關(guān)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的實(shí)驗(yàn);有傳統(tǒng)給水、污水處理工藝的實(shí)驗(yàn),設(shè)置此類(lèi)項(xiàng)目可以加深學(xué)生對(duì)給水和污水處理技術(shù)方面基本原理的理解,培養(yǎng)學(xué)生水的基本技能;還有反映國(guó)內(nèi)外水處理技術(shù)方面的新技術(shù)、新工藝的實(shí)驗(yàn),此類(lèi)實(shí)驗(yàn)的設(shè)置可以讓學(xué)生了解國(guó)內(nèi)外水處理技術(shù)的發(fā)展方向和流行趨勢(shì)。主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括:污水的可生化性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)、評(píng)價(jià)活性污泥性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)、混凝實(shí)驗(yàn)、成層沉淀實(shí)驗(yàn)、過(guò)濾實(shí)驗(yàn)、水的軟化實(shí)驗(yàn)、活性炭吸附實(shí)驗(yàn)、曝氣設(shè)備充氧實(shí)驗(yàn)、酸性廢水中和吹脫實(shí)驗(yàn)、電解法處理電鍍廢水及水處理綜合實(shí)驗(yàn)等。水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)改革的重點(diǎn)就是開(kāi)設(shè)了水處理綜合實(shí)驗(yàn)。通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,使學(xué)生的動(dòng)手能力增強(qiáng),對(duì)書(shū)本知識(shí)的理解更加深入。

二 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

教學(xué)方法的改革遵循取其精華,去其糟粕的原則。針對(duì)不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的特點(diǎn),采取不同的教學(xué)方法。

傳統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)課實(shí)驗(yàn)主要采用以“教”為中心的教學(xué)方法,即課前指導(dǎo)教師將所有的實(shí)驗(yàn)用品準(zhǔn)備好。上課時(shí)教師首先講解具體的實(shí)驗(yàn)操作,然后學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。對(duì)于評(píng)價(jià)活性污泥性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)、污水的可生化性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)、混凝實(shí)驗(yàn)、成層沉淀實(shí)驗(yàn)、過(guò)濾實(shí)驗(yàn)、離子交換實(shí)驗(yàn)、成層沉淀、活性炭吸附實(shí)驗(yàn)、曝氣設(shè)備充氧等驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),依然采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法。這種傳統(tǒng)的教學(xué)方法可以培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能。

水處理綜合實(shí)驗(yàn)則采用以“學(xué)”為中心的教學(xué)模式。

以“學(xué)”為中心的教學(xué)方法,教師指導(dǎo)、輔導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)和實(shí)踐,在教學(xué)過(guò)程中注重啟發(fā)、討論和探索,強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心,學(xué)生不是被動(dòng)接受知識(shí),而是主動(dòng)建構(gòu)實(shí)驗(yàn)。在教師指導(dǎo)下,學(xué)生自行選題、查詢資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)并獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,學(xué)生主動(dòng)探索知識(shí),發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,自己分析和解決問(wèn)題,教師僅做適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和指導(dǎo)。經(jīng)過(guò)一次全面綜合實(shí)驗(yàn)過(guò)程,學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、綜合能力得到了鍛煉和提高[3-5]。

經(jīng)過(guò)教學(xué)改革后,把傳統(tǒng)教學(xué)方法與創(chuàng)新的教學(xué)方法有機(jī)地結(jié)合起來(lái),有助于培養(yǎng)學(xué)生的積極性,養(yǎng)成獨(dú)立思考和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神,提高學(xué)生的綜合能力,是驗(yàn)證性、演示性實(shí)驗(yàn)的重大改革和發(fā)展。

三 水處理綜合實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)建設(shè)[6]

1.水處理實(shí)驗(yàn)裝置建設(shè),包括污水處理、給水處理實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)室購(gòu)置了混凝攪拌機(jī)、吸附柱、調(diào)節(jié)池、電解池、離子交換實(shí)驗(yàn)裝置、SBR池、生物轉(zhuǎn)盤(pán)、曝氣生物濾池等水處理新工藝的實(shí)驗(yàn)裝置。

