大氣污染控制工程創(chuàng)新性實驗的探索與思考

朱 玲 王建宏 陳家慶 初慶東 梁存珍

北京石油化工學(xué)院 北京 102617

大氣污染控制工程創(chuàng)新性實驗的探索與思考

朱 玲 王建宏 陳家慶 初慶東 梁存珍

北京石油化工學(xué)院 北京 102617

結(jié)合本?！芭囵B(yǎng)高級應(yīng)用型人才”的辦學(xué)宗旨和環(huán)境工程專業(yè)的辦學(xué)理念，從提高學(xué)生素質(zhì)和創(chuàng)新能力出發(fā)，就大氣污染控制工程課程創(chuàng)新性實驗的經(jīng)驗和體會進行了總結(jié)。

大氣污染控制工程；專業(yè)特色；創(chuàng)新性實驗

北京石油化工學(xué)院在不斷改革發(fā)展過程中確立了“培養(yǎng)高級應(yīng)用型人才”的辦學(xué)宗旨，擁有北京地區(qū)首個“全國產(chǎn)學(xué)研合作教育實驗基地”，是具有鮮明工程實踐特色的普通高等學(xué)校。學(xué)校環(huán)境工程系目前是國家級特色專業(yè)，環(huán)境工程教學(xué)與實驗中心為北京市級實驗教學(xué)示范中心，專業(yè)在開辦之初即確立了“在常規(guī)環(huán)境工程專業(yè)共性培養(yǎng)的基礎(chǔ)上突出環(huán)保設(shè)備特色，鞏固石油石化行業(yè)優(yōu)勢”的專業(yè)辦學(xué)理念。因此，在遵循環(huán)境工程專業(yè)統(tǒng)一培養(yǎng)規(guī)格和基本要求的前提下，更要注重學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，才能體現(xiàn)辦學(xué)思想和專業(yè)特色。

環(huán)境工程是集理論性、技術(shù)性、實踐性為一體的專業(yè)，大氣污染控制工程是其中一門主干課程，其專業(yè)實驗課教學(xué)是理論教學(xué)的重要輔助部分，是培養(yǎng)學(xué)生過程中的一個重要環(huán)節(jié)。通過實驗教學(xué)不僅可以使學(xué)生加深理論知識的學(xué)習(xí)，更可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、分析問題、解決問題的能力和實際工作能力。我們在開設(shè)大氣污染控制工程實驗時，確定了“重基礎(chǔ)、抓綜合、謀創(chuàng)新”的實驗教學(xué)體系。

1 創(chuàng)新實驗的研究與實踐

1.1 創(chuàng)新性實驗的指導(dǎo)思想

以培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新意識為目標，以教師的科研成果向教學(xué)實驗轉(zhuǎn)化開設(shè)創(chuàng)新性實驗，同時以承擔(dān)大學(xué)生研究訓(xùn)練（URT）項目為平臺，成立課外科技活動小組。對學(xué)生從選題、文獻查閱、實驗設(shè)計、實驗操作、結(jié)果分析、圖片和數(shù)據(jù)整理、論文撰寫、報告與答辯等環(huán)節(jié)進行全面訓(xùn)練，實施實驗教學(xué)的個性化培養(yǎng)；并養(yǎng)成良好的科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)研究的協(xié)作精神，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的環(huán)境工程專業(yè)復(fù)合型人才打下良好基礎(chǔ)。

1.2 實驗題目和內(nèi)容的設(shè)計

課程組教師根據(jù)自己研究方向以及已有的科研成果，開設(shè)實驗項目，避免出現(xiàn)實驗過程失控的現(xiàn)象；題目應(yīng)體現(xiàn)內(nèi)容新、難度適中和可操作性強；內(nèi)容難度適中體現(xiàn)在適合本科生的實際水平，控制在使學(xué)生努力之后可以完成的程度，使學(xué)生有信心、有能力完成，并得到相應(yīng)的鍛煉；目前固定開設(shè)3個創(chuàng)新性實驗，分別是機動車尾氣凈化實驗、氣態(tài)污染物的光催化凈化實驗和膜的制備與性能表征實驗；同時還會根據(jù)學(xué)生URT項目開設(shè)一些新的實驗。

創(chuàng)新實驗要合理，要有一定的理論支撐，還要盡可能的涵蓋多個相關(guān)學(xué)科的知識。如氣態(tài)污染物的光催化凈化實驗的開設(shè)，可使學(xué)生了解到納米技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域尤其大氣保護領(lǐng)域的實際應(yīng)用潛力。使學(xué)生了解空氣污染物催化轉(zhuǎn)化和凈化的原理及主要影響參數(shù)等因素，深入了解納米材料組成結(jié)構(gòu)特點、催化性質(zhì)，有效提高學(xué)生素質(zhì)、深化知識和擴展知識面，并提升創(chuàng)新研究與能力；同時引入光催化劑的表征分析，讓學(xué)生了解常用納米材料表征技術(shù)和手段，極大豐富教學(xué)內(nèi)容深度和廣度，對學(xué)生研究能力創(chuàng)新能力培養(yǎng)的好處不言而喻。

創(chuàng)新性實驗的開設(shè)還可以讓學(xué)生了解到大氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域的新技術(shù)和前沿動態(tài)。如大氣污染控制技術(shù)中吸收與膜分離回收等內(nèi)容由于課時限制無法安排，但是和學(xué)生的培養(yǎng)計劃中的畢業(yè)論文、學(xué)生創(chuàng)新性訓(xùn)練項目有結(jié)合可能，能讓有興趣和精力的學(xué)生深入開展創(chuàng)新性實驗研究，這也為學(xué)生以后在研究生階段的實驗研究奠定基礎(chǔ)。

