水污染控制工程實驗教學(xué)與專業(yè)人才培養(yǎng)

【摘 要】本文剖析了當(dāng)前水污染控制工程實驗教學(xué)中存在的問題，提出了立足實驗教學(xué)培養(yǎng)水污染控制工程專業(yè)人才的思路，有助于專業(yè)水污染控制人才的輸送。

【關(guān)鍵詞】水污染控制工程 實驗教學(xué) 專業(yè)人才

【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）23-0071-02

隨著生態(tài)環(huán)境污染的加劇，環(huán)境污染治理的難度也在加大，目前各高校環(huán)境專業(yè)對人才的培養(yǎng)提出了更高的要求，學(xué)生應(yīng)進(jìn)一步加深理論知識、加強實驗技能的訓(xùn)練，以培養(yǎng)環(huán)境污染治理的專業(yè)人才。水污染控制工程是環(huán)境工程本科專業(yè)一門重要的專業(yè)主干課之一，具有極強的工程應(yīng)用性。積極主動地探索水污染控制工程實驗教學(xué)，能夠使學(xué)生們更系統(tǒng)地了解和掌握各種水污染控制技術(shù)的原理及其應(yīng)用，有助于培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)理論知識解決廢水處理工程問題的基本技能，增強學(xué)生的工程實踐能力，對于培養(yǎng)水污染控制專業(yè)人才具有極為重要的意義。

一 水污染控制工程實驗教學(xué)中存在的問題

1.實驗設(shè)計不合理

水污染控制工程是一門多學(xué)科交叉的課程，涉及化學(xué)、微生物、材料學(xué)等學(xué)科的相關(guān)理論及方法。該課程實驗教學(xué)的基本任務(wù)是對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法和實驗技能的訓(xùn)練和培養(yǎng)，使學(xué)生能夠系統(tǒng)地掌握各種水污染控制技術(shù)的原理及其應(yīng)用方法。目前，所開展的實驗多為簡單的驗證性實驗，創(chuàng)新性不強；實驗所涉及的知識面窄，沒有覆蓋微生物、材料等與水污染控制相關(guān)的領(lǐng)域。

2.實驗教學(xué)程序化

水污染控制工程實驗教學(xué)中，主要由教師提前安排好儀器設(shè)備與藥品，開展實驗前任課教師認(rèn)真講解具體的實驗方案、注意事項，學(xué)生再依據(jù)實驗指導(dǎo)書中的實驗方案和實驗步驟逐項開展實驗。實驗教學(xué)過程中基本以教師指導(dǎo)為主，學(xué)生通過參考實驗指導(dǎo)書來完成實驗，沒有充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，難以達(dá)到提高學(xué)生的設(shè)計能力和動手能力的教學(xué)目標(biāo)。

3.實驗條件不完善

專門用于本科生實驗教學(xué)的場地、儀器、設(shè)備有限，教師及研究生從事科學(xué)研究的實驗室為了方便管理對本科生不開放。教學(xué)實驗只能安排4～5人一組共同開展實驗，導(dǎo)致學(xué)生難以在實驗過程中獨立思考、獨立操作，很難保證每個學(xué)生的參與度。

針對水污染控制工程實驗教學(xué)中存在的問題，開展教學(xué)改革和創(chuàng)新，以培養(yǎng)適應(yīng)社會需要的高素質(zhì)工程技術(shù)人才具有重要的意義。本文在實驗教學(xué)實踐的基礎(chǔ)上，結(jié)合實驗教學(xué)研究成果，對實驗教學(xué)方法的改進(jìn)進(jìn)行了一些探索與嘗試。

二 立足實驗教學(xué)，培養(yǎng)水污染控制工程專業(yè)人才

1.注重設(shè)計性實驗教學(xué)

