王建宏 朱 玲 陳家慶 初慶東 常俊英

北京石油化工學(xué)院 北京 102617

大氣污染控制工程綜合型實(shí)驗(yàn)的整合與優(yōu)化

王建宏 朱 玲 陳家慶 初慶東 ?？∮?/p>

北京石油化工學(xué)院 北京 102617

針對大氣污染控制工程驗(yàn)證型和基本操作型實(shí)驗(yàn)比重過大而彼此獨(dú)立的缺陷，提出了將與除塵有關(guān)的基本操作型、驗(yàn)證型和綜合型實(shí)驗(yàn)整合、優(yōu)化為一個(gè)大的綜合型實(shí)驗(yàn)的教學(xué)理念，并對該理念的改革現(xiàn)狀、思路、內(nèi)容和特色進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

大氣污染控制工程；綜合型實(shí)驗(yàn)；優(yōu)化

1 綜合型實(shí)驗(yàn)整合與優(yōu)化的改革現(xiàn)狀

目前有很多高校對綜合型實(shí)驗(yàn)的教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革。例如：鄢達(dá)成等進(jìn)行的把傳統(tǒng)的幾個(gè)水處理驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)過程改為一個(gè)綜合型水處理實(shí)驗(yàn)，以模擬污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行狀況，不僅增加了實(shí)驗(yàn)的難度，而且調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性、興趣和責(zé)任心。

北京建工學(xué)院水處理綜合實(shí)驗(yàn)采用了在不減少大綱規(guī)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目情況下，將給水工程的8項(xiàng)處理過程綜合到一個(gè)實(shí)驗(yàn)中完成，該實(shí)驗(yàn)綜合了水分析化學(xué)、水微生物學(xué)、給水處理等課程的有關(guān)內(nèi)容。從實(shí)施情況看，對提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識綜合分析和解決實(shí)際問題的能力起到了很好的促進(jìn)作用。

北京服裝學(xué)院開設(shè)的綜合型實(shí)驗(yàn)主要根據(jù)原教材上的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將多個(gè)實(shí)驗(yàn)單元整合成一組大實(shí)驗(yàn)—“呋喃甲醛的Cannizzaro反應(yīng)”。該綜合型實(shí)驗(yàn)的提出不僅具有新穎性，而且內(nèi)容豐富，包括原料的精制，產(chǎn)物的合成、分離、提純、檢驗(yàn)。

2 大氣污染綜合型實(shí)驗(yàn)整合與優(yōu)化的思路

借鑒其他高校不同實(shí)驗(yàn)課程的綜合型實(shí)驗(yàn)整合情況以及結(jié)合所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行分析可以看出，目前的“粉塵真密度的測定”“激光粒度儀測定粉體粒徑分布”驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)和“煙氣溫度、壓力、含濕量、流速及流量的測定”基本操作型實(shí)驗(yàn)都與顆粒物的污染控制有關(guān)，即與除塵有關(guān)，所以我們可以將這些實(shí)驗(yàn)與除塵實(shí)驗(yàn)整合為一個(gè)大的綜合型實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生對除塵有一個(gè)全面的了解，深刻理解為何要測量煙氣參數(shù)及表征粉塵的性質(zhì)。

例如我們將“激光粒度儀測量粉體粒徑分布”這個(gè)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)與“旋風(fēng)除塵器性能實(shí)驗(yàn)”這個(gè)綜合型實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合在一起，形成新的綜合型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過測量除塵器進(jìn)口的粉塵粒徑分布與捕集的粉塵粒徑分布，就可以很清晰地看出旋風(fēng)除塵器對大粒徑的粉塵去除效率高于對小粒徑的粉塵去除效率，這不僅增加了學(xué)生對課堂知識難點(diǎn)—粉塵分級效率的深度理解，而且了解了測量粉塵粒徑的目的，即對于不同粒徑分布的粉塵需要采用不同的除塵器。

3 大氣污染綜合型實(shí)驗(yàn)整合與優(yōu)化的目的和內(nèi)容

3.1 大氣污染綜合型實(shí)驗(yàn)整合與優(yōu)化的目的

大氣污染綜合型實(shí)驗(yàn)整合與優(yōu)化主要解決實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分散，每個(gè)實(shí)驗(yàn)一般只對應(yīng)于某一個(gè)知識點(diǎn)，彼此之間沒有聯(lián)系或聯(lián)系不大，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)性不足和驗(yàn)證型、操作型實(shí)驗(yàn)缺少應(yīng)用背景等問題。

