给水排水工程专业实验教学改革探析.pdf

第 2 7卷第 1 期 2 0 1 2年 2月 山 东 建 筑 大 学 学 报 J O URNAL O F S HA NDONG J I ANZ HU UN I VER S I T Y Vo I 2 7 No 1 F e b 2 0 1 2 文章编号： 1 6 7 3 7 6 4 4 ( 2 0 1 2 ) 0 l 一 0 1 2 6 0 4 给水排水工程专业实验教学 改革探析 李梅 ， 王珊珊 ( 山东建筑大学 市政与环境工程学院，山东 济南 2 5 0 1 0 1 ) 摘要： 目前 ， 给水排水工程专业实验教学体系存在着实验内容陈旧、 与学科发展现状不符、 综合性和设计性实验 偏少等问题， 为此加强对实验教学的改革已势在必行。文章分析了给水排水工程专业实验教学的现状 ， 提出了 将实验课程分为必做实验、 演示实验 、 开放性实验和研究型实验的教学改革思路， 探讨了实验教学的实施方案。 关键词 ： 给水排水工程； 实验教学； 改革 中图分 类号 ： T U 8 2 文献标识码 ： A Ana l y s i s o f e x pe r i me n t a l t e a c h i ng r e f o r m o f wa t e r s u pp l y a n d d r a i n a g e e n g i n e e r i ng LI Me i ， WANG S h a n s ha n ( S c h o o l o f Mu n i c i p a l a n d E n v i r o n me n t a l E n g i n e e r i n g ， S h a n d o n g J i a n z h u U n i v e r s i t y ， J i n a n 2 5 0 1 0 1 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： A t p r e s e n t ，e x p e ri me n t a l t e a c h i n g s y s t e m o f wa t e r s u p p l y a n d d r a i n a g e e n g i n e e ri n g i s i n c o mp a t i b l e wi t h t h e s t a t u s o f d i s c i p l i n a r y d e v e l o p me n t a n d s h o r t o f c o mp r e h e n s i v e a n d d e s i g n i n g e x p e r i me n t s，S O i t i s n e c e s s a r y t o s t r e ng t h e n t h e r e f o r m o f t h e e x p e rime n t a l t e a c h i n g T he pa p e r a n a l y z e s t h e s t a t u s o f t h e e x p e ri me n t al t e a c h i n g o f w a t e r s u p p l y a n d d r a i n a g e e n g i n e e rin g ，p u t s f o r w a r d t h e e x p e r i me n t al t e a c h i n g r e f o rm i d e a o f d i v i d i n g t h e e x p e ri me n t a l p r o g r a m i n t o n e c e s s a ry e x p e ri me n t s ， d e mo n s t r a t i o n e x p e ri me n