水污染控制工程實(shí)踐教學(xué)改革與創(chuàng)新能力的關(guān)聯(lián)研究

1、水污染控制工程實(shí)踐教學(xué)改革與創(chuàng)新能力的關(guān)聯(lián)研究    水污染控制工程課程是環(huán)境工程專業(yè)核心課程之一，其內(nèi)容包括“污水處理及回用技術(shù)”和“排水工程”兩部分，并設(shè)有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課、課程設(shè)計(jì)以及環(huán)境工程專業(yè)的綜合實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐環(huán)節(jié)。實(shí)踐教學(xué)和理論課內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣，有助于學(xué)生們及時(shí)深入理解、消化吸收理論課的知識(shí)內(nèi)容，迅速轉(zhuǎn)化為內(nèi)在的實(shí)際技能，并增加學(xué)生們學(xué)習(xí)的興趣，具有其他教育活動(dòng)所不可替代的功能。實(shí)踐教學(xué)還是培養(yǎng)工程類學(xué)生創(chuàng)新思維和增強(qiáng)工程意識(shí)的重要環(huán)節(jié)，學(xué)生在整個(gè)實(shí)踐過(guò)程中會(huì)逐步養(yǎng)成以研究的眼光去觀察事物和進(jìn)行學(xué)習(xí)的習(xí)慣，在這些過(guò)程中學(xué)生逐漸形成創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維。

2、實(shí)踐還是創(chuàng)新的源泉，實(shí)踐教學(xué)基地是創(chuàng)新的基地1。實(shí)踐能力的培養(yǎng)不能僅僅依靠社會(huì)實(shí)踐等校外活動(dòng)環(huán)節(jié)，在校內(nèi)、課堂、實(shí)驗(yàn)室必須將實(shí)踐能力的培養(yǎng)貫穿于教學(xué)過(guò)程的始終2。一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革與創(chuàng)新能力培養(yǎng)1.構(gòu)建完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的教學(xué)探索、改革與實(shí)踐，已形成了由課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、綜合實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)組成的較為完善的實(shí)踐教學(xué)體系。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。通過(guò)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)掌握水污染控制工程的基本操作技能：培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)理論、數(shù)據(jù)處理知識(shí)、實(shí)驗(yàn)規(guī)范和實(shí)驗(yàn)方法的能力，學(xué)會(huì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器的使用。原來(lái)的觀摩實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改為面對(duì)模型提問(wèn)-研討-總結(jié)的教學(xué)方式。促使學(xué)生主動(dòng)思考工程現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)閥門、管路的具體設(shè)計(jì)功能，并將此

3、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)提問(wèn)-研討-總結(jié)過(guò)程拍攝錄像，放在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，供本專業(yè)和其他相關(guān)專業(yè)學(xué)生觀摩學(xué)習(xí)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。明確實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，規(guī)范實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。要求學(xué)生自己查閱文獻(xiàn)資料，選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)方法，自己制定實(shí)驗(yàn)方案。為學(xué)生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室提供寬松的條件，讓學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，做好現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。執(zhí)行實(shí)驗(yàn)方案的過(guò)程是鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題、綜合應(yīng)用理論知識(shí)和能力的過(guò)程，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手的同時(shí)還要?jiǎng)幽X筋想辦法綜合應(yīng)用理論知識(shí)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，學(xué)會(huì)及時(shí)調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案。綜合性實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生研討實(shí)際水質(zhì)的監(jiān)測(cè)和處理問(wèn)題，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采集樣品分析測(cè)試，對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)的異常問(wèn)題尋找解決方案，提高了分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，鍛煉和提高了動(dòng)手能力。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。課