3.2 大氣污染控制工程綜合型實(shí)驗(yàn)整合與優(yōu)化的內(nèi)容

3.2.1 綜合型實(shí)驗(yàn)的分步整合與優(yōu)化

將“粉塵真密度的測定”“激光粒度儀測定粉體粒徑分布”以及“煙氣溫度、壓力、含濕量、流速及流量的測定”等驗(yàn)證型、基本操作型實(shí)驗(yàn)與“旋風(fēng)除塵器性能實(shí)驗(yàn)”整合為一個(gè)大的綜合型實(shí)驗(yàn)是我們整合與優(yōu)化的最終目標(biāo)。

這種整合與優(yōu)化不是一步就能完成的，如果一步完成不僅指導(dǎo)教師因缺少指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)而達(dá)不到預(yù)期效果，而且學(xué)生也不能很快適應(yīng)，所以擬將這種整合與優(yōu)化分散進(jìn)行。首先環(huán)2008級的學(xué)生進(jìn)行“激光粒度儀測定粉體粒徑分布”與“旋風(fēng)除塵器性能實(shí)驗(yàn)”的整合與優(yōu)化綜合型實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)的目的是讓學(xué)生不僅將粉塵的濃度、風(fēng)量的大小，而且將粉塵顆粒的大小與除塵性能、除塵效率等結(jié)合起來；然后環(huán)2009級的學(xué)生進(jìn)行“粉塵真密度的測定”“激光粒度儀測定粉體粒徑分布”與“旋風(fēng)除塵器性能實(shí)驗(yàn)”的整合與優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，該優(yōu)化實(shí)驗(yàn)要求將粉塵的真密度、粉塵的粒徑等粉塵性質(zhì)與旋風(fēng)除塵器的除塵性能緊密結(jié)合；最后環(huán)2010級的學(xué)生進(jìn)行“粉塵真密度的測定”“激光粒度儀測定粉體粒徑分布”“煙氣溫度、壓力、含濕量、流速”與“旋風(fēng)除塵器性能實(shí)驗(yàn)”的整合與優(yōu)化，該整合后的綜合型實(shí)驗(yàn)不僅將粉塵的性質(zhì)，而且將煙氣的性質(zhì)與除塵性能密切關(guān)聯(lián)起來。

3.2.2 整合與優(yōu)化后的綜合型實(shí)驗(yàn)只提供任務(wù)書

對于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和步驟均有實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書預(yù)先確立，每次實(shí)驗(yàn)由指導(dǎo)教師提前將試劑、儀器及設(shè)備等準(zhǔn)備好，并且由教師講一遍實(shí)驗(yàn)步驟，然后學(xué)生再做。而整合與優(yōu)化后的綜合型實(shí)驗(yàn)只提供儀器說明書和任務(wù)書，學(xué)生必須根據(jù)任務(wù)書，通過查閱資料，綜合運(yùn)用專業(yè)知識，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

3.2.3 整合與優(yōu)化后的綜合型實(shí)驗(yàn)需預(yù)約和開放

整合與優(yōu)化后的綜合型實(shí)驗(yàn)可能導(dǎo)致平時(shí)只做3次的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)需要測量多次，因?yàn)槿魏我淮蔚牟僮魇д`都可能導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)無效，而必須重復(fù)測量，這樣的結(jié)果就是導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不夠用，最好將綜合型實(shí)驗(yàn)實(shí)行預(yù)約和對學(xué)生開放，以留給學(xué)生足夠多的時(shí)間。

3.2.4 整合與優(yōu)化后的綜合型實(shí)驗(yàn)需人人動(dòng)手

鑒于專業(yè)實(shí)驗(yàn)，測量儀器臺(套)數(shù)少，每組至少有4～5人，常常導(dǎo)致有些學(xué)生做實(shí)驗(yàn)而有些學(xué)生旁觀的局面。而整合后，大的綜合型實(shí)驗(yàn)由于測量的項(xiàng)目，多而且這些項(xiàng)目又彼此相關(guān)聯(lián)，僅僅依靠一兩名學(xué)生是不可能完成的，必須所有學(xué)生都密切配合、分工合作才能完成。

4 大氣污染綜合型實(shí)驗(yàn)整合與優(yōu)化的改革特色

將與除塵有關(guān)的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)整合與優(yōu)化為一個(gè)綜合型實(shí)驗(yàn)，不僅增加了實(shí)驗(yàn)自身的系統(tǒng)性和科學(xué)性，而且強(qiáng)化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系。在實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不變的情況下，不僅使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和結(jié)果得到了升華，而且學(xué)生在多次驗(yàn)證型和基本操作型的實(shí)驗(yàn)過程中提高了動(dòng)手能力，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中提升了對理論知識的理解，在數(shù)據(jù)處理中，學(xué)會(huì)了借助不同的方式來研究除塵性能，強(qiáng)化了理論與實(shí)踐的聯(lián)系。

[1] 王建宏,陳家慶,朱玲,等.環(huán)境工程設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐與研究[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2011,9(1):150-152.

