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完善教学条件环境工程的论文
1环境工程专业认证历程
我国的工程教育认证体系建立于,教育部与中国科协一起负责,成立了工程教育专业认证专家委员会和若干专业的认证分委员会,选择机械、电气、化工和计算机专业开始认证试点。环境工程专业认证开始于下半年,目前,已有11所高等院校通过环境工程专业认证。
2河南工业大学环境工程专业实践教学条件现状
作为省属重点高校的河南工业大学,其环境工程专业成立于,才开始招生。根据《河南工业大学推进工程教育专业认证工作的指导意见,以认证标准为导向,以专业认证工作为手段,坚持目标导向的教育取向、以学生为中心的教育理念、持续改进的质量文化,为切实提高环境工程专业的工程教育质量,拟定于申请工程教育认证。对照《工程教育认证标准》(7月修订),该校环境工程专业在实践教学方面存在差距,具体主要有以下几点不足。
(1)实验条件欠缺
目前,环境工程专业实验室仅有水处理实验室,尚没有建立大气污染控制实验室、固体废物处理与处置实验室以及噪声污染控制实验室,导致一些专业实验无法开设。此外,因设备台套数不够,已开设的实验变成了演示实验,无法锻炼学生的动手能力,更是难以锻炼学生的创新能力。
(2)课程设计条件缺乏
因缺乏课程设计专用教室和专用电脑,每到课程设计环节,学生分散在宿舍、图书馆、自习室独自进行设计,教师无法集中指导,学生无法集中讨论,学生设计能力没有得到相应提高,最后学生上交的设计图纸规范性欠缺,设计深度不够,课程设计效果难以达到。
(3)工程实践效果不理想
尽管建立有相对稳定的.实习基地,也开设有认识实习、生产实习及毕业实习等环节,但由于实习经费有限、实习时间短、不能亲自动手操作设备(企业为了确保生产工艺过程的正常运行)等原因,工程实践走马观花、流于形式,学生实习结束印象不深刻,甚至对采用的主体工艺及相关设备不掌握,工程实践效果较差。
(4)青年教师工程经验不足
因近几年该校进人对博士学历和科研能力的要求,导致大多数青年教师学习经历从学校到学校,仅有学术研究水平和课本上学到的理论知识,无呆在企业的环境相关工程经历,非常缺乏生产一线的工程经验,无法胜任指导学生完成工程设计的任务。
3河南工业大学环境工程专业实践教学条件完善
河南工业大学于20获得“中西部高校基础能力建设工程”立项,筹建了“河南工业大学基础实验实训中心”。河南工业大学环境工程专业依托“河南工业大学基础实验实训中心”,针对环境工程专业实践教学环节存在的问题,以开展工程教育认证为契机,从专业认证条件建设环节考虑,着力建设适应环境工程专业认证需要的工程实践平台,完善环境工程专业实践教学条件。具体措施如下。
(1)建立专业实验室及购置实验仪器设备
依托“河南工业大学基础实验实训中心”,建立大气污染控制实验室、固体废物处理与处置实验室以及噪声污染控制实验室,并购置充足的仪器设备,使专业实验室生均使用面积≥5.0m,专业基础实验和专业实验每组学生数≤6人,彻底取消演示性实验,实验教学由验证性实验逐渐向综合性、创新性实验转变,且逐步提高此类实验的比例,使学生得到较全面的专业实验训练,尤其是动手能力。
(2)配置课程设计专用教室
通过整体考虑,协调教室利用时间,来配置课程设计专用教室,并配置设计所用电脑和相关设计规范。进行环境工程专业课程设计时,可以将学生集中到课程设计专用教室内,讲解设计规范和技巧,以及设计中需要注意的问题,同学之间充分讨论、相互提高,并对不明白的地方及时请教指导教师,在一定时间内完成设计任务,为随后进行的毕业设计打下坚实的基础。
(3)建立专业实训中心
为解决实习经费有限、实习时间短、不能亲自动手操作设备等所带来的工程实践效果差的问题,依托“河南工业大学基础实验实训中心”,建立环境工程专业实训中心。为了更能满足工业界对工程师的要求,邀请企业技术专家全程参与环境工程专业实训中心建设,确保学生能亲自动手操控设备,甚至拆卸、安装设备,实习时间也不再受限,这样可充分了解各设备及构筑物的作用,并且还可以对各个工艺参数进行实时监测,真正起到工程训练的目的。
(4)加强青年教师的工程训练
严格要求从事专业教学的青年教师应具有6个月以上的环境工程相关企业的实践经历,亲自设计工程或运行生产设备,实践结束时要进行考评,以检验是否达到了工程训练的目的,从而使青年教师取得工程实际训练,提升工程素养,并将生产一线的技术成果融入至实践教学中,以增强工程实践教育的真实性和趣味性。
4结语
总之,实践教学条件对于环境工程专业而言,有着非常重要的作用。环境工程专业将以开展工程教育认证为契机,建立专业实验室及购置实验仪器设备,配置课程设计专用教室,建立专业实训中心。加强青年教师的工程训练,以期完善实践教学条件,使全体学生在大学四年学习期间,能够在校内进行不断线工程能力训练,进一步提升人才培养质量,为培养满足专业认证要求的合格人才提供有力支撑。
关于完善环境工程教学体系的探讨论文
当前科学和技术发展迅猛,各类学科互相交叉互相渗透,学生在校所学专业知识需要不断更新,今后的工作更需要自己不断开拓和创新去完成,因此高等教育的目的不仅是要提高学生的知识水平,更重要的是开发学生的创新能力和实践能力,促使学生全面发展,因此如何在实验教学中培养学生的创新意识和研究能力,正是教育工作者多年来探求的目标。
围绕工科高等教学以“高素质、创造性”的人才培养目标,学院教师紧密结合环境工程学科发展和实验室建设,从注重培养学生的实践能力着手,不断加强环境工程专业实验课程建设和教学实验体系改革,通过增加综合性设计性实验的教学实践,不断增强学生的创新意识和实践能力,全面提升学生的综合竞争力。
一、加强实验课程建设,完善教学体系
实验课程独立设课是近几年国内实验教学改革的一个热点,它的宗旨是通过一个完整的实验课程体系和与之相应的课程建设,使学生能获得完整的、系统的实验理论、实验方法和专业技能的学习和训练。近几年来,为了全面提升实验教学水平,实现专业教学质量跨越式发展,学校分期投入近200多万建设经费,用于环境工程实验室改造和课程建设。实验课程的任课教师从“高素质、创造性”人才培养目标出发,对实验教学体系进行整体构思,在深入调研基础上,提出了以实验室建设为抓手,构建三个层次的实验教学平台建设规划。
第一层次:完善必修基础实验平台,精选经典的核心实验项目作为基础实验,对原有陈旧的实验仪器设备进行更新和改造,并加深和拓展实验内容。
第二层次:新建选修提高实验平台,结合环境学科科研发展优势,将先进的科研成果引入实验教学,开设大型演示模拟工业实验,研究和开发综合性、设计性新实验课题。
第三层次:构建自主创新实验平台,积极开发创新实践课题,指导学生开展自主探索实践活动。
经过四年的实验教学改革和实践,我校逐步实现了由基础性实验向综合性和设计性实验的转变,建立起了以基础性实验为核心,综合、设计性实验为主体探索创新实验为拓展的多层次实验教学新体系,使学生在掌握污染物控制技术和环境测试技能同时,全面培养的实践能力和创新意识。
二、引进高新技术拓展教学内容
我校以环境工程教学实验室建设为契机,以教学改革促进课程建设,深化实验教学内容更新与提升,实验教师积极投身实验教学改革,深入开展综合性、设计性实验的立项研发工作,自主设计开发出一系列具有自动控制和在线监测功能的大型实验装置和设备,并将创新研究成果转化为学生的专业实验教学内容。近年来新“间歇式活性污泥法处理有机废水设计性实验”、“工业废水深度处理回用作为工业冷却水集成实验”、“纤维类固体废物资源化利用综合性实验”等综合性设计性实验。
我们依托环境检测大型仪器公共平台,实现优质资源共享机制,利用气相色谱仪、总有机碳分析仪、原子吸收分光光度计、离子色谱仪等大型分析仪器设备,为本科生新开设“环境噪声的监测与评价实验”、“顶空气相色谱法测定水样中的苯系物”、“原子吸收法测定土壤中重金属”等综合性实验。将环境科学研究的新方法和新技术融入实验掌握当前具有实用性和先进性的专业实验技术教学中,使学生在得到实验技能训练的同时,又能激发和培养学生的自主创新意识和创新能力。
三、重视课外实践,培养创新能力
以往实验教学中,学生在很大程度上是作为被动的接受对象来进行培养的,教师往往过多地强调其接受性而忽视创造性,这在很大程度上束缚了学生独立人格的发展和个性的张扬,限制了学生的自主意识和创造空间,使学生极易因袭某种特定的、千篇 一律的思维方式而难有作为。
