王淑勤，刘建芝，张耀宇

(华北电力大学 环境科学与工程学院，河北 保定 071003)

大学生创新性实验对培养创新型人才的影响

王淑勤，刘建芝，张耀宇

(华北电力大学 环境科学与工程学院，河北 保定 071003)

根据“高分子复合絮凝剂处理脱硫废水的研究”和“负载TiO2光催化协同吸磷的实验研究”现已结题的两项大学生创新实验，分析大学生创新实验中学生们的实验成果，浅谈大学生创新性实验对培养创新型人才的影响。

大学生创新性实验；高分子复合混凝剂；负载TiO2光催化；创新型人才

21世纪人类面临的最大问题是如何开发人的创新能力，以及发挥人的潜能和提高解决复杂间题的能力，以利于人类更好地处理全球性问题。只有培养出大批具有创新思维和创新能力的创新型大学生，才能使我们有能力参与日趋激烈的国际竞争，并保证在竞争中立于不败之地。大学生创新性实验计划是教育部为了提高本科教育质量、培养创新型人才的一项重要举措。大学生在创新实验过程中，不仅学习到课本以外的知识、拓宽视野，而且培养了创新能力、实践操作能力、合作协调能力等[1]。

笔者在对“水污染控制工程”课程的基本实验项目-混凝实验进行综合改进，形成了混凝设计性实验，使学生通过方案设计、分析测定、结果讨论等过程，将理论知识和实际问题有机地结合，激发了学生进行科研实验的兴趣。教学实践结果表明，混凝实验的综合性改革便于落实研究性教学实践环节的教学，有利于学生综合能力的提高[2]。还经过不断探索和长期的教学改革和实践，形成了水污染控制工程与理论教学紧密相关的，由课内实验、课程设计、综合实验、创新实验组成的较为完善的实践教学体系。实现了水污染控制工程实践教学改革与创新能力培养[3]。在取得以上实验实践基础上，笔者结合指导两项创新实验的实践和心得体会，对大学生创新性实验取得的成果，以及对培养创新型人才的影响，谈谈个人认识。

1 大学生创新性实验取得的成果

1.1 高分子复合絮凝剂处理脱硫废水的研究

通过此次国家级大学生创新性实验，学生们学会了絮凝剂的制备，包括锌镁铝絮凝剂和改性锌镁铝絮凝剂柱撑黏土的制备。主要从针对反应器的设计、絮凝处理实验及吸附处理实验、改性土比表面积分析、试验最佳条件的确定四方面进行研究。在创新实验过程中，学生们通过自己的亲身实验证实了很多结论，通过学生自己查阅相关文献制作了反应器，提高了学生们的工程意识。通过正交实验得出了复合锌镁铝絮凝剂中氯化锌、氯化镁和硫酸铝的最佳浓度比和最佳体积比，以及最佳碱化度。对比直接使用锌镁铝絮凝剂处理铬水样与使用锌镁铝絮凝剂柱撑改性土对铬水样的去除效率可知，改性土投加量仅合约0.833mL絮凝剂用量效率可达60%以上，仅用絮凝剂则投加25mL效率仍不到40%，所以柱撑后絮凝剂用量大大减少，且效率明显提高。对比仅使用羟基铝柱撑改性土和使用复合锌镁铝絮凝剂柱撑改性土的处理效率，复合之后处理效率提高56.67%～65.70%，证明了进行高分子复合的必要性。通过柱撑，不仅提高了黏土的吸附性能，大大降低了药剂的投加量，且絮凝剂柱撑改性土沉降性能较好，解决了絮凝剂难以与水分离的问题。通过对不同浓度镍水样的处理，得出了复合锌镁铝絮凝剂柱撑改性土(江苏土)处理镍水样适用的浓度范围，在浓度为5～8mg/L之间，改性土投加量6g/L时，效率可达65%以上。

由比表面积分析(BET)可知，改性江苏土比表面积49.788m2/g，改性福建土比表面积25.395m2/g。对改性福建土与江苏土进行BET分析，从理论上验证了改性江苏土吸附的优良特性的原因，从孔径分析图可以得出相同孔径下江苏土占的体积为0.02517mL/g比福建土的0.01250mL/g高出一倍以上，所以相较福建土来说，江苏土吸附容量大，比表面积也高出近一倍，所以改性江苏土对铬、镍重金属离子的去除效率以及除浊效率都比改性福建土高。

1.2 负载TiO2光催化协同吸磷的实验研究

通过此次省级大学生创新性实验，学生们学会了改性二氧化钛催化剂的制备，包括掺氮TiO2、掺氮氟TiO2、SiO2/TiO2复合粒子和粘土柱撑TiO2的制备。本项目主要从催化剂的制备、反应器设计、光催化实验、催化剂及土壤的结构分析四方面进行研究。创新实验过程中，学生们通过查阅文献，虽然走了很多弯路，但是也学会到了很多，无论是对实验的深度还是宽度都有了他们自己的理解。

图1 30min和180min各种催化剂吸附和光催化除磷效率图

用制备的各种改性TiO2催化剂处理含磷废水，可以发现单掺改性的TiO2吸附效果和光催化效果高于纯TiO2，双掺的TiO2高于单掺的TiO2，柱撑土改性的TiO2最高如图1所示。

