曾娟艷 黃錦 荊峰洋 盛紫瓊 劉慧龍

摘 要：對當前高校的實驗教學方式進行調(diào)整，極大地提高學生實驗設計及操作的自主性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新創(chuàng)造意識，提高學生的綜合素質(zhì)。提高非環(huán)境學科專業(yè)學生的環(huán)保意識和對環(huán)境治理工作。強調(diào)教學為用，學生自主設計的污水處理工藝方案設計經(jīng)完善后能投入使用。

關鍵詞：污水處理；方案設計；動態(tài)模擬實驗

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）07-0043-02

Abstract： The way of experimental teaching in colleges and universities has been adjusted， which greatly improves students' autonomy of experimental design and operation， cultivates the students' innovation consciousness， improves the students' comprehensive quality. The environmental consciousness and environmental governance has been improved in the students who are not majored in environmental discipline. It is emphasized that teaching is for use， and the scheme design of sewage treatment process produced by the students can come into use after perfection.

Keywords： Sewage treatment； the project design； dynamic simulation

一、方案設計背景

1. 我國是一個水資源短缺、水災害頻繁，但水資源質(zhì)量卻在下降、水環(huán)境惡化的國家。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對于水環(huán)境的關注度逐步提高，對于污水處理后的排放標準也在逐步提高。但是對于校園污水的關注卻很少，校園人口集中，且各類實驗室研究室排放的廢水也是成分復雜，污水處理廠難以逐一針對處理，如此，校園污水如果能夠自行進行一定程度處理后再排放至自然水體將提高出水水質(zhì)、減少對環(huán)境的污染，或者送往污水處理廠進一步處理也能降低處理廠的處理負荷減少運營成本。

2. 當今高等教育的實驗教學大多采取既定的實驗方案，由任課教師講解實驗原理及操作步驟后學生按照既定的步驟要求進行操作，該模式能一定程度上提高學生的動手能力，但是對于學生創(chuàng)新思維、發(fā)散思維的培養(yǎng)有極大地限制。

3. 當代大學生作為未來我國可持續(xù)發(fā)展的決策者，一定的環(huán)境保護意識與環(huán)保行為能力是必不可少的。但相關調(diào)查結果表明，非環(huán)境專業(yè)大學生的環(huán)境基本知識，環(huán)境態(tài)度方面的認識比較好，但環(huán)境行為方面還存在一些問題，與生態(tài)環(huán)保的總體目標要求還有較大差距[1]。

4. “校園污水處理工藝方案設計及動態(tài)模擬實驗”將采取全開放式操作，以學生為主體，學生自主實地調(diào)查、前期準備、方案設計、運行操作等，教師只起輔導協(xié)助作用。成員由環(huán)境科學與工程專業(yè)的高年級學生為主導，非環(huán)境學科的學生也積極參加，帶動在校學生對身邊環(huán)境的更多關注。

二、方案設計及動態(tài)模擬實驗內(nèi)容

（一）武漢大學校園內(nèi)污水狀況調(diào)查

校園污水狀況調(diào)查主要包括污水產(chǎn)生源頭勘察、現(xiàn)運行的污水處理方案及設備調(diào)查、污水處理后的排放水質(zhì)情況。其重點在于校園內(nèi)各大食堂的污水狀況調(diào)查，據(jù)初步統(tǒng)計，武漢大學四個學部共有21家食堂，部分污水直接排放進了校園的自然水體，給校園環(huán)境帶來不可逆轉的危害。選擇食堂污水排放的另一個原因是數(shù)據(jù)的易得性，帶來的環(huán)境影響給學生更直觀的印象。

對于污水狀況調(diào)查主要指標有溫度、色度、嗅和味、固體殘渣、COD、BOD、pH、植物營養(yǎng)元素等等。對于上述指標的測量，實驗室均可提供相應的儀器和設備，具體的調(diào)查項目可根據(jù)學生的預期目標來設定。同時，也可調(diào)閱省環(huán)境監(jiān)測站監(jiān)測資料，分析所得數(shù)據(jù)的合理性與差異性。

（二）選擇處理系統(tǒng)并設計實驗方案

環(huán)境科學與工程專業(yè)的高年級學生基本擁有水污染控制工程的理論儲備，可以通過對污水水質(zhì)狀況的分析提出一套可投入實踐操作的方案。這一過程可極大地促進和提高學生對理論知識的進一步理解及掌握程度，紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。學生自主設計工程方案必須對各種處理工藝的優(yōu)劣勢及適用范圍都有很好的了解才能從中挑選出最適合的方案。非環(huán)境學科的學生在這一過程中能夠進一步認識到環(huán)境問題的嚴峻以及環(huán)境修復處理的過程，也可以促進學科之間的融合，不同的思想在這里碰撞，可能產(chǎn)生意想不到的效果。