为全面提高学生的创新素质培养,在专业实验教学环节之外,通过向学生开展课外创新实践活动,将学生的能力训练贯穿整个大学学习阶段。学生从二年级末开始,结合创新实践活动,进入教科组、实验室进行科研实践的锻炼。实践活动中倡导勇于开拓、不断进取的创新精神,激发与培养学生的自主创新意识和创新能力。
在创新实践活动中,教师顺应社会发展趋势和经济发展需求,开设了一批专业性强、趣味性浓、新技术含量高的研究课题,如“紫外光催化降解苯酚废水综合性实验”、“臭氧高级氧化处理染料废水综合性实验”、“超声降解有机污染物综合性、研究性实验”、“大气降水的采集和主要成分分析”、“生活污水水质的综合测定设计型实验”、“校园环境空气监测与综合评价综合型实验”、“大气降水中重金属污染的研究和调查”,鼓励学生在课余对自己感兴趣的课题进行探索研究。
学生通过自主选择课题参加实践活动,教师对入选的学生进行课题背景和研究技术的辅导性讲座,要求学生结合所学的专业知识,查阅相关文献资,并提交科学研究的实验方案,设计实验流程、实验方法和实验步骤,在导师的审核与指导下进行探索性实验研究,完成课题后提交论文。指导教师根据学生的实际能力和真实水平综合评定成绩,对优秀学生建立导师制,提前进入科研实验室参加科研工作。
通过这类创新实践活动,学生在获得教师一定的方法与策略的指导外,同时变成与教师共同进行探究的主体有更多的时间和机会去思考、评判和创新,使自己真正成为教与学的主体。同时,教师可以更好地检验学生对专业知识的掌握和理解程度,培养学生对所学专业的科学技术与工程实践的兴趣,训练学学生运用所学理论知识,综合分析和解决工程性问题的能力强化创新精神的熏陶和创新能力的培养,激发自主创新意识,并全面考查学生综合素质和科研能力,及时发现和培养具有潜质的优秀科技后备人才。
四、改进教学方法,注重素质教育
实现由“教师为主”转为“学生为主”是真正体现实验教育创新的关键所在,重点是确立学生的主体地位,培养学生的主体意识。近几年我们在“环境工程实验”、“污染物分析实验”、“环境微生物实验”综合性设计性实验中,摈弃传统的教师演示、学生模仿的简单的技能操作训练,确立“学生为主”,大胆改革创新,提出课题研究式教学方法,重视理论知识与实践技能的'结合,学生在教师指导下,自主开展研究性实验;力争达到两个目的:积极发挥自己的思维能力和大胆动手实践能力,提高运用知识去发现问题、解决问题的能力;坚持培养求实精神、创新精神、团队精神;实现以课题为载体、探究为方式、实践为形态、评价为导向的实验课程改革,学生的创新意识和研究能力因此有了较大的提高。
为了给学生更大的学习自主性和灵活性,更科学合理地规划个人学习计划和发展方向,激发更大的学习主动性和积极性,同时为实现实验教学管理的开放式、网络化、智能化提供必要的保障,实验教师积极开发了环境工程实验教学网站,将实验课程教学安排、教学内容、实验要求在网上公示,用许多图文并茂的多媒体演示课件指导实验,讲授本专业的新技术和新进展,拓宽学生的视野,使实验课程教学更形象生动,建立起了开放式实验教学信息网上展示平台。学生可利用网上实验教学辅助预习和选课系统,进行自主学习和实验项目选择逐步实现实验教学方法由传授式向自主式转变,适应开放式实验教学管理和运行机制。
通过实验课程的感性实践,学生不仅巩固了所学的知识,掌握污染物控制的实验研究方法和基本测试技术。实践过程中将素质教育贯穿于整个教学环节,指导教师充分利用实验辅导的机会,培养学生对实验现象的敏锐观察能力,对实验结果的分析推理、归纳总结能力,通过实验研究去发现事物或现象内在的规律,验证己有的理论或提出新的观点,以塑造具有严谨求实的科学精神和锐意创新的学术态度的高素质科技人才。
五、巩固改革成果,扩大学生受益面
为了改变以往在专业教学中重理论、轻实践,重知识、轻能力的格局,我们适当降低理论课时,逐步加实验课程的学时,提高实验课程在专业教学中的比重,将新开发的综合性设计性实验内容纳入教学计划中,使学生真正成为教学改革的最大受益者。
六、结语
通过综合性探索性实验的强化训练,尤其是大学生开放性创新实践教学的全面开展,环境工程专业实验教学改革己初见成效,在各项教学评估中深受专家和领导的好评,成为我系的教学改革亮点。根据调查反馈,学生普遍反映通过该类实验,接触到了先进的专业实验仪器和设备,掌握了新型的污染物控制实验技术和环境监测方法,加自己对专业学习和科学研究的兴趣,强了运用所学专业知识综合分析和解决实际工程性问题的能力,加深了自己为国家环保事业发展而努力学习的责任感和使命感。面对大学就业竞争的加剧,在以后的工作实践中,我们还需要不断努力,不断探索,不断完善,充分发挥实验教学环节在培养大学生创新精神和研究能力中的作用,提高大学生的综合素质和实践能力。
实践教学环境工程论文
(一)依托环境与资源实验教学中心,以创新能力培养为目标训练学生的基本实践技能
专业实验室是高等学校开展专业实验教学,培养学生实践能力与专业综合素质的主要场所,也是实现高等学校培养高级专门人才的目标和学生完成学业的必备条件。正如原教育部周济部长在第三届中外大学校长论坛的讲话中指出的:“高水平实验室是培养创新人才的重要阵地,是科技创新的主要场所,实验室的数量与水平是一所大学科技创新能力的基本标志之一”。浙江大学环境与资源实验教学中心是由环境类、资源类的专业实验室整合而成,并于被列为浙江省首批省级实验教学示范中心。该中心建立了环境与资源基础实验室、环境与资源工程实验室、环境与资源生物技术实验室和环境与资源信息管理实验室四大模块组成的综合性实验平台,构建了宽基础、重技术、练技能、求创新的实验课程模块,以实现训练学生环境与资源类专业实验基本技能和培养学生自主设计实验能力的目标;通过实施教师兼岗-设备集中的管理运行机制,构建了研教结合-教学互动的开放式实验教学模式,从而有效促进科学研究成果在实验教学中的应用,达到培养学生研究与创新能力的目标。
(二)构建多层次多元化的工程实践基地,营造培养学生专业兴趣、工程素质和创新精神的'良好环境
学生的专业兴趣和创新精神是培养和提高学生创新能力的原动力,认识实习、社会实践、课程设计和生产实习是培养学生工程素质和创新能力的有效载体,因而构建多层次多元化的工程实践基地是培养现代工程技术人员综合素质和创新能力的重要保证。浙江大学环境工程专业根据国家和地方需要,根据国家特色专业建设的要求,拓展了校际、校企、校所之间的合作关系,以多样化的合作形式构建了多层次的认识实习基地、社会实践基地和生产实习基地。认识实习基地肩负有为专业教育和专业学习打下一个感性认识基础重任,是学生第一次踏进环境污染治理的现场,第一次通过对水、电、气和固体污染治理工程工艺流程的观摩,深入了解主要污染控制设备的性能、操作和管理等现代化的污染治理过程,从而达到让学生明确学习环境工程专业目的,提高学习该专业的积极性和主动性。为了使认识实习基地稳定且长期得到保证,环境工程专业通过三年一次与企业签订了合作协议,这样的合作方式使学生在实习过程中不仅有带队老师的指导,而且还能得到现场实践经验丰富的工程师指导,确保了学生对环境工程专业的认识得到有效引导。高等院校的社会实践是以了解社会、服务社会为主要内容,以形式多样的活动为载体,以稳定的实践基地为依托,以建立长效机制为保障,引导大学生走出校门、深入基层、深入群众、深入实践,从而增强大学生的历史使命感和社会责任感。浙江大学环境工程专业在湖州安吉、湖州长兴、衢州开化以及省市环保系统等地建立了多个社会实践基地,并以绿色环保社团“绿之源”协会、中环环保联合会浙江大学环保志愿者基地和浙江大学“新绿”青年环境友好使者联合会为载体,以“求是学子农村环保科普行动”、“学长同行”省市环保系统实习、“全国青少年绿色长征”、“六五”环境纪念周、“环境文化节”等形式开展丰富多彩的社会实践活动。通过各类社会实践,不仅提升了环境工程专业学生的环保意识,更重要是增强了他们的职业使命感和社会责任岗,坚定了他们从事环保事业的决心和信心。生产实习是环境工程专业的一门重要专业技能课程,目的是训练学生应用已学过的专业知识对设计和调试中所出现的问题进行专业分析,增强环境工程专业的施工技能。浙江大学环境工程专业生产实习安排在第四学年的冬学期,实习基地为中国石化镇海炼油股份有限公司,实习方式为蹲点实习,实习时间两周。通过系统的生产实习,不仅使所学的知识融会贯通,而且使学生深入了解了环境工程专业所涉及的领域,熟悉了各类环保设备操作步骤和性能,为今后需要掌握的基本理论与实践有了较深的感性认识,提高了学生的工程素质和创新精神。
