地方本科院校水污染控制工程实验教学研究_以杭州电子科技大学为例_黄进刚

摘 要：地方本科院校环境工程专业在水污染控制工程实验教学中普遍存 在 资 金、实 验 场 地 和 设 备 短 缺 等 问 题 ， 学生实践动手能力较差。为了提高地方本科院校 实 验 场 地 和 设 备 利 用 率，本 文 以 杭 州 电 子 科 技 大 学 为 例，从 教 学任务、实验设置和实验安排等方面阐述了水污染控制工程实验教学现状，剖 析 了 现 有 教 学 过 程 中 存 在 的 问 题 ， 提出了提高地方本科院校实验教学效果的建议和改进措施。 关 键 词 ：地 方 本 科 院 校 ；水 污 染 控 制 工 程 ；实 验 教 学 中 图 分 类 号 ：Ｇ６４７ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： １００７－４０７４（２０１５）Ｓ１－０２３０－０３ 基 金 项 目 ：浙 江 省 教 育 厅 科 学 研 究 项 目 （Ｙ２０１４３０８００） 作 者 简 介 ：黄 进 刚 ，男 ，杭 州 电 子 科 技 大 学 材 料 与 环 境 工 程 学 院 讲 师 。
污 水 处 理 过 程 中 会 产 生 大 量 污 泥 ，因 此 污 泥 的 处理处置也是污水处理的重要环节。污泥比阻是 表 征 污 泥 过 滤 特 性 的 综 合 性 指 标 ，对 污 泥 的 进 一 步 处置具有重要的指导意义。污泥比阻的测定主要 是 通 过 测 定 不 同 条 件 下 的 污 泥 过 滤 性 能 ，考 察 混 凝 剂 种 类 以 及 混 凝 剂 投 加 量 对 过 滤 性 能 的 影 响 ，使 学 生 加 深 在 污 泥 处 理 处 置 过 程 中 ，投 加 混 凝 剂 进 行 污 泥调理对其减量化重要性的理解。
《水 污 染 控 制 工 程》是 实 践 性 和 应 用 性 极 强 的 环境工程专业主干课程之一。水污染控制工程实 验 教 学 旨 在 培 养 学 生 的 实 践 动 手 能 力 、强 化 工 程 意 识 ，是 巩 固 学 生 对 污 水 处 理 的 基 本 理 论 和 技 术 方 法 的 重 要 教 学 环 节 ，为 学 生 以 后 进 行 工 程 设 计 与 管 理 夯实了理论和实践基础 。 ［１－２］
自由沉淀实验主要考察污水中颗粒物浓度较
＊ 收稿日期：２０１５－０３－１９
黄 进 刚 ，等 ：地 方 本 科 院 校 水 污 染 控 制 工 程 实 验 教 学 研 究
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低时的沉降规 律，是 污 水 处 理 工 程 中 沉 砂 池、初 次 沉淀池等构筑物的重要设计依据。虽然颗粒物自 由 沉 淀 可 以 通 过 理 论 公 式 进 行 计 算 和 设 计 ，但 是 过 程 十 分 繁 琐 ，而 且 实 际 工 程 中 颗 粒 物 沉 降 过 程 会 受 其形状、大小以 及 密 度 等 性 质 差 异 的 影 响，因 此 一 般 可 通 过 沉 淀 柱 静 沉 实 验 来 获 取 颗 粒 沉 淀 曲 线 ，从 而使学生加深对沉砂池和沉淀池中颗粒物沉淀规 律的理解。
第 ３６ 卷 学 术 专 刊
吉 首 大 学 学 报 （社 会 科 学 版 ）
２０１５ 年 ６ 月
地方本科院校水污染控制工程实验教学研究
——— 以 杭 州 电 子 科 技 大 学 为 例 ＊
黄进刚，陈婷婷，陈建军，唐俊红
（杭州电子科技大学 材料与环境工程学院，浙江 杭州 ３１００１８）
随 着 我 国 大 学 招 生 规 模 的 逐 渐 扩 大 ，高 等 教 育 也 已 从 精 英 教 育 转 向 大 众 教 育 ，尤 其 是 地 方 本 科 院 校的建 设 和 发 展 尤 为 迅 速。 近 几 年 来 在 “节 能 环 保”的大政方 针 下，环 境 工 程 专 业 在 地 方 本 科 院 校 中也如雨 后 春 笋 般 蓬 勃 发 展。 目 前 全 国 已 有 ３００ 多所高校开设 了 环 境 工 程 专 业，为 地 方 经 济、社 会 和环境的平衡发展做出了巨大贡献。但是教育质 量 和 毕 业 生 水 平 仍 然 有 待 提 高 ，特 别 是 学 生 实 践 动 手 能 力 较 差 ，不 能 满 足 环 保 产 业 日 益 发 展 的 要 求 。
