数学在环境工程中的应用

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数学在环境工程中的应用范文第1篇

[关键词] 环境工程微生物学 生物化学 实验教学

环境工程微生物学是环境工程专业的专业基础必修课，它是生命科学和环境科学与工程的交叉学科，具有极强的实践性和应用性。该课程与“三废”的生物处理，尤其是有机废水的生物处理密切相关，因为有机废水的生物处理法具有取材方便、造价低、无二次污染、运行效果好等诸多优点。目前，有机废水的生物处理在世界范围内已经普遍采用。由此可见，学好环境工程微生物学这门课程，为后续专业课水污染处理工程的学习打好坚实的基础是非常关键的。中国石油大学环境工程微生物学为72学时，其中26学时为实验课。

一、提前夯实生物化学基础知识

生物化学是中国石油大学环境工程专业学生学习环境工程微生物学前的一门专业基础必修课，主要研究生物体分子结构与功能、物质代谢与调节以及遗传信息传递的分子基础与调控规律。掌握好生物化学基础知识对于学好环境工程微生物学至关重要，因此要充分重视生物化学课程的教学。

由于生物化学内容非常繁琐，需要对重要内容进行重点讲解，从而使学生能够掌握为以后学习环境工程微生物学所必需的生物化学基础知识，学生需要掌握的知识点包括：组成生物体的大分子结构与功能，尤其是蛋白质与核酸的结构与功能；酶的结构特征、催化特性及酶促反应动力学；糖类、脂类及的代谢；核酸的生物合成及遗传信息的传递规律；生物大分子之间的代谢联系及调控。以上内容的掌握对于以后学习微生物的分子结构、代谢规律及微生物在环境污染治理过程中应用的理论基础非常重要。比如，脂肪酸的β-氧化的理论就可以运用到环境中石油烃的降解过程，还有糖分解代谢的理论对于微生物的营养及生理内容是非常必要的，同样蛋白质、核酸的结构及性质的理论知识在灭菌、遗传育种、微生物产物分离提纯等方面的应用也极为重要。

二、加强数学推导在教学中的应用

环境工程微生物学是为工程利用奠定理论基础的课程，很多基础知识具有丰富的数学规律，可通过数学推导、计算来帮助学生理解基础理论，同时也为后期工程技术利用和设计打下数学计算功底。在微生物产能、酶动力学、微生物生长动力学、BOD5、可生物降解性与降解规律等方面的学习上，让学生利用数学计算，凭数据由学生自己顺理成章地得出结论，教师进行进行总结，就把基础理论深深地刻在学生的脑子里。因为在计算过程中，每一步计算都蕴涵着化学、物理学基础理论，整个计算是将那些已经具备的理论用于解决具体实际问题，学生有兴趣也具有可操作性。

三、更新实验教学内容，加大新知识和新技术的传授

微生物学和环境科学知识的更新推动着环境工程微生物学这门新兴的边缘学科不断向前发展，特别是日新月异的分子生物学技术已渗透到环境工程应用的各个领域。为了紧跟时代和学科发展的步伐,培养高质量人才，必须让学生熟悉和掌握学科前沿新的理论知识和操作技术，从而为他们将来工作研究打下良好的基础。近年来，分子生物学、基因组学和生物信息学等学科迅猛发展，并且向微生物学领域不断渗透，进而形成一个新的交叉学科分支微生物分子生态学(molecular microbial ecology)，它为我们全面客观地研究微生物生态系统提供了新的技术手段。这项技术需要研究者掌握DNA提取及纯化技术、DNA琼脂糖凝胶电泳技术和PCR基因扩增技术。针对这一点，我们就可以给学生设计一个环境工程微生物学的大实验，以石油污染地下水为样品，从DNA的提取、纯化，凝胶电泳检测，到细菌16S rDNA基因扩增，让学生自己操作一遍。通过这一实验的学习，使学生对当今环境工程微生物学的前沿技术都有一定的了解和掌握。

四、丰富教学手段

在授课过程中，单纯的讲授环境工程微生物学的基本理论知识，学生接受起来比较枯燥，晦涩难懂。如果在授课时，以环境问题为突破口，以微生物学知识为基础，以如何解决实际环境问题为目标，适当增加案例教学内容，可以使学习思路更清晰、理解更透彻，更准确地掌握微生物学理论和方法在处理实际环境问题时的应用。在讲授本课程时，笔者主要是通过以下几个方面丰富教学手段：