t s ，o p e n e x p e ri me n t s a n d r e s e arc h e x p e ri me n t s a n d d i s c u s s e s t h e e x p e r i me n - t al t e a c h i n g p r o gra m Ke y wor d s： wa t e r s u p pl y a nd dr a i n a g e e n g i n e e rin g；e x p e rime n t a l t e a c h i n g；r e f o rm 0 引言 近几年来， 全国高等学校给水排水工程专业 指导委员会 全面实施新的专业培养方案 ， 对 本科 生的培养 目标有了更高 的要求 ， 教学内容有 了较大 改革 ， 尤其对实验教学环节。我校给水排水工程专 业根据专业指导委员会 的要求 ， 在 2 0 1 0版的教学大 纲中 ， 增加了实验教学环节的课时， 要求增加开放性 实验的内容。山东建筑大学给水排水工程综合实验 室在“ 十一五” 和“ 十二五” 期间， 均被批准为山东省 级重点实验室。教学师资力量雄厚， 实验设备相对 较多。我校作为工科院校 ， 重点培养相应专业 的应 用型高级专门人才 ， 培养 目标除了应具有扎实的理 论基础之外 ， 更重要 的是培养学生分析和解 决实际 问题 的能力。而这些能力的锻炼除了通过课堂理论 课程的学习之外 ， 还需通过实验和实践教学环节来 实现。实验教学和工程实际应用成为培养应用型人 才的重要环节， 所以不仅要加强对理论教学改革和 研究 ， 更要加强对实验教学的改革 。 收稿 日期 ： 2 0 1 1一l 20 9 基金项 目： 山东省高等教育教改研究项 目( 2 0 0 9 0 4 5 ) ； 山东建筑大学实验技术研究项 目 作者简介 ： 李梅( 1 9 6 8一) ， 女 ， 内蒙古包 头人 ， 教授 ， 博士 ， 主要从事水处理理论与技术研究 E - m a i l ： l i me i 0 3 6 1 s i n a c o rn 第 1 期 李梅等： 给水排水工程专业实验教学改革探析 1 2 7 1 目前专业实验教学状况 现有实验教学体系基本能够完成传统的实验教 学任务 ， 但仍存在实验内容陈旧， 与学科发展现状不 符， 综合性、 设计性实验偏少等一些问题， 难以实现 综合实验室虽然具备 了一定 的实验设备 ， 但有关给 水排水工程实验教学 内容有待于进一步提高引。 目前实验课除了开设一些常规的教学实验外 ， 没有 学生能够 自主设计 和完成实验的条件 ， 也没有 自己 的特色。2 0 1 0版大纲给水排水 工程专业课 的共 6 学生综合素质 的提高 1 。 目前 给水排水工 程专业 个实验 ， 共 l 6个学时， 见表 1 。 表 1 给水排水工程专业实验课教学 内容 2 实验课程改革内容 根据我校对工程应 用型人才 的培养特 色 和 实验室现有的设备和条件 ， 对 给水排水工程专业本 科实验 内容进行设置 ， 将实验课程分为必做实验 、 演 示实验 、 开放性实验 和研究型实验。大纲 中规定的 实验为必做实验， 是根据专业指导委员会的要求确 定的 ； 演示实验使学生通过观察水处理构筑物模型， 了解水处理构筑物 的内部结构和工艺特点 ； 开放性 实验根据实验室现有设备和专业 目前 的研究方 向和 热点确定的； 研究性实验 ， 旨在提高学生进行科研和 创新 的能力 。通过这些实验可以培养学生的动手能 力和工程应用能力。以适应毕业后学生从事施工及 运行管理工作 的需要 J 。对 实验 内容进 行整合 以 后 ， 不仅能够完成本科教学要求的实验 ， 同时可以满 足不同层次学生的要求。 2 1 必做 实验 根据全国高等学校给水排水工程专业指导委员 会编制的 全 国高等学校土建类专业本科教育培养 目标和培养方案及主干课程教学基本要求给水 排水工程专业， 确定 各 门专业课程所要 求的实验 内容 ， 以及课程 “ 水质工程学” 课 程特点 ， 确定必做 实验内容为 2 0 1 0版大纲 中的实验 内容。