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摘 要:根据水质工程学的特点,基于学校现有实验条件,尝试了实验教学改革,开设综合设计性实验,并总结了实验教学改革的效果。
关键词:水质工程学综合设计性实验探讨
中图分类号:X131.2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)07(b)-0145-02
Discussion on the Teaching Comprehensive Designing Experiments in Water Quality Engineering
Feng na1,2Li ya-jing1,2Zheng shu-ping1,2Wen hai-tao1,2
(1.Environmental and Municipal Engineering Department,TIUC,Tianjin 300384,China
2.Tianjin Key Laboratory of Water Quality Science and Technology,Tianjin 300384,China)
Abstract:According to the characteristic of Water Quality Engineering,Wastewater treatment experimental teaching was reformed based on the current experimental conditions in our university.We offer Comprehensive Design Experiment and sum up the effects of the reform of experiment teaching.
Key words:Water Quality Engineering;Comprehensive Designing Experiment;discuss
水质工程学实验是我系给水排水专业学生必修的专业实验课程,由于实验教材、教学环境和实验设备等的原因,大部分实验教学项目以验证性实验为主,缺乏综合性和设计性,已跟不上专业教学方式的发展和改革,同时也满足不了目前社会就业单位对大学生的创新能力和实践能力提出的更高的要求[1-4]。为了适应人才培养的要求,近年来对给水排水工程专业的专业实验课进行改革,我们在原来水处理实验技术的实验教学基础上增设了综合设计性实验平台[5],对于应用型和研究型人才培养具有重要意义。完成综合性、设计性实验的过程中,学生的理论知识和实验技能可以得到综合与提高,提高了学生综合运用知识、技能和自主设计的能力,加深了对本专业知识技能的认知程度;通过学生的集体讨论、研究和密切配合,培养学生学习兴趣和独立科研的能力,开发学生的创新思维,培养了学生热爱科学、尊重科学的品德和精益求精、团结协作的精神。
1 水质工程学综合设计性实验教学模式
我系环境与市政工程实验中心作为天津市重点实验室,占地3600余平方米,拥有大量的水处理设备和仪器,十万元以上大型仪器共计20余台,完全具备开展综合设计性实验的设备要求。
综合设计性实验课题的选题非常重要,应遵循以下几个原则:一是科学性,是指选题应建立在前人的科学理论和实验基础上,符合科学规律,进一步研究和探讨; 二是综合性,是指实验需要综合应用本课程的知识或相关课程知识才能完成;三是实用性,是指所选的课题需在现实中有实际的应用性;四是可行性,是指所选课题切合学生的研究水平和技术水平,在实验室的现有条件下能够顺利实施[6-8]。
我系水处理技术实验室共开设了混凝实验、颗粒自由沉淀实验、过滤实验和曝气设备充氧能力测定实验共4个单元性验证型实验和综合性实验即微污染水源水中NOM去除实验1项以及演示性实验即膜法水处理演示实验1项。在单元验证性实验的基础上我们列出4个综合设计性实验,见表1。