1.3 創(chuàng)新性實驗教學(xué)過程

1.3.1 選題，查閱資料，擬定和確定實驗方案

根據(jù)自愿的原則，學(xué)生自己成立實驗小組，自主選題。為保證質(zhì)量，每個創(chuàng)新實驗項目限定參加人數(shù)為3～5人；教師可根據(jù)分組情況適當(dāng)調(diào)整，以保證每組能按完成預(yù)定要求。

例如，我們在光催化凈化VOCs的創(chuàng)新型實驗中首先把實驗?zāi)康?、流程和所用到的檢測儀器等給學(xué)生做簡要講解，然后列出此次實驗所包含的內(nèi)容，如光催化劑的制備和表征分析實驗、光催化劑的改性實驗、實驗條件對光催化凈化VOCs效率的影響等方面。學(xué)生根據(jù)所選內(nèi)容查閱文獻，了解和掌握與課題有關(guān)的國內(nèi)外技術(shù)狀況、發(fā)展動態(tài)，并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)實驗課題要求和實驗室條件，提出具體的書面實驗方案設(shè)計，包括提出實驗工藝技術(shù)路線與實驗裝置、實驗條件要求、測試項目和測試方法、實驗計劃進度等。

通過學(xué)生和指導(dǎo)教師進行實驗方案討論，一方面可對實驗方案進行修訂；另一方面，討論的過程也是對學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和創(chuàng)新能力的重要培養(yǎng)鍛煉過程。

1.3.2 實驗階段

指導(dǎo)教師集中學(xué)生學(xué)習(xí)所需檢測器的使用，如氣相色譜、便攜式氣體檢測器等；相關(guān)設(shè)備和氣路連接的注意事項；如何檢漏和調(diào)試系統(tǒng)。隨后按確定的實驗方案，由學(xué)生自己動手準備必要的實驗材料，完成實驗裝置的搭建和調(diào)試，開展具體的試驗和測試工作。指導(dǎo)教師負責(zé)現(xiàn)場指導(dǎo)，解答學(xué)生實驗中遇到的難題，啟發(fā)學(xué)生深入思考。

1.3.3 實驗總結(jié)階段

在此過程中要求學(xué)生學(xué)習(xí)和初步掌握對實驗數(shù)據(jù)的科學(xué)分析，學(xué)會使用常用的數(shù)據(jù)處理軟件，掌握依據(jù)實驗結(jié)果推演到結(jié)論的思維過程，鞏固所學(xué)的基礎(chǔ)知識和相關(guān)專業(yè)知識，培養(yǎng)和提高科學(xué)研究能力。學(xué)生通過自主對實驗結(jié)果數(shù)據(jù)進行分析、總結(jié)，分析問題的能力得到鍛煉和提高，并最終按要求完成試驗研究報告。實驗報告撰寫的過程，不僅是數(shù)據(jù)和圖表的總結(jié)，更包括對實驗結(jié)果和現(xiàn)象的分析。創(chuàng)新實驗希望成功，但也允許失敗，可用數(shù)據(jù)說明原因。

此外，根據(jù)自愿的原則，讓部分學(xué)生把多組的實驗結(jié)果綜合起來進行分析，最后上交科技論文形式的實驗報告，從而提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

曾有許多同行論及環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)和創(chuàng)新性實驗教學(xué)，并對如何拓寬實驗設(shè)計或研究創(chuàng)新內(nèi)容，提出了很好的建議，說明各大院校對創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)有一致的共識和行動。

2 結(jié)束語

大氣污染控制工程科技創(chuàng)新實驗的運作方式，將科研資源轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源,實現(xiàn)了指導(dǎo)教師、科研項目和先進儀器設(shè)備成為培養(yǎng)和提高大學(xué)生創(chuàng)新能力的搖籃和載體,結(jié)合實踐教學(xué)環(huán)節(jié),以培養(yǎng)“高級應(yīng)用型人才”為目標,提供學(xué)生的工程實踐能力。

[1] 柳麗芬,全燮,楊鳳林.大氣污染控制實驗與環(huán)境工程高素質(zhì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2007,476：91

[2] 柴立元,王云燕.環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)的創(chuàng)新與改革[J].實驗室研究與探索,2005,24（5）：60～62

[3] 徐竟成,黃翔峰,朱毓秀,等.環(huán)境學(xué)科創(chuàng)新實驗?zāi)Ｊ降难芯颗c實踐[J].實驗室研究與探索,2007,26（7）：95～97

[4] 張春丹,蘇秀榕,樊艷鳳. 生物工程專業(yè)創(chuàng)新實驗教學(xué)模式初探[J].高校實驗室工作研究,2010,104（2）：17～19

[5] 宋志偉,董平,劉彥飛,等.環(huán)境工程專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)新模式[J].理工高教研究,2007,26（5）：124～126

Exploring and thinking of creative experiment for the course of air pollution control engineering

Zhu Ling, Wang Jianhong, Chen Jiaqing, Chu Qingdong, Liang Cunzhen
Beijing institute of petrochemical technology, Beijing, 102617, China

In this paper, based on the purpose and philosophy of school and major of cultivating high-level, versatile and practical management talents, we summarized the experience on carting on the creative experiments for the course of air pollution control engineering,which was in the interest of enhancing the qualities and innovation abilities of students.

air pollution control engineering; major characteristics; creative experiment

2010-11-23 稿件編號：1011115

朱玲，博士，副教授。

2007年度北京市高等學(xué)校教育教學(xué)改革立項項目 (編號：京教函[2007]451號)。