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時間:2023-02-27 11:17:59
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇水處理生物學(xué)論文范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創(chuàng)作。
摘 要:目前,高效低耗去除水中氮磷污染物是國內(nèi)外廣泛關(guān)注的環(huán)境問題,污水反硝化脫氮除磷技術(shù)則是當前的研究熱點。本論文針對反硝化脫氮除磷技術(shù)的核心——反硝化除磷菌的微生物學(xué)性能進行了研究,以深入理解反硝化除磷現(xiàn)象,也由此才能充分利用其優(yōu)越性來提高和優(yōu)化生物脫氮除磷效率和工藝。
關(guān)鍵詞:污水處理;反硝化脫氮除磷;微生物學(xué);反硝化除磷菌
到目前為止,國內(nèi)外學(xué)者普遍關(guān)注反硝化除磷工藝的試驗及影響因素,但對反硝化除磷脫氮微生物及其種屬的研究較少,尚處于起步階段,而針對反硝化除磷菌種在生理生態(tài)方面的特性研究則更少。本論文針對反硝化脫氮除磷技術(shù)的核心——反硝化除磷菌開展微生物學(xué)研究,更進一步理解反硝化除磷現(xiàn)象,提高生物脫氮除磷效率。
1.反硝化脫氮除磷的微生物機理 Seyoum Yami Gebremariam, Marc W. Beutel, David Christian, et al. Research advances and challenges in the microbiology of enhanced biological phosphorus removal-a critical review. Water Environment Research, 2011, 83(3): 195-219.
引言
環(huán)境工程微生物學(xué)作為一門邊緣學(xué)科,它要求學(xué)生要將理論與工程實踐緊密結(jié)合,是一門實踐性很強的課程。掌握必要的環(huán)境工程微生物學(xué)實驗技能對于理解和認識環(huán)境工程微生物學(xué)有關(guān)理論,從事環(huán)境工程相關(guān)研究工作具有重要意義。現(xiàn)代大學(xué)教育的目標是培養(yǎng)學(xué)時創(chuàng)新意識和能力,將以知識為核心的觀念轉(zhuǎn)變?yōu)橐詣?chuàng)新為核心,從強調(diào)傳授知識到知識與能力并重,培養(yǎng)應(yīng)用型人才。因此,大量的課程實驗成為鞏固和加深學(xué)生對基本知識和基本技能掌握與理解的必然要求。然而,傳統(tǒng)環(huán)境工程微生物實驗課中,各部分實驗項目相對獨立,連貫性不強,且內(nèi)容重復(fù)較多,學(xué)生在有限的課堂教學(xué)中難以系統(tǒng)地把握微生物學(xué)實驗操作,不利于實現(xiàn)對培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境工程微生物操作技能和綜合素養(yǎng)。面對近年來各種實驗課堂教學(xué)學(xué)時都存在壓縮趨勢,如何在實驗教學(xué)過程中綜合設(shè)計、合理調(diào)整、突出重點顯得非常關(guān)鍵。因此,我們可以根據(jù)實際需求和條件,適當調(diào)整實驗內(nèi)容,將原有各相對獨立的實驗項目按照器皿包扎、配制、消毒,菌株劃線分純、計數(shù)、轉(zhuǎn)種、保存,革蘭氏染色、菌落觀察及菌體特征顯微觀察等系統(tǒng)串聯(lián)在一起,形成一個綜合性實驗。通過該綜合實驗短期而系統(tǒng)的鍛煉,讓學(xué)生掌握4種以上實驗項目的實驗技能。
這不僅優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容,能夠讓學(xué)生在有限實驗教學(xué)學(xué)時內(nèi)掌握幾種關(guān)鍵的微生物學(xué)基礎(chǔ)操作技術(shù),而且使他們對環(huán)境工程領(lǐng)域所涉及的微生物學(xué)研究途徑有一個完整認識。結(jié)合自身特色,設(shè)計綜合性實驗。如自建的污水處理廠,環(huán)境工程專業(yè)實驗室位于污水廠辦公樓內(nèi),極大程度上方便了相關(guān)實驗課的開展。結(jié)合此特點,我們提出了“污水生物處理過程中微生物的簡單分析”的綜合性實驗。
一、綜合實驗教學(xué)方案設(shè)計
污水生物處理主要是指利用微生物的新陳代謝作用,分解轉(zhuǎn)化污水中的污染物,達到凈化水質(zhì)的目的。生物處理是目前污水處理最有效、最經(jīng)濟的方法之一。污水處理過程中微生物種類繁多,采用傳統(tǒng)技術(shù)方法和鏡檢來分純、計數(shù)、觀察其中的優(yōu)勢菌株,對比其與進水和出水中主要菌株的差異,有助于了解污水生物處理過程中微生物的生長情況,鞏固基本操作技術(shù)。長期對不同階段、環(huán)境下污水處理中優(yōu)勢菌株觀察,可以有助于正確判斷污水處理運行情況。綜合性實驗“污水生物處理過程中微生物的簡單分析”是在綜合實驗準備環(huán)節(jié)、細菌計數(shù)、劃線分純、形態(tài)觀察等操作的基礎(chǔ)之上,完成對污水中微生物的劃線分純培養(yǎng)、斜面接種、菌落計數(shù)(平板涂布法、傾倒法及顯微鏡直接計數(shù)法相比較)、菌落觀察、菌體觀察(革蘭氏染色及鏡檢)等系列分析工作。通過對污水分離菌的菌落和菌體形態(tài)觀察,初步判定大致所分主要菌株類型。結(jié)合本組的實驗結(jié)果,了解所選污水處理的不同階段微生物生長情況。在學(xué)習(xí)對污水處理過程中微生物生長情況簡單分析的方法的同時,強化了學(xué)生的微生物基礎(chǔ)操作能力。
二、實驗教學(xué)內(nèi)容實施
讓學(xué)生掌握微生物基礎(chǔ)操作,并嘗試判斷污水處理的前、中、后不同階段細菌生長情況。實驗前,先統(tǒng)一以PPT形式講授整個實驗流程及各部分須注意事項,然后開始分組實驗。
(1)實驗準備環(huán)節(jié):配制固體基礎(chǔ)培養(yǎng)基和0.85%生理鹽水,并分裝固體培養(yǎng)基———6支試管(每支5mL)做斜面,剩余裝入錐形瓶中;另外,制作試管、錐形瓶的棉塞,并對試管、錐形瓶、培養(yǎng)皿、移液管進行包扎;然后對以上所有實驗用品進行高壓滅菌。取出后放入無菌操作臺中,并用紫外滅菌。用無菌錐形瓶分別取進水、處理中、出水水樣,備用。
(2)細菌計數(shù):計數(shù)之前首先對所取水樣進行梯度稀釋,然后按照平板涂布法、傾倒法及用血球計數(shù)板直接計數(shù)法分別進行計數(shù),盡量讓學(xué)生了解并掌握三種計數(shù)方法的特點與差異,以便今后根據(jù)實際情況選擇合適計數(shù)方法。
(3)劃線分純:取原水樣進行平板劃線,根據(jù)微生物菌落特征分別選取分散開的不同菌落進行再次劃線后繼續(xù)培養(yǎng),直到獲得多個不同菌株。此部分工作由于每次劃線培養(yǎng)都需要1天時間,因此若要多次劃線分純,則需學(xué)生在課后繼續(xù)“自助”進行該實驗,直到獲得純菌株為止。最后,在已準備好的固體斜面上接種所得已分純菌株,培養(yǎng)24小時后取出,4℃下保存。
(4)形態(tài)觀察:取出前一天培養(yǎng)的平板,對細菌的菌落形態(tài)和菌體形態(tài)分別進行觀察。其中菌落形態(tài)是觀察培養(yǎng)皿內(nèi)不同菌落形態(tài),初步分析自己分離微生物的種類,并和其他同學(xué)的實驗結(jié)果進行對比,大致判斷污水處理不同階段微生物的差異。菌體形態(tài)則是分別挑取具有不同特征的菌落,按照已掌握革蘭氏染色方法進行染色,鏡檢觀察。實驗過程中,學(xué)會具體操作技能是根本,而對實驗結(jié)果的分析判定同樣重要。因此要求學(xué)生做詳細記錄,以便根據(jù)所屬小組的實驗結(jié)果分析所取水樣中細菌情況。可根據(jù)各個實驗部分設(shè)計不同圖表方便學(xué)生記錄,如表1就是用于實驗污水中細菌計數(shù)結(jié)果記錄用表。要求學(xué)生根據(jù)實驗結(jié)果,分析所屬小組分離出了那些常見菌,以及結(jié)合自己實驗,判斷污水處理過程中有沒有哪些菌在不同階段都存在?如果存在,有哪些?