排 可 以 提 高 实 验 室 设 备 的 利 用 率 ，解 决 现 阶 段 实 验 室 设 备 短 缺 的 问 题 ，使 每 个 学 生 都 有 机 会 亲 自 参 与 每 一 个 实 验 的 所 有 操 作 步 骤 ，一 定 程 度 上 提 高 了 学 生的动手能力。
二、存在的问题及改进措施
（一 ）课 堂 教 学 管 理 在 实 验 教 学 过 程 中 ，虽 然 将 教 学 班 分 为 四 个 小 组同时开展实验的安排在一定程度上解决了实验 场 地 和 设 备 短 缺 的 瓶 颈 ，但 是 各 小 组 所 开 展 的 实 验 需要分设在两个实验室内进行。这给实验教学管 理 带 来 了 新 的 难 度 ，特 别 是 当 主 讲 教 师 在 为 后 几 组 同 学 讲 解 下 一 个 教 学 实 验 的 技 术 原 理 、操 作 步 骤 和 注意事项 时，前 几 组 同 学 已 经 开 始 进 行 了 试 验 操 作。此时，一方面，如 果 前 几 组 同 学 在 实 验 操 作 上 有 疑 问 或 困 难 ，教 师 就 不 能 够 及 时 对 其 进 行 有 针 对 性的指导，如此，学 生 的 错 误 操 作 也 不 能 及 时 得 到 反馈和纠正，进而影响实验结果的准确性。 另 一方 面 ，在 给 后 几 组 同 学 讲 授 过 程 中 也 会 受 到 前 几 组 同 学 实 验 操 作 所 带 来 的 干 扰 ，如 果 遇 到 学 生 寻 找 实 验 药品、咨询问题 或 其 他 突 发 事 件 时，教 师 就 须 被 迫 中 止 讲 解 ，教 学 效 果 也 会 受 到 影 响 。 在 上 述 实 验 安 排 下 ，主 讲 教 师 不 仅 要 充 分 做 好 四个实验在同一天开展的相关准备工作（包括 实验 药 品 、检 测 设 备 和 玻 璃 仪 器 等 ），而 且 在 一 天 的 实 验 教学工作中还要始终保持精神的高度集中，随 时在 两个教室中处理和解决学生在实验操作过程中遇 到的各种问题，这 对 教 师 的 工 作 强 度、安 全 责 任 也 提 出 了 更 高 的 要 求 。 鉴 于 此 ，笔 者 建 议 实 验 场 地 和 教 学 仪 器 、设 备 短 缺 的 地 方 本 科 院 校 设 置 实 验 教 学 助 教 岗 位 ，当 主 讲 教 师 在 讲 解 一 个 实 验 的 相 关 原 理 和 操 作 步 骤 期 间 ，助 教 可 维 持 其 他 实 验 项 目 进 行 时 的课堂秩序和 安 全 卫 生，负 责 实 验 药 品、样 品 的 准 备以及实验教学仪器和设备的维护管理工作。如 此 不 仅 可 降 低 主 讲 教 师 的 工 作 强 度 、也 可 解 除 教 师 和 学 生 的 顾 虑 ，提 高 实 验 教 学 效 果 。 （二 ）实 验 项 目 设 置 受 实 验 设 备 短 缺 、场 地 和 课 时 安 排 限 制 等 因 素 的 影 响 ，目 前 大 多 数 地 方 本 科 院 校 所 开 设 的 水 污 染 控制工程实验教学项目主要为化学和物理化学处 理方法。这些方法虽然都是污水处理的重要技术， 但是与《水污 染 控 制 工 程》理 论 教 学 内 容 和 环 境 工 程 本 科 生 培 养 目 标 还 存 在 一 定 的 差 距 ，容 易 使 学 生
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对废水处理中最重要的生物处理法产生认识偏颇， 对其处理原理也难有深刻的理解。借鉴国内外院 校在水污染控制工程实验教学环节上开设生物法 污水处理技术的经验［４－５］，目前我们加设了“ＳＢＲ 序 批式活性污 泥 法 处 理 废 水 实 验”和 “氧 化 沟 法 污 水 处理实验”两个开放性综合实验项目。 上述两种处 理 工 艺 是 污 水 生 物 处 理 的 常 见 工 艺 ，在 城 镇 生 活 污 水、工业废水处理中都有极为广泛的工程应用。 在 上述两个污 水 生 物 处 理 实 验 中，通 过 考 察 ＳＢＲ 和 氧 化 沟 工 艺 对 污 水 中 有 机 物 和 氮 、磷 等 营 养 盐 的 去 除 ，加 深 了 学 生 对 污 水 生 物 处 理 的 基 本 原 理 与 应 用 工艺的直观认识和理解。由于这两个实验对学生 的 实 践 意 义 较 大 ，其 操 作 也 较 为 复 杂 ，耗 时 较 长 ，建 议可适当 提 高 课 时，或 者 放 在 短 学 期 内 （一 周 ）开 展［６］，尽量在有限的条件下培养学生 的 实 践 动 手 能 力。因此，对于地 方 本 科 院 校 环 境 工 程 专 业 而 言， 可适当增 加 专 业 实 验 的 课 时，拓 展 实 验 项 目 和 内 容 ，努 力 为 学 生 的 实 践 锻 炼 创 造 条 件 。
