实践教学下水污染控制工程论文

2022-05-01

实践教学下水污染控制工程论文 篇1:

专业实验对地下水动力学教学的促进作用

[摘 要]地下水动力学专业实验是地下水动力学理论教学体系的进一步验证和扩展,对学生的综合能力培养起着至关重要的作用,学生在参加专业实验的实践过程中能够获取专业知识并培养专业能力。文章以防灾科技学院地下水科学与工程专业实验为基础,结合目前的行业需求有目的地进行实验教学,使理论知识与实验教学体系能够有机地融合,在实践中取得了良好的教学效果。

[关键词]地下水动力学;地下水科学与工程;专业实验;室内试验;抽水试验

地下水动力学课程在地下水科学与工程专业的人才培养方案中,是继水文地质学基础课程之后开设的专业基础课之一,同时本门课程也是地下水科学与工程专业考研必考的专业课之一。开设地下水动力学这门课程的主要目的是使学生系统掌握地下水运动的基本理论,运用基本理论分析水文地质问题,建立相应的数学模型,提出适当的计算方法或模拟方法,对地下水进行定量评价。通过本门课程的学习,为学生进一步学习本专业的课程打下良好的基础,并为以后的专业工作奠定坚实的基础。

但是地下水动力学这门课程的知识面涉及广泛,主要的基础知识涉及地质学、地貌及第四纪地质学、水文地质学基础、应用数学及数学物理方程、水力学等课程,它的先修课程有高等数学、线性代数、概率论与数理统计、复变函数与积分变换、水文地质学基础、水力学等,它们为地下水流运动方程及数学模型的建立和求解打下了基础。同时,通过本门课程的讲授,如Jacob直线法、标准曲线配比法等求水文地质学参数的方法,是后续开设的地下水科学与工程专业生产实习课程中野外抽水试验求参的主要方法,是地下水流数值模拟的建模基础。此外,地下水向各种不同水文地质条件下含水层的运动计算,也是专门水文地质学课程中水资源评价的前提和基础。地下水动力学课程的开设对地下水科学与工程专业知识的衔接起到了承上启下的作用。

由此可见,地下水动力学课程在地下水科学与工程专业的人才培养方案和专业课程体系中的地位非常重要,根据理论与实践相结合的原则,必须配备专门的实验以及实践教学课程来支撑该门课程的教学。本文将从实验以及实践教学的必要性、实验以及实践教学在专业人才培养中的作用、实验教学平台建设这三方面来论述地下水科学与工程专业实验教学对地下水动力学教学的促进作用。

一、实验教学开展的必要性

地下水动力学是一门实践性很强的基础学科课程,目前开设该门课程的大专院校大都以教师讲授的理论教学为主,缺乏室内外的专门實验教学[1-5]。防灾科技学院根据人才培养方案及地下水动力学的教学内容设计了一系列的专业实验。这些实验包括潜水模拟实验、承压水模拟实验、达西渗流实验、绕坝渗流实验、地下分水岭实验、间歇泉成因实验、入渗及地下水渗流实验、坝下渗流实验渗水试验以及抽水试验。除抽水试验外,其他实验均在正常教学周内完成。由于抽水试验耗时较长,占用场地较大,所以该实验通常在大学三年级的暑期小学期开设,抽水试验教学基地的建设及运行可夯实学生的专业理论基础,对在地下水动力学等课程中所学知识进行验证和深化,对学生理解专业知识、深化专业能力起着承上启下的衔接作用。关于防灾科技学院地下水科学与工程专业抽水试验教学的详细内容可见参考文献[6]。