三、“指導(dǎo)+自助”實驗教學(xué)模式探討
采用“指導(dǎo)+自助”實驗教學(xué)模式,實現(xiàn)課上指導(dǎo)、課下自助。指導(dǎo)老師在課堂上有重點地講授實驗操作技能,學(xué)生除課堂學(xué)習(xí)外,根據(jù)自己喜好,或重復(fù)練習(xí)課堂所學(xué)實驗操作,或自己設(shè)計實驗進行分析,也可以參與教師的科研項目進行更深入的鍛煉與提高。這種方式不僅是對環(huán)境工程微生物課堂實驗教學(xué)學(xué)時有限的彌補,更是對實驗教學(xué)學(xué)時、內(nèi)容的拓展與延伸,能夠充分提高本科實驗室教學(xué)資源的利用效率,發(fā)揮本科實驗室教學(xué)資源的功能,讓學(xué)生可以充分利用課余時間熟練實驗操作,鞏固所學(xué)實驗知識,增強自主創(chuàng)新技能。在學(xué)生自助實驗學(xué)習(xí)過程中,實驗室指導(dǎo)老師也可以根據(jù)學(xué)生個人情況適當安排和指導(dǎo)。可以根據(jù)已學(xué)“污水生物處理過程中微生物的簡單分析”實驗進行延展分析,如設(shè)計活性污泥法處理污水過程中的“革蘭氏陽性與陰性細菌比例情況分析”、“污水處理中最常見菌體的確定與分純”、“接觸池投加藥物量與殺菌效果的關(guān)系”等實驗,促進學(xué)生培養(yǎng)自己的創(chuàng)新性思維。#p#分頁標題#e#
四、實施效果總結(jié)
(一)集中講授效果
實驗課在理論課結(jié)束后集中兩天授課,改變了實驗教學(xué)依附于理論教學(xué)的從屬地位,既保證了與理論課的銜接,使實驗在理論的指引下按其本身的規(guī)律和系統(tǒng)進行,又能系統(tǒng)、合理安排實驗教學(xué)內(nèi)容,使實驗內(nèi)容連續(xù)、有序進行。不僅使學(xué)生操作起來認真,更重要的是結(jié)合實際、系統(tǒng)講授使得環(huán)境工程微生物學(xué)實驗課程更有意義。盡管課時有限,但六年來的實驗教學(xué)探討發(fā)現(xiàn),95%的學(xué)生在實驗學(xué)習(xí)過程中有良好表現(xiàn),并對這種集中式綜合設(shè)計實驗表示非常滿意。
(二)學(xué)生評價結(jié)果
通過對“污水生物處理過程中微生物的簡單分析”實驗課的學(xué)習(xí)和課后自己的鞏固練習(xí),系統(tǒng)掌握了從實驗基本的包扎、消毒等準備工作到細菌分純、計數(shù),再到菌落、菌體觀察等。此外,由于本實驗內(nèi)容是基于污水處理過程中的細菌分析,學(xué)校有國內(nèi)首座高校自建污水處理廠,實驗取樣方便,實驗結(jié)果對于我們更清楚認識污水處理過程有積極作用。
關(guān)鍵詞:活性污泥膨脹,絲狀菌,污水處理
自從1914年Aldern和Lockett首次發(fā)明利用活性污泥處理污水技術(shù)的方法以來,由于其經(jīng)濟、高效及可靠的優(yōu)點得到廣泛的應(yīng)用,并在此基礎(chǔ)上衍生出一系列工藝,如A/O法、A2/O法、AB法、氧化溝及SBR法等。但無論是哪一種方法,其中活性污泥的沉降性能好壞直接影響到出水水質(zhì),在實際運行過程這些工藝都會發(fā)生污泥膨脹。因此,污泥膨脹已成為活性污泥法處理污水亟待解決的問題之一。
1.污泥膨脹理論
由于某種原因,活性污泥質(zhì)量變輕、體積膨大、沉降性能惡化,造成二沉池中泥水分離效果差,污泥隨出水流失,影響出水水質(zhì),從而破壞工藝正常運行的現(xiàn)象稱為污泥膨脹。根據(jù)其誘因可以分為絲狀菌異常增殖導(dǎo)致的絲狀菌膨脹和因黏性物質(zhì)大量產(chǎn)生積累導(dǎo)致的非絲狀菌膨脹。
1.1 絲狀菌污泥膨脹
目前可辨識的絲狀污泥膨脹絮體有兩種類型:①長絲狀菌從絮體中伸出,將各個絮體連接,形成絲狀菌和絮體網(wǎng);②具有更開放(或擴散) 的結(jié)構(gòu),由細菌沿絲狀菌凝聚,形成細長的絮體。目前在膨脹污泥中發(fā)現(xiàn)的絲狀菌有三十余種,常出現(xiàn)的有:微絲菌、0092 型、0961 型、軟發(fā)菌、浮游球衣菌、發(fā)硫菌等。事實上,所有污泥膨脹現(xiàn)象都是由多種有機體的過度繁殖造成的。
現(xiàn)在主要有下面幾種假設(shè)解釋絲狀菌污泥膨脹現(xiàn)象:(1)表面積/容積假說:當微生物處于基質(zhì)濃度限制時,表面積大的絲狀菌比表面積小的絮凝體菌膠團微生物更易獲取底物中的營養(yǎng)物質(zhì)和氧,因而絲狀菌占優(yōu)勢,導(dǎo)致絲狀菌污泥膨脹。(2)積累-再生假說:認為基質(zhì)被微生物利用要經(jīng)過細胞內(nèi)積累、儲存和代謝3個階段。當微生物處于溶解氧限制時,菌膠團積累的大量有機基質(zhì)得不到氧化,而絲狀菌需要的氧較少,完成積累—再生的循環(huán)快,所以再生較快,易形成絲狀菌污泥膨脹。(3)選擇性理論:以Monod方程為理論基礎(chǔ)。當有機物底物的濃度較低時,絲狀菌的生長速率較大,占優(yōu)勢;反之,有機物底物濃度較高時,菌膠團細菌生長的速率較大,占優(yōu)勢。另外,Palm認為該理論對于溶解氧對菌膠團和絲狀菌的生長速率影響同樣適用。(4)饑餓假說:進一步將絲狀菌分為兩類:第一類是具有高基質(zhì)親和力、生長緩慢的耐饑餓的絲狀菌;第二類是對溶解氧有較高的親和力、對饑餓高度敏感的快速生長的絲狀菌。在低基質(zhì)濃度下,第一類絲狀菌生長占優(yōu)勢;在高基質(zhì)低溶解氧情況下,第二類絲狀菌生長占優(yōu)勢;只有基質(zhì)濃度適中,溶解氧不是限制因素時,菌膠團細菌才占優(yōu)勢。(5)廣義Monod方程:進一步提出有機物、溶解氧、營養(yǎng)物及微量物質(zhì)和環(huán)境因素都可以成為控制絲狀菌和菌膠團生長的因素。廣義Monod方程在一定程度上很好地統(tǒng)一了污泥膨脹的理論。
1.2 非絲狀菌污泥膨脹
主要發(fā)生在水溫較低而污泥負荷較高時。由于污泥負荷高,細菌吸取了大量的營養(yǎng)物質(zhì),但低溫下代謝速度慢,所以在微生物表面積貯大量的高黏性多糖類物質(zhì),此類物質(zhì)具有很強親水性,所以使活性污泥表面附著水大大增加,導(dǎo)致污泥的SVI 值升高,形成污泥膨脹。
2.污泥膨脹的影響因素
2.1 污水性質(zhì)
2.1.1營養(yǎng)物質(zhì)
進水有機底物濃度低,絲狀菌的生長占優(yōu)勢,易導(dǎo)致污泥膨脹;有機底物濃度太高,DO受限制,同樣容易導(dǎo)致污泥絲狀膨脹。Wagnet 研究發(fā)現(xiàn),絲狀菌對N、P等營養(yǎng)物質(zhì)有較強的親和力,在該類營養(yǎng)物質(zhì)濃度較低的情況下對其有累積能力,Sawyer通過試驗確定N和P的最少需要量是BOD:N=32:1和BOD:P=150:1。
2.1.2 pH值和溫度
適宜菌膠團生長的pH值范圍是6.5~8.5,當pH值低于6.5時,有利于真菌的繁殖。Daigger等人的研究表明,低溫有利于絲狀菌的生長,這也是大多數(shù)活性污泥在冬季會產(chǎn)生污泥膨脹的原因之一。
2.1.3早期消化
污水在預(yù)處理區(qū)停留時間過長,易發(fā)生消化反應(yīng),生成H2S,當H2S濃度超過1~2mg/L時易引起硫絲菌的過量增殖,從而導(dǎo)致污泥膨脹。