(三)打造依托国家地方重大科研项目的学生创新训练平台,提高学生实践创新能力
浙江大学为给广大学生提供广阔的科研训练平台,培养学生科研意识和团队合作精神,提高科研素养和实践创新能力,自四校合并以来开始实施大学生科研训练计划(Student?Research?Train-ing?Program,以下简称SRTP),并将其纳入了第二课堂。学校专门成立了校级SRTP管理部门,负责制定SRTP各类管理文件和相关政策、落实经费、开展《SRTP项目指南》和《研究成果简介》汇编、组织中期检查和总结交流等工作;院、系成立由主管教学院长、系主任任组长、不同学科教授和院、系本科教育科长等组成的SRTP指导小组(5-11人),主要负责制定院、系SRTP评审办法、组织评审校和院、系二级SRTP项目、实施项目中期检查、结题验收和成绩评定等工作。学校每年组织一期校院二级SRTP申报工作,申报项目分学生立项和教师立项二种形式。申报SRTP学生原则上以本科二、三年级学生(五年制以二、三、四年级;七年制以二、三、四、五年级)为主。项目参加人数为1--4人,其中立项负责人1名,参与者1--3名。为了提高本环境工程专业学生SRTP的起点和层次,充分利用了本专业教师科研力量雄厚的优势,环境工程系要求承担973计划、863计划、国家科技支撑、国家自然科学基金以及浙江省重大科技计划等项目的教师带2-3位本科生进入实验室,让本科生融入研究生的科研团队,形成了本科生-研究生-教师联动的科研创新训练模式。这一举措,大大提高了学生科研创新活动项目源的起点、拓宽了研究领域、丰富了研究内容,也使研究项目的顺利开展有了充裕的经费保障以及一流的设备条件和研究技术平台的支撑。至,共完成了涉及工学、理学和农学类的校、省和国家各层次大学生科研创新训练计划300多项。为使学生的科研训练向纵深发展,环境工程系还要求教师结合学生的毕业论文/设计环节继续指导SRTP项目的研究,让学生从参与项目研究到成为子项目的设计者、独立完成者,使其真正置身于科学研究的工作环境中,从而切实提高学生的综合素质和创新实践能力。
方法论教学环境工程论文
1内容和与侧重点
“物料与能量衡算”、“微观过程解析”和“变化速率的数学表达”三部分内容是环境工程中分析问题的基本方法,方法论教学基本上围绕这三方面进行。其中“物料与能量衡算”应是重点,因为衡算方法是环境问题分析的基本工具,方法背后所体现的衡算思维模式应该是每个环境专业技术人才必备的基本素养。在环境学科,“物料与能量衡算”方法是最基本但也是最强大的工具,是许多环境行业开展技术工作的必备方法。首先,各种污染物控制工程的设计计算中,污染物及其他相关物料的衡算通常是整个过程的第一步,如好氧生物处理工艺设计时,氧气供应与消耗的衡算等;其次,环境咨询行业:环境影响评价、清洁生产审核、节能审核中涉及的水平衡、能源平衡、有毒有害原辅材料平衡等都是“物料与能量衡算”范畴,是这些咨询评价工作非常重要的步骤与内容组成,衡算结果是给予评价结论的重要依据;而环境管理与监督中,各项生产过程中节能减排量核定及废弃物偷排的认定等,都可以依据某种关键物料的衡算进行,如燃煤电厂烟气脱硫量的核定,主要手段就是对煤中的硫进行衡算。
2方法论教学目标的明确与侧重
方法论教学可以在穿插在相应技术原理部分的教学过程中进行,但在教学时应明确:相应的思维方式培养与建立也是该部分的教学目标之一。在专业课程教学过程中,对于具体的、有形的知识点的掌握,如环境工程原理的各种方程或规律,往往成为首要的教学目标。环境工程3种方法体系中的“物料与能量衡算”部分,“质量衡算”通常被总结为输入、输出、转化和积累量之间的计算方程,及在此基础上推导出不同情况下的衡算方程式,“能量衡算”同样也有类似的计算方程模式,环境工程原理教学过程中很容易将这些方程式作为要求学生掌握的知识点,而学生对此部分内容的学习,也经常会认为掌握这些方程就够了。具体方程的掌握对于使用“物料与能量衡算”的`方法解决问题固然重要,但仅仅掌握这些方程,只能解决常规的问题,如:环境影响评价中的水平衡、能量平衡等已经有使用先例的情况。对于未有过使用先例的新问题,若不能意识到可用此方法来解决,即便把所有方程都烂熟于心也没有用,而后者则需要学生建立起衡算的思维,有了衡算的思维方式,遇到相关问题时,才能够较敏捷地意识到可用其中涉及的物质或能量的衡算来解决问题。对于学生来说,理解与掌握环境工程原理课程所涉及的各种基本技术方程,需要有较好的高等数学、物理及化学的基础,已经属于学习的难点,在此基础上还要掌握其背后的方法,无疑更增加了教学和学习的难度。特别是目前专业课学时普遍被缩短形势下,要达到双重教学目标,可能需要教学能力较强的老师,及领悟能力较高的学生。这种情况下,教师通过对技术原理知识体系深入浅出的讲解,将所涉及的方法融汇其中,在潜移默化中,领悟能力强的学生既能将相关的知识点掌握,也能领会其背后的方法体系,进而形成自己的思维方法。但对于许多时候来说,并不是一个普遍的情况,因此,教学目标设定上面临一个优先序及取舍问题。环境工程原理3种方法体系中,“物料与能量衡算”,可将衡算思维方式培养作为首要教学目标,而其中涉及的各种衡算方程的掌握作为次要教学目标。只要学生能建立起衡算的思维方式,各种衡算方程也就较易被推导出来,不用刻意去掌握。涉及到“微观过程解析”和“变化速率的数学表达”2种方法的各种技术原理分析及方程,往往学习和掌握起来比较困难,教学时先侧重这些技术原理等知识掌握,思维方式的培养作为辅助目标。
3通过案例教学强化学生的思维方式
与环境工程原理知识点比较,方法论更加抽象,如何把这些抽象的东西具体化,让学生体会和领悟是达到教学目标的关键。案例教学是比较好的手段,特别是在衡算思维方式培养方面。要达到好的教学效果,案例选择是关键。首先应选择涉及的过程比较容易理解同时又可以提起同学兴趣的案例。案例因为比较贴近日常生活,很容易提起同学讨论的兴趣,还可以有更多角度提问,如:要保证甲醛不超标,排风扇换气量应设计为多少?只能允许多少人吸烟?或使用空气清新剂的话其对甲醛转化速率应达到多少等等,都是学生很感兴趣的,愿意积极思考讨论。此案例因为比较贴近日常生活,很容易提起同学讨论的兴趣,这个案例还可以有更多角度提问,如:要保证甲醛不超标,排风扇换气量应设计为多少?只能允许多少人吸烟?或使用空气清新剂的话其对甲醛转化速率应达到多少等等,都是学生很感兴趣的,愿意积极思考讨论。
4其他
环境工程原理课程中,除了上述提到的3种方法体系外,还有一些小的解决问题的技巧,教学过程中也可以为学生进行总结,如:以相同效果为衡量的等当量处理方法(利用当量长度表征管件阻力损失和当量厚度滤饼层表征过滤介质的阻力);及非充分条件下的求解使用的试错法(沉降速度计算的试差法)等。
5结语
总之,环境工程原理课程中涉及了多种环境问题解决的方法,在教学过程中注意培养学生对这些方法运用和掌握,不但有利于学生学习技术原理知识,也有助于培养他们分析解决环境问题的能力,为环境行业创新性人才的培养提供支撑。
1合理安排内容培养独立思考能力
针对环境工程方向的特点明确教学目的,合理选择与教学内容相关的污水处理厂,对单体设备如泵房建筑、格栅、沉降池、絮凝、曝气池、厌氧处理池、污泥干燥、污泥焚烧等进行教学演讲,分析各单体结构特点、功能、作用原理,在集成体系中的作用。在学习的过程中,培养学生独立解决问题能力,以在设计思路解决“做什么”、“怎样做”、“结果如何”三方面设计框架,将学生绘图思想转化为CAD设计绘图思维,在短时间内使学生解决设计思维的转化,从培养学生的自学能力出发,提高学生理解能力,更激发了学生的CAD设计的兴趣。
2注重CAD上下游软件的关联性
基于AutoCAD图形平台,其下游软件Skechup在设计中实现了专业化、可视化、智能化的设计理念,快速、方便、迅达地在施工设计图上,能够深度且同步地表现三维立体模型,该系列软件拥有先进的结构分析软件包,并有污水处理计算的常用方法,以及丰富和成熟的结构施工方案辅助设计功能,其在物料恒算、污水处理曝气计算、污泥产生计算、动力消耗、热能损失等方面形成完整体系,同时可以应用Skechup软件和PhotoShop软件,对作品进行三维造型设计和图形渲染,使得作品更加生动、直观,达到理想的教学效果。