即： 混凝实 验 、 过滤实验 、 离子交换软化实验 、 颗粒 自由沉淀实 验 、 曝气充氧实验和污泥 比阻测定实验。 2 2演示试验 ( 1 ) 斜管沉淀池的沉淀过程 加深对浅池理论的理解 ， 加深对斜管( 板 ) 沉淀 池 内部构造的理解 ， 掌握斜管沉淀池水流方 向、 泥水 分离过程 ； 了解斜管角度 、 水流上升速度等对沉淀效 果的影响。 ( 2 ) 机械搅拌澄清池的工作过程 了解澄清池工作原理、 内部构造及工艺流程 ， 掌 握机械加速澄清池装置的操作步骤； 了解投药量 、 转 速 、 流速等参数对澄清效果的影响。 ( 3 ) 虹 吸滤池的过滤和反冲洗过程 加深对虹吸滤池工作原理、 内部构造、 特点的理 解 ， 掌握虹吸滤池的过滤工程和反冲洗过程 ； 了解原 水浊度、 过滤流速 、 滤料层厚度和粒径等参数对过滤 效果的影响。 ( 4 ) 氧化沟工艺 了解氧化沟的工作原理 、 特点和构造 ， 掌握好氧 区、 缺氧区进行 的硝 化和反硝化作用 ， 以及脱氮效 果 ； 了解原水水质 、 污泥回流率 、 曝气量 、 停 留时间等 参数对过滤效果的影响。 2 3 开放性实验 利用实验室现有设备 ， 根据本专业 目前热点研 究方向， 并让学生设计实验方案 ， 设计多个开放性实 验。开放性实验由学生选择， 拟开设的开放性实验 如下 。 ( 1 ) 活性炭吸附试验 掌握活性炭吸附装置 的操作步骤 ， 加深对吸附 原理的理解 ； 了解废水 乙酸浓度、 吸附流速 、 炭层厚 度和粒径等参数对吸附效果的影响。 ( 2 ) 水的软化与除盐试验 掌握离子交换器 的操作步骤及指标测定方法 ； 了解水中 p H值 、 流速 、 电导率等对软化和除盐效果 的影响。 ( 3 ) 酸性废水 中和吹脱试验 掌握酸性废水 中和吹脱装置的操作步骤 ； 了解 废水 p H值 、 流 速、 空气 量 、 滤料层厚度和粒径等参 数对吹脱效果的影响。 ( 4 ) 臭氧脱色试验 了解臭氧性质和制备方法 ； 掌握臭氧在水处理 的应用 ， 了解臭氧脱色 、 除臭的方法 和过程 ， 了解臭 氧的优缺点 。 2 4 研 究 型实验 可以充分调动各位教师 的积极性 ， 根据 自己的 课题设计实验 ， 使这些研究型实验不仅能够为本科 教学服务 ， 而且也能够为科研服务。通过研究型实 验 ， 建立 自己的实验特 色，使给水排水工程专业在 同类专业 中实验水平处 于先进行列 J 。近几年 ， 给 水排水专业已经开设 的研究型试验有 以下几项 ， 今 后随着老师科研项 目的增多 ， 可对本科生开设更多 的研究型实验 ， 如 ： 生物浮床技术净化景 观水体实 验 ， 微砂强化混凝处理微污染水库水 ， 新型增强型玻 璃纤维浸润剂的研制与应用 ， 水 中挥发性有机物 的 监测与分析研究。 3 实验教学实施 3 1实验教学的实施 ( 1 ) 负责实验课程教师首先讲解实验在水质处 理系统工程 中的作用和重要性 ， 再详细讲解具体实 验 内容和步骤 ， 然后由学生分组进行试验 ， 强调学生 在实验过程 中合作的重要性 ， 以此培养学生的团队 精神。同时先向学生介绍实验课程的性质 、 任务、 要 求 、 实验安排和进度 、 实验期间考核 内容 、 实验结束 时的考核方式 、 实验守则及实验室安全制度等。 ( 2 ) 必做实验的实际操作是 中心环节 。学生根 据各个实验的任务 ， 2 4人 1组 ， 每组 1套实验装 2 01 2 置 ， 在规定时间内， 独立完成实验运行 、 测定 、 数据处 理 ， 并撰写实验报告 。实验前 ，学生必须认真进行 预习 ， 了解实验的 目的和原理 ，明确本次实验 中要 测定的指标 、 测定方法 、 使用的仪器和需要注意的问 题等。指导教师需对学生 的预习情况进行检查 ， 可 以采取 口试的方式随机检查 ， 合格后 ， 学生才能开始 做实验。