現(xiàn)行的一般工藝有活性污泥法、生物膜法、厭氧生物處理、化學與物理化學處理、SBR法等等。學生也可以提出自己的構思針對水質(zhì)特點提出新的方案。相關的實驗儀器及設備實驗室可以提供也可以自己設計制作。

（三）組裝并運行實驗系統(tǒng)，同時檢測實驗效果

為考察工藝的適用性，系統(tǒng)的運行必須先進行動態(tài)模型實驗。選取一定的實驗進水水質(zhì)及分析方法。通過對進水水質(zhì)及出水水質(zhì)的對比分析以及方案成本的考察等來評價處理系統(tǒng)的可行性，對于不妥當之處進行改善。

（四）實驗總結及編寫實驗報告

以前的實驗報告的編寫有一個固定的模式，有既定的實驗結果及結論。但對于開放探究的大型試驗，學生需要及時整理實驗數(shù)據(jù)并進行總結，對實驗結果進行自己的分析，這更加體現(xiàn)學生的自主思考和探究發(fā)揮的作用。

三、實驗的特色及創(chuàng)新點

（一）完全“自主”式的開放實驗

本實驗不同于之前的課程實驗主要是以“教與學”的方式，而是完全以“自主”的方式設計出完整的全面而詳細的實驗方案。開放實驗教學的本質(zhì)是將實驗教學從以學校、教師為主體轉移到以學生為主體，將學習的主動權選擇權交給學生自身，實現(xiàn)個性化教育，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和實際動手能力[1]?！白灾鳌笔降拈_放實驗能讓學生自主安排時間，結合需要取材和運行設備，這無疑極大地提高了實驗的針對性和人力物力的利用效率。

（二）該動態(tài)模擬實驗很好地了結合工程實際

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，教育水平的提高，社會對工程類人才的要求也逐步提高，要求學生不僅要掌握必要的專業(yè)理論知識， 更重要的是要具備較強的實踐能力和現(xiàn)場探索解決工程實際問題的能力[2]。我校環(huán)境工程專業(yè)的培養(yǎng)目標是能為環(huán)境工程技術相關科學研究與教學、技術開發(fā)、工程設計施工、規(guī)劃和管理等方面工作培養(yǎng)應用型、復合型、技能型、適應環(huán)境工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的高級工程技術人才。“校園污水處理工藝方案設計及動態(tài)模擬實驗”很好地契合了這一目標。通過這種綜合性的開放實驗，學會自主設計實驗方案，積累經(jīng)驗，為往后的學習和研究奠定堅實的基礎。

（三）實驗項目與人們生活密緊相關，加強非環(huán)境類專業(yè)學生對環(huán)境保護工作的了解

實驗的規(guī)模要求參與學生人數(shù)在30人左右，對環(huán)境保護感興趣的任何專業(yè)的學生均可以參加，這擴寬了實驗的影響力。處理項目主要為校園污水，很多自然水體的水質(zhì)變化是可以很明顯地觀察到，這無疑提高了實驗的可操作性、結果的可觀察性，學生的實驗成果可以很好地驗收。

四、結束語

“校園污水處理工藝方案設計及動態(tài)模擬實驗”是一項綜合性、開放性、設計型的大實驗，實驗持續(xù)時間長、學生自主程度高。原本的實驗教學模式無法滿足今社會對人才的要求，而該實驗能提高學生的自主設計能力、創(chuàng)新能力、動手操作能力，促進不同學科之間的交叉融合，并能夠將學生的實驗成果切實投入運行，提高非環(huán)境專業(yè)學生對環(huán)境保護的重視以及加強對環(huán)境保護工作的了解，這無疑是實驗教學的一大突破。

參考文獻

[1]艾尼瓦爾·吐米爾.烏魯木齊市非環(huán)境專業(yè)大學生環(huán)境保護意識調(diào)查與分析[J].生物學雜志，2011，03：106-109.

[2]王濤，鐘穗東，張漢平，等.大學生開放實驗教學的探索與研究[J].中國教育裝備，2010，13：125-127.

[3]劉艷，魏洽.環(huán)境工程專業(yè)綜合性設計性實驗教學的改革與實踐[J].實驗技術與管理，2007，13：131-133.