3案例设计教学的实施过程
案例设计教学是一种有计划、有目标的活动,通过对教学案例进行设计讲解,是实现CAD课程有计划、有步骤进行的必要手段,案例设计教学不是一种随意、随机的行为,在设计案例时应用与实际应用相联系,通过一个案例-厌氧处理池基本应用设计,将厌氧处理池设备分解、分化成不同的功能单元,分组完成的不同单元结构体设计,通过单元教学使得绝大部分基本操作融汇在单元案例中,在设计过程中了解其具备的基本功能,同时掌握单元体的实际应用和操作使用方法。将厌氧处理池的独立搅拌系统、污水输入系统、厌氧发酵系统、沼气收集系统压力控制系统进行案例操作、设计与三维立体模型制作,并通过数码成像处理技术、图像合成技术制作形成完整控制单元,并以AutoCAD图形平台、Skechup建模、Photoshop可视化渲染的特效处理,实现功能化的宏观表现,通过组合案例的设计与实践,使用同学们在掌握大三元功能设计的同时,深刻地了解了该单元体在现实工作中应用,使得案例教学开放性、生成性得以体现,使案例设计更好地为教学服务,培养了学生的自主创新能力。
4课程设计的实践与提高
注重课程设计实践活动,运用单元设计的知识和设计技巧,在教师指导下独立或小组结合的方式完成工程的综合设计。老师应对课程设计的主要内容和实施步骤进行讲解,设定课程设计题目,供同学们筛选,以小组为单位,各组员进行分工安排、制定计划,组员明确各自的任务,同学之间互相合作共同完成设计工作。在设计的初期阶段,需要同学们通过各种渠道查阅相关资料,以及已有的.样例,根据资料做了设计分析,完善工程单元设计,独立产生各种部件如管道、阀门、水泵、搅拌机、污水进入、净水输出等设计,达到设计规范的技术要求,使用户体验更真实、流畅的目的。通过应用CAD课程设计使同学们逐步锻炼出解决问题的能力,同时将把毕业设计的一般性内容,延伸到CAD课程设计的实践环节中,通过多年的努力实践取得了良好的效果。
5CAD的多元化考核评价方式
采用多元化考核方式完成对环境工程CAD课程教学效果的评价,在环境工程主要环节如格栅、沉降池、絮凝、曝气池、厌氧处理池、污泥干燥、污泥焚烧单元操作,采用主导教师提供3-5个设计单元方案,学生根据自身特点和擅长自由选择设计方案,最终提交自行设计的不同方向的设计作品。学生提交作品的方式,单元设计实施过程中,学生完成的设计作品能够反映学生对环境工程CAD软件绘图技巧和图像处理技术掌握水平和应用能力,能够反映出学生对格栅、沉降池、絮凝、曝气池等单元的创新设计能力。综合上述因素CAD课程的评价方式采用教师评价、学生互评和小组评析的形式,其中教师评价中包含对每一位学生的所有作业进行分数计量,作为阶段成绩的一部分。同时过程性评价则由教师根据学生平时学习态度、出勤、作业、提问等方面综合评定。而设计技能的评价以实训大纲为依托,由专业任课教师对学生的实际操作能力以模块进行考核。
6新旧教学效果比较
传统CAD教学模式下学生实践锻炼机会矛盾凸显,严重制约了环境工程CAD课程的教学效果,采用新的教学方法,由于环境工程CAD设计添加了单元设计以及课程设计环节,将图形操作、设计、三维立体模型制作以及后期图像处理技术融合在教学过程中,同时将同学们进行的自主设计与模型制作的优秀作品进行展示,并通过教师打分、同学互评、小组评析的方式,对完成作品进行综合评价,将学生被动学习转化为主动学习,同时增加教学信息量及师生互动,使同学在轻松愉悦的环境中进行作品设计,学习效率和学习兴趣得到了明显改善与提高。通过案例设计与应用,由呆板机械模仿变为自主设计、自主创新和自我完善,使同学们的实践设计能力得到了很大的提高。
实验教学环境工程论文
一、推动微生物实验教学改革,重视学生技能培养
微生物课程具有很强的实践性,在教学工作过程中,推动实验教学的发展,可以有效强化学生的学习效果,促进学生综合成绩的提高。在实验过程中,为了培养学生的创新精神和实践能力,我们需要优化实验内容,强化实践环节,从而强化微生物实验教学效果。
(一)推动微生物实验课程的改革
实验是学生学习和了解微生物的重要渠道。通过实验进行教学可以培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。在微生物实验课程教学过程中,我们应当帮助学生认识到实验教学工作的不足,帮助学生主动探索、了解、观察实验,便于学生开展实验工作。学生在实验过程中,可以充分锻炼实验技能,加深对微生物性质、特性的理解,从而提高知识水平。在学生实验的过程中,可以以实验为契机,让学生了解环境治理中可能涉及的`相关细菌集群的问题,让学生在参与实验的同时,了解该知识领域的动向,为学生的后续课程研究工作打下基础。通过微生物实验课程改革,培养学生实践能力,为学生的后续科研与实践打下良好基础。
(二)强化实验课程中的实践环节
在微生物实验过程中,实验涉及许多未曾接触过的问题。通过实验教学,可以让学生接触未知的环境和问题,在此过程中可以锻炼学生分析问题、解决问题的能力,培养学生创新能力。实验是培养学生创新思维的重要途径,因此,在教学工作过程中,我们要将基础知识与实践相结合,增加实验课程中学生实践环节的比重,引导学生正确开展实验,并在实验过程中发现问题、解决问题,从而提高学生综合素质。
二、微生物实验教学实践总结
微生物实验教学工作的发展,应当在强调基础知识、理论教学的前提下,充分利用现代社会的技术条件,通过实验工作进行创新,从而强化微生物实验课程教学工作的效果。实践教学可以很好地将基础知识与实验相联系,让学生在实践过程中获得知识,从而强化教学效果。教学内容与环境实际相结合,可以大大提高学生的学习兴趣,强化微生物教学工作的效果。为了方便实验工作的进行,我们可以利用现代技术,优化课堂教学内容,并对教材内容进行优化、组合,从而拓展基础知识面,方便教学工作。在微生物实验过程中,应用传统的实验教学方式教学效果不佳。通过对微生物实验教学方法的创新与改革,可以让学生更好地理解知识,强化教学效果。对于实验工作的改革,我们应当增加实验中学生参与环节,鼓励学生主动参与实验、开展实验。同时,对于学生的实验工作效果应当进行监督校准,从而强化实验教学效果。在实验过程中,我们可以同时开设两个小组进行实验,通过实验对比,可以减少学生动手锻炼的时间,又可以减少实验的次数,了解学生的学习效果。
三、结语
在环境工程教育工作发展过程中,通过实验教学可以培养学生的创新能力和工作能力,强化学生的学习效果。但是,目前我国微生物实验教学工作中仍然存在一些问题,不利于学生的综合发展。推动微生物实验教学改革,可以在实验过程中培养学生实践能力和创新思维。在实验中培养学生创新思维,既符合我国微生物教学要求,又是素质教育工作的要求。因此,微生物实验教学过程中,应当推动教学工作改革,强化教学效果。
开挖地质条件的完善设汁论文
论文摘要:简要介绍了路堑高边坡工程的动态设计。
论文关键词:路堑高边坡动态设计
1概述
规范一般认为,岩质边坡高度大于30m,土质边坡高度大于20m即为高边坡。由于地质条件的隐蔽性、复杂性以及勘探测试条件的局限性,致使地质勘探和测试资料不可能全面揭示边坡的本来面貌,加上施工过程中的不确定因素过多,使得这类间题的力学分析难度比较大,也很难与实际情况相符。而随着边坡施工的进行,地质状况逐渐明晰,甚至会出现旁的未预料的地质清况。因此按照一般的设计模式:地质勘察一,力学分杆卜设汁一施工这样的思路来进行高边坡的设计是不完善的。它实际上是州种静态的设计过程,并不能很好地舌应工程中出现的各种情况,有时会大大增加投资,甚至会发生安全事故,造成人员伤亡和极坏的社会影响。而这正是目前牙良多设计人员在边坡设计时所采用白方法,其缺陷是明显的。路堑边坡的隐定性,与设训是否合理,所采用的施工方法有着密切的关系。设计是否合理,与所采用的工程措施能否与工程地质条件相适应有关。设计是在一定的工程地质调查,地质钻探基础上进行的,但因地质条件的复杂性,加之地质工作的局限性,前期的地质调查和地质拟淑」工作并不能充分反映各个工点的地质情况,所以设计的工程措施有时不能和实际的地质条件相适应,这就需要在施工过程中,根据开挖所揭示的工程地质条件对设汁不断修正完善。另一方面,在施工中运用各种手段收集有岁沙也质及施工工艺等相关资料,对保证边坡的稳定十分重要。针对虎门威远港口大桥接线工程路堑高边坡工程的动态设计过程,探讨高边坡工程的一种动态设计模式。