設(shè)計性實驗教學(xué)由學(xué)生查閱文獻(xiàn)自主設(shè)計，通過與教師開展討論由教師引導(dǎo)學(xué)生精選實驗方案，指導(dǎo)其實驗操作，幫助其解決在實驗中可能碰到的各類問題，并且開展對實驗結(jié)果的分析與討論。基于本校環(huán)境工程專業(yè)特色，結(jié)合任課教師正在開展的科研課題，鼓勵學(xué)生參與其中階段性實驗的設(shè)計與實施。學(xué)生可以自由組合，多人共同動手來查閱文獻(xiàn)、設(shè)計方案與研究問題，以求實現(xiàn)最佳實驗成效，增強學(xué)生的專業(yè)能力。例如，針對重金屬廢水處理的研究方向，在掌握了化學(xué)沉淀法、吸附法處理重金屬廢水基本原理的前提下，開展文獻(xiàn)調(diào)研，針對水質(zhì)特征，選擇合適的處理方案。這樣使學(xué)生能夠更好地理解化學(xué)沉淀法應(yīng)用于高濃度重金屬廢水處理的優(yōu)劣，以及吸附法適用于低濃度重金屬廢水處理的原因。為了更好地了解條件因素在實驗中的影響，要考察pH值、反應(yīng)時間、溫度、沉淀劑/吸附劑投加量等因素對重金屬廢水處理效果的影響，得到最佳的工藝條件，為實際應(yīng)用提供技術(shù)參數(shù)。設(shè)計性實驗教學(xué)能夠充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，更好地培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。學(xué)生在實驗之后撰寫報告時可采取論文的形式進(jìn)行成績考核，從而幫助其掌握文獻(xiàn)檢索方法、數(shù)據(jù)分析方法以及科技論文撰寫的方法，為其今后投入科研工作奠定良好的基礎(chǔ)。

2.完善綜合性實驗教學(xué)

學(xué)生只有具備綜合的能力才能滿足解決現(xiàn)實環(huán)境問題的要求。綜合性實驗是培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的重要環(huán)節(jié)。水污染控制工程綜合性實驗教學(xué)將水污染控制涉及的化學(xué)、微生物、材料學(xué)理論知識融會貫通至一個大實驗中，具備了理論知識及實驗技能上的綜合性。例如，針對水質(zhì)十分復(fù)雜的垃圾滲濾液設(shè)計綜合性實驗，首先開展廢水的可生化性測定，再運用生化性能比較好的滲濾液開展活性污泥培養(yǎng)實驗及曝氣池中活性污泥性質(zhì)的測定實驗，之后，將曝氣池中的混合液用豎流式沉淀法進(jìn)行泥水分離，出水經(jīng)過混凝之后用于開展吸附實驗，吸附實驗的出水可用于反滲透實驗中。通過鏈?zhǔn)綇U水處理綜合實驗，原本臭不可聞的滲濾液變得清澈透明，使學(xué)生對水處理有了直觀認(rèn)識的同時，也系統(tǒng)全面地掌握了水污染控制的理論知識并加深了理解，這樣可以提升學(xué)生綜合分析的能力以及比較能力。

3.嘗試開放性實驗教學(xué)

開放性實驗教學(xué)在實施過程中，要以學(xué)生為主體，由學(xué)生自行選擇實驗，自行確定儀器設(shè)備、藥品試劑、實驗方案、實驗步驟并開展數(shù)據(jù)處理與結(jié)論分析。在實驗過程中，教師只負(fù)責(zé)提供資料、協(xié)調(diào)設(shè)備、解答疑問。例如，結(jié)合本校環(huán)境工程專業(yè)特色以及研究前沿，開放研究生實驗室，設(shè)置“過硫酸鹽光化學(xué)氧化處理含砷廢水”開放性實驗，采用SO4-為主要活性物種降解污染物的新型高級氧化技術(shù)，利用其氧化廢水中的砷并實現(xiàn)深度凈化具有一定的優(yōu)勢。實驗中，學(xué)生利用活性金屬氧化物作為原料，對其進(jìn)行化學(xué)改性，從而制備活性較高的催化劑。通過研究改性條件對催化氧化處理的影響，得到最佳的制備條件；并且研究催化劑用于含砷廢水光化學(xué)氧化處理中的影響因素。當(dāng)學(xué)生在個人的努力下，把親自制備出來的催化劑用于含砷廢水氧化處理之后，發(fā)現(xiàn)這樣做的效果十分顯著，從而產(chǎn)生強烈的自豪感，這樣能夠調(diào)動其學(xué)習(xí)本專業(yè)的主動性。開放性實驗教學(xué)手段不僅能夠調(diào)動廣大學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生增進(jìn)對理論知識的深入理解，而且還能提升其實驗?zāi)芰?，提高其解決實際問題的能力。