4、題組注重研究如何以科研促教學(xué)，教學(xué)帶動(dòng)科研的相互激勵(lì)機(jī)制，培養(yǎng)學(xué)生從事水污染控制工程學(xué)研究的興趣和技能。每年選拔優(yōu)秀學(xué)生，參與教師自己的科研工作，盡早參與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。有些學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目是結(jié)合教師自己的科研項(xiàng)目而進(jìn)行的創(chuàng)新性研究，并將實(shí)驗(yàn)研究成果以論文形式發(fā)表。2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、教學(xué)手段的改革。為加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，不僅購(gòu)買教學(xué)光盤及視頻課件，還采用多媒體及現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)，擴(kuò)充實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容；合理安排學(xué)生在校內(nèi)實(shí)習(xí)基地觀摩并現(xiàn)場(chǎng)取樣分析測(cè)試，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果明顯提高。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)每班每批次1012名同學(xué)，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)每人一個(gè)試驗(yàn)臺(tái)，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，其他實(shí)驗(yàn)2名同學(xué)一組，老師現(xiàn)場(chǎng)考察每

5、個(gè)同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求每名同學(xué)事先設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，交任課教師批改修正后自己完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程。要求學(xué)生采用不同實(shí)驗(yàn)方案，按照自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟處理污水達(dá)到水質(zhì)清澈，鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。每次實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生完全掌握了操作內(nèi)容并且得出正確的結(jié)果后才能離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)完成后分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論，遞交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。綜合實(shí)驗(yàn)是單獨(dú)開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程也是綜合實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是使學(xué)生通過(guò)專業(yè)課的學(xué)習(xí)，能夠提出問(wèn)題，自己制定研究方案，進(jìn)行方案實(shí)施、數(shù)據(jù)處理及分析、總結(jié)、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，受到基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究以及實(shí)際工程技術(shù)方面的科學(xué)思維和科學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，在工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力等方面得到進(jìn)一步的鍛煉與提高。

6、實(shí)踐教學(xué)基地的建設(shè)。為了提高綜合實(shí)驗(yàn)的效果，建立了校外、校內(nèi)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)基地保定市污水處理廠和華北電力大學(xué)中水站。在校外實(shí)習(xí)基地，學(xué)生只能參觀污水處理設(shè)備以及運(yùn)行維護(hù)情況；在校內(nèi)中水站，學(xué)生不僅可以參觀實(shí)際水處理系統(tǒng)的運(yùn)行工況，還可以采集樣品進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析測(cè)試，對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)的異常問(wèn)題尋找解決方案。通過(guò)兩周32學(xué)時(shí)的綜合實(shí)驗(yàn)鍛煉，學(xué)生對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行多指標(biāo)的檢測(cè)分析和治理研究，加強(qiáng)了對(duì)水處理設(shè)備實(shí)際問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)了利用原有的理論知識(shí)分析解決污水處理中遇到的運(yùn)行問(wèn)題，鍛煉和提高了工程意識(shí)。開(kāi)發(fā)仿真模擬案例。課題組開(kāi)展模擬實(shí)際操作，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究，采用計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)作為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐的重要補(bǔ)充，彌補(bǔ)校

7、外實(shí)踐時(shí)，學(xué)生通常只能看，不能動(dòng)手的缺陷。以VB 6.0為主要設(shè)計(jì)工具，開(kāi)發(fā)的仿真界面包括：中水站流程圖，中水站設(shè)計(jì)和運(yùn)行原理圖，各個(gè)界面能夠互相轉(zhuǎn)換，軟件可以實(shí)現(xiàn)啟停操作、參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示、出水水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)模擬。最終的仿真軟件以可安裝的應(yīng)用軟件形式出現(xiàn)，可以完全脫離開(kāi)發(fā)環(huán)境，在Windows操作系統(tǒng)下獨(dú)立運(yùn)行，界面友好，方便使用，既能用于模擬實(shí)驗(yàn)，又能進(jìn)行仿真運(yùn)行培訓(xùn)。二、課程設(shè)計(jì)的教學(xué)改革與創(chuàng)新能力培養(yǎng)課程設(shè)計(jì)是一個(gè)不可或缺的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，它不僅可以補(bǔ)充和深化教學(xué)內(nèi)容，而且是引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、培養(yǎng)學(xué)生的“工程”思想，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)的途徑3。1.課程設(shè)計(jì)分組進(jìn)行。我們?cè)谡n程設(shè)計(jì)的教