（一 ）教 学 任 务 目 前 ，我 校 环 境 工 程 专 业 水 污 染 控 制 工 程 实 验 教学内容主要包 括 自 由 沉 淀、化 学 混 凝、Ｆｅｎｔｏｎ 氧 化、污泥比 阻 的 测 定 等 四 个 实 验 项 目，共 计 ３２ 学 时 。 每 个 实 验 项 目 均 为 ８ 学 时 （安 排 在 一 个 教 学 工 作 日 内 进 行 ）。 该 实 验 教 学 环 节 主 要 锻 炼 学 生 对 污 水处理的综合 设 计、化 学 指 标 检 测，以 及 对 实 验 数 据的分析和相关技术原理验证等方面的能力。学 生 通 过 实 验 ，对 污 水 处 理 技 术 有 更 深 入 和 直 观 的 了 解 ，激 发 了 学 习 热 情 ，有 利 于 创 新 能 力 的 培 养 。 （二 ）实 验 设 置
业本科生培养质量的关键。 针对地方本科院校水污染控制工程实验教学
现状，本文分析 了 我 校 实 验 教 学 中 存 在 的 问 题，提 出了在现有条件下进一步提高实验教学质量的措 施 和 建 议 ，从 而 促 进 地 方 本 科 院 校 环 境 工 程 专 业 毕 业生的综合能力。
一、水 污 染 控 制 工 程 实 验 教 学 现状
作 为 浙 江 省 地 方 普 通 本 科 院 校 之 一 ，杭 州 电 子 科技大学（以 下 简 称 我 校）环ห้องสมุดไป่ตู้境 工 程 专 业 历 经 十 多 年的发展，在实 验 室 硬 件 条 件、师 资 水 平 和 招 生 规 模 等 方 面 都 有 了 大 幅 提 高 。 然 而 ，在 目 前 工 程 教 育 认 证 和 “卓 越 工 程 师 计 划 ”等 培 养 模 式 的 新 形 势 下 ， 如 何 突 破 实 践 教 学 资 金 投 入 、实 验 场 地 和 设 备 短 缺 等 硬 件 条 件 的 瓶 颈 ，是 提 高 地 方 本 科 院 校 环 境 工 程 专业水污染控制工程实验教学水平和环境工程专
（三 ）实 验 安 排 与 大 多 数 地 方 本 科 院 校 相 似 ，我 校 环 境 工 程 实 验室场地 面 积 较 小，科 研 和 教 学 往 往 共 用 实 验 场 地，实验设备还 处 于 逐 渐 添 置 和 更 新 阶 段，现 有 实 验条件还不能完全满足让所有学生同时参与同一 实 验 项 目 的 要 求 。 为 解 决 上 述 窘 境 ，提 高 实 验 室 场 地和设备利用 率，我 们 将 每 一 个 教 学 班 分 为 四 组， 在实验教学当 天，按 组 别 顺 序，先 后 开 展 四 个 实 验 的教学 工 作。 每 个 教 学 实 验 的 开 始 时 间 相 隔 ３０ ｍｉｎ，任 课 教 师 利 用 这 ３０ ｍｉｎ 时 间 讲 解 前 一 个 实 验 的 基 本 原 理 、操 作 方 法 和 注 意 事 项 。 这 样 的 分 组 安
化学混凝和 Ｆｅｎｔｏｎ氧化是水处理的重要技术 单元，在化工、造 纸、制 药、纺 织 印 染 等 行 业 的 污 水 处理中都有广泛应用。由于浙江省是纺织染整行 业大省，印染行 业 占 据 了 全 国 的 半 壁 江 山，产 生 的 印 染 废 水 也 对 当 地 的 水 环 境 产 生 了 巨 大 的 影 响 ，很 多 同 学 都 是 感 同 身 受 。 鉴 于 此 ，实 验 教 学 中 以 印 染 废水为处 理 对 象，考 察 了 上 述 两 种 技 术 的 处 理 效 能，提高了学生 实 验 课 的 热 情 和 积 极 性，也 培 养 了 学生服务于地方水污染治理的 意 识 。 ［３］ 此 外，印 染 废水的色度较 高，经 化 学 混 凝 和 Ｆｅｎｔｏｎ 氧 化 处 理 后，除了 ＣＯＤ 等指标明显下降外，废水的色度也发 生 了 显 著 的 变 化 ，同 学 们 对 处 理 效 果 有 非 常 直 观 的 感受。在实 验 过 程 中，通 过 考 察 化 学 混 凝 和 Ｆｅｎ－ ｔｏｎ氧化对印染废水中 ＣＯＤ、色度等主要指标处理 效果的影响，确 定 最 佳 操 作 条 件，培 养 学 生 对 不 同 方 法 处 理 有 机 废 水 的 技 术 经 济 比 较 能 力 ，具 有 一 定 的工程实际意义。