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》要求 “加强实验室、校内外实习基地、课程教材等教学基本建设,强化实践教学环节”。苏联的水文地质人才培养的一个重要实践环节就是夏令训练营,在训练营里学生大都可以学到地质填图和基础的水文测量等[7]。在日本,学生的地质知识主要来自经常性的、有组织的野外活动[8]。加拿大和美国的高校都十分重视教学实验室建设并随时向学生开放[9]。德国的高等地质教育实习时间长,并且非常严格,学生的实习必须有记录和有关人员的签字,经认可方能有效,否则必须重做[10]。在英国,学生实习学时占据课内教学时数的5%左右,实习课和野外教学活动占有较大比重[11-12]。我国的大学也特别重视实践教学环节,因为这不但可以培养学生综合分析问题和解决问题的能力,还可以培养学生的团队合作精神,为学生将来的工作奠定基础[13-18]。国内外高校的这些教育模式说明,实验以及实践教学是培养人才不可或缺的途径。

二、实验教学在专业人才培养中的作用

实验教学包括室内实验和室外实验。室内实验相对来说时间较短,比如潜水模拟实验。该实验的目的是使学生熟悉与潜水有关的基本概念,形成对潜水补给、径流、排泄的感性认识,培养运用达西定律及利用流网分析水文地质问题的能力。实验采用分析讨论与观察模拟现象相结合的方式,因此要求学生针对提出的问题进行分析讨论,积极思考,在此基础上带着讨论中的结论及疑难进行模拟演示,从而加深对问题的理解。上课时,学生先熟悉潜水演示仪的装置及功能,然后进行地表径流的实验,观察潜水面形状及流线特征,观测地下分水岭的偏移,最后根据实验获得的资料,绘制断面的剖面流网,分析分水岭的存在、偏移和消失需具备哪些条件,分析在什么条件下会存在地下分水岭,它们与径流系统有何关系,对比课堂上、书本上的相关内容,看实验与理论是否一致。这样学生就把抽象的理论知识同具体的实践知识联系起来了。

室外实验时间较长,实践场地较大,比如抽水试验。通过抽水试验,可以培养学生的动手能力、团队合作能力、应急处理事故数据的能力以及对参数计算方法运用的综合能力等。

综上所述,实验教学在专业人才培养的过程中有不可忽视的作用。

三、实验教学平台建设

防灾科技学院实验教学平台的建设包括专门实验室建设和实践教学基地建设。专门实验室就是室内试验的教学场地,地下水科学与工程专业实验室是目前地下水动力学实验教学的主要教学平台。目前设有5个实验室,包括地下水动力学实验室、地下水动力学板房实验室、地下水污染控制与修复模拟实验室、水化学分析实验室及同位素水文地球化学实验室,总建筑面积约500m2,配备有达西仪、土柱仪、地下水流运动模拟物理模型、雷诺实验演示装置、能量方程演示装置、局部水头损失演示装置、液相色谱仪、气相色谱仪、离子色谱仪、电感耦合等离子体发射光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪、总有机碳分析仪、液质联用仪、气质联用仪、原子吸收光谱仪、原子荧光光谱仪等仪器设备。实验室在满足实验教学需要的同时,还为大学生科技创新项目、开放实践项目、本科生毕业实践和教科研项目提供实践平台。

防灾科技学院实践教学基地位于河北省秦皇岛市柳江盆地,属石门寨镇管辖。南起黑山窑村,北至义院口长城脚下,长约15km;东起张崖子村,西至伍庄—山羊寨一带,宽约12km,总面积约180km2。盆地中心南距秦皇岛市23km,由秦皇岛市区开来的班车通往盆地内各村寨,青秦铁路纵贯盆地中部,交通较为便利。