2程地质概况
根据广东省地质构造纲要图,工程位于东莞断凹盆地中南部边缘外侧的加里东构造层上,有一条北西向的推测断层自本区绍吕艾;距边坡北东5公里,为博罗大断裂,走向北东。在早古生代,本区处于准地槽活动时期,区内沉积着砂泥质岩石。加里东运动使下古生界沉积产生强烈的褶皱,并拌有花岗岩、花岗闪长岩的侵人。沉积岩和侵人岩都发生了强烈的区域变质作用,形成区内广布的各种变质岩。根据钻探揭示,边坡区」创灵主要由下古生界基岩组成,未发现第四纪地层变动及错位迹象。
3动态设训信息
由于工程地质条件的复杂性及多变性,所采用的边坡防护工程措施不能也不可能与实际清况完全相符,这澎诈爵要在路堑边坡开挖过程中,不断收集边坡的地质资料,并将施工清况及时反馈到设计,不断修改完善设训,以使设计更好地适应工程的`贡条件。
3.1周边类似工程的设计资料和自然稳定山体的边坡资料
由于同一地区的地质形成具有一定的相似性,特别是自然隐定山体的坡度具有重要的参考价值,它是具有相似地质的山体边坡稳定计算的实践检验,这对设计之初确定边坡坡度和力学分析具有重要的参考作用。此外,类似的已完工工程已经接受了实践的检验,也是初步设计必要的参考条件。
3.2开挖施工中揭示的地质资料
在每级边坡的开挖过程中,首先从暴露部分的岩面获取相关资料,它主要包括:岩性、产状、节理和风化}I变。有时还需要钻孔岩合取徉,获取坡体深层岩体的物理力学性质,进而加挥多方整个坡体所处地质条件的力学认识,有助于补充完善设计。
3.3施工中的监测资料
在开挖坡体的整个过程中,进行实时监测是必要的。监测的内容主要有坡体位移、坡面位移、裂缝的产生、发展和趋向,坡体内的岩体压力和坡面支挡加固结构物下的岩体压力。这些监测资料对于检验设计质量、进一步完善设计及后续施工都有重要作用。
在岩石高边坡的边设计、边开挖的动态设计过程中,施工的动态资料是这个设计体系中重要的外在输人。正是这种不断的信息输人,才使得边坡开挖这个环节的设计不断在前一级的基础上再上新台阶。这种不断完善的设计过程使施工的结果不断地接近工程实际的需要。这样经过若干次循环往复,最终可得到符合实尿寿要的经济合理的设计结果。
4动态设计的流程
高边坡是将地质体的一部分改造成为人工工程,其安全稳定性同地质条件和人为改造(即设计与施工)的程度密切相关,而地质条件的复杂多变,施工程序和方法受外界因素影响大,甚至地质资料不足.盲目性设计,因此高边坡设计是一种超前的、具有一定风险性的预测设计。这就同人们所要求的安全稳定之间不可避卿也产生矛盾,为解决矛盾就霭要把施工过程中不断发现的新情况及时传递给设计,不断修改、完善甚至重新设计,才使对立的问题统一起来,即动态设计。
在各级边坡的施工中,将所有汇总资料及时地同最近作为设训依据的地质勘探调查资料相比较,判断是否有较大的误差;同时,及时整理分析监钡l资料,以此作为判断合理性的重要依据。经过比较或监测结果表明设计具有不合理性时,均应优化修改设计,于是在下一级的边坡施工中就可以采用优化设计后的结果;若本红6立坡施工中的情况比较王里想,则按预定设训进人下一级边坡的施工,直到各级边坡创至完成。
5工程应用
作者对虎门威远港口大桥接线工程的高边坡进行了动态设计。在设训之初,经地质调查、周边类似工程的对比和经验分析,确定了两种方案:大开挖放坡和牛断干(索)支护。根据地质钻孔资料建立了力学模型,其安全稳定性均满足要求。考虑到经济性和业主方面的要求,大胆地采用了边坡分4级开挖放坡.从下到上分为1-4级.三、四级边坡坡比为1:0.75,高度15m;一、二级边坡坡比为1:05,边坡高度15m,一级边坡高度10m。均采用浆砌片石窗孑匕式护面墙的方案。但在三、四级边坡的开挖中发现边坡大部分为较密实的土质边坡,和原先按软质泥岩计算的地质情况不符,致使开挖过程中多处发生坍塌,施工受阻。说明渊地质和现有地质不相吻合,同时对边坡周边的自然山体进行类比发现,有些与本工程坡度基本相同的自然山坡也发生了小规模的坡体崩塌。于是针刘地质状况对设计进行了第一次修正,满足安全稳定性和不受用地限制的情况下,在经济性分析比较后,发现三、四级边坡采用放坡设计优于锚杆支护设计的经济性和可操作性,决定坡度改为1:1,仍采用放坡和浆砌片石窗孔式护面墙的施工方案。在进行第二级边坡的开挖时发现坡面大部分为中等风化的泥岩等软质w石,有两条斜向的破碎带通过坡体至第一级边坡。这是地质资料中所没有勘察到的新间题。同时发现山体顶部出项了两条横向的裂缝,开挖的边坡相续发生了小规模的崩塌掉块塌方,数量从几方到几十方不等,于是二级边坡暂停施工,加强又赚J。期间除因暴雨冲刷未及防护使边坡发生/l、规模的倾倒崩塌外,二、三级边坡的位移未有大幅度的改变。经边坡地质方面的专家到现场进行勘察,一致认为坡体应尽早维护,防止/l}、规模的崩塌诱发大规模的塌方。裂缝属于前期的干缩和强烈卸荷引起的边坡体受拉开裂,裂缝扩.展到一定程度应该能够保持稳定,但必须予以封闭,防止水沿彬函道渗人坡体,引发事故。
施工进行到此时,天气较为恶劣,广东地区发生了百年一遇连绵不断的强降雨,加之边坡很陡,浆砌片石窗孑匕式护面墙已很难满足安全的要求,在二、三、四级边坡施工开挖揭示的地质资料基础上汇总各方资料并和周边相似工程的边坡进行了类比,对建立的力学模型进行了适当的修改,以此模型为基础,进行了一、二级边坡的设训优化.决定首先对边坡喷一层3cm厚的水泥砂浆,防止雨水渗人和暴雨对坡体的冲刷引发塌方,采用X28预应力锚杆地探蜘寸坡体进行力A固,梁间挂网喷浆。二之U红坡的锚杆长12m,锚固段长8m,孔径为13cm.预应力为150KN;一级边坡的锚杆长8m,锚固段长6m.孔径为13cm,预应力为120KN。经比较,其经济可行性较好,优于放坡及锚索等设训方案。
在第一级边坡的开挖施工中,所揭示的地质状况与预测相符,为进一步完善模型补充了重要的资料。在一、二级边坡的施工中正值雨季,且为广东省百年一遇的情况,本工程经历了此次考验,边坡完好无位移、变形,裂缝稳定无大幅度扩展,至今一年有余,说明一、二级边坡的支护措施起到了显著的作用。到此高边坡的动态侧卜全部完成。但监测还应进行,及时反馈给渊十进行分析,确保边坡在以后运行中的稳定性。
环境工程实践教学研究论文
环境监测是环境科学与工程学科的重要组成部分,亦是目前面向高等院校环境类专业学生所开设的一门专业主干或者平台课程。而环境监测实验作为该课程的实践类教学的重要环节,对于学生实际操作和动手能力的提高、数据整理和分析能力的强化起着重要的作用。同时,该课程具有很强的实践性和实用性,对于学生学习能力、实践能力和创新能力的培养也具有积极意义。“卓越工程师教育培养计划”是我国基于现阶段自身发展特点提出的重大改革项目,其目标主要在于:面向社会需求培养人才、调整人才培养结构、提高人才培养质量、推动教育教学改革、增强毕业生就业能力。因此,改革和创新高校的实践类课程,有针对性地制定适合社会发展需要的卓越工程师培养目标、培养出具有很强工程岗位适应能力的卓越环境工程师,是亟待解决的问题和研究的重点。本文以环境监测实验课程为例,通过分析社会对环境工程专业的需求、环境监测理论计环境监测实验的教学特征,总结目前环境监测实验教学的现状和存在的问题,提出基于卓越工程师培养目标的实践教学的改革措施。
1现状与问题
1.1实验课程课的时设置问题
我国的环境监测实验教学大多参照《环境监测》教材,教学目的仍以验证性实验为主要目的,本质上来说是从属于环境监测课程的。因此,在环境监测实验课程的课时安排上面,很多高校安排为32~36课时(1.5~2个学分)。而这样的课时设置对于环境监测课程相对全面的内容(水体、大气、土壤、固废、生物、噪声及辐射),显得课时设置过短,实验过程太过于目的性和形式性,缺少了应有的实验操作能力的培养过程。比如:由于课时设置过短,实验前许多的准备工作(方案制定、试剂配制和设备调试等)往往都是由实验指导教师来完成,而学生只能机械地完成实验规定的试验方法和程序。
1.2实验课程的项目设置问题