1.介绍相关老师在环境领域取得的成绩

在课堂教学时，将相关科研课题融入到教学内容中，使学生了解课题的需要解决的问题及解决途径，并了解我校该领域的研究成果，激发他们的听课兴趣，从而取得了良好的教学效果。在教学过程中，如讲到微生物的营养与生理时，介绍环境学科相关老师从事石油污染土壤的生物修复技术、循环冷却水应用过程中的生物控制技术等课题所分离的菌种的培养条件及生长特征；讲到微生物生态时，可结合DGGE技术分析微生物群落动态变化在相关课题中的应用。

2.实现多媒体教学，更直观展现教学内容

由于环境样品中微生物的复杂性和多样性，应用传统的教学方法不便于更好的展示微生物的形态结构和动态变化过程。多媒体教学与传统教学相比，能更加生动形象、栩栩如生的展现微生物的特点，提高学生的学习兴趣和参与度，从而使学生更好的掌握微生物学知识。首先，可以在多媒体课件中放入大量彩色的宏观及微观图片、flas，从而更直观的反映微生物细胞和群体形态特征以及繁殖规律，这样有利于学生对新知识的吸收掌握。其次，可以使用录像教学，将教学录像链接到环境系的网站上，这样可以学生利用网络资源去强化掌握学科知识。

3.参观实习

在教学实践方面，强化第二课堂的教学，安排学生到学校附近城市污水处理厂、垃圾填埋场等单位参观。强化课堂上学习的理论知识，如活性污泥在处理污水的应用、垃圾填埋场中的污染物生物降解的方式。鼓励学生提出对所参观的处理工艺的不足，并通过讨论提出优化的解决方案，这样既巩固了学生对环境微生物学知识及相关环境问题的理解，提高了学习兴趣，又培养了学生的环境意识。

五、结语

作为未来我国环境保护领域的主干力量，环境工程专业学生理论知识水平及实践能力将直接关系到我国未来相关领域的环保水平。我们应针对环境工程专业的学生在知识结构上的特点，不断探索相应的教学方法，激发学生的学习兴趣，使学生既能掌握环境化学的基本理论，又具有运用所学知识解决环境问题的能力。

参考文献：

[1]周群英.环境工程微生物学(第三版)[M].北京：高等教育出版社，2008.

数学在环境工程中的应用范文第2篇

中图分类号：TU71 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2013）-12-0194-01

一、计算流体动力学概述

计算流体动力学即Computational Fluid Dynamics ，简称为CFD，是伴随着计算机技术与数值计算技术发展而来的一种先进技术，可以实现对流体流动及换热模拟，在航空航天、能源、石油化工、建筑工程等众多领域内获得广泛应用。在建筑领域应用计算流体动力学技术，可以对小区建筑物是空气流动、室内通风、室内供热制冷设备布置、建筑物与外界环境换热等状况进行模拟与研究，从而提高建筑设计方案的科学性及合理性，打造宜居环境。

（一）计算流体动力学分析方法

计算流体动力学技术的应用，是在计算机基础上，对实际流体流动状况进行模拟仿真。其技术实现的基本原理为：通过数值求解控制流体流动微分方程，获得流体流动流场在区域范围内离散分布状况。计算流体动力学技术分析方法主要分为三个环节，分别为数学物理模型构建、数值算法求解与结果可视化。

1.数学物理模型构建。针对所需要研究的流动问题，通过构建数学物理模型进行描述与研究。在建筑环境领域，其流体流动问题主要是进行不可压流体粘性流体流动控制微分方程求解，为此，可以建立湍流模型并进行数值求解。如下公式为粘性流体流动控制微分方程：

在方程中，S代表源项，Γ代表扩散系数，p代表密度，其变量φ所代表的物理量不同，其方程含义不同。在应用该方程的基础上，可以进行建筑工程环境中温度、浓度、流场速度等物理量分布。

2.数值算法求解。考虑到粘性流体流动控制微分方程具有较强的非线性特征，只能应用数值方法进行求解。为此，应对求解区域进行离散处理，一般采取有限元、有限差分、有限容积等离散形式。在进行不可压流动与传热问题研究时所采取有限容积法进行离散。通过离散，可以获得代数方程并进行求解，获得流场离散分布。