2.2 運行條件
2.2.1 污泥負荷
由于絲狀菌比菌膠團細菌有更大的比表面積,在低負荷下具有更強的捕食能力,更容易生長繁殖。Pipes發(fā)現(xiàn)污泥負荷在BOD5/MLSS為0.25~0.45 kg/ kg·d-1范圍內(nèi)才不易引發(fā)污泥膨脹。
2.2.2 溶解氧濃度
一般認為,由于絲狀菌比菌膠團細菌有更高的溶解氧親合力和忍耐力,因此在低氧條件下絲狀菌比菌膠團細菌有更強的競爭力,因此在溶解氧濃度低的情況下易造成污泥膨脹。但Benefield等人的試驗表明DO在8~9mg/L之間也會發(fā)生污泥膨脹。Palm等人在研究中找到了對應(yīng)F/M值下的“安全溶解氧濃度值”,這一研究結(jié)果表明,只要DO成為限制,在任何負荷下都能發(fā)生膨脹,同樣在任何DO的條件下,只要負荷足夠高也可能發(fā)生膨脹。
2.2.3 工藝方法
不同的工藝方法對污泥膨脹現(xiàn)象的影響也不同。完全混合的工藝方法比傳統(tǒng)的推流式處理方法更易發(fā)生污泥膨脹;而間歇運行的曝氣池最不易發(fā)生污泥膨脹;不設(shè)初沉池的活性污泥法不易發(fā)生污泥膨脹;葉輪式機械曝氣較鼓風曝氣易發(fā)生污泥膨脹等。
3.污泥膨脹的防治方法
由于產(chǎn)生膨脹的原因不同,因此在防治污泥膨脹時,可按膨脹類型、誘因與性質(zhì)采取相應(yīng)的措施加以消除。論文參考網(wǎng)。目前主要有以下幾種防治和消除污泥膨脹的方法:(1)投藥處理:投加能殺滅絲狀菌的藥劑如氯、臭氧、過氧化氫等。對已產(chǎn)生大量球衣菌屬的活性污泥,用濃度為50 mg/L 的硫酸銅,保持5 mg/L的殘留濃度,能夠抑制球衣菌屬的繁殖。論文參考網(wǎng)。(2)改善、提高活性污泥的絮凝、沉降性:在曝氣池的入口處投加硫酸鋁、三氯化鐵、粘土、消石灰、生污泥、高分子混凝劑等絮凝劑提高污泥絮凝能力。(3)避免高黏性膨脹:通過加大回流污泥量,降低高黏性膨脹的致因物質(zhì)—多糖類物質(zhì),另外可考慮改變水溫,水溫在15℃以下易發(fā)生高黏性膨脹,絲狀菌膨脹則多發(fā)生在20 ℃以上。保證BOD:N:P=100:5:1的要求,當失去營養(yǎng)平衡時,往往會發(fā)生高黏性膨脹。論文參考網(wǎng)。(4)防治H2S積累:采取預(yù)曝氣,吹脫硫化氫等有害氣體,防止形成厭氧狀態(tài),避免貝代硫菌的增殖。另外可降低污泥在二沉池內(nèi)停留時間,防止形成厭氧狀態(tài)。(5)調(diào)整污泥負荷:運行經(jīng)驗表明,如果污泥負荷超過0.35 kg BOD/kg MLSS·d,易發(fā)生絲狀菌性污泥膨脹。
4.結(jié)論
泥膨脹現(xiàn)象是自活性污泥法問世以來一直困擾人們的難題。由于原因復(fù)雜,沒有一種解釋適用于所有膨脹現(xiàn)象,因此只能結(jié)合不同的水質(zhì)和運行條件,做出有針對性的解釋和采取有效的控制措施。隨著活性污泥法進一步發(fā)展,對污泥膨脹的研究必將進一步深入。
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論文摘要:隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高,城市環(huán)境已經(jīng)成為人們評價一個城市發(fā)展程度的重要指標。城市廢水處理――這一影城市下游環(huán)境的重要工程,其實施效果對于我國環(huán)境有著重要的影響。文中就城市廢水處理新技術(shù)進行了簡要的分析。
可持續(xù)發(fā)展路線的實施,增加了我國各級政府對環(huán)境保護的認識和治理力度。城市污水處理,作為一個城市發(fā)展程度的重要標志,其實施效果已經(jīng)成為了評價城市發(fā)展程度的重要指標。城市污水處理的效果不僅僅關(guān)系到城市所在地周邊的環(huán)境保護,更關(guān)系到下游城市人們的身體健康以及經(jīng)濟發(fā)展。加快城市污水處理建設(shè),加快城市污水處理新技術(shù)的應(yīng)用,促進城市和諧發(fā)展以及可持續(xù)發(fā)展路線的實施,是目前我國城市污水處理相關(guān)部門的首要任務(wù)。
1.我國城市污水處理現(xiàn)狀分析
目前我國城市污水處理的面臨著重要的考驗,現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足日益增加的城市污水量。而工業(yè)廢水、日常生活排放污水在城市內(nèi)部的流向?qū)α鹘?jīng)城市的河流以及淺層地下水也都有著不同程度的污染。這也使得我國多數(shù)城市水源受到污染,加大了城市生活用水處理的費用,加劇了我國城市廢水污染程度。近年來為了加快我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標的實施、促進我國水資源優(yōu)化、保護環(huán)境,我國很多城市已經(jīng)開始了對城市內(nèi)污水流向的治理,減少污水在城市內(nèi)流向?qū)\層地下水的污染。同時大力應(yīng)用新的廢水處理技術(shù),加快污水處理建設(shè),為我國可持續(xù)發(fā)展路線的實施打下堅實的基礎(chǔ)。
2.城市污水處理新技術(shù)分析
2.1曝氣生物濾池技術(shù)分析
曝氣生物濾池是一種經(jīng)過改良的新一代上向流曝氣生物濾池。它既可以用于污水的二級處理,也可以用于處理出水需要回用等其它要求的污水深度處理,并且能夠達到很高的排放水質(zhì)標準。由于曝氣生物濾池工藝將濾池和生化反應(yīng)器結(jié)合起來,因此不再需要沉淀池;占地面積小,是常規(guī)工藝的1/4~1/5,節(jié)省大量征地和地基處理費用;池容小,土建工程量比其它工藝少20%~40%;全部模塊化結(jié)構(gòu),改擴建容易,工期短;上部出水為清水,濾頭不易堵塞,檢修和更換容易。無需放空濾池中濾料;可對廠區(qū)進行全封閉,無臭味污染,視覺和景觀效果好;不需要單獨的反沖冼水和反沖洗水泵,降低了設(shè)備投資和運行費用;穿孔管曝氣,節(jié)省設(shè)備投資和維護費,效率高。而膜式曝氣頭通常在運行兩年后開始喪失其效率;自動化程度高,操作人員少;低溫運行穩(wěn)定,受溫度影響很?。挥捎谄渚哂羞B續(xù)的物理過濾能力,一旦生物反應(yīng)發(fā)生問題,濾池仍可去除絕大部分的懸浮物;而且僅需要幾天即可恢復(fù)生物處理能力,而活性污泥法需要幾個星期才能恢復(fù);由于其具有的眾多有點,我國已經(jīng)在2002年在廣東南海新建了一座設(shè)計流量為50000m3/d的新型曝氣生物濾池污水處理廠,從近6年的處理運行情況來看,運行穩(wěn)定,處理效果好,是投資較少的一種新技術(shù)應(yīng)用典型。
2.2天然有機化學(xué)污水處理技術(shù)的分析
天然有機化學(xué)在污水處理方面的優(yōu)勢已經(jīng)被人們認可,也使得其在污水處理中的發(fā)展前景越來越好?;瘜W(xué)混凝與生物法共同作用污水處理法已經(jīng)成為了天然有機化學(xué)污水處理發(fā)展的新方向。該工藝能有效去除水中的顆粒物、磷和氮,使出水水質(zhì)達到一定的水平。有些國家把化學(xué)混凝法加生物處理作為主要的處理方法對城市生活污水進行處理,如挪威、瑞典、丹麥,其70%的污水都用混凝法+生物處理。其它一些國家如美國和香港用一種叫做化學(xué)強化一級處理法,該法比化學(xué)混凝法需要的混凝劑量更少,但足以去除大部分磷同時大大加快沉降速度。