实验教学分为4个阶段,6周时间。第1阶段为地质实习阶段。学生通过野外路线的观察,了解秦皇岛柳江盆地实习区的地形、地貌、地层、构造、岩石等方面的内容,加深对岩浆作用、构造运动、地下水的地质作用等基本理论知识的认识,同时锻炼野外工作方法和技能,为水文地质路线实习奠定基础。如张岩子—东部落地质路线,通过该路线的实习,可以让学生掌握结晶基底新太古界钾长花岗岩岩性,掌握新元古界青白口系长龙山组和景儿峪组、古生界寒武系府君山组地层岩性。学生在野外需要完成以下学习任务:(1)观察并描述新太古界钾长花岗岩岩性。(2)描述钾长花岗和上覆地层的接触关系。(3)观察并描述新元古界青白口系长龙山组和景儿峪组、古生界寒武系府君山组地层。(4)描述侵入体岩性。(5)观察寒武系府君山组灰岩的岩溶发育情况。(6)绘制张岩子村西钾长花岗岩与上覆石英砂岩接触关系图。(7)绘制东部落寒武系府君山组地层与侵入岩体接触关系图。(8)绘制张岩子—东部落地层随手剖面图。教师可以引导学生讨论花岗岩、页岩、灰岩水文地质意义,府君山组灰岩的岩溶发育规律,东部落泉水出露的水文地质条件等问题,为后续水文地质路线实习奠定基础。

第2阶段为水文地质实习阶段。学生通过野外现场调查及测绘,了解研究区的水文地质条件,掌握不同地形地貌条件下孔隙水、裂隙水、岩溶水的形成、赋存及变化特征的分析方法和思路,熟悉和掌握水文地质参数的测定方法及参数的影响因素,掌握地表水主要水文及水利特征的分析计算方法。比如亮甲山奥陶系下统灰岩岩溶裂隙水形成条件与富集规律实习路线。通过该路线的实习,学生可以认识奥陶系下统灰岩岩溶发育条件及发育规律,了解奥灰岩裂隙水储存、运动和富集的特点及形成较大供水水源地的条件。学生需要完成以下学习任务:(1)在石门寨北沿亮甲山东坡坡脚观察灰岩节理、裂隙发育状况,溶蚀程度及充填程度。(2)观察亮甲山下溶洞发育情况并分析其发育的条件。(3)观察辉绿岩床及岩脉的岩性、产状及其与岩溶发育及岩溶水富集的关系。(4)调查亮甲山下6口机井的分布位置,所处的地形地貌及地质部位,并分析其地下水富集条件;绘制亮甲山水源地机井分布平面图。(5)调查机井的井深、地层剖面、水质、水量及开采动态。(6)绘制亮甲山组灰岩垂向溶蚀素描图。(7)绘制亮甲山组灰岩与辉绿岩接触关系图。(8)绘制亮甲山附近的水文地质平面(1∶2000)及剖面图。(9)编制《亮甲山水源地灰岩岩溶裂隙水富集规律分析报告》。教师可以引导学生探讨以下问题:(1)奥陶系下统灰岩裂隙岩溶水的形成与富集条件与规律是什么?(2)形成大中型供水水源地应具备的条件是什么?(3)亮甲山下供水井的布置是否合理,为什么?这样把课堂上学习的专业知识与实际生产生活联系到一起,让学生更有学习的主动性与积极性。

第3阶段为独立测绘阶段。学生以小组为单位,獨立进行水文地质测绘和水资源调查,测绘面积为40km2-60km2,通过野外调查工作,掌握地下水资料调查的主要工作内容和工作手段,独立完成水文地质调查及水文地质填图,目的是在地质、水文地质实习的基础上,由学生独立安排并完成研究区的水文与水文地质测绘工作,进一步掌握各种类型地下水以及地表水的野外调查方法、调查程序和主要调查内容,培养学生野外发现问题和解决问题的实际工作能力。学生需要完成以下学习任务:(1)独立进行水文地质测绘,包括孔隙水区的水文地质测绘、岩溶区的水文地质测绘、基岩裂隙水区的水文地质测绘、碎屑岩类孔隙裂隙水区的水文地质测绘以及环境水文地质测绘。(2)测绘面积40km2-60km2,每日填写水井、泉、地貌等调查记录表。(3)根据实际测绘资料绘制实际材料图以及综合水文地质图。