3.结果可视化。单纯进行方程求解无法让一般工作人员进行理解，应用计算流体动力学技术将速度场、温度场等进行模拟描述，通过计算机图形，直观表达出模拟结果。在可视化处理后，可以将复杂数值以直观图像进行显示，便于非专业工作人员理解。当前，应用计算流体动力学技术，可以生成静态速度图、静态温度场图，并可以描绘出流场轨迹。

（二）计算流体动力学技术优势

在建筑环境工程中，其建筑群风环境预测、室内热环境、风环境、设备性能等均是通过试验方式来实现，如进行风洞试验等，其试验存在着一定缺陷，且试验周期较长。应用计算流体动力学技术进行计算机仿真模拟，其成本较低，速度较快，且模拟真实度较高，其模拟准确性有保障。应用计算流体动力学技术可以生成可视化结果，可以为建筑设计及优化发挥指导意义。

二、计算流体动力学在建筑环境工程中的应用

（一）建筑外环境分析设计。在建筑工程中，其外环境对建筑内居住者生活存在着很大影响，尤其是建筑设计较为密集的区域，其小区热环境问题与二次风问题逐渐受到人们的重视。应用计算流体动力学技术，可以对建筑外环境进行仿真模拟，为建筑设计提供依据，实现建筑风环境设计的合理性与科学性。在仿真模拟建筑外环境风流动分布状况的基础上，还可以对建筑内自然通风设计提出意见。按照模拟获得风速大小，进行住宅建筑风荷载承受值计算，有助于优化建筑结构设计。

（二）通风空调空间气流组织设计。通风空调空间气流组织是建筑环境设计的重要内容，其空调空间气流组织直接关系着通风空调效果，如空调空间气流组织质量较好，则室内空调温度及速度能够满足建筑环境设计的要求，反之，则不能实现其设计目标。为此，在进行建筑空调系统设计施工之前，应进行空调空间气流组织的设计与预测。在传统方法中，多是选择典型送回风方式的气流组织状况研究，其精度及应用范围难以满足设计要求。应用计算流体动力学技术，可以通过模拟仿真对建筑物内部空气气流分布及温度分布情况进行描述，可以实现对室内通风效果及空气质量的评价，指导通风空调空间气流组织设计工作。

（三）建筑物及外环境传热计算。在建筑工程中，其建筑围护结构所具备的热工性能会对室内热环境造成直接影响。如隔热保温性较差的围护结构其建筑室内热环境表现为冬冷夏热。为此，在工程施工中应综合分析室内与室外热交换等情况。通过应用计算流体动力学技术，结合数值传热学，可以对建筑流固耦合进行传热计算，根据研究结果，合理选择建筑围护材料，有效控制建筑室内热环境，实现节能目的。

（四）建筑设备性能研究。在建筑工程施工中，会应用到多种设备，如风机、空调等，其设备运行均是通过流体工质流动来实现，流体流动状况直接影响着设备性能，如流道设置良好，其流体流动阻力较小，可以降低设备噪音，节约能耗等。应用计算流体动力学，可以对设备内部流体流动状况进行模拟研究，在研究结果上分析设备性能，改进设备结构，实现设备应用的综合效益。

三、结语

计算流体动力学技术的应用可以实现流体流动与换热模拟，在航空航天、能源、石油化工、建筑工程等众多领域获得广泛应用。计算流体动力学技术分析主要分为数学物理模型构建、数值算法求解与结果可视化三个环节，在实际应用中展示出较大优势。从建筑外环境分析设计、通风空调空间气流组织设计、建筑物与外环境传热计算、建筑设备性能研究四个方面对建筑环境工程中计算流体动力学技术的应用进行了研究。实践证明，通过计算流体动力学技术的应用，可以有效提高建筑环境质量，实现建筑施工综合效益。

参考文献：

[1]李康吉. 建筑室内环境建模、控制与优化及能耗预测[D].浙江大学，2013.

[2]陈雪宇，黄晓家，谢水波，沃留杰，谭斌. 计算流体动力学（CFD）在建筑排水系统中的应用[J]. 给水排水，2009，11：204-208.