世界上最常用的混凝劑為鋁鹽和鐵鹽,也有一定數(shù)量的有機聚合物作混凝劑或助凝劑。水和污水中的污染物去除是通過已知的機械原理即破壞膠體的穩(wěn)定性而混凝,或者是化學(xué)藥劑與固體水解產(chǎn)物共同沉降來完成?;炷ǖ男适鞘芑炷齽┑奈锢砑盎瘜W(xué)特性、進水及工藝條件等因素的影響。
污水處理無疑是要花錢的。問題是要找到一種不僅投資少而且長期運行費用低的最經(jīng)濟最有效的方法。根據(jù)歐洲污水處理經(jīng)驗,要去除95%的BOD和90%以上的磷并且脫除85%氮,則化學(xué)強化一級處理+生物處理是最經(jīng)濟有效的?;瘜W(xué)處理法特別是在工業(yè)污水比例大、污水水質(zhì)日/年變化大時更顯其最經(jīng)濟有效。在快速發(fā)展的工業(yè)化城市,企業(yè)排放的污染物會影響甚至破壞傳統(tǒng)的生物處理過程,而化學(xué)處理法在這方面具有許多的先進性,能處理很多不同的污水,能承受很大的沖擊負荷。對實際污水處理工程而言,首先用化學(xué)法進行污水處理研究,不僅能承受沖擊負荷,將污水處理到一定的程度,還可以了解污水的組成和變化情況,為較易受污水沖擊負荷、毒性物質(zhì)影響的生物處理提供保護。種種優(yōu)勢預(yù)示了天然有機化學(xué)污水處理的良好發(fā)展前景。
2.3污水生物處理方法分析
生物污水處理是用生物學(xué)的方法處理污水的總稱,是現(xiàn)代污水處理應(yīng)用中最廣泛的方法之一。主要借助微生物的分解作用把污水中有機物轉(zhuǎn)化為簡單的無機物,使污水得到凈化。按對氧氣需求情況可分為厭氧生物處理和好氧生物處理兩大類。厭氧生物處理系利用厭氧微生物把有機物轉(zhuǎn)化為有機酸,甲烷菌再把有機酸分解為甲烷、二氧化碳和氫等,如厭氧塘、化糞池、污泥的厭氣消化和厭氧生物反應(yīng)器等。好氧生物處理系采用機械曝氣或自然曝氣(如藻類光合作用產(chǎn)氧等)為污水中好氧微生物提供活動能源,促進好氧微生物的分解活動,使污水得到凈化,如活性污泥、生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、污水灌溉、氧化塘的功能。污水生物處理效果好,費用低,技術(shù)較簡單,應(yīng)用比較簡單。當簡單的沉淀和化學(xué)處理不能保證達到足夠的凈化程度時,就要用生物的方法作進一步處理。生物處理中要特別注意掌握凈化污水的微生物的基本特點,滿足其要求條件;污水中BOD與COD比值要大于0.3。溫度影響較大,冬季一般效果較差。
3.加快分流制排水管網(wǎng)的推進,促進污水處理的實施
我國原有城市排水管網(wǎng)多位合流制排水管網(wǎng),其是通過在城市中鋪設(shè)一套排水管網(wǎng)用來排泄污水和徑流雨水。這樣的排水管網(wǎng)導(dǎo)致后期在進行污水處理時加大了處理量,增加了污水處理費用。而目前較為先進的分流制排水管網(wǎng),是在城市中設(shè)兩套獨立的排水管網(wǎng),分別排泄污水和徑流雨水。這就使得在后期進行污水處理過程中,可以不對徑流雨水進行處理,只針對污水進行處理,大大降低了污水處理費用。鋪設(shè)分流制排水管網(wǎng)的費用與合流制排水管網(wǎng)污水處理費用相比,分流制雖然一次性投入較大,但是綜合比較可以發(fā)現(xiàn),其在管網(wǎng)運行多年后,總體費用只占合流制管網(wǎng)污水處理的42.7%。因此,加快我國老城區(qū)合流制管網(wǎng)改革,在建設(shè)新城區(qū)時積極采用分流制排水管網(wǎng)設(shè)計是污水處理發(fā)展的必然方向。
結(jié)論
城市污水處理新技術(shù)的不斷涌現(xiàn),為城市污水處理提供了更過的選擇空間。同時也使得我國污水處理技術(shù)正在向著國際化的標準邁進。通過新技術(shù)的應(yīng)用及人們對日常生活中無磷清潔用品的廣泛使用,減少有害污水的產(chǎn)生,為我國環(huán)境保護打下堅實的基礎(chǔ)。
參考文獻
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關(guān)鍵詞: 探究教學(xué) 生物課外活動 科學(xué)探究能力
在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展潮流面前,理科教學(xué)正在發(fā)生革命性的變化??v觀二十世紀八十年代以來生物教學(xué)的改革,盡管提法不同,名稱各異,但其指導(dǎo)思想可以說就是“探究教學(xué)”。探究教學(xué)是指在教師的引導(dǎo)下,學(xué)生主動參與到發(fā)現(xiàn)問題、尋找答案的過程中,以培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力為目的的教學(xué)活動。通過探究教學(xué)過程,教師應(yīng)教會學(xué)生如何學(xué)習(xí),如何獲得知識和信息,掌握科學(xué)的探究方法。而科學(xué)探究是尋求問題解釋,解決過程,其價值在于創(chuàng)新,通過豐富和發(fā)展理論對未知世界進行解釋或預(yù)測。生物課外活動注重科學(xué)性、實踐性和趣味性,是培養(yǎng)學(xué)生智力、能力的一種重要途徑。學(xué)生通過課外活動可以對所觀察到的現(xiàn)象進行探究,用已知的和發(fā)展的科學(xué)原理尋求解釋,使觀察具有意義,建立基礎(chǔ)的科學(xué)知識,培養(yǎng)初步的科學(xué)探究能力。本文以指導(dǎo)學(xué)生對本縣的“浐溪水質(zhì)調(diào)查與綜合治理設(shè)想”課題探究為例,探索在生物課外活動中如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。
1.根據(jù)課題目標,制訂探究計劃
1.1確定探究問題。
探究教學(xué)的主要目的是使學(xué)生通過經(jīng)歷探究知識或問題的過程掌握科學(xué)的思維方法,培養(yǎng)解決問題的能力。在課外活動過程中,教師根據(jù)活動目標,尋找與活動內(nèi)容密切相關(guān)的、可以激發(fā)學(xué)生興趣的課題,創(chuàng)設(shè)情境,明確告訴學(xué)生要調(diào)查研究的領(lǐng)域。浐溪是本縣的母親河,學(xué)生非常熟悉。通過鄉(xiāng)土地理的學(xué)習(xí),學(xué)生都清楚浐溪的今昔變化,教師通過講述它目前的狀況:“水質(zhì)受到污染,影響周邊生物的生存,影響溪邊公園的景致,政府對治理浐溪的決心。”學(xué)生立即表現(xiàn)出濃厚的興趣,并紛紛表示要為治理浐溪貢獻自己的力量,這樣學(xué)生的積極性就被很好地調(diào)動了起來。
1.2制訂探究計劃。