图2 各种TiO2催化剂的XRD图

此创新实验项目还锻炼了学生们对XRD的初步认识。由图2可知，纯TiO2由锐钛矿型和金红石型两种晶型构成，经掺杂改性后的掺氮TiO2和掺氟TiO2晶型全部为锐钛矿型。研究表明，TiO2的三个晶型(板钛矿型、锐钛矿型和金红石型)中锐钛矿型的活性最高，因此掺杂能有效抑制锐钛矿向金红石的转变，进而提高催化剂的活性；与纯TiO2的衍射峰角度相比，掺氟TiO2发生了较大程度的偏移，这说明TiO2八面体结构产生了畸变和缺陷，这些缺陷位置作为新的活性中心，降低了光生电子和空穴的复合机率，有利于捕获更多的电子，因此光催化活性得到提高。

2 大学生创新性实验对培养创新型人才的影响

2.1 学会将理论应用到实践当中

古人曾经说过“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。实际操作能力的提高是当代大学生强化和应用理论知识的一种方法。书本上的内容，大都是实际问题抽象到理论高度的结论性知识。但是在实际运用当中，面对形形色色的实际问题，很难将已有的知识灵活应用[4]。学生们参加创新性实验，在老师的帮助之下，出于大学生们对自身的认识和专业知识的理解，让他们自行设计和进行实验从而使得他们能够认识到理论联系实际的重要性，提高学生的工程意识，达到了真正学以致用的目的。为思想的创新奠定基础。

2.2 提高了大学生的综合科研能力

在项目进行过程中，查找文献和论文以及方法思路的调整给学生科研素养的提高奠定了一定的基础。在项目遭受瓶颈的时候，冷静的思考和分析，锻炼了学生严谨的理解事物的能力和分析判断的能力。在项目最后阶段，论文的书写弥补了科研写作能力的不足，为大学最后一年的毕业论文做好准备。在各个环节中，学生都以设计者的角色出现，发挥了他们的主观能动行，掌握了一定的研究方法。为能力的创新奠定基础。

2.3 增强学术交流的艺术

互动过程贯穿于创新创业整个项目之中。无论是与小组成员之间的沟通，还是与指导老师的交流都是非常重要的，这就要求学生学会一定的交流技巧。在与其他成员的合作中，培养了良好的团队精神和合作意识，也懂得了如何求同存异，达到共识。在老师的指导和鼓励下，增强了与老师的探讨和沟通，认识到科研对老师和学生来说是一个师生互补、教学相长的过程[5]。多种场合与不同的人沟通，使得学生的学术交流能力得到了提升。

2.4 认识到创新的重要性

创新是一个国家和进步的灵魂，尤其我国处于快速发展的时期，更加需要发挥科技人才的积极性、主动性和创造性，大学生创新创业项目正是实现人才培养的有效途径之一[6]。在实践锻炼过程中，创新点的发掘有助于学生不断的提高创新意识，更使大学生们了解到什么是真正的发明与创新，同时也激发了他们发明创新的兴趣。

3 结语

总之参加大学生创新性实验项目后，学生的实践能力和创新能力均得到加强，知识迁移和应用能力、创新思维能力、解决工程实际问题的能力得到了培养和训练。获得“创青春”河北省大学生创业大赛省部级特等奖2项；第五届全国高校环保科技创新设计大赛省部级二等奖1项，优胜奖2项；中国(河北)青年创新创业大赛十佳创业奖1项；校级节能减排大赛二等奖2项。

[1] 刘春英. 大学生创新实验项目实践与深度思考[J].石油教育,2015(5):59-61.

[2] 王淑勤,刘明珠,王可心. 混凝设计性实验在研究性教学中的应用[J]. 实验技术与管理,2015(11):31-34,57.

[3] 王淑勤,冯亚娜. 水污染控制工程实践教学改革与创新能力培养[J]. 教育教学论坛,2012(40):55-56.

[4] 陈丽娜. 将综合性设计性实验和大学生创新实验项目结合起来[J]. 信息系统工程,2011(1):46-48.

[5] 葛敬岩,齐 妍,陈芳芳,等. 教学相长在大学生创新实验中的体现[J]. 吉林医学,2014(15):3424.

[6] 王 伟,胡真虎,苏馈足,等. 大学生创新实验项目教学改革和实践[J]. 实验科学与技术,2014(5):178-179，202.

(本文文献格式：王淑勤，刘建芝，张耀宇.大学生创新性实验对培养创新型人才的影响[J].山东化工，2017，46(04)：126-127.)

Effect of College Students Innovation Experiment on Cultivation of Innovative Talents

WangShuqin,LiuJianzhi,ZhangYaoyu

(School of Environmental Science and Engineering,North China Electric Power University,Baoding 071003，China)

According to the two college students innovative experiment conclusions——" Research of desulfurization wastewater treatment by composite polymer flocculant " and " Experimental study of phosphorus by doped TiO2photocatalytic synergistic adsorption ",the experiment results of the students in the innovative experiment are analyzed. The Influence of Innovative Experiment on Cultivating Innovative Talents was discussed.

college students' innovative experiment；polymer composite coagulant；doped TiO2photocatalysis；innovative talents

2016-12-26

本文系河北省教改项目的研究成果(编号2016GJJG367)。 项目名称：面向新能源、化工环保复合型人才培养的能化专业综合改革

王淑勤(1965—)，女，定州人，博士，教授，主要从事大气和水污染治理技术方面的研究。

G642.0

B

1008-021X(2017)04-0126-02