科研与实践教学相结合,提高实验教学质量:教学与科研相结合

　　 [摘要] 在对原实验资源进行整合并按功能科学划分的基础上,进一步将科研与实践教学相结合,有意识地将科研成果转移到学生的实践教学中去,自主开发学生实践教学使用的设备和装置系统,丰富了综合性设计性实践教学内容,对学生素质培养起到了较好的效果。
　　[关键词] 科研 实践教学 教学质量
　　
　　一、实践教育的重要意义
　　随着高校毕业生由过去的计划分配逐渐过渡到用人单位与毕业生双项选择,有实践经验的求职者往往受到用人单位的青睐。不少应届毕业生,由于在校实践环节的训练不足,缺乏实践经验和能力,在就业过程中常常处于不利的地位。甚至出现了技校生就业率优于高职生,高职生优于本科生的奇怪现象。这一系列事实表明实践环节教学在高等教育中的作用愈来愈重要,探索实践教学新途径,提高学生实践能力,对社会主义市场经济的人才需求和教育改革都具有极其重要的意义。
　　二、实践教育条件和设施的整合及更新
　　近年来,环境类专业实践性教学环节的改革取得了长足进展,对于我们环境科学与工程学院来说,由于是合并而来,目前的实践教育改革面临着实践环节设施的整合、改造和建设问题。为此,学院成立了水资源与环境实验中心,按功能划分下设了(1)渗流与污染质运移模拟实验区;(2)岩土水理性质与气象要素测试实验区;(3)环境监测实验区;(4)精密仪器与测试技术实验区;(5)水与环境空间信息及仿真模拟实验区;(6)环境微生物与生化处理实验区;(7)环境污染控制与治理实验区;(8)水资源开发与环境演化实验区。有效地将原有资源整合在一起,按功能划分成实验区,从设备台套数、实践教学环境、实验开出率师资力量、管理水平等方面应用都有了明显的提高。随着专业方向的不断调整,陆续增加了环境化学、污染生态学实验和环境检测与评价课程设计。在这个过程中,对实践设施的更新和改造遇到了一些困难,比如,生化治理实验设备的购置就不如以前环境微生物实验设备的购置那么容易,这个问题对于水污染控制工程等课程的综合性实验就更难了。这种状况阻碍了一些代表新的科学技术方向新型实践项目的创立。恰恰这些实践技能是受到人才市场重视的。面对这种情况,构建能够适应人才市场需求的实践教育新的硬件系统,是当前高等学校普遍关注的问题。
　　三、科研与实践教学相结合,自主开发新的实验教学设备
　　社会的快速变革与技术创新,使人才市场所需求的实践能力往往是通过传统实验设施所不能获得的,而用于训练这些能力的设施又在市场上不能简单的购置。根据所从事的科学研究与人才市场的需求的联系,将科研与实践教学相结合,自主开发实践教学设备,这是解决实践教育内容陈旧、设备不足等问题的途径之一。在这方面,我们作了一些尝试。
　　1.光催化降解有机污染物装置研制
　　光催化技术着眼于彻底矿化降解有机污染物,是近年来废水治理领域研究的热点。作为一项重要手段,在环境治理领域具有广阔的前景,教师在上水污染控制工程这们课时,也给同学讲到此知识,但同学难以理解光催化到底是如何实现的。针对上述问题,结合长安大学2006年实验教学研究项目,开展了光催化反应器的研究,光催化反应器作为装置的主体,它的性能直接影响到光催化反应效率,因此,项目针对现有的光催化反应器特点进行研究,通过扬长避短,从而研制出性能更强、功能更多的光催化反应器。具体表现在:(1)通过在反应器壁加入一些能使紫外光反射回来的材料,使光达到更大的利用率,催化剂背光的那面也得到充分的光照,同时也可使光传播路径发生改变,让装置的尺寸减小。(2)利用蠕动泵实现装置的外循环。(3)在反应器安装上加热装置,就可以通过调节温度来确定处理各种污染物的最佳降解温度,从而发挥更大的催化效率。以该装置为基础,组成一套实验系统,规模比较大,包含的技术内容也比较多,如,光催化剂的制造、废水的采集与分析、光催化降解条件实验、污染程度评价等,很适合将其分解成小的部分,并组织学生进行课程设计活动。学生通过这样的实践环节训练,不仅能从宏观上了解实验系统的功能,而且还直观了解实验内容,学到多学科的知识和技能,提高了学生在就业人才市场中的竞争能力。
　　2.水处理综合实验装置系统
　　我校环境科学、环境工程、水文及水资源专业都开设“水处理实验方法与技术”课,过去该课程讲授完了之后,要开设自由沉淀、混凝、离子交换脱碱软化与除盐、电渗析等单一验证性实验,费时费事,为了增加实验综合性和设计性,我们和常年工作在污水处理科研一线的老师一起,结合城市洗车店用水量大,浪费惊人的现状,开发适合于洗车店中水回用的水处理综合实验装置系统,考虑到教学与洗车实际双重目的,在水处理实验装置中,添加了反渗透功能,综合了自由沉淀、混凝、离子“水处理实验方法与技术”课交换脱碱软化与除盐、电渗析、反渗透为一体,各个功能可以任意组合,将其用于为本科生开设“水处理实验方法与技术”课中的综合性、设计性实验,使学生可以根据不同的污水水质,设计选择实用的方法。从这个意义上讲,我们这套实验装置对培养和训练学生的实践能力,具有特殊的优势。
　　四、将科研成果转化为专业实验,提高实验教学质量
　　在科学技术飞速发展,创新成为一个民族的灵魂的今天,高等教育的实验内容、方法和手段也在不断地发生着变化。如果专业实验课的内容仅仅局限于课本,不能及时进行更新和变化,培养出的学生将不能适应时代发展的要求。因此,在专业实验教学中,要不断地探索新的实验方法,捕捉最新科技成果,并将其充实到教学内容中去,使学生能够及时了解学科发展动态和趋势,掌握新技术和新方法。为此,积极倡导将科研成果充实到专业实验课的内容中去,从而突破了传统实验内容的约束,提高了实验课教学质量。在《水污染控制工程实验》中,“难降解工业废水处理的试验与研究”的内容是由环境科学系、环境工程系以及水资源与环境实验中心老师的科研成果转化而来。该实验是利用光催化反应过程中的直接和间接氧化还原作用,脉冲电解直接氧化作用,将工业废水中各种难生物降解物质或有毒物质,转化为无毒的、可生物降解的物质,使之易于进一步用生物法以及升流式厌氧污泥床反应器-序批式活性污泥法(UASB-SBR)处理,从而使难生物降解废水得以净化。通过该实验使学生加深了对光化学、电化学反应理论的理解和认识,同时掌握了应用光催化和电解法处理难生物降解和有毒工业废水的技术。这类实验不仅加深了学生对理论知识的理解,使学生的眼界大为开阔,极大地调动了学生学习的积极性;而且提高了学生实际工作能力和处理实际工程问题的能力,学会并掌握了一项专业技术技能,增强了他们在毕业论文阶段和毕业后工作的适应能力。
　　
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