張 艷，侯永平，曹玉成

（1浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 臨安 311300；2浙江農(nóng)林大學(xué)實(shí)驗(yàn)室與設(shè)備管理處，浙江 臨安 311300）

當(dāng)前，環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，社會(huì)對(duì)環(huán)境工程專業(yè)人才的需求逐漸加大。我國(guó)設(shè)置環(huán)境工程專業(yè)的高校很多，但人才培養(yǎng)大多偏重于理論知識(shí)教育，忽略了實(shí)踐能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生往往不能滿足社會(huì)需求。環(huán)境工程專業(yè)作為一門工程技術(shù)學(xué)科，要求學(xué)生要具備較高的工程技術(shù)和操作能力。因此，高校在人才培養(yǎng)的過(guò)程中，必須加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，強(qiáng)化實(shí)際操作技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程設(shè)計(jì)能力。而實(shí)驗(yàn)實(shí)踐場(chǎng)所的建設(shè)對(duì)提高高校實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力起著至關(guān)重要的作用。據(jù)報(bào)道，美國(guó)大學(xué)生有一半左右的時(shí)間在各種實(shí)驗(yàn)室和實(shí)踐場(chǎng)所里度過(guò)。在我國(guó)，隨著污染治理技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐場(chǎng)所形式陳舊，功能落后，已經(jīng)無(wú)法滿足不斷改革的實(shí)踐教學(xué)需求［1］。

為此，本文以浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)為例，探討建立環(huán)境工程專業(yè)新型實(shí)踐教學(xué)基地“實(shí)驗(yàn)工廠”的建設(shè)思路和方法，以期為高校環(huán)境工程專業(yè)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)實(shí)踐場(chǎng)所改造乃至實(shí)踐教學(xué)改革提供參考。

一、原有實(shí)驗(yàn)實(shí)踐場(chǎng)所普遍存在的問(wèn)題

1.常規(guī)實(shí)驗(yàn)室存在的弊端

常規(guī)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)主要為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，演示型實(shí)驗(yàn)，這類實(shí)驗(yàn)除了采樣，其他步驟都可在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上完成。其授課形式也是以教師講授為主，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇，操作步驟的制定等均由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師完成，實(shí)驗(yàn)時(shí)學(xué)生只須按規(guī)定的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，僅僅是驗(yàn)證一下課本上已有的結(jié)論而已［2］。以大氣污染控制工程為例，以前安排的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有空氣中甲醛的測(cè)定，PM2.5的測(cè)定，二氧化硫堿液吸收和電除塵器效率測(cè)定，前面兩個(gè)實(shí)驗(yàn)其實(shí)還是環(huán)境監(jiān)測(cè)的內(nèi)容，后兩個(gè)實(shí)驗(yàn)所用的裝置為了便于在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)擺放也都是教學(xué)模擬裝置，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，而且只是整個(gè)脫硫和靜電除塵工藝中的一個(gè)環(huán)節(jié)，容易造成學(xué)生一知半解，斷章取義，學(xué)習(xí)內(nèi)容不完整，知識(shí)體系不系統(tǒng)，學(xué)到的知識(shí)和實(shí)際生產(chǎn)脫節(jié)。環(huán)境工程專業(yè)屬于技術(shù)性、工程性很強(qiáng)的專業(yè)，其實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容主要是廢水、廢氣、固體廢棄物和物理性污染的處理和處置技術(shù)。常規(guī)實(shí)驗(yàn)室通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)不適合這類機(jī)械裝置設(shè)備的安裝和運(yùn)行。

