大氣污染控制工程綜合型實驗的整合與優(yōu)化

王建宏 朱 玲 陳家慶 初慶東 常俊英

北京石油化工學院 北京 102617

大氣污染控制工程綜合型實驗的整合與優(yōu)化

王建宏 朱 玲 陳家慶 初慶東 常俊英

北京石油化工學院 北京 102617

針對大氣污染控制工程驗證型和基本操作型實驗比重過大而彼此獨立的缺陷，提出了將與除塵有關的基本操作型、驗證型和綜合型實驗整合、優(yōu)化為一個大的綜合型實驗的教學理念，并對該理念的改革現(xiàn)狀、思路、內(nèi)容和特色進行了詳細闡述。

大氣污染控制工程；綜合型實驗；優(yōu)化

1 綜合型實驗整合與優(yōu)化的改革現(xiàn)狀

目前有很多高校對綜合型實驗的教學體系和教學內(nèi)容進行了改革。例如：鄢達成等進行的把傳統(tǒng)的幾個水處理驗證型實驗過程改為一個綜合型水處理實驗，以模擬污水處理廠的實際運行狀況，不僅增加了實驗的難度，而且調(diào)動了學生的積極性、興趣和責任心。

北京建工學院水處理綜合實驗采用了在不減少大綱規(guī)定的實驗項目情況下，將給水工程的8項處理過程綜合到一個實驗中完成，該實驗綜合了水分析化學、水微生物學、給水處理等課程的有關內(nèi)容。從實施情況看，對提高學生運用所學知識綜合分析和解決實際問題的能力起到了很好的促進作用。

北京服裝學院開設的綜合型實驗主要根據(jù)原教材上的實驗內(nèi)容，將多個實驗單元整合成一組大實驗—“呋喃甲醛的Cannizzaro反應”。該綜合型實驗的提出不僅具有新穎性，而且內(nèi)容豐富，包括原料的精制，產(chǎn)物的合成、分離、提純、檢驗。

2 大氣污染綜合型實驗整合與優(yōu)化的思路

借鑒其他高校不同實驗課程的綜合型實驗整合情況以及結合所開設的實驗項目進行分析可以看出，目前的“粉塵真密度的測定”“激光粒度儀測定粉體粒徑分布”驗證型實驗和“煙氣溫度、壓力、含濕量、流速及流量的測定”基本操作型實驗都與顆粒物的污染控制有關，即與除塵有關，所以我們可以將這些實驗與除塵實驗整合為一個大的綜合型實驗，讓學生對除塵有一個全面的了解，深刻理解為何要測量煙氣參數(shù)及表征粉塵的性質(zhì)。

例如我們將“激光粒度儀測量粉體粒徑分布”這個驗證型實驗與“旋風除塵器性能實驗”這個綜合型實驗有機結合在一起，形成新的綜合型實驗，學生通過測量除塵器進口的粉塵粒徑分布與捕集的粉塵粒徑分布，就可以很清晰地看出旋風除塵器對大粒徑的粉塵去除效率高于對小粒徑的粉塵去除效率，這不僅增加了學生對課堂知識難點—粉塵分級效率的深度理解，而且了解了測量粉塵粒徑的目的，即對于不同粒徑分布的粉塵需要采用不同的除塵器。

3 大氣污染綜合型實驗整合與優(yōu)化的目的和內(nèi)容

3.1 大氣污染綜合型實驗整合與優(yōu)化的目的

大氣污染綜合型實驗整合與優(yōu)化主要解決實驗項目分散，每個實驗一般只對應于某一個知識點，彼此之間沒有聯(lián)系或聯(lián)系不大，實驗系統(tǒng)性不足和驗證型、操作型實驗缺少應用背景等問題。

3.2 大氣污染控制工程綜合型實驗整合與優(yōu)化的內(nèi)容

3.2.1 綜合型實驗的分步整合與優(yōu)化

將“粉塵真密度的測定”“激光粒度儀測定粉體粒徑分布”以及“煙氣溫度、壓力、含濕量、流速及流量的測定”等驗證型、基本操作型實驗與“旋風除塵器性能實驗”整合為一個大的綜合型實驗是我們整合與優(yōu)化的最終目標。

這種整合與優(yōu)化不是一步就能完成的，如果一步完成不僅指導教師因缺少指導經(jīng)驗而達不到預期效果，而且學生也不能很快適應，所以擬將這種整合與優(yōu)化分散進行。首先環(huán)2008級的學生進行“激光粒度儀測定粉體粒徑分布”與“旋風除塵器性能實驗”的整合與優(yōu)化綜合型實驗，該實驗的目的是讓學生不僅將粉塵的濃度、風量的大小，而且將粉塵顆粒的大小與除塵性能、除塵效率等結合起來；然后環(huán)2009級的學生進行“粉塵真密度的測定”“激光粒度儀測定粉體粒徑分布”與“旋風除塵器性能實驗”的整合與優(yōu)化實驗，該優(yōu)化實驗要求將粉塵的真密度、粉塵的粒徑等粉塵性質(zhì)與旋風除塵器的除塵性能緊密結合；最后環(huán)2010級的學生進行“粉塵真密度的測定”“激光粒度儀測定粉體粒徑分布”“煙氣溫度、壓力、含濕量、流速”與“旋風除塵器性能實驗”的整合與優(yōu)化，該整合后的綜合型實驗不僅將粉塵的性質(zhì)，而且將煙氣的性質(zhì)與除塵性能密切關聯(lián)起來。