环境监测实验主要是解决对水体、大气、土壤、固废、生物、噪声和辐射等不同介质中监测过程的布点、采样、样品保存、分析方法、数据处理和结果分析等实际问题。然而目前的多数高校在对环境监测实验课程的项目设置过程中,通常局限于本学科教学平台硬件配置,通常以化学分析为基础,利用现有的实验基础器皿和设备,对简单的几种污染物进行检测分析(比如化学需氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)、总磷(TP)、氟化物等(F-)),和目前快速发展并广泛应用的仪器分析差距较大。另外实验课程项目的设置往往受到各高校对于环境学科方向的发展偏好的影响,项目设置大都集中在某一种或者几种研究方向,具有很大的片面性,项目设置缺乏系统性。比如:大多数学校的环境科学与工程专业在水污染控制方面研究比较突出,因此环境监测项目的设置基本集中在水体污染物的分析,而大气、固废相关的污染物分析就相对很少。
1.3实验课程的教学方式问题
目前的专业实验课大多数仍然采用传统的实验课教学方法,多数实验(验证性实验)仍然以老师先详细讲授,然后学生再机械地进行操作、填写实验报告的形式。综合性、设计性和开放性实验受到实验课时和实验条件的限制,较少开设或根本没有开设。这样,环境监测实验课程几乎就成为了基础化学实验、分析技术课程等大学基础课程的简单重复,没有能够突出环境专业课程的特点,也难以达到卓越工程师培养目标的要求。环境监测应包括现场调查、监测方案制定、优化布点、样品采集、运输保存、分析测试、数据处理和综合评价等一系列专业过程,目前的教学方式只是抓住了“点”,而忽略了“面”。综上所述,在现行的教育条件和形式下,目前的环境监测实验教学仍然存在诸多问题,对环境监测实验教学体系进行教学改革、探索与创新尝试,是提高教学质量,培养符合卓越工程师培养目标的综合型、研究型、创新型复合环境专业人才的必要环节。
2实践教学的改革措施
2.1增加实践性
为了能够保证学生在实验课程中能够充分地发挥主观能动性,需要最大限度地提高教学实验的实践性。首先,让学生分组各自配置药品,亲自动手去查询药品、称量、定量,这样不仅提高了学生做实验的积极性,也提高了学生的动手能力。其次,尽可能地让每一个学生参与实验操作,掌握实验方法,体会到每个实验的关键步骤和需要规避的错误。最后,结合实验室现有的仪器及监测手段,鼓励学生能够自主选取测定方法,对监测得出的结果结合实际进行合理详细的分析。通过对环境监测实验课程实践性的增加,提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
2.2强化综合能力
传统的环境监测实验课教学方式通常由教学老师给学生布设好采样点,选择好评价指标,采样及测定方法等。这种方式忽略了学生在环境监测实验综合能力的培养。本文建议:首先,学生进行对监测区的现场调查制定环境监测方案,合理进行功能区划分,确定合理的采样点,依据污染源,选取合理的评价因子;其次,学生自主确定样品采集、运输、保存等一列过程,让学生学以致用,把学到的理论知识应用到具体的实践当中;最后,学生根据采集的数据运用环境质量评价的方法原理对监测区的环境质量进行综合评价,鼓励学生采用Excel、SPSS和Origin等数据分析方法写出评价报告。
2.3提高方法的前沿性与先进性
结合目前环境监测发展的前言,充分依托本科实践教学平台的建设,积极与学院公共资源平台的合作,逐步提高仪器分析在环境监测实验教学项目中的比重,保持课程内容的先进性以及与目前行业发展的一致性。开展基于大型分析测试仪器为手段的演示型项目。让学生充分了解高效液相色谱-质谱联用(HPLC-MS)、气相色谱-质谱联用(GC-MS)、离子色谱(IC)、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、原子吸收光谱(AAS)、总有机碳分析(TOC)等仪器分析的原理、操作和注意事项,突出其在水和大气等污染物定性和定量的综合实验教学研究。使学生能够在保证基础实验分析和造作的.前提下,进一步和本领域研究和应用前沿接轨,达到了卓越工程师培养目标的要求。
2.4完善实践教学的考核机制
传统的环境监测实验课程的考核方式主要以平时成绩和期末成绩2项作为课程考核的方式。其中,平时成绩主要考核学生的实验出勤率、遵守实验室纪律、实验操作规范性等;期末成绩主要以学生的实验报告为依据,考核其数据的准确性、报告的完整性等。实验课程考核成绩设置是否合理直接影响成绩的公平性以及学生学生的积极性。在以上课程改革的基础上,增加考核学生对于环境监测方案设置的合理性、实践教学中监测过程的规范性、演示型教学项目中学生对方法和操作理解的深入程度以及实验报告体现出的数据分析的综合性等。避免学生实验报告的抄袭现象,使成绩能够确实反应学生在课程中学到的知识和掌握的能力。
3结论
环境监测实验课程是环境相关专业的一门重要的实践环节,是涉及化学分析、仪器分析、物理分析、生物测试等内容的具有实践性、应用性、综合性的课程。为适应卓越工程师培养目标的要求,必须在课程实践中强化学生的动手能力、综合分析能力和解决问题能力,鼓励学生理论联系实际、充分运用所学基本知识,全面提高学生综合素质。实践表明,以能力培养为核心的环境监测实验教学模式的建立提高了学生的综合素质,对实现卓越工程师的培养目标起着至关重要的作用。
关于完善电气工程教学体系的探讨论文
加大实验室建设,不断推进实践教学改革作为提高人才培养质量的一个重要环节和抓手,是近年来高等教育界形成的共识。本文探讨了如何依托于我校的电气工程与自动化国家级实验教学示范中心,建立渐进式多层次实践教学体系,建立多层次人才培养平台的方法和创新型人才的培养模式,提出科研反晡教学的具体思路,从而为建设高水平实验示范中心奠定体系保证,培养出具有良好工程实验和创新能力的多层次电气类专业人才。
1.完善实验教学体系,建立多层次实验平台
为了实现培养学生实验能力、实践能力和创新能力的目标,我校电气工程与自动化国家级实验示范中心经过多年的发展和建设,不断积累经验,提出了“三层次、六类别”实践教学体系1,培养学生实践能力“以基本实验技能为基础,以独立设计能力为中心,以研究创新能力为目标”。实验教学由基本型、提高型和研究创新型实验组成。第一层次为基本型实验,由各课程的实验课或单独设立的实验课组成,每门实验课包含若干基本和选做实验。第二层次为提高型实验,包含课程设计、实习及综合设计实验。第三层次为研究创新型,学生根据自己的爱好进入实验中心的各开放实验室、创新实验室、学生科研实践基地,研究自己拟定的课题和学生创新基金项目,或参加教师的科研项目。在三个层次中,基本型教学实验约占55%,提高型实验占35%,研究创新型实验占10%。
根据“三层次、六类别”实践教学总体建设思路,电气工程与自动化中心建立并完善了实验教学体系。
1.1 基本型实验
基本型实验与课堂理论教学同步进行,基本型实验教学注重实验基础技能培养,主要包括基础性原理知识与验证性实验。
以“电力电子技术”基本型实验为例,坚持外购与自制相结合,自主研制并生产实验设备,改善实验条件,充分体现我校电力电子技术专业教学特色和先进性。实验设备的基础平台选用方圆公司的通用平台,实验挂箱为我校自主开发,这些挂箱观测点多、实验内容丰富,既可以进行器件实验、又可以进行电路实验;既可以进行电路开环实验、也可以进行电路闭环工作特性的测试。通过自行研制、开发、生产实验教学仪器,一方面可满足实验教学的需要,及时更新实验内容,同时也为学生的第二课堂提供了丰富的课题。在自制仪器的研制过程中,我们积极吸收优秀本科生参加,让他们在教师指导下直接参与收集资料、方案论证、电路设计及制作调试的全过程,实验教学成效反馈证明了这种方式非常有利于锻炼和培养学生的科研能力和协作精神。
1.2 提高型实验
在基本型实验的基础上,给学生提供了更高层次的综合性、开放性实验。提高型实验教学注重独立设计能力的培养,打破了传统实验教学思维方式,按照课程群的类别设置综合设计型实验。包括电力电子与电力传动开放性实验、电机开放性实验、飞行控制实验、过程控制实验等。提高型实验注重学生的研究创新能力培养。实验室实行开放式教学,学生可以申请实验器材,自行设计实验,进行研究型实验。