2.實(shí)習(xí)工廠存在的弊端

安排學(xué)生工廠實(shí)習(xí)是實(shí)踐教學(xué)的一種重要方式，但是實(shí)習(xí)工廠是生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)性質(zhì)，用于以教學(xué)為目的的教學(xué)實(shí)習(xí)存在著很多弊端。首先，與學(xué)校合作的企業(yè)在本行業(yè)內(nèi)并非都處于領(lǐng)先地位的，甚至有些企業(yè)的工藝已經(jīng)落后于社會(huì)平均水平，這導(dǎo)致學(xué)生不能學(xué)習(xí)到最先進(jìn)的技術(shù)和知識(shí)。其次，企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)都有一定的連續(xù)性，要完成一定的生產(chǎn)任務(wù)，不可能因?yàn)閷W(xué)生實(shí)習(xí)而停止生產(chǎn)活動(dòng)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)、操控，所以學(xué)生到污水處理廠、鍋爐煙氣處理車間參觀實(shí)習(xí)時(shí)，看到最多的是一池池污水，一排排管道，一個(gè)個(gè)反應(yīng)釜，看不到設(shè)備、裝置內(nèi)部構(gòu)造，對(duì)于這些裝置工作時(shí)內(nèi)部流體、固體具體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)只能想象，很難聯(lián)系課本上的理論知識(shí)，無(wú)法達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際的目的。加之，為了便于學(xué)生管理，工廠實(shí)習(xí)一般都集中安排在1-2周內(nèi)，時(shí)間短，出于安全考慮，工人師傅也不會(huì)讓學(xué)生自己動(dòng)手操作，所以很多學(xué)校的工廠實(shí)習(xí)就是一個(gè)走馬觀花的參觀過(guò)程，沒(méi)有起到它應(yīng)有的作用。

3.校辦工廠存在的弊端

由于實(shí)習(xí)工廠聯(lián)系不便，部分高校都建立了自己的校辦工廠。在功能上，校辦工廠具有教學(xué)和生產(chǎn)等功能，但在管理上實(shí)行的是企業(yè)制的管理模式，要求權(quán)責(zé)分明，機(jī)制靈活，經(jīng)營(yíng)管理難度大，與高校的管理模式完全不同［3］。而且校辦工廠需要多套生產(chǎn)設(shè)備，一定面積的廠房，需要專職的生產(chǎn)管理人員，這樣會(huì)造成高校結(jié)構(gòu)臃腫，投入過(guò)大。

二、新型實(shí)踐教學(xué)基地實(shí)驗(yàn)工廠的建設(shè)

要解決以上問(wèn)題，就需要有個(gè)不受空間限制，所用設(shè)備和工廠里的一樣，可以開(kāi)設(shè)主體核心內(nèi)容實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，這樣才能充分鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力，更加深入地理解理論知識(shí)，滿足社會(huì)發(fā)展的需求。考慮到傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)場(chǎng)所已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有實(shí)踐教學(xué)和人才培養(yǎng)的需要。本文在綜合分析了以上因素之后，探索建立了新型實(shí)踐創(chuàng)新基地——實(shí)驗(yàn)工廠。

1.實(shí)驗(yàn)工廠建設(shè)思路

實(shí)驗(yàn)工廠是有固定廠房和專業(yè)機(jī)械設(shè)備用于教學(xué)和科研的試驗(yàn)場(chǎng)所。其形式和工廠一樣，同樣的廠房布局，同樣的設(shè)備裝置；其性質(zhì)、功能和實(shí)驗(yàn)室一樣，主要是為教學(xué)服務(wù)，開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)，并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行科學(xué)研究。圖1為環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)工廠結(jié)構(gòu)體系圖。

圖1 環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)工廠結(jié)構(gòu)體系圖

實(shí)驗(yàn)工廠具有3個(gè)作用。①作為實(shí)踐教學(xué)基地，為教學(xué)實(shí)踐服務(wù)。②作為科研中試基地，為科研成果轉(zhuǎn)化服務(wù)。③作為人才培養(yǎng)基地，為創(chuàng)新人才培養(yǎng)服務(wù)。

2.實(shí)驗(yàn)工廠建設(shè)特點(diǎn)

環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)工廠是本文提出的一個(gè)新型實(shí)踐教學(xué)基地，既能解決分析型實(shí)驗(yàn)室不適合某些工程應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)設(shè)的問(wèn)題，又能彌補(bǔ)工廠實(shí)習(xí)不能充分鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力的缺陷。