2.水質(zhì)分析測(cè)試儀器購(gòu)置。購(gòu)置了BOD快速測(cè)定儀、COD測(cè)定儀、COD速測(cè)儀、NH4-N測(cè)定儀、DO測(cè)定儀、恒溫振蕩器、電子分析天平、在線檢測(cè)ORP/DO/pH儀等,大大改善了實(shí)驗(yàn)條件。

水處理綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)以后,給《水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程中開(kāi)設(shè)水處理綜合實(shí)驗(yàn)提供了必要條件。

四 水處理綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐探索

為了使水處理綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)得到充分利用,結(jié)合實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)理論教學(xué)的同時(shí),在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行多媒體教學(xué)和現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)結(jié)合,詳細(xì)介紹每一種實(shí)驗(yàn)裝置的工作原理、構(gòu)造、功能以及可能開(kāi)展的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。

水處理綜合實(shí)驗(yàn)可分為物化處理和生物處理兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方向。

物化處理實(shí)驗(yàn),學(xué)生通過(guò)水的物化處理工藝設(shè)計(jì),將混凝攪拌機(jī)、電解裝置及離子交換等實(shí)驗(yàn)裝置根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)要求進(jìn)行優(yōu)化組合,調(diào)試運(yùn)行,記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分析處理效率,得出處理方法是否可行的結(jié)論。水的生物處理實(shí)驗(yàn),學(xué)生通過(guò)組合實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,培養(yǎng)活性污泥,確定SVI、MLSS、DO、HRT等運(yùn)行參數(shù),分析進(jìn)出水水質(zhì),確定各污染物(COD、BOD、TN、TP、SS等)的去除效率,對(duì)活性污泥法、曝氣生物濾池法、生物轉(zhuǎn)盤(pán)等處理廢水有了實(shí)質(zhì)性的了解,提高了他們分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。

實(shí)驗(yàn)以5~8人為一個(gè)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,要求每個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)方案都不相同;確定實(shí)驗(yàn)方案并經(jīng)過(guò)指導(dǎo)教師修改同意以后,就可以實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案。具體實(shí)驗(yàn)方案有:糖蜜酒精廢水好氧-厭氧生物處理;糖蜜酒精廢水物化處理;中藥廢水生物處理實(shí)驗(yàn);中藥廢水物化處理實(shí)驗(yàn);米粉廢水生物處理實(shí)驗(yàn);米粉廢水物化處理實(shí)驗(yàn);電鍍廢水物化處理實(shí)驗(yàn)等。

學(xué)生們?cè)趯?shí)驗(yàn)中,本著科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度,充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性。從實(shí)驗(yàn)用水的選擇和采集、實(shí)驗(yàn)方法的制定、實(shí)驗(yàn)藥品的配制、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用,整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程都全部獨(dú)立完成,教師起指導(dǎo)作用并提供實(shí)驗(yàn)所需儀器和藥品。實(shí)驗(yàn)完成后,學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)等數(shù)學(xué)知識(shí)結(jié)合一些新的計(jì)算機(jī)軟件模式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理,提交了高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

近4年來(lái),在給排水本科水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開(kāi)設(shè)水處理綜合實(shí)驗(yàn),取得了較好的教學(xué)效果。

2005級(jí)、2006級(jí)給水排水專(zhuān)業(yè)學(xué)生的綜合性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容為糖蜜酒精廢水生物處理實(shí)驗(yàn)、中藥廢水生物-化學(xué)處理。通過(guò)實(shí)驗(yàn),學(xué)生對(duì)工業(yè)廢水處理工藝中常用的好氧-厭氧處理工藝有了比較全面的了解,并將生物處理后未達(dá)標(biāo)的廢水進(jìn)一步進(jìn)行混凝物化處理,將生物處理和物化處理結(jié)合起來(lái),增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)際動(dòng)手能力。加深了對(duì)所學(xué)混凝、沉淀理論等內(nèi)容的理解。