4.建設(shè)演示性實驗教學(xué)平臺

中南大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)在校園內(nèi)新建污水處理站60m2，用于實驗室廢水的處理，同時可用于水污染控制工程課程的演示性實驗教學(xué)，使學(xué)生全面了解水處理單元的工藝運行條件、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等，從而強化對學(xué)生實驗操作技能、工程實踐能力的培養(yǎng)。污水處理主要采用中南大學(xué)環(huán)境所自主研發(fā)的生物制劑，通過配合、水解、絮凝分離等關(guān)鍵步驟，實現(xiàn)污水的深度凈化。另外，還擁有多套水污染控制成套設(shè)備，如重金屬廢水生物制劑深度處理與資源化成套設(shè)備、有色冶煉水污染物高效處理回收實驗系統(tǒng)（具備高效處理含汞污酸及回用等特殊功能）等。在課程主講教授或相關(guān)負(fù)責(zé)教師的講解、帶領(lǐng)參觀或自由參觀下，學(xué)生對本專業(yè)知識的學(xué)習(xí)有了更感性的認(rèn)識，激發(fā)了學(xué)生的主動學(xué)習(xí)與創(chuàng)新實踐學(xué)習(xí)的興趣。

三 水污染控制工程實驗教學(xué)改革中應(yīng)注意的問題

第一，在開展設(shè)計性實驗教學(xué)時，應(yīng)提前給學(xué)生啟發(fā)式的輔導(dǎo)，通過講解實驗的基本原理及領(lǐng)域內(nèi)的前沿研究，引導(dǎo)學(xué)生自己查閱相關(guān)文獻(xiàn)；在充分調(diào)研文獻(xiàn)并進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上，制訂初步的實驗方案；經(jīng)過與指導(dǎo)老師進(jìn)一步討論確定具體的實驗方案及操作步驟，以便更好地完成實驗。

第二，在選定綜合性實驗時，應(yīng)該注重并強調(diào)各實驗之間的互通性以及學(xué)生實驗技巧培養(yǎng)的連續(xù)性。把多門環(huán)境工程專業(yè)課程，如水污染控制工程、環(huán)境工程原理、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境微生物學(xué)的基本原理及實驗操作技能有機地結(jié)合在一起，使學(xué)生的專業(yè)技能和實踐能力得到全面的綜合訓(xùn)練，為培養(yǎng)面向?qū)嶋H一線工作崗位的實用型人才奠定較好的基礎(chǔ)。

第三，開放性實驗教學(xué)的實施過程中，應(yīng)根據(jù)學(xué)生的興趣結(jié)合本專業(yè)的特色及研究前沿設(shè)置多個實驗，供學(xué)生選擇，切實調(diào)動起學(xué)生對開展實驗的興趣及主動性，鼓勵學(xué)生勤于動腦并勇于動手，獨立地完成各項實驗；逐步開放一部分研究生實驗室用于本科生實驗。

第四，實驗教學(xué)的考核，應(yīng)注重從文獻(xiàn)調(diào)研、實驗設(shè)計、實驗操作、數(shù)據(jù)處理、問題分析、撰寫論文的全過程考核，采用研究論文的形式撰寫實驗報告更能體現(xiàn)學(xué)生的綜合能力。

總的來說，通過實施水污染控制工程實驗教學(xué)改革，提升了大學(xué)生綜合運用理論知識來分析與解決具體問題的能力；鍛煉了大學(xué)生們的實際動手能力，為培養(yǎng)面向?qū)嶋H一線工作崗位的實用型人才奠定了較好的基礎(chǔ)；培養(yǎng)了大學(xué)生們的創(chuàng)新能力，切實調(diào)動其學(xué)習(xí)的主動性；對于培養(yǎng)水污染控制工程專業(yè)人才具有很好的支持與推進(jìn)作用。

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〔責(zé)任編輯：龐遠(yuǎn)燕〕