教師引導(dǎo)學(xué)生就探究的內(nèi)容進行討論,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出問題。問題是多種多樣的,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生集中于一或兩個問題進行重點研究,并指導(dǎo)學(xué)生自己制定實施目標和內(nèi)容,發(fā)揮學(xué)生在課題探究中的主體作用。圍繞治理浐溪這一課題,學(xué)生在分組討論提出許多建議:“大家行動起來義務(wù)到?jīng)合獡炖??!薄皩λ|(zhì)進行測定,制訂治理方案,恢復(fù)浐溪生態(tài)環(huán)境?!薄坝酥卫硖┪钍亢尤〉煤艽蟪晒?,我們可以學(xué)習(xí)他們先進的經(jīng)驗?!边@樣通過學(xué)生討論和教師總結(jié),三項探究內(nèi)容(探究不同水質(zhì)對植物根生長影響,探究溪邊公園生態(tài)環(huán)境的保護,探究對浐溪污染的綜合治理)就產(chǎn)生了。教師再根據(jù)學(xué)生的實際能力狀況,將學(xué)生分成三組,確定探究內(nèi)容。最后各組學(xué)生分別制訂各自的實施計劃。
2.選擇科學(xué)探究方法,培養(yǎng)勇于探索的精神
2.1選擇科學(xué)探究方法。
選擇科學(xué)的探究方法,是課題探究取得成功的基礎(chǔ),科學(xué)探究不是讓學(xué)生“讀”“記”科學(xué),而是動手“做”科學(xué)。大量安排實驗活動是為了誘導(dǎo)學(xué)生探究問題。如第一組學(xué)生進行水質(zhì)測定時,教師告知學(xué)生分別采集同一河段漲潮時和退潮時的水樣,以保證水樣的代表性。探究內(nèi)容可以是簡單的理化測定,也可以是對不同生物生長的探究實驗。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,各自準備實驗材料開展實驗,告訴學(xué)生實驗材料的選擇一定要有代表性和一定的數(shù)量,實驗結(jié)論才有普遍性。在實驗過程中,教師指導(dǎo)學(xué)生排除外界環(huán)境對調(diào)查對象的干擾,教給學(xué)生正確的觀察和測量方法,實驗后指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計記錄表格,進行觀察和記錄。學(xué)生通過觀察獲得大量信息,在觀察中產(chǎn)生問題,用不同方式做記錄,以便保存與交流,在測量比較中學(xué)會一整套實驗操作的方法和技能,通過思考得出結(jié)論,并計劃下一步行動,在解答問題中增長知識和才干。通過以上探究常規(guī)方法的指導(dǎo),學(xué)生初步掌握了科學(xué)探究的方法,也為今后的學(xué)習(xí)和工作打下了基礎(chǔ)。
2.2不怕挫折,勇于探索。
鼓勵學(xué)生進行探究性實驗,一項實驗往往要經(jīng)過多次失敗,不斷總結(jié)經(jīng)驗和教訓(xùn)后方能取得成功,如第一組學(xué)生在做不同水質(zhì)條件對植物根生長的影響時,發(fā)現(xiàn)原來的實驗材料——蠶豆和小麥根的生長較易受非調(diào)查因素的影響,實驗現(xiàn)象不夠明顯。于是他們調(diào)整選擇了其他種類的材料進行了反復(fù)實驗,最后通過對比和篩選,發(fā)現(xiàn)鱗莖類植物生根現(xiàn)象顯著,這樣通過課題的探究,培養(yǎng)了學(xué)生不怕挫折、勇于探索的精神。
3.督促學(xué)生按計劃進行,及時研究挫折和新發(fā)現(xiàn)
3.1按計劃探究。
在研究內(nèi)容和方法確定后,教師應(yīng)督促學(xué)生按計劃進行課題探究。如實驗的學(xué)生分工,定期檢查學(xué)生的調(diào)查結(jié)果,及時解決學(xué)生在探究過程中發(fā)現(xiàn)的問題,召開課題探究交流會等。在教師的引導(dǎo)下,學(xué)生的主觀能動性被調(diào)動起來,興奮點被觸發(fā),好奇心得到鼓勵。他們不僅獨立地操作、思考,而且集體分析討論。他們不僅按計劃實施研究調(diào)查,而且走訪了環(huán)保局、污水處理廠等單位,向有關(guān)專家請教,有的還去圖書館查閱了許多有關(guān)的專業(yè)書籍。
3.2不斷修改實施內(nèi)容。
對于課題探究中出現(xiàn)的困難和新發(fā)現(xiàn),教師應(yīng)及時引導(dǎo)學(xué)生不斷修改探究計劃和實施內(nèi)容,如針對第三組學(xué)生的調(diào)查結(jié)果“目前河岸邊各種污染源密布,市民的環(huán)保意識還普遍不高”,及時修正了實施內(nèi)容,經(jīng)過詳細調(diào)查,提出了對浐溪進行綜合治理的設(shè)想?!爸赋鰶合粌H是建立污水處理廠的問題,更重要的是需要加強各職能部門,各位市民的環(huán)保意識”。學(xué)生還設(shè)計了一些在目前條件下切實可行的方案,其中“將計算機應(yīng)用到污水處理程序”受到有關(guān)專家的好評。
4.引導(dǎo)學(xué)生對課題的實施過程進行自我評價
4.1得出結(jié)論。
引導(dǎo)學(xué)生對調(diào)查結(jié)果進行整理、歸納,通過對浐溪水質(zhì)的測定和動、植物生長實驗,教師引導(dǎo)學(xué)生運用簡單的生物統(tǒng)計方法,統(tǒng)計調(diào)查記錄,分析整理數(shù)據(jù),綜合歸納概括出有關(guān)規(guī)律性的結(jié)論。
4.2指導(dǎo)寫論文。
指導(dǎo)學(xué)生進行論文撰寫,論文成形后對文章中的錯誤數(shù)據(jù)、觀點、語句等,及時給予指正,保證論文的科學(xué)性,體現(xiàn)探究的目標、方法、步驟和結(jié)論。
4.3評價研究結(jié)果。
組織學(xué)生進行論文答辯和交流,要求學(xué)生對課題研究的各方面有深刻的了解,要有較強的口頭表達能力和臨場應(yīng)變能力,為了在論文答辯中取得好成績,學(xué)生準備了大量圖表模型,設(shè)想了許多可能遇到的提問。最后教師對研究成果進行評價總結(jié)。
通過課外活動鍛煉,學(xué)生認識到:第一,科學(xué)知識不只是觀察到的事物的簡單報告,科學(xué)知識還是由原始材料緩慢地、試驗性地積累而成的知識體系。第二,收集到的原始資料產(chǎn)生于有計劃的觀察和實驗。第三,實驗和觀察的計劃是根據(jù)問題而制訂的,問題又產(chǎn)生于我們對先前的知識的總結(jié)所得來的概念。第四,總結(jié)性概念要受到問題解決的效果的檢驗,并通過檢驗不斷地得到修正和更新。
總之,探究教學(xué)的目的是培養(yǎng)學(xué)生探究未知世界的積極態(tài)度,認識到學(xué)習(xí)不再是為取得好分數(shù)而受到父母或老師的表揚,應(yīng)來源于對學(xué)習(xí)本身的興趣。探究過程有獨立的操作、思考,也有集體的分析討論,這樣既給予學(xué)生獨立思考、自我鉆研、自我決策、自我負責的機會,又在討論中形成對旁人觀點的容忍態(tài)度,樹立尊重科學(xué)事實的態(tài)度,以及依事實批判地思考的態(tài)度。這種既尊重個性發(fā)展,又重視集體合作的探究活動對學(xué)生的身心健康及日后工作都有極其重要的意義。