第4阶段为编绘图件、撰写报告阶段。该阶段学生利用野外实际调查获取的第一手资料,结合收集的各种已有资料,在室内对各种资料进行成果整编工作,编制《地下水科学与工程专业生产实习水文地质调查报告》及相应附图、附表。

综上所述,室内专门实验室和实践教学基地的建设丰富完善了本专业实践教学体系,改善了专业教学条件,为培养具有较强专业素养的地下水科学与工程人才提供了根本性的保障。

四、结论

专业实验是地下水科学与工程专业地下水动力学课程实践教学体系中必不可少的组成部分之一,对专业人才的培养具有重要的意义。包括室内实验、室外实验和实践教学基地实习试验教学的开展,对于学生能力与团队合作精神的培养具有重要的意义。在防灾科技学院地下水科学与工程专业人才实验教学过程中,总结了实验教学的思路,并根据行业的需求以及专业发展趋势进行了教学内容选择,使理论与实践教学体系完美融合,取得了较好的教学效果,提高了专业人才培养的质量。

[ 参 考 文 献 ]

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[责任编辑:庞丹丹]

作者:张莉丽

实践教学下水污染控制工程论文 篇2:

实践教学下水污染控制工程论文 篇3:

基于工作过程的环境影响评价课程体系改革探讨

摘要 本着培养工程应用型人才的目标,构建以项目为载体,以工作过程为导向的课程体系,开设了环评相关拓展课程、引入项目教学法和现场教学法、重视计算机模拟技术在实践中的应用,并引导学生把大量时间花在课外查询、分组讨论和现场实践上,使学生的学习由被动改为主动,旨在激发学生学习热情,提高学生实践技能,更有利于普通高校培养工程应用型的优秀人才。

关键词 拓展课程;课程改革;环境影响评价

A  

Discussion on the Reform of Curriculum System of Environmental Impact Assessment Based on Working Process

PIAO Mingyue, TENG Honghui, SHI Shuyun et al

(College of Environmental Science and Engineering, Jilin Normal University, Siping, Jilin 136000)

Key words  Expanded curriculum; Curriculum reform; Environmental impact assessment

作者簡介 朴明月(1985- ),女,朝鲜族,黑龙江牡丹江人,助教,硕士,从事环境影响评价、环境价值核算研究。

收稿日期 20141205

环境影响评价课程是环境专业的主干课程之一,其目的是为了培养符合实际工程要求的技术人才,为学生将来参加环评上岗证、注册环评工程师考试和从事环境影响评价工作打下坚实基础。但目前环境影响评价的教学内容理论有余实用不足,且乏味无趣,学生缺乏参与和讨论的机会,教师和学生之间互动和交流较少。此外,教授的理论知识与实际环境影响评价工程案例缺乏衔接,学生掌握的知识只适用于课程的结业考试,达不到培养实践能力的教学目标。这些都在一定程度上降低了学生对该门课程的喜爱与重视。

作为一名出色的环评工程师,应当了解各个学科的内容,掌握各个行业的工艺特点,知识储备一定要丰富。要想培养出这样的工程师,课程教学应当精彩且实用性强。因此,在设计环境影响评价课程体系时,要以就业为导向,以增强学生工程实践能力为目标,以适应环评工程师资格考试为依据,采用“三基”(基本理论、基本知识和基本技能)和“五性”(新颖性、科学性、启发性、生动性和适用性)的原则,对课程教学内容进行“二增一减”:一是增加拓展课程,二是增加案例分析讲解与写作,一减是减掉模拟公式的推导,重视各种计算机模拟软件的应用,使学生不仅掌握理论知识,同时能对环评实际工作有一个直观的认识,为其毕业后参加注册环评师考试和从事环境影响评价工作奠定坚实基础。