以“完全混合生化反应器处理校园生活污水”为例予以详细说明。对于这个课题,主要内容有以下三个方面:1)废水的常规水质指标TOC、TN、TP、MLSS、pH等指标进行分析。我系实验中心拥有激光粒度仪、原子吸收光谱仪、UV2550紫外-可见分光光度仪、离子色谱仪、Zeta电位仪等大型仪器,在这项内容中使学生尽量多的接触前沿的大型仪器设备、领先的科研实验、新颖的实验方法、新型的检测手段,拓宽了学生的知识面。2)水处理实验装置的制作。3)污水的好氧生物处理实验,涉及到单元实验有活性污泥动力学参数测定实验、活性污泥性质的测定实验等。具体包括活性污泥系统的培养和驯化,以及最优工况如曝气时间、pH值和污泥浓度等参数的确定。
2 水质工程学综合设计性实验教学实施
我们把实验分成6个阶段:第一阶段, 选题。学生根据所学课程大纲要求掌握的理论知识和基本技能,选择自己感兴趣的课题,可以选择实验室列出的课题也可以自由选题。第二阶段,制定实验方案和准备工作。学生根据实验指导书的说明及要求,查阅资料选定实验方法,并根据废水的具体情况及实验室条件拟订可行的实验方案。学生还要对实验原理、方法、所需的原料及其处理、实验步骤做出较详细的说明,列出仪器的名称、规格、所需试剂的名称、配制。第三阶段,师生互动。教师和学生一起对设计方案进行讨论,包括实验的定位, 可行性,具体的实验方法、手段以及实验时间的安排,确定最终实验方案。第四阶段,实验仪器设备操作培训。实验教师根据各分组学生所需的实验仪器设备情况,统一对学生进行设备操作使用培训。第五阶段,实验阶段。为了充分发挥学生的自主性,指导教师可以放手让学生安排,只对实验的大致方向进行框架式的指点,当发现学生发生方向性错误时适当点拨引导。由于实验时间较紧,学生要完成实验各个环节,必须学会统筹安排进程。第六阶段,总结提高。要求学生以论文形式书写实验报告,学生根据自行设计的实验方案和实验结果,整理数据,展开分析讨论,最后得出结论。
3 实验教学效果
3.1 提高了学生分析问题和解决问题的能力
在选题、设计实验的过程中,可能需要涉及很多本专业以外的知识,这就需要查阅大量的书籍和文献,在开阔视野的同时培养了学生探索学习的能力、创新的能力。在实验方案设计和实施过程中,需要学生设计实验因素和水平、选择实验设备、确定检测方法,需要学生自己动手制作和独立操作实验设备、解决实验中出现的问题, 这样培养了学生分析问题、解决问题的能力。
3.2 增强了同学之间协同合作的意识
一个综合设计性实验靠一两个人是完不成的,需要同组的所有成员协同操作。从选题到实验的实施,都需实验小组所有成员的参与。
3.3 促进了教师业务水平的提高
在实验教学改革尝试中,许多实验的内容是当代比较前沿或前沿的技术和方向,涉及的知识面广。教师不但要有本学科扎实的理论基础,较高的实验技能,还要加强业务学习,不断更新自己的知识,才能够胜任实验教学。
4 结束语
水质工程学综合设计性实验教学改革基本上实现了由传统基础实验教学向综合设计性实验教学的深入,增加了综合设计性实践平台。提高了学生的创新能力与综合实践能力。是培养学生知识、能力和素质三者一体化的好形式[9,10]。
参考文献
[1] 周亚俊.全面改革实验放学培养学生创新能力[J].实验室研究与探索,2004,23(7):78～81.
[2] 吳新开,朱承志,钟义长.综合性实验的综合原则[J].实验室研究与探索,2007, 26(6):89～91.
[3] 唐海,魏翔.水污染控制工程综合设计性实验教学模式探索[J].黄山学院学报,2009,11(3):130～132.
[4] 杨叔子.创新源于实践[J].实验室研究与探索,2004,23(7):1～3.
[5] 陈洪国,陈宦兵,范付华．研究型综合设计性实验在植物生理学实验教学中的应用[J]．襄樊职业技术学院学报,2007,6(6):95～97．
[6] 黄忠臣,韩芳. 环境工程实验教学改革[J].科技情报开发与经济,2007,17(29):264～265.
[7] 刘竹琴,刘艳峰.设计性实验教学探讨[J].实验技术与管理,2005,22(6):97～99.
[8] 陶淑芬,陶昌.设计性实验的教学尝试与思考[J].曲靖师范学院学报,2004,23(3):13～15.
[9] 廖润华,俞慧芳,夏光华,等．综合设计性水污染控制工程实验的研究与实践[J]．景德镇高专学报,2005,20(4):57～58．
[10] 王伟祖,郑旭明.建立综合设计实验平台,培养学生创新能力[J].实验室研究与探索,2004,23(8):74～76.