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傳統(tǒng)的環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)往往成為專業(yè)理論教學(xué)的附屬課程,開設(shè)的實驗課常常是驗證性、操作性實驗,內(nèi)容、形式簡單,容易操作掌握,不管是教師或是學(xué)生,未對實驗課付出足夠的重視及精力。實驗教學(xué)與工程實踐關(guān)系相差甚遠,知識聯(lián)系不緊密,難以使學(xué)生形成系統(tǒng)的專業(yè)知識及概念。大致體現(xiàn)在如下3個方面:①實驗類型過于單一,導(dǎo)致學(xué)生對上實驗課缺乏主動性與積極性,處于機械操作與被動接受狀態(tài),不能很好地鍛煉學(xué)生觀察問題、分析問題和解決問題的能力,不利于學(xué)生對實驗技能的系統(tǒng)掌握,更談不上學(xué)生的創(chuàng)新、創(chuàng)造能力的培養(yǎng);②實驗安排缺乏整體性及系統(tǒng)性,實驗教學(xué)內(nèi)容和手段相對陳舊,且落后于理論教學(xué);③實驗教學(xué)往往忽略了加強培養(yǎng)學(xué)生的能力與素質(zhì),多數(shù)實驗僅僅是為了促進學(xué)生對基礎(chǔ)知識的進一步理解與深化。
2專業(yè)實驗教學(xué)改革的創(chuàng)新與合理化建議
2.1“開放式”教學(xué)實習(xí)的組織與實施
以環(huán)境監(jiān)測這門專業(yè)課為例,它是環(huán)境工程的主干專業(yè)課程,其教學(xué)實習(xí)的主要目的是培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生獨立開展監(jiān)測工作的能力。在實際教學(xué)中可對環(huán)境監(jiān)測課程教學(xué)實習(xí)進行改革,即實施“開放式”教學(xué)實習(xí),從而使學(xué)生正確掌握“噪聲、水質(zhì)、土壤、大氣”等環(huán)境監(jiān)測項目的監(jiān)測方法與實施方案。具體做法如下:任課教師事先將各班學(xué)生分成多個實習(xí)小組(每組2~4名成員),然后根據(jù)已有的藥品、儀器設(shè)備等選定監(jiān)測對象及監(jiān)測項目,分別為各個小組制訂計劃,明確各小組的監(jiān)測對象、監(jiān)測項目、采樣位置、時間安排及分析方法;以小組為單位分發(fā)玻璃儀器、試劑藥品,實習(xí)期間儀器室及實驗室全天開放,1星期內(nèi)各小組都要獨自完成“噪聲、水質(zhì)、大氣、土壤”等實習(xí)項目的監(jiān)測任務(wù)。實習(xí)完成后,各小組歸還剩余試劑藥品、上交洗凈的玻璃器皿等,全班所有小組集中進行交流討論實習(xí)中存在的問題和收獲,每個學(xué)生提交1份實習(xí)報告?!伴_放式”教學(xué)實習(xí)的優(yōu)點在于可充分利用已有的試劑藥品及儀器設(shè)備,讓學(xué)生外出獨立取樣,并根據(jù)采樣地點和周圍環(huán)境狀況來確定監(jiān)測方法及監(jiān)測項目,還可以讓學(xué)有余力的學(xué)生就不同監(jiān)測方法進行比較研究。這樣不僅能激發(fā)學(xué)生對實驗的興趣,又可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力及解決問題的能力;此外,就實驗中產(chǎn)生的現(xiàn)象與問題,教師指導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料及文獻,并在方法上對某些實驗進行改進,以便更好地調(diào)動學(xué)生的求知欲,讓學(xué)生充分享有自主學(xué)習(xí)、獨立思考、自由發(fā)揮的時間和空間。通過“開放式”教學(xué)實習(xí),能夠在很大程度上提高學(xué)生的動手能力,學(xué)生將會更清楚地認識環(huán)境監(jiān)測的全過程,并通過監(jiān)測校園周邊環(huán)境,更清楚地意識到環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)狀。
2.2將實驗室變?yōu)樯a(chǎn)模擬現(xiàn)場
環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)的主要目標是培養(yǎng)學(xué)生進行工程設(shè)計和實踐的能力,它是實踐性很強的專業(yè),實踐在工科人才培養(yǎng)中是主要的甚至是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)和階段。因此,在水處理實驗教學(xué)中為了再現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程,可以購置一套與水處理相關(guān)的設(shè)備模型,如圓型曝氣池、氣浮池、絮凝沉降池、生物塔式濾池、生物膜轉(zhuǎn)盤、普通快濾池等,這樣在實驗教學(xué)中,可使學(xué)生清晰直觀地認識這些在生產(chǎn)場地難以了解的水處理設(shè)備的功能及內(nèi)部構(gòu)造。通過這種模擬生產(chǎn)現(xiàn)場的實驗,模仿實際生產(chǎn),進行實驗操作,這種實驗更接近工業(yè)實際生產(chǎn),學(xué)生能充分接觸體驗到專業(yè)理論和專業(yè)基礎(chǔ)與生產(chǎn)相聯(lián)系的實例,減小了學(xué)生對實際生產(chǎn)的距離感。學(xué)生通過操作運行這些實際處理工藝,會對整個設(shè)備及工藝有更加完整的掌握和認識,從而有效提高學(xué)生的專業(yè)實際操作技能。
2.3加強具有工程背景的教師隊伍建設(shè)與交流
為了更好地培養(yǎng)環(huán)境工程專業(yè)人才,師資隊伍建設(shè)應(yīng)從以下方面著手:培養(yǎng)建立具有工程背景及實踐經(jīng)驗的教師隊伍,創(chuàng)造條件積極鼓勵教師和企業(yè)進行合作交流,組織教師在崗培訓(xùn);聘請較高學(xué)術(shù)水平和實踐經(jīng)驗的企業(yè)工程技術(shù)人員參與學(xué)校的人才培養(yǎng)工作;建立實習(xí)實訓(xùn)平臺,健全完善校內(nèi)實習(xí)實訓(xùn)基地,為培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力奠定良好的基礎(chǔ)和條件;聯(lián)合相關(guān)企業(yè),建立長期、穩(wěn)定的產(chǎn)學(xué)研合作基地。另外,由于常州大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)辦學(xué)歷史較短,經(jīng)驗缺乏,需要借鑒其他高校環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)的成功經(jīng)驗,并與校外同行進行廣泛的交流合作。
2.4增加和整合環(huán)境工程專業(yè)實驗課