数学在环境工程中的应用范文第3篇

关键词：大学生；环境工程教育；实践能力；培养模式改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）34-0029-02

高等学校担负着为国家培养高素质人才的重任，在创业创新的大潮中，人才是创业创新、推动经济社会发展最活跃的因素。教育要面向时代，历史性地承担起知识和技术创新的伟大使命，为创新创业提供强有力的智力支撑和人才保证[1]，如何让学生拥有创新应用能力成为了人才培养的核心工作。

全国目前有14000多个工程教育专业，占高等学校专业总布点数的 ；工程专业类在校生超过400万人，占全国本科总数的。这些数据清楚地告诉我们，工程教育的质量和水平高低直接关系到本科生的培养质量。教育界对工程教育非常关注，从工程师的培养目标、知识体系和培养模式等多方位进行积极的探讨改进。

环境工程专业是一门将环境保护落实到工程措施上的综合学科，是环境保护产业的理论和技术基础。它的主要任务是培养学生的动手能力和解决实际工程问题的能力[2，3]，将来能为企事业单位解决生产生活过程中产生的污染问题[4]，对实践能力要求较高，因此，本科教育应高度重视学生实践能力的培养，加强创新能力和实践应用能力，培养企事业单位急需的技术人才。目前很多院校在环境工程教育中上存在诸多不足，实践教育弱化趋势尤其明显，与企业联系不紧密，重“学”轻“术”，造成工程性缺失和创新性不足。为此，以环境工程学科为例探讨实践能力的培养意义重大。

一、环境工程专业本科生工程能力培养的社会背景

在科本生培养过程中，当前高等学校以工程能力提升为目标的培养模式改革面临多方面的压力。

1.工程教育认证。我国从2005年开始开展工程教育认证，使得一直强调的“提高教学质量”第一次有了明确合理的参照标准，几乎所有相关院校都对参与工程教育认证表现出空前的热情。申请工程教育认证的各高校要深化课堂教学改革，提高课堂教学质量。环境工程专业作为试点专业，在2007年下半年启动了认证工作。工程教育认证作为保证教育质量的外部评估，由专门职业学会会同专业领域的教育工作者共同进行，以质量保证和质量改进为出发点，强调工程教育的基本质量要求，以提高工程人才培养对工业产业的适应性。

2.卓越工程师教育培养计划。教育部为贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》的重大改革项目，培养造就一批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，2010年启动了“卓越工程师教育培养计划”，对全面提高工程教育人才培养质量具有十分重要的示范和引导作用。

3.大众创业、万众创新的社会背景。2015年国务院关于大力推进大众创业万众创新若干政策措施的意见，将推进创业创新作为发展的动力之源、富民之道、强国之策[5]。这相应对高校培养高素质应用型人才提出了更高要求，没有创新的教育，就不可能有创新的人才。

4.环境污染的巨大压力。我国目前处在经济快速发展阶段，面临的环境问题复杂多样，压力巨大[6]，环境污染和生态破坏已经成为制约国民经济发展和影响社会稳定的重要因素，人们已经意识到破坏生态环境的代价极大，对环境保护日益重视起来，国家已将保护生态环境纳入经济和社会发展的重大战略之中[7]。随着国家环境保护力度的加大，环保产业近年来得以快速发展，产业领域不断拓展，技术和产品结构逐步优化升级，未来发展潜力巨大[8]，亟需具有良好职业能力的环境工程技术人才。

鉴于上述社会背景，基于社会需求和环境工程专业特点，以提升工程能力为目标，以教学改革创新为动力，创新教育模式势在必行。

二、环境工程专业培养要求

环境工程专业作为一门交叉学科，与许多学科具有千丝万缕的联系。现代环境工程所具有的科学性、社会性、实践性、创新性、复杂性、本土性等特征日益突出，覆盖面也不断扩展。

在创新创业背景下，环境工程毕业生应当具有更为深厚的理论基础知识、扎实的工程专业技能，还要具备创新应变能力、组织管理能力、终身学习能力。具体来看，毕业生应获得以下几方面的知识和能力。

1.掌握环境基础学科基本理论、基本知识。

2.掌握环境监测、环境影响评价、环境污染治理的原理、方法和技术。

3.具有环境工程与管理的基本理论、基本知识和设计能力。

4.熟悉国家环境自然资源保护、环境可持续发展、知识产权等有关政策和法律法规。

5.了解国内外环境科学、环境工程理论及技术前沿、生物工程技术的应用前景、环境科学的发展动态以及环境保护产业的发展动态。

6.具有一定科学研究和实际工作能力，具有一定的批判性思维能力。

7.掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；具有一定的试验设计，创造实验条件的能力；归纳、整理、分析试验结果，撰写论文；参与学术交流的能力。