以电力电子与电力传动开放实验室为例,采用积木式结构的实验平台,可以开放至底层元件级别,灵活性好,可扩展能力强。学生既可以选用基本模块单元完成一些基本型实验项目,也可以自行设计电路。本实验可以不针对具体课程,综合应用“电力电子技术’、“电机学’、“自动控制原理’、“现代调速技术”、“开关电源技术”等课程的知识。结合教师科研课题和学科发展前沿“二次开发”部分核心部件,可将最新的科研成果及时转化为教学实验。从而增加了学生自己动手的机会,培养他们独立分析思考问题的能力。电机学课程设计是学生在完成电机学课程和课程实验的基础上开展的综合设计工作,学生完成电机参数计算、绕组设计分析、定子、转子设计分析等工作,主要培养学生的设计和分析能力。电机学实习是紧跟在电机学课程设计之后,学生设计好电机后,动手进行电机的加工和装配、测试工作。主要内容有拆解电机、拆解绕组、清理电机、绕制线圈、嵌装绕组、端部整形及绑扎、绕组绝缘强度测试、电机装配、电机运行、电机参数测试、合格电机验收,以及到企业参观。该课程设计可以有效促进教学与生产相结合,加强学生工程技术能力的训练和培养。
1.3 研究创新型实验
以航空航天应用、新能源发电等为核心,建立创新实验研究平台,提供学生创新实践的环境。利用创新实验室的条件,开展多种形式的科技创新制作活动,包括:创新实验室的开放项目;学生在学习过程中自己提出的创新项目;从教师的科研课题中分解出来的小课题;校大学生科技创新基金等。
航空航天应用是我校电气类学科研究的重要应用,为了让学生了解先进航空电气技术、提高实践创新能力,学校建有航空电源航空科技重点实验室和航空航天电源工程中心。该实验室由航空主电源发电系统、二次电能变换装置、配电系统及负载管理系统等实验创新平台构成。新能源发电技术是目前电力电子技术发展和研究热点之为了让学生了解学科前沿技术、提高学生的创新能力,学校投入大量资金建设了新能源发电技术创新实验室。该实验室由小型风力发电实验平台、太阳能发电实验平台和燃料电池发电实验平台构成。基于上述平台,学生可以进行创新性的发电机、电力电子功率变换等研究。
部分优秀学生通过参与老师的科研工作,通过对-个项目的“设计、加工、实验、分析”的全过程实践,可以系统学到专业知识和科研方法,提高科研工作能力、培养创新精神、积累创新方法。
通过“三层次、六类别”实践教学体系的细化,形成了电机、电力电子、自动控制3个实验教学课程群,共103个实验项目。包括:电机学(23个)、特种电机(4个)、电机与控制元件(18个)、电器原理及应用(4个)、电气测试技术(8个)、现代调速技术(8个)、电工学(2个)、电力电子技术(7个)、航空航天供电系统(4个)、自动控制原理(6个)、现代控制理论(7个)、控制系统工程(8个)、控制系统设计和实践(4个)。因篇幅限制,文中未列出实验中心详细的.实验条目。
2.建立多层次实验教学队伍
针对示范中心多层次实践教学的需要,实验中心进一步加强了实践教学队伍建设。
基本型实验主要由年青教师和专职实验员联合授课,实验员侧重于具体操作的演示和讲解,年青老师侧重于实验结果分析和引申讨论,从而弥补了实验员单独指导的不足。
提高型实验由相关课程的资深教师负责,由实验老师配合,加强实验过程中的指导,通过手把手教学生,给予必要的过程辅导,解答学生疑惑以及对实验过程中出现的现象进行深入讨论,启发学生进行探究性实验,并掌握从现象中进一步挖掘更深层次的研究性问题的方法。
创新型实验主要由教授和部分副教授指导,通过创新论坛、创新示范区,以及每周创新研讨例会等形式加强对学生的指导,启发学生创新思维。
通过多层次实践教学师资队伍的建设,避免了过去的实验员单一带学生做实验的弊端,极大的提高了实践教学效果,培养了大量富有创新精神的高质量人才,在全国电子竞赛、数模竞赛、挑战杯、以及全球IEEE未来能源竞赛中多次获奖。
3.结语
我校电气工程与自动化实验教学中心树立以学生为中心,知识、能力和素质全面发展的教育理念,以电气与自动化相结合的大电气类专业基础的思想把创新能力培养作为实践教学体系和内涵改革的核心,建立了“三层次、六类别”的实践教学体系,并建立了多层次实践教学队伍管理机制,为进一步提高实验教学水平,提高学生实践创新能力起了重要的指引作用,从而为建立一个出思想、出成果、出经验、出质量的国家级电气工程与自动化实验教学中心奠定了体系和师资保证,确保实现培养具备强的工程实践和创新能力的21世纪创造性电气类人才的目标。
1通过多媒体技术将新知识巧妙的引出,强化学生的参与艺术,实现物理教学的高效开展
高中物理教学在导入新课的课堂教学的重要环节,利用信息技术多媒体表现能力强、信息量大、还能在课堂教学中展现物理情境的特点,让学生在课堂上直接观察画面,植入信息技术还能迅速学生的注意力,展开丰富的想象,让学生的思绪带到一个特定的学习情境中去,这就很好的激发学生强烈的学习兴趣和求知欲。不如说,在讲解到电磁感应这一节课时,因为这一知识过于抽象,和学生的实际生活存在一定距离,所以在理解的时候有一定的难度学。再导入新课时,教师可以应用多媒体视频技术播放电磁感应方面的应用,让学生充分了解电磁感应影响着我们的生活,给我们的生活带来了极大的方便。这样就可以克服学生对电磁感应现象知识苍白、难以形成表象的缺陷,大大激发了学生的学习兴趣,提高了学生的学习热情,发展了学生的非智力因素。
2在教学过程中充分应用多媒体技术,强调知识重点,强化难点的破解
在以往的教学过程中,我们所遵循的一般都是较为陈旧的模式,知识的传授完全的依赖于老师的讲解,学生并没有充分的参与到教学当中来,这样一来知识重点便全部需要教师去挖掘强调,在如此情况下,重点知识的漏掉就在所难免,教学效果可想而知。更重要的是,在这种教学模式中,学生因为处于被动地位,对于重点知识的理解知识单纯的挺老师讲解,概念易于模糊化,且容易产生烦躁的心态,从而影响课堂教学效果。因此在高中物理教学中,强调知识重点,强化难点的破解成为改革创新的关键。因为多媒体本身的性质及优势,能够将无形的知识形象化,将无声的知识生动化,充分的激发学生的参与意识,培养学生的参与意识。让学生在学习中的主体位置充分的体现出来,有效缓解以往教学中的不足及缺陷,从而获得良好的教学效率。
2.1在物理课堂教学中,信息技术可作为显示工具
在高中物理课程的教学过程中,教师经常会在黑板写大量的板书,以便于学生记录,这样一来就会占用知识讲解的时间,缩短教学开展的实际时长。不过假如教师省略这一环节,又会导致学生不重视的现象。在这种情况下,信息技术的应用恰好能够作为显示工具加以充分应用。从而有效的节约课堂时间,确保课堂教学效率的提升。
2.2在物理课堂教学中,信息技术可作为演示工具
(1)信息技术可处理课堂可做的演示实验。如果采取传统的方式进行实验的化,因为班级学生人数多,所以会有很多学生没办法观察到。有些物理演示实验只能体现结果,对其过程很难分步观察与判断。如果我们在教学时先做演示实验,让学生注意观察,再通过多媒体技术,将实验显示在大屏幕上,既可以让全体学生看清楚,又可以模拟控制实验的速度,调整教与学的进度,使学生在教师与计算机的共同启发下获得知识,达到实验学习的目标。同时,模拟物理实验能让学生抓住观察对象的主要特征和变化过程,明确观察对象产生变化的现象和条件,有助于培养学生的注意力。例如,学习楞次定律时,教师会演示楞次定律的阻碍过程,但实验结果由于学生不能感触到“阻碍”,对实验结果很难理解,无论教师如何讲解,仍有部分学生不能理解“阻碍”的含义。假如说在教学的过程中,物理教师能够借助多媒体技术将“阻碍”这一概念进行形象化,以动画的方式展现在学生面前,并生动直观的展示出电流、电磁之间的作用关系,那么便可以更便于学生理解及掌握,学习效果也就自然有所保障。
(2)信息技术可处理课堂不可做的实验。物理实验中有一些实验所展示的现象很小,难以看清,如“力可以使物体发生微小变形”是难以用具体语言描述清楚的,也难以让学生信服,通过演示实验可以达到一定的效果,但效果总不太理想,而利用多媒体的三维动画功能能轻松解决此类问题。在讲解过程,教师可以将制作的动画展示给学生:在装满水的玻璃瓶上,塞上带细玻璃管的橡胶塞,当用外力挤压玻璃瓶时,细玻璃管中的水上升,既直观又形象,能激发学生的兴趣和达到令人满意的课堂效果。
(3)信息技术引导可操作的学生实验。物理学是一门建立在实验基础之上的科学。物理实验是物理理论赖以产生和发展的基础,是物理理论运用于生产实践的桥梁和中介,所以物理实验是教学过程中不可替代的。学生自己动手做实验之前,教师可以通过多媒体进行指导注意事项,尤其是仪表的安全使用,然后实验过程由学生自己动手完成。