2007級(jí)給水排水專(zhuān)業(yè)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)結(jié)合桂林的實(shí)際需要,學(xué)生選題增加了米粉廢水的生物處理實(shí)驗(yàn)。不同的小組利用曝氣生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤(pán)兩種方法分別進(jìn)行了處理,并做了對(duì)比,不僅得出了比較系統(tǒng)科學(xué)的結(jié)論,也充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性及既能科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)又能靈活處理問(wèn)題的能力。

五 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革效果

1.提高了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置鍛煉了學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的水處理綜合實(shí)驗(yàn),涉及的知識(shí)面廣,需要查閱大量的書(shū)籍和文獻(xiàn),開(kāi)闊了視野,才能選題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)備、確定檢測(cè)方法,同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生探索、學(xué)習(xí)的能力、創(chuàng)新的能力。在實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施過(guò)程中,,需要學(xué)生自己動(dòng)手獨(dú)立操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備、解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題,這就提高了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力[7]。

2.增強(qiáng)了同學(xué)之間協(xié)同合作的意識(shí)

一個(gè)實(shí)驗(yàn)只靠一個(gè)人是完不成的,特別是水處理綜合實(shí)驗(yàn),從選題到實(shí)驗(yàn)的實(shí)施,都需實(shí)驗(yàn)小組所有成員的參與。這就提高了學(xué)生團(tuán)結(jié)合作,協(xié)同作戰(zhàn)的意識(shí)。

3.促進(jìn)了科研課題與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有機(jī)結(jié)合

實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合專(zhuān)業(yè)發(fā)展的方向和動(dòng)態(tài),并與最新的技術(shù)成果相結(jié)合。引入能夠反映科研成果的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)方法。給排水教研室和實(shí)驗(yàn)室的師資隊(duì)伍具有較強(qiáng)的從事科研工作的能力。承擔(dān)國(guó)家級(jí)、省部級(jí)及橫向科研項(xiàng)目。根據(jù)科研工作積累的經(jīng)驗(yàn)。有計(jì)劃地設(shè)計(jì)與研制一些新的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備并對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)。滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的需要,如自行設(shè)計(jì)的水的軟化實(shí)驗(yàn)裝置等。

在開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,結(jié)合研究課題開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。如各年級(jí)開(kāi)展的糖蜜酒精廢水的生物處理及化學(xué)處理,結(jié)合了教育部科技重點(diǎn)項(xiàng)目“糖業(yè)含硫高濃度有機(jī)廢水厭氧處理工藝研究〔教技司02119〕”及省部級(jí)廣西科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目《糖蜜有機(jī)廢液資源化應(yīng)用研究》(桂科攻0592003-3),米粉廢水的處理結(jié)合了橫向項(xiàng)目《桂林某米粉廠廢水處理》,2008級(jí)給排水專(zhuān)業(yè)的學(xué)生就結(jié)合橫向項(xiàng)目《荔浦某電鍍廠廢水處理》開(kāi)展了電鍍廢水物化處理綜合實(shí)驗(yàn),學(xué)生根據(jù)廢水性質(zhì),設(shè)計(jì)了電解-混凝的處理方案,取得了良好的效果。

4.促進(jìn)了教師業(yè)務(wù)水平的提高

實(shí)驗(yàn)課涉及的知識(shí)面廣,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革嘗試中,許多實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容是比較前沿的技術(shù)和方向。因此,要求教師不但要有本學(xué)科扎實(shí)的理論基礎(chǔ),還要有較高的實(shí)驗(yàn)技能,同時(shí)還要不斷加強(qiáng)業(yè)務(wù)學(xué)習(xí),更新知識(shí),才能夠勝任實(shí)驗(yàn)教學(xué)[8]。

六 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)社會(huì)對(duì)人才的需要,現(xiàn)在各高校的實(shí)驗(yàn)課程都在進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法改革,努力提高學(xué)生的動(dòng)手能力、自學(xué)能力和創(chuàng)新能力。水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生給水處理和排水處理方面的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ζ鹬匾淖饔谩N覀冊(cè)谒|(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面不斷探索新的方法,取得了良好的教學(xué)效果。

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中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào) 2017年第36卷總目次索引
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高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課改進(jìn)和實(shí)踐及其效果評(píng)價(jià)