水污染控制工程實驗教學與專業人才培養

【摘 要】本文剖析了當前水污染控制工程實驗教學中存在的問題，提出了立足實驗教學培養水污染控制工程專業人才的思路，有助于專業水污染控制人才的輸送。

【關鍵詞】水污染控制工程 實驗教學 專業人才

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

隨著生態環境污染的加劇，環境污染治理的難度也在加大，目前各高校環境專業對人才的培養提出了更高的要求，學生應進一步加深理論知識、加強實驗技能的訓練，以培養環境污染治理的專業人才。水污染控制工程是環境工程本科專業一門重要的專業主干課之一，具有極強的工程應用性。積極主動地探索水污染控制工程實驗教學，能夠使學生們更系統地了解和掌握各種水污染控制技術的原理及其應用，有助于培養學生運用所學理論知識解決廢水處理工程問題的基本技能，增強學生的工程實踐能力，對于培養水污染控制專業人才具有極為重要的意義。

一 水污染控制工程實驗教學中存在的問題

1.實驗設計不合理

水污染控制工程是一門多學科交叉的課程，涉及化學、微生物、材料學等學科的相關理論及方法。該課程實驗教學的基本任務是對學生進行科學方法和實驗技能的訓練和培養，使學生能夠系統地掌握各種水污染控制技術的原理及其應用方法。目前，所開展的實驗多為簡單的驗證性實驗，創新性不強；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的領域。

2.實驗教學程序化

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

3.實驗條件不完善

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

針對水污染控制工程實驗教學中存在的問題，開展教學改革和創新，以培養適應社會需要的高素質工程技術人才具有重要的意義。本文在實驗教學實踐的基礎上，結合實驗教學研究成果，對實驗教學方法的改進進行了一些探索與嘗試。

二 立足實驗教學，培養水污染控制工程專業人才

1.注重設計性實驗教學

設計性實驗教學由學生查閱文獻自主設計，通過與教師開展討論由教師引導學生精選實驗方案，指導其實驗操作，幫助其解決在實驗中可能碰到的各類問題，并且開展對實驗結果的分析與討論。基于本校環境工程專業特色，結合任課教師正在開展的科研課題，鼓勵學生參與其中階段性實驗的設計與實施。學生可以自由組合，多人共同動手來查閱文獻、設計方案與研究問題，以求實現最佳實驗成效，增強學生的專業能力。例如，針對重金屬廢水處理的研究方向，在掌握了化學沉淀法、吸附法處理重金屬廢水基本原理的前提下，開展文獻調研，針對水質特征，選擇合適的處理方案。這樣使學生能夠更好地理解化學沉淀法應用于高濃度重金屬廢水處理的優劣，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，為實際應用提供技術參數。設計性實驗教學能夠充分調動學生的主觀能動性，更好地培養學生解決實際問題的能力。學生在實驗之后撰寫報告時可采取論文的形式進行成績考核，從而幫助其掌握文獻檢索方法、數據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。

2.完善綜合性實驗教學

學生只有具備綜合的能力才能滿足解決現實環境問題的要求。綜合性實驗是培養學生綜合能力的重要環節。水污染控制工程綜合性實驗教學將水污染控制涉及的化學、微生物、材料學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，針對水質十分復雜的垃圾滲濾液設計綜合性實驗，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實驗及曝氣池中活性污泥性質的測定實驗，之后，將曝氣池中的混合液用豎流式沉淀法進行泥水分離，出水經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。通過鏈式廢水處理綜合實驗，原本臭不可聞的滲濾液變得清澈透明，使學生對水處理有了直觀認識的同時，也系統全面地掌握了水污染控制的理論知識并加深了理解，這樣可以提升學生綜合分析的能力以及比較能力。

3.嘗試開放性實驗教學

開放性實驗教學在實施過程中，要以學生為主體，由學生自行選擇實驗，自行確定儀器設備、藥品試劑、實驗方案、實驗步驟并開展數據處理與結論分析。在實驗過程中，教師只負責提供資料、協調設備、解答疑問。例如，結合本校環境工程專業特色以及研究前沿，開放研究生實驗室，設置“過硫酸鹽光化學氧化處理含砷廢水”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，利用其氧化廢水中的砷并實現深度凈化具有一定的優勢。實驗中，學生利用活性金屬氧化物作為原料，對其進行化學改性，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氧化處理中的影響因素。當學生在個人的努力下，把親自制備出來的催化劑用于含砷廢水氧化處理之后，發現這樣做的效果十分顯著，從而產生強烈的自豪感，這樣能夠調動其學習本專業的主動性。開放性實驗教學手段不僅能夠調動廣大學生的學習熱情，使學生增進對理論知識的深入理解，而且還能提升其實驗能力，提高其解決實際問題的能力。

4.建設演示性實驗教學平臺

中南大學環境工程專業在校園內新建污水處理站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，使學生全面了解水處理單元的工藝運行條件、技術經濟指標等，從而強化對學生實驗操作技能、工程實踐能力的培養。污水處理主要采用中南大學環境所自主研發的生物制劑，通過配合、水解、絮凝分離等關鍵步驟，實現污水的深度凈化。另外，還擁有多套水污染控制成套設備，如重金屬廢水生物制劑深度處理與資源化成套設備、有色冶煉水污染物高效處理回收實驗系統（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負責教師的講解、帶領參觀或自由參觀下，學生對本專業知識的學習有了更感性的認識，激發了學生的主動學習與創新實踐學習的興趣。

三 水污染控制工程實驗教學改革中應注意的問題

第一，在開展設計性實驗教學時，應提前給學生啟發式的輔導，通過講解實驗的基本原理及領域內的前沿研究，引導學生自己查閱相關文獻；在充分調研文獻并進行總結的基礎上，制訂初步的實驗方案；經過與指導老師進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，應該注重并強調各實驗之間的互通性以及學生實驗技巧培養的連續性。把多門環境工程專業課程，如水污染控制工程、環境工程原理、環境監測、環境微生物學的基本原理及實驗操作技能有機地結合在一起，使學生的專業技能和實踐能力得到全面的綜合訓練，為培養面向實際一線工作崗位的實用型人才奠定較好的基礎。

第三，開放性實驗教學的實施過程中，應根據學生的興趣結合本專業的特色及研究前沿設置多個實驗，供學生選擇，切實調動起學生對開展實驗的興趣及主動性，鼓勵學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，實驗教學的考核，應注重從文獻調研、實驗設計、實驗操作、數據處理、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學生的綜合能力。

總的來說，通過實施水污染控制工程實驗教學改革，提升了大學生綜合運用理論知識來分析與解決具體問題的能力；鍛煉了大學生們的實際動手能力，為培養面向實際一線工作崗位的實用型人才奠定了較好的基礎；培養了大學生們的創新能力，切實調動其學習的主動性；對于培養水污染控制工程專業人才具有很好的支持與推進作用。

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〔責任編輯：龐遠燕〕