三、以工程能力提升为目标的环境工程课程体系改革

为适应社会发展需求、全面提高环境工程专业本科生的培养质量，我校以优化课程体系为核心，在课程建设方面按照“加强基础、深化实践”的原则来改进课程体系。课程体系构建如下。

1.学科基础课的构成。除跨学科数学、物理、计算机基础课外，重点以化学类课程（包括无机及分析化学、有机化学、物理化学、化学工程）为基础课，凸显我校环境工程专业在化学污染物监测治理方向基础雄厚的特色，各课程都设置了相应的实验课；此外，设置了生物生态类（包括环境微生物、环境生态学、生物化学）及工程类基础课程（电工学、工程测量、土木工程施工、流体力学），目的是使学生具有扎实的工程应用基础。

2.专业理论课的构成。主干课程为环境化学、环境监测、环境工程学，为使学生具有扎实的专业基础，在水、气、土壤、固废、噪声分别设置相应的污染控制技术专门课程。理论教学成为系统传授环境工程专业知识的重要途径。

3.专业实践教学体系的构建。实践教学是高校人才培养体系中的关键环节，是提升学生社会适应能力和就业竞争力的重要手段[9]。实践教学环节是我校本科生培养计划制定过程中重点改革内容，新制定的培养计划中的实践课程主要包括以下几类：（1）化学化工类基础课程实验；（2）课程设计，包括水污染控制课程设计、大气污染控制课程设计、固体废物处理处置课程设计；（3）专业基础课实验，包括环境化学实验、环境监测实验、环境工程学实验、环境工程微生物实验，该类实验以验证性实验为主，适当增加了设计性实验；（4）集中实践课程，利用三周进行环境工程综合实验，主要为综合性、设计性实验，实验讲义与学生方案设计相结合，进行工业废水处理、生活废水处理、水质综合监测评价和数据的质量控制；（5）认识实习、生产实习和毕业实习，分别在二、三、四年级开设；（6）毕业论文（设计），利用第八学期，在教师指导下，学生独立进行研究性实验或工程项目方案设计。

上述各实践环节层层递进，形成了课程设计、验证性实验、综合实验、现场实习、毕业论文（设计）实践能力五级培养模式，可明显提升学生的实践动手能力和工程设计能力。通过从模拟验证，到综合性、研究性实践，最后完成独立课题，逐步培养学生的动手能力和实践能力。我校培养的学生动手能力强，在实验室工作的适岗时间短，企业对学生的满意度也有所提高。

从创新能力形成的原理来看，实践是人的创新能力形成的唯一途径，又是人的创新能力发展的动力，还是检验人的创新活动成果的唯一标准。实践教学尤其是综合性、研究性实践环节，对提高学生实际动手能力和知识应用能力有着特殊的作用。

为进一步提高学生的工程应用能力，近年来，我们正在积极探索依托环保行业企业、面向社会的培养新途径，加强与企业的合作，鼓励学生参加社会实践和应用型课题的科研训练，收到了良好的效果。

四、结束语

提高大学生工程能力是高等院校人才培养的一项重要工作和一个系统工程，创新人才培养的核心在于培养方式，通过上述一系列课程建设手段，逐步构建符合社会发展和环境工程学科专业要求的课程体系，使学生掌握必备的知识和实践技能，才能使培养高素质人才的目标得以落实。

参考文献：

[1]邱荣富，唐方利，李相林，周剑.对我国高校培养创新人才的几点思考[J].时代教育，2008，（7）：131-132.

[2]黄丽坤，王鑫，夏至，黎晨晨，徐忠，吴春.以提高实践能力为目标的环境工程专业教学改革与探索[J].教育教学论坛，2015，（51）：97-98.

[3]孙红文，戴树桂，徐建，马小东，汪磊，张彦峰.以重点学科为依托培养本科创新人才――南开大学环境化学创新人才的培养实践[J].中国大学教学，2009，（7）：11-13.

[4]胡庆昊，韩照祥，马卫兴，陈文宾.浅谈环境工程专业教学中实践能力的培养[J].甘肃科技，2010，26（11）：176-177.