[2] 朱玲,王建宏,陳家慶,等.大氣污染控制工程創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的探索與思考[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2011,7:54-55.

[3] 鄢達(dá)成,郭建林,張杰,等.環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[J].黃石高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2003,19(5):1-2.

[4] 李秀艷,孫志敏,秦亞鸞,等.有機(jī)化學(xué)綜合型、開放型實(shí)驗(yàn)的整合與優(yōu)化[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2010,13(1):24-27.

[5] 裴立德,張大玉,陳家瓏,等.綜合型實(shí)教學(xué)改革的研究與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2001,18(6):4-12.

[6] 陳雪萍,朱耕宇,浦群,等.化學(xué)工程與工藝專業(yè)綜合型實(shí)驗(yàn)的改革[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2008,25(10):131-133.

[7] 張衛(wèi)英,李曉,薛逢春,等.綜合型專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)踐與探討[J].化工高等教育,2003,78(4):15-16.

Optimizing the comprehensive experiment of air pollution control

Wang Jianhong, Zhu Ling, Chen Jiaqing, Chu Qingdong, Chang Junying
Beijing institute of petrochemical technology, Beijing, 102617, China

Aiming at the status that the validating and fundamental experiments are prior to others in air pollution control experiment and these experiments are relatively independent, the teaching idea of incorporating the validating, fundamental and comprehensive experiments about dust catching into a big comprehensive experiment was brought forward. The reform actuality, ways, content and feature about the teaching idea were discussed in detail.

air pollution control; comprehensive experiment; optimizing

北京石油化工學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)不僅是國家級特色專業(yè)，而且其教學(xué)與實(shí)驗(yàn)中心為北京市級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，目前該中心主要承擔(dān)著有關(guān)水污染控制、大氣污染控制、噪聲污染控制以及環(huán)保設(shè)備拆裝等實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)任務(wù)。經(jīng)過幾年的改革創(chuàng)新和教學(xué)實(shí)踐，目前該中心的各個(gè)實(shí)驗(yàn)不僅單獨(dú)設(shè)課，而且有固定的正常上課時(shí)間，在此基礎(chǔ)上形成了自己獨(dú)到的設(shè)計(jì)型、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。但是目前我院大氣污染控制工程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)中還存在驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)和基本操作型實(shí)驗(yàn)所占比重較大的問題，如在目前開設(shè)的7個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，“粉塵真密度的測定”和“激光粒度儀測定粉體粒徑分布”驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)2個(gè)，“煙氣溫度、壓力、含濕量、流速及流量的測定”基本操作型實(shí)驗(yàn)1個(gè)，“旋風(fēng)除塵器性能實(shí)驗(yàn)”“二氧化碳的吸收實(shí)驗(yàn)”和“高壓放電處理氣態(tài)污染物綜合實(shí)驗(yàn)”綜合型實(shí)驗(yàn)3個(gè)，“氣態(tài)污染物凈化”設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)1個(gè)。

在現(xiàn)存的實(shí)驗(yàn)體系中，不僅驗(yàn)證型和基本操作型占據(jù)的比重達(dá)到40%以上，而且其實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分散，每個(gè)實(shí)驗(yàn)一般只對應(yīng)于某一個(gè)知識點(diǎn)，彼此之間沒有聯(lián)系或聯(lián)系不大，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)性不足。因此，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)也只是為了驗(yàn)證而驗(yàn)證，至于為什么要驗(yàn)證，學(xué)生不明白；基本操作型實(shí)驗(yàn)也只是為了操作而操作，至于為什么要操作，這些操作測量的數(shù)據(jù)有什么用，學(xué)生也不清楚。

針對驗(yàn)證型和基本操作型實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀，建立新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，將基本操作型實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)與綜合型實(shí)驗(yàn)整合、優(yōu)化，組成一個(gè)大的綜合型實(shí)驗(yàn)，以形成實(shí)驗(yàn)教學(xué)的系統(tǒng)性與科學(xué)性，是非常有必要的。

2011-08-16

王建宏，碩士，工程師。

北京石油化工學(xué)院教育教學(xué)改革與研究一般項(xiàng)目(編號：201138)；北京市屬高等學(xué)校人才強(qiáng)教計(jì)劃資助項(xiàng)目(編號：PHR201107213)。