关键词:水质工程学综合设计性实验探讨
中图分类号:X131.2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)07(b)-0145-02
Discussion on the Teaching Comprehensive Designing Experiments in Water Quality Engineering
Feng na1,2Li ya-jing1,2Zheng shu-ping1,2Wen hai-tao1,2
(1.Environmental and Municipal Engineering Department,TIUC,Tianjin 300384,China
2.Tianjin Key Laboratory of Water Quality Science and Technology,Tianjin 300384,China)
Abstract:According to the characteristic of Water Quality Engineering,Wastewater treatment experimental teaching was reformed based on the current experimental conditions in our university.We offer Comprehensive Design Experiment and sum up the effects of the reform of experiment teaching.
Key words:Water Quality Engineering;Comprehensive Designing Experiment;discuss
水质工程学实验是我系给水排水专业学生必修的专业实验课程,由于实验教材、教学环境和实验设备等的原因,大部分实验教学项目以验证性实验为主,缺乏综合性和设计性,已跟不上专业教学方式的发展和改革,同时也满足不了目前社会就业单位对大学生的创新能力和实践能力提出的更高的要求[1-4]。为了适应人才培养的要求,近年来对给水排水工程专业的专业实验课进行改革,我们在原来水处理实验技术的实验教学基础上增设了综合设计性实验平台[5],对于应用型和研究型人才培养具有重要意义。完成综合性、设计性实验的过程中,学生的理论知识和实验技能可以得到综合与提高,提高了学生综合运用知识、技能和自主设计的能力,加深了对本专业知识技能的认知程度;通过学生的集体讨论、研究和密切配合,培养学生学习兴趣和独立科研的能力,开发学生的创新思维,培养了学生热爱科学、尊重科学的品德和精益求精、团结协作的精神。
1 水质工程学综合设计性实验教学模式
我系环境与市政工程实验中心作为天津市重点实验室,占地3600余平方米,拥有大量的水处理设备和仪器,十万元以上大型仪器共计20余台,完全具备开展综合设计性实验的设备要求。
综合设计性实验课题的选题非常重要,应遵循以下几个原则:一是科学性,是指选题应建立在前人的科学理论和实验基础上,符合科学规律,进一步研究和探讨; 二是综合性,是指实验需要综合应用本课程的知识或相关课程知识才能完成;三是实用性,是指所选的课题需在现实中有实际的应用性;四是可行性,是指所选课题切合学生的研究水平和技术水平,在实验室的现有条件下能够顺利实施[6-8]。
我系水处理技术实验室共开设了混凝实验、颗粒自由沉淀实验、过滤实验和曝气设备充氧能力测定实验共4个单元性验证型实验和综合性实验即微污染水源水中NOM去除实验1项以及演示性实验即膜法水处理演示实验1项。在单元验证性实验的基础上我们列出4个综合设计性实验,见表1。
以“完全混合生化反应器处理校园生活污水”为例予以详细说明。对于这个课题,主要内容有以下三个方面:1)废水的常规水质指标TOC、TN、TP、MLSS、pH等指标进行分析。我系实验中心拥有激光粒度仪、原子吸收光谱仪、UV2550紫外-可见分光光度仪、离子色谱仪、Zeta电位仪等大型仪器,在这项内容中使学生尽量多的接触前沿的大型仪器设备、领先的科研实验、新颖的实验方法、新型的检测手段,拓宽了学生的知识面。2)水处理实验装置的制作。3)污水的好氧生物处理实验,涉及到单元实验有活性污泥动力学参数测定实验、活性污泥性质的测定实验等。具体包括活性污泥系统的培养和驯化,以及最优工况如曝气时间、pH值和污泥浓度等参数的确定。