（1）實(shí)驗(yàn)工廠建筑結(jié)構(gòu)獨(dú)特，設(shè)備與建筑物一體化

實(shí)驗(yàn)工廠，由于各種處理裝置形狀不規(guī)則，體積較大，管道線路連接復(fù)雜，所需空間大，不同裝置差異性較大，設(shè)備裝置的安裝往往與建筑物融為一體。所以在實(shí)驗(yàn)工廠設(shè)計(jì)時(shí)，就需要規(guī)劃好每間廠房的用途，設(shè)計(jì)好里面容納的裝置、設(shè)備的擺放位置，例如沉淀池、氣浮池的進(jìn)出水管道，脫硫、脫硝和除塵裝置排氣筒的尺寸和具體位置，垃圾熱解熔融處理裝置的吊車，嵌入地下的垃圾儲(chǔ)槽，以及風(fēng)機(jī)、泵等，都要根據(jù)用途單獨(dú)設(shè)計(jì)，每間都有獨(dú)特性，不可復(fù)制。

（2）設(shè)備裝置類型齊全，功能先進(jìn)

實(shí)驗(yàn)工廠主要以教學(xué)、科研為目的，不需要規(guī)模生產(chǎn)，且這類設(shè)備操作簡(jiǎn)單，基本上都是自動(dòng)化控制，無(wú)需學(xué)生大量練習(xí)，所以每種類型的設(shè)備臺(tái)（套）數(shù)能滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)即可。但不同類型設(shè)備裝置的結(jié)構(gòu)、工作原理大相徑庭。以除塵設(shè)備為例，機(jī)械除塵器、電除塵器、濕式除塵器和過(guò)濾式除塵器這四種類型的除塵設(shè)備的工作原理和構(gòu)造就完全不同。為了使學(xué)生全面的掌握處理技術(shù)，理解設(shè)備的工作原理和設(shè)計(jì)工藝流程，就要求設(shè)備種類齊全，所以在除塵車間里這四種除塵器都是必不可少的。再加上因?yàn)樾枰脑O(shè)備裝置數(shù)量少，容積小，可以購(gòu)置先進(jìn)的生產(chǎn)裝置供學(xué)生學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在讀書期間就能接觸本行業(yè)的新設(shè)備、新技術(shù)。

（3）具有直觀性，實(shí)踐性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了抽象理論知識(shí)的具體化

實(shí)驗(yàn)工廠具有直觀性，隨時(shí)可以讓學(xué)生進(jìn)入，在實(shí)驗(yàn)工廠里，學(xué)生可以親手操作儀器設(shè)備，通過(guò)調(diào)節(jié)儀表、控制流量，來(lái)觀察設(shè)備的運(yùn)行狀況和去除效率，甚至可以拆卸裝置設(shè)備。對(duì)比不同設(shè)備的工作效率，運(yùn)行特征以及對(duì)工況的要求，熟悉每種設(shè)備特性，從而在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，更加得心應(yīng)手。以除塵為例，在相同的含塵濃度、流速、氣體溫度、顆粒粒徑的條件下，得出不同除塵裝置的除塵效率，找出每種設(shè)備最可能捕集的大致粒徑范圍和條件，從而在遇到不同情況的煙氣時(shí)，能選擇最合適的除塵裝置。通過(guò)對(duì)裝置、設(shè)備的觀察和操作，可以讓學(xué)生了解和掌握復(fù)雜裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足，使理論知識(shí)形象化，增進(jìn)學(xué)生對(duì)抽象知識(shí)的理解，也能夠?yàn)閷W(xué)生提供更深入、更寬泛的學(xué)習(xí)內(nèi)容，達(dá)到良好的教學(xué)效果，也使得他們對(duì)自己的能力有了重新認(rèn)識(shí)，信心、勇氣倍增，養(yǎng)成自己解決問(wèn)題的好習(xí)慣。

在使用設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)故障進(jìn)行分析，引導(dǎo)學(xué)生自己動(dòng)手排除故障，并且對(duì)排故過(guò)程進(jìn)行思考，使學(xué)生掌握原理，再次加深對(duì)理論知識(shí)的理解，學(xué)生有了真實(shí)體驗(yàn)，從而較易實(shí)現(xiàn)角色轉(zhuǎn)換。