实验过程中，要求学生勤于动手 ，敏锐观 察 ， 细心操作 ，开动脑筋 ， 分析和思考问题 ，准确 记录原始数据 ，经指导教师检查并签名 ， 实验及其 原始数据记录才有效。 ( 3 ) 对于演示性实验 ， 由实验室老师进行操作 ， 并进行讲解流程 ， 学生仔细观看 ， 可随时向老师提 出 问题 ； 对于开放性试验 ， 学生可选做其 中的 1个 ， 这 类实验持续 的时间较长 ， 实验内容较多并具有一定 的复杂性和综合性 ， 因此以小组为单位进行 ， 每组 3 5人 ， 一个实验有若干个小组参加 ， 每个实验均有 教师负责指导 ， 各小组独立开展工作 ， 但在小组 内， 学生既有分工、 又有合作 ； 对于研究型实验 ， 学生应 与负责课题的老师配合 ， 学生从指导教师处 了解到 研究内容和实验课题后 ， 着手查阅资料和文献 ， 了解 有关理论及背景 ， 在此基 础上 ， 学生先提 出实验方 案 ， 经与教师讨论后 ， 即可开始实验研究。这几种方 式的实验教学的开展， 将实验教学 由“ 灌输式 “ 改为 自主式 。 3 2实验 的考核 本课程采用平时考核 、 实验报告考核来综合评 定学生成绩 。平时实验 占4 0 ， 实验报告 6 0 。考 核成绩按优、 良、 中、 及格四个等级评定。但对于研 究 型实验完 毕后， 要求学生认 真分析 、 处理 实验数 据 ， 并与教师共同讨论实验结果 ， 最后 以科技论文的 格式写出综合研究报告。同时 ， 在学期末 ， 要求全班 进行交流 ， 每个实验推荐一位同学作 总结性发言和 讨论。这种小组之 间的交流是很有成效的 ， 对于发 言的同学是一种锻炼。对其他 同学来说 ， 通过全班 交流 ， 能相互学习， 获得更多的知识和信息。 4 结语 培养适应科技快速发展和市场经济体制下的高 素质创新人才 ，是我校给水排水工程专业教学的重 要任务 。该专业实验教学改革更有利于培养学生的 创新能力和分 析问题 、 解决 问题 的能力 ，也为学生 第 1 期 李梅等： 给水排水工程专业实验教学改革探析 1 2 9 ( 上接 第 1 2 5页) 有较大的优势 ， 因此宜优先选用并联供水设计方案 。 4 结语 通过对该超高层建筑室 内消火栓给水系统设计 与讨论 ， 形成如下几点结论 ： ( 1 ) 对于一般超 高层 建筑 ， 室内消火栓给水系 统宜优先采用并联分区给水设计方案 ， 系统相对简 单， 管理方便， 各竖向分区相对独立， 安全系数较高。 ( 2 ) 超高层建筑室 内消火栓 给水系统当采用减 压阀减压分区供水设计方案时 ， 应充分考虑减压阀 的适用范围和使用特性 ， 并在 确保产 品质量可靠的 基础上谨慎采用。 ( 3 ) 对于建筑高度超过消防水泵一次供水范围 的超高层建筑， 当采用串联分区供水方案时， 设计时 应注意消防泵组的启动顺序要求 。同时 ， 对于各转 输水箱保护范围内的楼层应合理采用并联及减压阀 减压供水方案 。 ( 4 ) 当采用高位消防水池分 区供水时 ， 应配合 建筑和结构专业 ， 做好高位消防水池 的设计。 ( 5 ) 超高层建筑的室内消火栓 系统竖向分 区时 应在确保系统的安全性 、 可靠性 的基础上 ， 合理兼顾 经济性 ， 充分考虑系统的可维护性。 参考文献： 1 许江华 分区并联供水在超高层住宅的应用实例 J 给水排 水 ， 2 0 0 7 ， 3 3 ( 1 ) ： 7 1 7 4 2 王学良 ， 李洋 超 限高层建筑消防给水系统设计特点探讨 J 给水 排水 ， 2 0 0 7， 3 3 ( 1 0 ) ： 9 71 0 0 3 梁志君 广州珠 江新城西塔 消防给 水系统设计探 讨 J 广 州 建筑 ， 2 0 0 8 ， 3 6 ( 6 ) ： 2 2 2 5 4 张克峰， 陈东辰 高层民用建筑消防增压设施分析 J 山东建 筑工程学 院学报 ， 2 0 0 0， 1 5 ( 1 ) ： 5 76 0 5 中国建筑标 准设 计研究 院 全国 民用建 筑工 程设计 技术措施 ( 给水排水 ) M 北京 ： 中国计划 出版社 ， 2 0 0 9