1 一增:增加拓展课程,重视知识体系的构建

由于环评课程体系涵盖的内容庞杂、涉及的行业众多,在有限的54学时内讲授所有的内容既不现实也不科学。因此,适当的增加拓展课程有助于学生对环境影响评价有系统而全面的认识。拓展课程是指围绕环境影响评价工作而开设的一些辅助课程。笔者采用如下的改革手段:在第3学期开设了环境影响评价实践能力训练1,旨在让学生了解环境影响评价的工作流程、所需具备的理论知识等;在第5学期开设环境影响评价实践能力训练2,目的是使学生掌握行业类别及各个行业典型工艺流程及产污节点。考虑到部分学生毕业后会参加工程师职业资格考试,笔者将与资格考试相关的内容融入到了拓展课程中,开设了环境法、环境影响评价导则与标准、环境影响评价技术方法系列课程,并以此作为组织环境影响评价课程教学的基本准则。为了使学生更好地掌握环境影响评价相关的法律法规,还在每年上半年组织策划环境法律法规大赛,在活动中激发学生学习专业课程的兴趣,使教学过程既有理论分析,又有实际问题探讨,把本来枯燥无味的学习变成充满乐趣的探究。在第7学期还设置了为期两周的环境影响评价案例写作训练,充分注意发挥学生在学习过程中的主体地位,培养学生自主学习和处理信息的能力。

2 二增:增加案例教学,重视学生主体地位

案例教学法是指通过对一些真实、典型案例的讲解、分析和讨论,使学生掌握有关专业技能、知识和理论的教学方法和过程。我国高校环境专业使用案例教学的时间不长,也不够系统、广泛,目前仅多见于环境法课程。将案例教学模式引入环评课程,旨在提高学生的工程意识,使学生能够将书本上呆板的说教知识转化为立体的、与实践紧密结合的知识,提高对知识的理解和认知能力。因此在教学改革中,除了重视传统的基本理论的讲授,笔者将核心定位为案例教学,对该课程进行两方面的改革:①两个案例贯穿整个教学过程;引入参与式教学,以学生为主体,引导学生参与讲解案例分析,探索适应工程实践应用的新型教学模式,提高教学质量;②引入项目教学法和现场教学法,增加实践环节,提高工程应用能力。

2.1 教师领进门——课上带着做 环境影响评价涉及到各个行业的生产领域,具有很强的实践性<sup>[1]</sup>。由于行业类别繁多,且每一类别的环评重点并不相同,使得在课堂讲授过程中使学生掌握全部的内容既不现实也不科学。因此有必要引进真实的案例教学方法使学生深入到行业中去了解环评重点,这对于学生结业后掌握环评的方法、重点十分必要。

环境影响评价的案例可选择比较具有代表性的环评项目,并采用课堂讨论的方式进行。例如,以广西南宁糖业股份有限公司明阳糖厂10 000 t/d技改工程为例,让学生分组讨论其生产工艺、产污环节、污染物种类、以新带老三本帐的核算,并分析水、气、声等专项评价的等级和内容以及相应的污染控制措施等。授课教师会在课前将所需讲解的案例文本交给学生预习,使学生对整个项目有个系统的了解。再如,讲授生态影响时,结合四川芙蓉集团筠连矿区武乐煤矿的环境影响评价案例,讲解采煤沉陷以及由此引发的水土流失、地下水漏失、建筑物破坏及居民搬迁等影响;在讲解生态环境影响的保护措施时,也可以结合案例进行讲解,如预留保护煤柱、划定禁采区,瓦斯、矸石的综合利用、矿井水的综合利用等,以此扩展同学的思路和知识面。

环境影响评价涉及各行各业,按照环评师登记的类别主要有轻工纺织及化纤类等13个类别。在课堂授课的过程中,无法将各个大类的案例都详细讲述,有些专业知识因为受教学时间、具体条件所限,很难在课堂完成。因此,笔者引入参与式教学,督促学生利用课余时间,多进行自我补充,阅读相关书籍,向学生推荐由中国环境科学出版社出版的《环境影响评价案例分析》,采取分组授课模式,每组2~3人,在充分阅读理解案例的基础上,利用网络查阅、文献检索等各种手段搜集相关知识,以ppt的形式汇报给大家,并在课堂上交流发言,再由教师点评。这样不仅可以大大提高学习的积极主动性,培养学生对专业的热爱,还能够让学生尽可能多的了解各个行业的环评特点,为今后学生参加环评工作提供参考。