（4）實(shí)驗(yàn)工廠實(shí)行自主開(kāi)放式管理模式

實(shí)驗(yàn)工廠的管理具有開(kāi)放性和自主性的特點(diǎn)，即無(wú)論在空間上還是時(shí)間上都面向全體師生開(kāi)放。環(huán)境工程專業(yè)污染控制類實(shí)驗(yàn)是該專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的主體和核心，其內(nèi)容更傾向于工程應(yīng)用和工廠操作，實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)，有的甚至要持續(xù)數(shù)月，須要進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)控。以固體廢棄物的好氧堆肥工藝為例，僅二級(jí)發(fā)酵（亦稱次發(fā)酵或后發(fā)酵）一個(gè)階段就需要20-30天，這類實(shí)驗(yàn)不能在4個(gè)學(xué)時(shí)或8個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)完成，不能當(dāng)場(chǎng)檢出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所以需要開(kāi)放式管理模式。在老師的指導(dǎo)下，由學(xué)生自己定期觀察不同階段的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，控制實(shí)驗(yàn)條件，監(jiān)控整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中由學(xué)生自己管理實(shí)驗(yàn)工廠，協(xié)調(diào)安排使用順序。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，能夠使學(xué)生更詳細(xì)、更深入的理解理論知識(shí)，使學(xué)生進(jìn)一步理論聯(lián)系實(shí)際，收到了良好的效果［4］。實(shí)驗(yàn)工廠還要向教師開(kāi)放，為教師進(jìn)行科學(xué)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)提供條件［5］。

（5）實(shí)驗(yàn)工廠制度建設(shè)完善

完善的制度是實(shí)驗(yàn)工廠正常運(yùn)行的保障，開(kāi)放的管理模式更需要科學(xué)合理的管理制度來(lái)規(guī)范［6］。在實(shí)驗(yàn)工廠的建設(shè)中，高度重視管理制度的建設(shè)［7］。從實(shí)際出發(fā)，從實(shí)驗(yàn)工廠管理的需要出發(fā)，建立、健全各項(xiàng)規(guī)章、制度，并制訂具體的實(shí)施細(xì)則，嚴(yán)格執(zhí)行，逐步實(shí)現(xiàn)管理的制度化、規(guī)范化和科學(xué)化，確保教學(xué)和科研的高效有序使用［8］。為此，實(shí)驗(yàn)工廠制定了《環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)工廠管理?xiàng)l例》、《環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)工廠儀器設(shè)備操作指南》、《環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)工廠的借用制度》、《儀器設(shè)備的日常維護(hù)和賠償制度》等規(guī)章制度［9］。

（6）強(qiáng)化人員管理，提升了實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的管理能力

在人員管理方面，明確了詳細(xì)的職責(zé)和工作內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)工廠由專職的實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員管理。在學(xué)生借用期間，由學(xué)生負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)工廠的門窗水電安全和設(shè)備的日常維護(hù)，實(shí)驗(yàn)教師和技術(shù)人員定期巡查，給學(xué)生實(shí)驗(yàn)提供幫助。在實(shí)驗(yàn)技術(shù)管理隊(duì)伍的建設(shè)方面，鑒于實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理工作內(nèi)容繁雜，工作量大，實(shí)驗(yàn)工廠的開(kāi)放時(shí)間長(zhǎng)，開(kāi)放面廣，管理難度大等特點(diǎn)，要求有一定數(shù)量的既懂技術(shù)又懂教學(xué)的高素質(zhì)實(shí)驗(yàn)管理人員［10］。這就要對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員做相應(yīng)的補(bǔ)充和調(diào)整，定期組織學(xué)習(xí)、培訓(xùn)，提高實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的實(shí)驗(yàn)技能和綜合素質(zhì)，鼓勵(lì)部分實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員繼續(xù)深造，提高自身實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，從而更好的為實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)，提高教學(xué)質(zhì)量［11］。

（7）資金投入實(shí)行可持續(xù)化運(yùn)轉(zhuǎn)