培養(yǎng)具有較強創(chuàng)新能力與動手能力、善于理論與實際相結(jié)合的環(huán)境工程專業(yè)人才是環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新的主要目的,因此,應(yīng)加大力度調(diào)整傳統(tǒng)實驗課程體系與模式,加強環(huán)境工程專業(yè)實驗課教學(xué)。要打破常規(guī)的按照教學(xué)建制和課程標準單獨設(shè)立實習(xí)、實驗及設(shè)計的條塊分割布局,全面考慮課程設(shè)置的獨立性、課程之間的相關(guān)性及專業(yè)知識的系統(tǒng)性,對實習(xí)、實驗及設(shè)計進行優(yōu)化重組,減少驗證性實驗,增加探究性、綜合性及設(shè)計性實驗,從而整合成綜合實驗教學(xué),突出學(xué)生創(chuàng)新能力和工程能力的培養(yǎng)。綜上所述,環(huán)境工程各專業(yè)實驗課可以考慮綜合開設(shè),即進行專業(yè)綜合實驗教學(xué)。專業(yè)綜合實驗的開展有以下優(yōu)點:①能夠大量減少驗證性實驗的數(shù)目,減少實驗的重復(fù)和試劑藥品的浪費;②可使學(xué)生從全局出發(fā)考慮問題,加深學(xué)生對專業(yè)知識的理解,并有利于提高學(xué)生認識、設(shè)計和解決問題的綜合能力,從而融會貫通環(huán)境工程的各門專業(yè)課知識。學(xué)生在完成專業(yè)綜合實驗學(xué)習(xí)后,增加專題實驗的學(xué)習(xí),專題實驗教學(xué)時間可以安排為3~4周。專題實驗教學(xué)過程應(yīng)以學(xué)生為主體,而指導(dǎo)教師主要負責實驗指導(dǎo)書的編寫,僅對學(xué)生提出實驗?zāi)康募耙?,并?jù)此提供相關(guān)實驗材料和儀器設(shè)備,負責實驗結(jié)果的檢查及指導(dǎo)。專業(yè)實驗開始前,首先要求學(xué)生查閱相關(guān)的資料、文獻,并整理出詳細的實驗計劃方案,交給指導(dǎo)教師審查。在具體的實驗中,應(yīng)重點培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題及解決問題的能力,要求學(xué)生掌握相關(guān)的實驗儀器設(shè)備的操作技能,從而加強對學(xué)生動手操作能力的培養(yǎng)。因而,通過專業(yè)專題實驗的教學(xué),可以充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性,促進學(xué)生查閱文獻、設(shè)計安排實驗方案、實驗動手等能力的提高,訓(xùn)練學(xué)生分析、解決問題的能力、整理分析處理實驗數(shù)據(jù)的能力,讓學(xué)生及時掌握了解國際前沿科學(xué)研究動態(tài),激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識,在創(chuàng)新實驗操作過程中逐步掌握思考問題、分析問題及解決問題的方法,不斷提高學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。
2.5學(xué)生畢業(yè)(設(shè)計)論文與教師實驗課題結(jié)合
取消學(xué)生當前大量開展的綜述性研究的畢業(yè)(設(shè)計)論文,撰寫的研究論文要有一定的工程研究背景,以工程性實驗或綜合性實驗為基礎(chǔ)。學(xué)生的畢業(yè)(設(shè)計)論文要以教師自己主持或參與的工程項目和科研項目或親身所做的研究性實驗課題為基礎(chǔ),聘請在生產(chǎn)一線的工程技術(shù)人員做畢業(yè)(設(shè)計)論文指導(dǎo)教師,通過把畢業(yè)(設(shè)計)論文與實際項目及實驗掛鉤,使學(xué)生更投入、更有針對性地進行實驗研究,從而提高畢業(yè)(設(shè)計)論文的質(zhì)量。如,以教師現(xiàn)有的中國科學(xué)院土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點實驗室開放基金課題“生物黑炭增匯及減排溫室氣體效應(yīng)的微生物機制研究”作為畢業(yè)論文實驗研究素材,該項目牽涉知識面廣,不僅要求具備相關(guān)的環(huán)境工程專業(yè)知識,而且要求具備材料學(xué)及環(huán)境微生物學(xué)等方面的知識。在具體的實驗中,學(xué)生不僅要根據(jù)科研基本要求,積極查找相關(guān)文獻,并設(shè)計實驗實施方案及步驟,還要親自測定實驗數(shù)據(jù),從而完成實驗研究任務(wù),最后對實驗數(shù)據(jù)進行分析整理和總結(jié),向指導(dǎo)老師提交實驗研究數(shù)據(jù)和論文。學(xué)生完成的研究論文及在實驗中發(fā)現(xiàn)的所有問題,一方面有利于豐富教師的科研成果,并可作為教師科研數(shù)據(jù)的參考,另一方面教師可以根據(jù)學(xué)生的創(chuàng)新研究思路,開辟新的研究內(nèi)容和方向。這樣不僅能保證順利完成科研任務(wù),而且有利于培養(yǎng)和提高學(xué)生的實驗創(chuàng)新能力。這種以實際的科研課題為基礎(chǔ)的畢業(yè)(設(shè)計)論文研究,可激發(fā)學(xué)生的科研學(xué)習(xí)興趣。
2.6實驗過程注意實施綠色化
作為環(huán)境保護工作的參與者及執(zhí)行者,在實驗全過程中注意保護環(huán)境。如,在設(shè)計實驗的過程中,盡量選用不造成二次環(huán)境污染的藥品,減少向環(huán)境中投放的化學(xué)物質(zhì)量,做到微量化和無害化地使用藥品試劑;此外,不隨意排放在實驗過程中產(chǎn)生的有害、有毒物質(zhì),通過利用專用的容器分類收集,然后集中統(tǒng)一送至相關(guān)部門進行無害化處理。
3結(jié)語
Abstract: By exploring the practice teaching reformation on environmental microbiology,combined with the features of discipline development, and establish scientific mode of practice teaching clearly understanding the students' interesting points, reflecting the idea of students' main position, expand their developmental space, given a reasonable evaluation system, to promote comprehensively improvement on students' overall quality and application capabilities, and providing new ideas on promoting the process of practice teaching reform.