(4)高中物理教学课堂中运用信息技术可以避免出现错误。在教学过程中使用信息技术辅助教学。信息技术具有强大的算数能力,对于一些物理计算,出错的概率几乎为零。计算机的精确性,可以加强教师讲授课程的有效性。
3增强学生的信息素养水平,让学生更加牢固的把握现代化的学习途径
在高中物理教学中充分的引进并应用多媒体技术,能够培养学生自主学习意识,帮助学生养成良好的学习习惯,让学生具备自主思考的能力。新的课程标准对于人才的衡量标准更加的趋于现代化,学生一定要具备信息获取及处理的能力。而多媒体技术的应用能够有效增强学生信息素养,让学生更加牢固的把握现代化的学习方式。总的来说,在当前的教育形势下,将多媒体技术充分的应用到高中物理教学工作中,是十分重要的。不仅能够调动学生对于物理这门课程的学习积极性,增强学生对于知识点的`理解能力,并且能够将难以理解的内容通过更加鲜明的方式展示出来,让学生在理解知识的基础上将其牢固把握。多媒体技术多特有的画面,音频等展示方式,能够将物理现象形象的展示出来,有助于学生发散性思维的养成。因此,多媒体技术在高中物理教学中的应用对于高效课堂的实现具有重要的影响意义。
一、高中物理教学的前提是提高教师的综合素质
在新课程改革这一前提和基础之上,对高中物理教师开展教育的基本要求就是提升教师的综合素质,要求高中物理教师必须要从过去传统的知识传授转向学生自主学习,教师可以是高中学生的组织者和引导者,但是不能扮演过去传统的传授者角色。对物理教学进行改革的主体就是高中物理教师,想要真正改变传统的高中物理教学状态,必须全面提升高中物理教师的素质,要求高中物理教师不仅仅要有相关物理专业的素质,更要具备与时俱进和不断创新的素质。这样教师就可以对当前新课程改革背景下的物理教学关键内容进行准确把握。在教师日常教育教学过程中,物理教师必须要引导学生开展物理调查活动以及物理实验实践,只有那些具有很高综合素质的教师,才能为学生引导正确的方向,进而为高中学生在物理学习过程中提供帮助,也只有这样,才能真正落实高中物理教学改革。
二、高中物理教学的关键要注重培养学生的兴趣
在日常教学过程中,教师必须要和学生进行及时沟通,这样,教师就可以在沟通过程中发现,很多高中学生都认为学习物理是一件高难度的事情。面对学生这样的心理,高中物理教师必须要在教学过程中注重为学生树立学习好物理的信心,培养学生对物理展开挑战的兴趣。原因就在于,在一个人的学习过程中,最好的老师就是学习兴趣。对于学习来说,兴趣具有很大的推动力,学生只有对物理知识感兴趣,才能主动去探索和研究。因此,教师要激发学生学习物理的兴趣,将学生学习物理的积极性激发出来,使学生对物理知识具有很大的求知欲望,自己主动去思考。教师可以扩充自己的知识面,在高中物理教学中找一些学生感兴趣的情景,做一些学生感兴趣的实验,将高中学生对于物理学习的兴趣和好奇心激发出来,使学生在物理学习过程中更加得心应手,最终增强学生对物理学习的自信心。
三、高中物理教学的手段是应用网络
当今时代是一个网络信息高速发展的时代,在这样一个新时代和新时期中,教育教学方式方法有了很大变化,在很多教育教学中都应用了科学技术。高中物理教学同样如此,注重在教学中应用网络,注重借助网络资源以及多媒体工具,使学生拥有更加广阔的学习的平台,增大学生物理学习的信息量,使学生和学生之间的沟通以及交流更加方便,教师可以通过科学技术以及网络信息,为学生更加生动形象地展示抽象的物理知识,从本质上减轻教育教学的压力。高中物理教师还可以利用多媒体网络来为学生营造出一个十分愉快和轻松的物理课堂气氛,培养学生独立思考的精神和习惯。
在当前新课程改革的背景之下,我国开展高中物理教育教学改革是一种必然的趋势,高中物理教师必须要对这一趋势进行适应和顺应,将自身的物理教育教学模式进行创新,提升自身的综合素质,努力培养高中学生学习物理的兴趣,进而将学生学习压力减小,最终提升高中物理教育教学的质量。本文中,笔者从高中物理教学的前提是提高教师的综合素质、关键是要注重培养学生的兴趣以及手段是应用网络这三个方面进行了分析和探讨。
一、打破传统“填鸭式”的教学模式,培养学生自主学习的能力
新课程标准要求,一个优秀称职的高中物理教师,绝不能“填鸭式”地将教材上的内容全部“照本宣科”地灌输给学生,而应该在教学中促使学生不断反思,不断学习,甚至要有点质疑的精神.特别是对于高中物理这样一门科学的学科,则更应该培养学生的质疑精神,让学生从实验中体会学习高中物理的乐趣,并且印证教材中那些伟大科学家所总结出的物理定律,培养学生自主学习的能力,引导学生动手进行实验的能力,让学生感受高中物理的理论知识,掌握学习要点,而不要对学生采取一味“填鸭式”的灌输模式,造成学生对物理学习的排斥和厌学情绪.
二、教师应不断反思,在教学中拥有“研究者”的姿态
在高中物理教学中,教师无疑充当着一个重要的角色.一个优秀的物理教师,会培养出许多优秀的学生,让学生在吸取物理知识上达到事半功倍的效果.在物理教学中,教师如果能做到不断反思,让自己拥有一个“研究者”的姿态,就能对教学活动中的各种现象进行检查,分析,反馈和调节,让整个教学活动变得日益优化,也会促进教师关注自己的教学方式,总结自己的教学行为,使得教师深入展开教学研究工作,这样教师就能始终紧跟时代发展的步伐,不断总结出新的更适应学生的教学模式和方法.
三、认真落实“因材施教”的原则,反对“一刀切”
理论和实践证明,如果提供了适当的学习条件,大多数学生在学习能力、学习速度、进一步学习的动机方面会变得十分相似,人为地把学生分成三六九等,是武断和缺乏根据的.然而,我国传统的教学模式,常常都是对所有的学生采用一样的教学模式,把所有学生都看成了是一样的统一的接收体,没能认真落实“因材施教”的原则,而是对所有学生都采取“一刀切”的教学模式,这就使得一些接收能力较弱的学生不能很好地接收所学知识,而一些接收能力强的学生又感觉“没吃饱”.为了避免此种现象的发生,高中物理教师应该认真落实“因材施教”的原则,遵循新课程改革的现代教育理念,要充分认识到学生不是单纯的认知体,而是富有朝气和生命活力的完整的人.针对学生的个体差异,把握好学生成长的各个要素,对不同学生制定符合他们特点的教学指导,帮助学生做到扬长避短,争取在认真落实“因材施教”的基础上,又有全新的突破,特别是帮助学生树立学习的信心,为学生营造出一个轻松、愉快的学习氛围,尊重每个学生,千万不要对学习成绩不好的学生有批评、指责,甚至是羞辱的情况发生,保障每个学生的身心健康.
四、为学生提供合作的机会,培养学生与人合作的能力
现代社会需要人才,更需要的是能与人合作,具有团队协作能力的人才.所以,新课标改革要求高中物理教师应该在教学中为学生提供合作的机会,培养学生与人合作的能力,如可以把学生分成各种各样的小组,进行讨论、辩论、陈述,完成项目等.与人合作不是不要学生独立思考,相反,没有独立思考就不可能担当起他所担任的角色,完成好他所承担的任务.除此之外,在物理教学中,物理现象、物理过程的分析,物理实验、物理概念、规律的建立等,都可以探索实施合作学习.
五、制定科学的教学评价,注重评价学习的过程
传统的教学评价都是注重结果,主要是看学生考取的分数,来断定这个学生对知识的掌握情况,甚至是对这个学生能力高低的断定,并不注重评价学生的学习过程,这样的教学评价其实并不科学.作为新课程改革要求下的高中物理教师,要怎样来改革和制定教学评价呢?新课程标准特别提到“强调评价在促进学生发展方面的作用,不强调评价的甄别与选拔的功能”.所以,高中物理教师应该制定出科学的教学评价,到底考什么,怎么考,才是科学合理公平的,这是值得教育界深思的重要问题.科学的考评制度和标准对促进学生对学习的信心和学生真正掌握知识与否有着非常重要的联系,而传统的评价方式过分重视考试分数,把学生和教师都逼上应试教育的绝境,从而造成了“高分低能”的学生.总之,好的教学方法,对学生的学习结果具有决定性的影响.为了适应时代发展的需要以及新课标的改革要求,为了让学生形成终身学习的愿望和能力,高中物理教师要培养学生具有真才实学,就必须优化物理教学方式,不断研究出顺应时代发展需求的新问题和新方式,从而促使学生更好地掌握物理知识.
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