8、學(xué)組織中，充分注意到要發(fā)揮課程設(shè)計(jì)對(duì)理論教學(xué)的補(bǔ)充作用，做到二者相互銜接、緊密配合；同時(shí)，注意發(fā)揮課程設(shè)計(jì)在培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)與創(chuàng)新能力方面的重要作用。因此，在課程設(shè)計(jì)題目的選擇上，指導(dǎo)教師盡可能從近年參與或有關(guān)設(shè)計(jì)部門的實(shí)際工程中篩選出題目。為使同班同學(xué)拿到的課程設(shè)計(jì)題目的難度要求相適應(yīng)，我們僅對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容做了適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化，使題目的總體難度相近；但在內(nèi)容與設(shè)計(jì)路線上有較大的差異，做到分組設(shè)計(jì)。學(xué)生可在教師的指導(dǎo)下根據(jù)自己對(duì)某一廢水處理工藝的興趣，自主選擇題目，從而充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神。課程設(shè)計(jì)成果包括兩個(gè)方面，一是計(jì)算說(shuō)明書，二是一定數(shù)量的圖紙。圖紙是一門工程語(yǔ)言，識(shí)圖能力

9、和繪圖能力是對(duì)環(huán)境工程師最基本的要求。2.利用VB開(kāi)發(fā)工程設(shè)計(jì)案例。教材對(duì)于成熟技術(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算公式講解較多，學(xué)生容易學(xué)；但是對(duì)于某些新技術(shù)的講解很少，學(xué)生不知道如何進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，課題組采用Windows XP為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，以VB6.0為設(shè)計(jì)語(yǔ)言工具編制     了設(shè)計(jì)計(jì)算軟件，對(duì)生活污水使用膜生物反應(yīng)器進(jìn)行污水生物處理部分進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)給定的參數(shù)，軟件自行運(yùn)算出厭氧池容積、A/O池容積、膜池的尺寸等參數(shù)，便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。三、實(shí)踐教學(xué)考核體系的改革課程設(shè)計(jì)與課程教學(xué)分開(kāi)計(jì)算成績(jī)，課程設(shè)計(jì)的成績(jī)組成中不僅包括設(shè)計(jì)成果設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖和設(shè)計(jì)說(shuō)明，還包括總體設(shè)計(jì)過(guò)程、設(shè)

10、計(jì)計(jì)算結(jié)果與分析和答辯效果。為了避免一考定成績(jī)的局限性，實(shí)驗(yàn)課成績(jī)占課程總成績(jī)的20%。實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定中，實(shí)驗(yàn)操作考核占50%，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告或者實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告占10%，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析以及思考題的回答狀況等占40%。這種綜合評(píng)價(jià)體系可以全面系統(tǒng)的評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，有助于學(xué)生動(dòng)手能力的提高和綜合能力的培養(yǎng)。總之，幾年來(lái)的實(shí)踐證明，實(shí)踐教學(xué)體系的改革有效地提高了教學(xué)質(zhì)量，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)取樣分析測(cè)試、實(shí)驗(yàn)操作視頻等提高實(shí)踐教學(xué)效果，有助于學(xué)生樹(shù)立工程意識(shí)；開(kāi)發(fā)了課程設(shè)計(jì)仿真計(jì)算軟件供學(xué)生參考，提高學(xué)生的理解能力；為學(xué)生綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。感謝河北省教改項(xiàng)目13301009，華北電力大學(xué)教改項(xiàng)目13051001對(duì)本課題的資助。參考文獻(xiàn)：1王業(yè)社，王