關(guān)鍵詞: 環(huán)境微生物學(xué);實踐教學(xué);教學(xué)改革
Key words: Environmental Biology;teaching practice;teaching reform
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)19-0245-02
0 引言
環(huán)境微生物學(xué)是環(huán)境類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)必修課程,是一門具有較強的實踐性和應(yīng)用性的學(xué)科,因此本課程的實踐教學(xué)部分有著舉足輕重的作用。學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)、基本操作技能和相關(guān)知識的訓(xùn)練就是靠實踐教學(xué)來保證的。本文結(jié)合環(huán)境微生物學(xué)實踐教學(xué)改革,從實踐教學(xué)模式方面進行探討,有利于提高教學(xué)質(zhì)量,加強學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。
1 轉(zhuǎn)變觀念,提高實踐教學(xué)效果
目前實踐教學(xué)基本上都是按照教學(xué)計劃來組織教學(xué)的,實驗內(nèi)容無變化,結(jié)果唯一,學(xué)生參與實踐教學(xué)完全處于被動狀態(tài)。在這種模式下,雖然實驗?zāi)芰ψ鳛橹R傳授,但是使得學(xué)生缺乏創(chuàng)新性的應(yīng)用能力。我們對環(huán)境微生物學(xué)實踐教學(xué)改革探索,從構(gòu)建實踐教學(xué)新模式的思路出發(fā),以學(xué)生興趣源為導(dǎo)向改善實踐教學(xué)的內(nèi)容,以學(xué)生為主體調(diào)控運行模式,加強師資建設(shè)保障管理體系,構(gòu)建合理的評價體系,才能真正提高實踐教學(xué)效果。
2 建立科學(xué)的實踐教學(xué)模式
2.1 明確學(xué)生興趣源,提高學(xué)習(xí)的主動性 環(huán)境微生物學(xué)屬于交叉性廣的學(xué)科,而且內(nèi)容覆蓋面很大。緒論在一門課的教學(xué)中具有很重要的導(dǎo)向作用[1],在教學(xué)的過程中,用實際生活中的現(xiàn)象和例子,引起學(xué)生的好奇心,進而對環(huán)境微生物學(xué)有強烈的求知與探索,對實驗教學(xué)產(chǎn)生根本性的影響。明確了學(xué)生感興趣的方向,可激發(fā)學(xué)生無限探索的求知欲,也是學(xué)生學(xué)習(xí)主動性提高的過程。
2.2 轉(zhuǎn)變實驗教學(xué)方法,體現(xiàn)學(xué)生主體本位 在實驗教學(xué)的過程中,學(xué)生對知識的學(xué)習(xí)是知其然不知其所以然,對于不能理解接受的知識,就會很快的遺忘,所以要充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,就需要學(xué)生的全程參與。環(huán)境微生物學(xué)實驗讓學(xué)生進行課前的準備工作,可以掌握實驗的原理和常規(guī)操作,就會加快實驗的進程和提高實驗效率。為使學(xué)生盡早的進入專業(yè)領(lǐng)域的學(xué)習(xí),學(xué)生需參與到教師的科研當中,培養(yǎng)學(xué)生研究的思維方式和科研素質(zhì),充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)新能力,進一步培養(yǎng)學(xué)生動手能力和實驗設(shè)計的能力。
積極調(diào)整實驗教學(xué)內(nèi)容,理順課程中實驗教學(xué)相關(guān)性,構(gòu)建實驗教學(xué)課程體系,合理使用多媒體輔助教學(xué)系統(tǒng)來展現(xiàn)或模擬實驗、實踐教學(xué)過程,強化基本實驗技能培養(yǎng),提高綜合解決問題的能力[2]。對于基礎(chǔ)性的實驗,要讓學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識和基本實驗操作技能,做到固本培元。教師要指導(dǎo)學(xué)生樹立多動手的意識,多提供條件讓學(xué)生反復(fù)做,進而不斷的拓寬實驗的知識面,讓學(xué)生主動投入到實驗的學(xué)習(xí)和操作中,改變學(xué)生“照方抓藥”的習(xí)慣,體現(xiàn)主體學(xué)習(xí)的意識。
學(xué)生掌握一定的環(huán)境微生物實驗技能,隨著實驗教學(xué)內(nèi)容的不斷深入,需讓學(xué)生從驗證性實驗轉(zhuǎn)向綜合設(shè)計型實驗。如:實驗指導(dǎo)書中建立學(xué)生感興趣的,有較強設(shè)計性、工藝性、系統(tǒng)性和應(yīng)用性的題目,讓學(xué)生自主選擇。從方案的確立、具體操作步驟的建立和最終的實施,給予學(xué)生指導(dǎo)性和啟迪性的幫助,擴大學(xué)生對實驗結(jié)果的關(guān)注。實驗教學(xué)方法的改革應(yīng)有利于充分調(diào)動學(xué)生的積極性、主動性和創(chuàng)造性;有利于培養(yǎng)學(xué)生觀察,思考、分析和解決問題的能力;以及培養(yǎng)學(xué)生在科學(xué)實驗中嚴肅的態(tài)度、嚴密的方法和嚴謹?shù)淖黠L[3]。
2.3 加大學(xué)生交流平臺,拓寬發(fā)展空間 培養(yǎng)多元化創(chuàng)新性人才,需要走出教室,走出校門。在實踐教學(xué)中,我們以環(huán)境微生物學(xué)課程為平臺,經(jīng)常組織環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)和農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境等專業(yè)的學(xué)生和老師,對感興趣和熱門的課題,開展討論會,交流經(jīng)驗,共享資源。校外的實踐教學(xué)中,利用學(xué)校的產(chǎn)學(xué)研合作條件,建立穩(wěn)定適合教學(xué)要求的校外實習(xí)實踐教學(xué)基地。如學(xué)生學(xué)習(xí)了原生動物和微型后生動物的形態(tài)、分類、營養(yǎng)因素及生活習(xí)性后,組織學(xué)生到污水處理廠參觀學(xué)習(xí)活性污泥和生物膜的運行情況,找到理論知識的相關(guān)應(yīng)用場所。同時學(xué)生還能掌握設(shè)備運行原理和操作,在綜合設(shè)計性實驗中,得到意想不到的結(jié)果,獲得創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)效果;有目的性的思考問題,提出獨到的見解,拓寬了學(xué)生的發(fā)展空間。
2.4 客觀評價體系,全面展現(xiàn)學(xué)生能力 實踐教學(xué)改革中,學(xué)生成績的評價體系也要相應(yīng)的進行改變,采取“知識—能力—素質(zhì)”綜合的考核辦法[4]。實驗教學(xué)考核部分包括學(xué)生的實驗準備工作、操作技能和實驗報告。學(xué)生能夠在預(yù)習(xí)和自學(xué)的情況下,對實驗進行準備,可體現(xiàn)學(xué)生獨立思考和收集信息的能力;操作部分是常規(guī)儀器的使用操作和環(huán)境微生物基本技能操作,能夠反映學(xué)生觀察、動手、分析問題和解決問題的能力;實驗報告的獨立完成,體現(xiàn)學(xué)生概況總結(jié)能力和表達能力,如文字表述、繪圖、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和圖表分析。實訓(xùn)教學(xué)考核包括提問過程和報告的撰寫,可采用現(xiàn)場提問、討論陳述、實訓(xùn)答辯和撰寫小論文等方法。環(huán)境微生物學(xué)實踐教學(xué)新的評價體系,從學(xué)生理論知識的掌握、實踐能力的提高和綜合素質(zhì)的培養(yǎng),全方位和多角度考核學(xué)生各方面的能力,體現(xiàn)考核體系的客觀性和合理性。
3 結(jié)語
現(xiàn)代社會需要創(chuàng)新性和復(fù)合性人才,結(jié)合環(huán)境微生物學(xué)來自實踐的學(xué)科特點,實現(xiàn)實踐教學(xué)的改革,是發(fā)展的趨勢和改革方向。在限定學(xué)時的情況下,拓展無限的教學(xué)內(nèi)容,建立新的實踐教學(xué)模式,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,體現(xiàn)學(xué)生的主體本位,拓寬學(xué)生的發(fā)展空間,促進學(xué)生綜合素質(zhì)和應(yīng)用能力的全面提高。在實踐教學(xué)改革的過程中積極探索和不斷實踐,提高環(huán)境微生物學(xué)總體教學(xué)效果和水平,為進一步推動實踐教學(xué)改革的進程提供一些新的思路。
參考文獻:
[1]張文治,孫曄等.深化課程改革,提高教育質(zhì)量—《微生物學(xué)》重點課程建設(shè)的探索與實踐[J].微生物學(xué)通報,2007,34(2):386-389.
[2]夏煥章.建立實踐教學(xué)體系,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量[J].實驗技術(shù)與管理,2008,25(10):29-31.