2.2 修行在个人——课下自己做

案例写作训练的目的在于提高学生理论联系实际的能力,拓展学生的环评知识面。目前很多高校意识到了案例写作对学生技能培养的重要性,但多数高校仍以模拟项目为评价对象。笔者在课程改革中引入项目教学法,即以真实项目代替模拟项目为评价对象。所谓项目教学法,是教师和学生通过共同完成一个项目工作而进行的教学活动,充分表现了教学以学生为主体、教师为主导的现代教育理念<sup>[2]</sup>。其具体應用表现为教师只给一个题目,充当建设单位,让学生遇到问题时主动与“建设单位”沟通,充当建设单位的教师根据学生的提问来给予相应的资料,教师只负责引导、解疑及总结。在选取实际项目作为评价对象时,尽量选取学校周边或学校内部的项目,或者是一些在实际工作中比较常见的项目,如加油站、饭店、洗浴中心、住宅小区等项目。也可选用教师曾经接触过的项目让学生重新编制。同时,也引入了现场教学法<sup>[3]</sup>,即带领学生进行现场踏勘、拍照测距、噪声布点、敏感点调查等,这些都可达到考察学生实践能力的目的。将项目教学法和现场教学法合二为一,可使教学内容具体化、形象化,有利于激发学生的学习兴趣,提高学生的学习效率。经过改革后的环评课程体系充分培养了学生的动手能力、获得和处理信息的能力、分析和判断的能力及团结协作的能力<sup>[4]</sup>。这些方法的应用确实在学生的就业过程中发挥了作用,案例分析实践课中所写的环境影响评价报告表已成为了很多学生就业的敲门砖。当然,想要发挥该方法的最大效用,要求授课者必须具备一定的实践经验。应通过学校的双师型培训,定期组织教师到环评单位进行学习,提高教师的实践工程经验,从而提高课堂的教学质量。

3 一减:减少模式推导,重视软件应用

现在多数高校已经意识到案例分析及学生亲自编制环评报告的重要性,但是计算机模拟技术在环境污染的预测评价中的应用还没有得到广泛重视。教学中常见的现象是学生重点记忆各种公式、模式,而忽略了环境影响评价的实际操作性。国家环保部推荐的大气预测模式、地表水预测模式等,均需使用计算机模拟计算,上机操作对学生掌握相关内容越来越重要。因此笔者将教学重点放在如何选择模式及如何确定模式中的参数值,让学生学会选择和利用这些模式。在理论课讲授之后,设置4学时的时间指导学生亲自使用各种常用软件,例如常用的卫生防护距离、估算模式Screen3、大气环境防护距离、噪声预测模型等。预测过程只要求学生在理解模型原理的基础上,读懂软件运行过程中的参数说明,能根据实际情况选择相关的参数,其他方面的知识不多做要求。

4 结语

按照环境影响评价职业能力培养需求、课程的培养目标,该课程构建了以项目为载体,以工作过程为导向,以岗位技能和知识结构为目标的课程体系,主要开设了各种拓展课程,应用了项目教学法和现场教学法,普及计算机模拟技术,并引导学生把大量的时间花在课外查资料、分组讨论和现场实践上,充分发挥学生学习的自主性。通过教学实践证明,学生对教学中案例讲解及实践方面的改革反响良好,学习的热情得以激发,实践技能得到提高,能以环评工作者的态度投入到理论学习及相应的案例、项目实践中去,提高了专业素质修养与应对实际工作的能力。

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作者:朴明月 滕洪辉 石淑云 赵玲子 高秀红 孙玉伟

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