2 水质工程学综合设计性实验教学实施
我们把实验分成6个阶段:第一阶段, 选题。学生根据所学课程大纲要求掌握的理论知识和基本技能,选择自己感兴趣的课题,可以选择实验室列出的课题也可以自由选题。第二阶段,制定实验方案和准备工作。学生根据实验指导书的说明及要求,查阅资料选定实验方法,并根据废水的具体情况及实验室条件拟订可行的实验方案。学生还要对实验原理、方法、所需的原料及其处理、实验步骤做出较详细的说明,列出仪器的名称、规格、所需试剂的名称、配制。第三阶段,师生互动。教师和学生一起对设计方案进行讨论,包括实验的定位, 可行性,具体的实验方法、手段以及实验时间的安排,确定最终实验方案。第四阶段,实验仪器设备操作培训。实验教师根据各分组学生所需的实验仪器设备情况,统一对学生进行设备操作使用培训。第五阶段,实验阶段。为了充分发挥学生的自主性,指导教师可以放手让学生安排,只对实验的大致方向进行框架式的指点,当发现学生发生方向性错误时适当点拨引导。由于实验时间较紧,学生要完成实验各个环节,必须学会统筹安排进程。第六阶段,总结提高。要求学生以论文形式书写实验报告,学生根据自行设计的实验方案和实验结果,整理数据,展开分析讨论,最后得出结论。
3 实验教学效果
3.1 提高了学生分析问题和解决问题的能力
在选题、设计实验的过程中,可能需要涉及很多本专业以外的知识,这就需要查阅大量的书籍和文献,在开阔视野的同时培养了学生探索学习的能力、创新的能力。在实验方案设计和实施过程中,需要学生设计实验因素和水平、选择实验设备、确定检测方法,需要学生自己动手制作和独立操作实验设备、解决实验中出现的问题, 这样培养了学生分析问题、解决问题的能力。
3.2 增强了同学之间协同合作的意识
一个综合设计性实验靠一两个人是完不成的,需要同组的所有成员协同操作。从选题到实验的实施,都需实验小组所有成员的参与。
3.3 促进了教师业务水平的提高
在实验教学改革尝试中,许多实验的内容是当代比较前沿或前沿的技术和方向,涉及的知识面广。教师不但要有本学科扎实的理论基础,较高的实验技能,还要加强业务学习,不断更新自己的知识,才能够胜任实验教学。
4 结束语
水质工程学综合设计性实验教学改革基本上实现了由传统基础实验教学向综合设计性实验教学的深入,增加了综合设计性实践平台。提高了学生的创新能力与综合实践能力。是培养学生知识、能力和素质三者一体化的好形式[9,10]。
参考文献
[1] 周亚俊.全面改革实验放学培养学生创新能力[J].实验室研究与探索,2004,23(7):78～81.
[2] 吳新开,朱承志,钟义长.综合性实验的综合原则[J].实验室研究与探索,2007, 26(6):89～91.
[3] 唐海,魏翔.水污染控制工程综合设计性实验教学模式探索[J].黄山学院学报,2009,11(3):130～132.
[4] 杨叔子.创新源于实践[J].实验室研究与探索,2004,23(7):1～3.
[5] 陈洪国,陈宦兵,范付华．研究型综合设计性实验在植物生理学实验教学中的应用[J]．襄樊职业技术学院学报,2007,6(6):95～97．
[6] 黄忠臣,韩芳. 环境工程实验教学改革[J].科技情报开发与经济,2007,17(29):264～265.
[7] 刘竹琴,刘艳峰.设计性实验教学探讨[J].实验技术与管理,2005,22(6):97～99.
[8] 陶淑芬,陶昌.设计性实验的教学尝试与思考[J].曲靖师范学院学报,2004,23(3):13～15.
[9] 廖润华,俞慧芳,夏光华,等．综合设计性水污染控制工程实验的研究与实践[J]．景德镇高专学报,2005,20(4):57～58．
[10] 王伟祖,郑旭明.建立综合设计实验平台,培养学生创新能力[J].实验室研究与探索,2004,23(8):74～76.