3.2.2 整合與優(yōu)化后的綜合型實驗只提供任務書

對于傳統(tǒng)實驗方法和步驟均有實驗指導書預先確立，每次實驗由指導教師提前將試劑、儀器及設備等準備好，并且由教師講一遍實驗步驟，然后學生再做。而整合與優(yōu)化后的綜合型實驗只提供儀器說明書和任務書，學生必須根據(jù)任務書，通過查閱資料，綜合運用專業(yè)知識，自行設計實驗方案完成實驗任務。

3.2.3 整合與優(yōu)化后的綜合型實驗需預約和開放

整合與優(yōu)化后的綜合型實驗可能導致平時只做3次的驗證型實驗需要測量多次，因為任何一次的操作失誤都可能導致測量數(shù)據(jù)無效，而必須重復測量，這樣的結果就是導致實驗學時不夠用，最好將綜合型實驗實行預約和對學生開放，以留給學生足夠多的時間。

3.2.4 整合與優(yōu)化后的綜合型實驗需人人動手

鑒于專業(yè)實驗，測量儀器臺(套)數(shù)少，每組至少有4～5人，常常導致有些學生做實驗而有些學生旁觀的局面。而整合后，大的綜合型實驗由于測量的項目，多而且這些項目又彼此相關聯(lián)，僅僅依靠一兩名學生是不可能完成的，必須所有學生都密切配合、分工合作才能完成。

4 大氣污染綜合型實驗整合與優(yōu)化的改革特色

將與除塵有關的傳統(tǒng)實驗整合與優(yōu)化為一個綜合型實驗，不僅增加了實驗自身的系統(tǒng)性和科學性，而且強化了實驗教學與實際應用的聯(lián)系。在實驗條件、實驗學時不變的情況下，不僅使實驗內(nèi)容和結果得到了升華，而且學生在多次驗證型和基本操作型的實驗過程中提高了動手能力，在實驗設計中提升了對理論知識的理解，在數(shù)據(jù)處理中，學會了借助不同的方式來研究除塵性能，強化了理論與實踐的聯(lián)系。

[1] 王建宏,陳家慶,朱玲,等.環(huán)境工程設計型實驗教學實踐與研究[J].實驗科學與技術,2011,9(1):150-152.

[2] 朱玲,王建宏,陳家慶,等.大氣污染控制工程創(chuàng)新性實驗的探索與思考[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2011,7:54-55.

[3] 鄢達成,郭建林,張杰,等.環(huán)境工程專業(yè)實驗教學改革探討[J].黃石高等專科學校學報,2003,19(5):1-2.

[4] 李秀艷,孫志敏,秦亞鸞,等.有機化學綜合型、開放型實驗的整合與優(yōu)化[J].實驗室科學,2010,13(1):24-27.

[5] 裴立德,張大玉,陳家瓏,等.綜合型實教學改革的研究與實踐[J].實驗技術與管理,2001,18(6):4-12.

[6] 陳雪萍,朱耕宇,浦群,等.化學工程與工藝專業(yè)綜合型實驗的改革[J].實驗技術與管理,2008,25(10):131-133.

[7] 張衛(wèi)英,李曉,薛逢春,等.綜合型專業(yè)實驗教學改革的實踐與探討[J].化工高等教育,2003,78(4):15-16.

Optimizing the comprehensive experiment of air pollution control

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

Aiming at the status that the validating and fundamental experiments are prior to others in air pollution control experiment and these experiments are relatively independent, the teaching idea of incorporating the validating, fundamental and comprehensive experiments about dust catching into a big comprehensive experiment was brought forward. The reform actuality, ways, content and feature about the teaching idea were discussed in detail.

air pollution control; comprehensive experiment; optimizing

北京石油化工學院環(huán)境工程專業(yè)不僅是國家級特色專業(yè)，而且其教學與實驗中心為北京市級實驗教學示范中心，目前該中心主要承擔著有關水污染控制、大氣污染控制、噪聲污染控制以及環(huán)保設備拆裝等實踐環(huán)節(jié)的教學任務。經(jīng)過幾年的改革創(chuàng)新和教學實踐，目前該中心的各個實驗不僅單獨設課，而且有固定的正常上課時間，在此基礎上形成了自己獨到的設計型、創(chuàng)新型實驗教學方法。但是目前我院大氣污染控制工程的教學實驗中還存在驗證型實驗和基本操作型實驗所占比重較大的問題，如在目前開設的7個實驗項目中，“粉塵真密度的測定”和“激光粒度儀測定粉體粒徑分布”驗證型實驗2個，“煙氣溫度、壓力、含濕量、流速及流量的測定”基本操作型實驗1個，“旋風除塵器性能實驗”“二氧化碳的吸收實驗”和“高壓放電處理氣態(tài)污染物綜合實驗”綜合型實驗3個，“氣態(tài)污染物凈化”設計型實驗1個。

在現(xiàn)存的實驗體系中，不僅驗證型和基本操作型占據(jù)的比重達到40%以上，而且其實驗項目分散，每個實驗一般只對應于某一個知識點，彼此之間沒有聯(lián)系或聯(lián)系不大，實驗系統(tǒng)性不足。因此，驗證性實驗也只是為了驗證而驗證，至于為什么要驗證，學生不明白；基本操作型實驗也只是為了操作而操作，至于為什么要操作，這些操作測量的數(shù)據(jù)有什么用，學生也不清楚。

針對驗證型和基本操作型實驗的現(xiàn)狀，建立新的實驗教學理念，將基本操作型實驗和驗證型實驗與綜合型實驗整合、優(yōu)化，組成一個大的綜合型實驗，以形成實驗教學的系統(tǒng)性與科學性，是非常有必要的。

2011-08-16

王建宏，碩士，工程師。

北京石油化工學院教育教學改革與研究一般項目(編號：201138)；北京市屬高等學校人才強教計劃資助項目(編號：PHR201107213)。