實(shí)驗(yàn)工廠建設(shè)初期對(duì)資金投入的需求量很大，實(shí)驗(yàn)工廠廠房、儀器設(shè)備、配套條件等硬件設(shè)施都需要大量資金投入［12］。本校的實(shí)驗(yàn)工廠建設(shè)由省級(jí)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心項(xiàng)目支撐，學(xué)校、學(xué)院也給與了很大幫助。教師用于科研的一些裝置、設(shè)備，在項(xiàng)目結(jié)題后，也可以放入實(shí)驗(yàn)工廠內(nèi)供學(xué)生學(xué)習(xí)、使用。實(shí)驗(yàn)工廠建設(shè)完成后，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)工廠的有償開(kāi)放，儀器設(shè)備有償使用，項(xiàng)目基金等對(duì)實(shí)驗(yàn)工廠進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

三、實(shí)驗(yàn)工廠分段式實(shí)踐教學(xué)模式

為了充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)工廠在實(shí)踐教學(xué)中的作用，制定了分段式的實(shí)踐教學(xué)模式。在實(shí)踐教學(xué)方面，強(qiáng)調(diào)在教師引導(dǎo)下學(xué)生自主設(shè)計(jì)和創(chuàng)新。開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)以設(shè)計(jì)型和探索型實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)結(jié)果未知，實(shí)驗(yàn)難度提升，這樣可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。實(shí)驗(yàn)工廠的分段式實(shí)踐教學(xué)模式由專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)，課程設(shè)計(jì)，社會(huì)實(shí)踐和專題競(jìng)賽4個(gè)階段組成，從專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)到專題競(jìng)賽，實(shí)踐程度逐漸加大，逐步引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)階段以老師講解設(shè)備的結(jié)構(gòu)，運(yùn)行原理和操作方法為主。在理解設(shè)備工作原理，會(huì)使用操作的基礎(chǔ)上，開(kāi)展課程設(shè)計(jì)，強(qiáng)化知識(shí)理解，熟練操作，做到活學(xué)活用。從這個(gè)階段開(kāi)始后面3個(gè)部分主要是以學(xué)生為主體，按照教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)實(shí)踐的。以煙氣脫硫課程設(shè)計(jì)為例，給定學(xué)生待處理煙氣的參數(shù)，處理后所要達(dá)到的排放標(biāo)準(zhǔn)，然后由學(xué)生自主設(shè)計(jì)，學(xué)生可以根據(jù)不同的煙氣類型、流量、濃度來(lái)設(shè)計(jì)脫硫工藝，計(jì)算設(shè)備主要參數(shù)，再進(jìn)入實(shí)驗(yàn)工廠選擇脫硫裝置，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，整理數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)分析，填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，最后老師組織全班同學(xué)共同參與講評(píng)，讓學(xué)生相互學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步。在暑假期間帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行社會(huì)實(shí)踐，到火電廠，印染廠等產(chǎn)污企業(yè)去，深入生產(chǎn)一線，讓學(xué)生帶著實(shí)際問(wèn)題回到實(shí)驗(yàn)工廠解決。在教學(xué)進(jìn)行到一定程度之后，組織專業(yè)競(jìng)賽，激發(fā)學(xué)生潛能。分段式的實(shí)踐教學(xué)模式層次性、系統(tǒng)性強(qiáng)，循序漸進(jìn)，使實(shí)驗(yàn)工廠在培養(yǎng)學(xué)生能力方面的作用最大化。圖2為實(shí)驗(yàn)工廠分段式實(shí)踐教學(xué)模式圖。

圖2 實(shí)驗(yàn)工廠分段式實(shí)踐教學(xué)模式圖

四、結(jié) 語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)工廠的建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)工程，其建設(shè)與發(fā)展還在進(jìn)行中。近年來(lái)，浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)積極探索實(shí)驗(yàn)工廠建設(shè)和發(fā)展的方向，努力走出了一條適合自身發(fā)展的新路子。實(shí)驗(yàn)工廠的建設(shè)任重而道遠(yuǎn)，還需要不斷開(kāi)拓進(jìn)取、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，才能順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，滿足社會(huì)的需求。

［1］ 姚奕，蘇廣和，馮林平.工程專業(yè)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與探索［J］ .實(shí)驗(yàn)室研究與探索.2013，32（5）：212-215.

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