[5]于爽.“大众创业，万众创新”背景下对大学人才培养的思考[J].亚太教育，2015，（33）：263.

[6]杨明，贾向桐.我国市场经济发展中的生态和谐问题研究[J].生态经济，2013，（7）：55-59.

[7]王金南，秦昌波，田超，程翠云，苏洁琼，蒋洪强.生态环境保护行政管理体制改革方案研究[J].中国环境管理，2015，（5）：9-14.

数学在环境工程中的应用范文第4篇

【论文摘要】：《环境工程微生物学》课程是环境工程专业的主要专业基础课之一。本人经过近两年的教学实践，认为应注重以下几个方面:(1)加强绪论部分的教学，(2)加大新知识和新技术的传授，(3)激发学生学习兴趣，(4)加强实验教学。做到以上几点，将极大地提高该课程的教学水平，培养出该领域的优秀人才。

微生物技术是现代高技术之一，对经济建设与社会进步有着深远的影响，它以低耗高效、副产物和副作用小、安全性好，而在解决生态和环境问题等方面发挥着越来越重要的作用。在现代技术的交叉渗透过程中，将微生物技术的基本原理应用到环境工程中，为微生物技术从实验室走向解决环境问题提供了理论基础。在解决目前人类所遇到的人口、能源、废物处理等环境问题中发挥了重要的作用，并显示了可观的经济效益和社会效益。因此，国内许多院校的环境工程专业开设了《环境工程微生物学》课程，并将课程的重点放在了介绍微生物的生态与微生物在解决环境问题的应用上。但同时《环境工程微生物学》在内容与研究方法上和环境工程的其它课程又有较大的差别，所以该课程的教学有它的独特性。

我校水资源与环境学院自开始招环境工程本科生以来，一直把《环境工程微生物学》作为环境工程专业的主要专业基础课之一。目前，我有幸成为这门课程的主讲老师。如何对待该课程的教学? 如何使环境工程专业微生物学教学紧跟学科发展步伐，使学生在系统学习和掌握微生物学基础理论知识的同时，进一步理解防治环境污染、改善与提高环境质量的微生物学原理、技术和方法? 经过近两年的教学工作，感受颇多，特将我对讲授这门课的一些体会总结如下，请批评指正。

1 加强绪论部分的教学

有些人认为绪论没有什么具体内容，在教学上可有可无，有些老师往往是让学生们自学绪论部分。但实际上绪论是一门课程的序曲，又是一门课程的缩影和向导。在绪论的讲授中，授课教师应该介绍微生物的发现及其与人类和环境之间的关系，让学生认识到微生物对于我们人类和环境的重要性;介绍微生物学的奠基、发展历史、现状及发展方向，让学生了解微生物学是在解决实际问题，是在认识自然和改造自然的过程中得到发展的;介绍显微镜的发明者列文虎克、青霉素的发现者弗莱明等为微生物学做出杰出贡献的科学家，启迪学生为科学献身的精神[1];介绍环境工程微生物学当前的研究热点和难点，激发学生的求知欲望。同时，在课程的讲授过程中要多联系生活和实践，努力使抽象深奥的内容变得具体简单。例如，在讲授微生物发酵时，联系酸奶的制作，告诉学生各厂家生产的酸奶呈现不同的风味就是因为不同厂家选用的菌种不同，因而发酵产物不同所致，使学生深刻了解了发酵的不同类型。

2 更新教学内容，加大新知识和新技术的传授

环境微生物学作为一门新兴的边缘学科，随着生物学、微生物学及环境科学的发展而不断呈现出新的内容。特别是日新月异的分子生物学技术已渗透到生物科学和技术的各个领域，尤其是与微生物学关系密切，这更加促进了微生物在环境工程中的应用。为了紧跟时代和学科发展的步伐，培养高质量人才，教师需及时更新自己的知识结构，跟踪学科前沿发展变化的动态，将新的知识和新技术及时增加到教学中来，让学生熟悉和掌握学科前沿性的理论知识和操作技术，为他们将来深入开展研究打下良好的基础。例如，可以讲解有关DNA重组技术、基因扩增技术、DNA测序技术等高新技术在环境工程中的应用现状和发展前景[2，3]，为学生将来开展创新性研究工作奠定理论基础。同时还可以把一些和日常生活关系密切的知识，例如ADIS的传播及预防，SARS、禽流感的爆发与环境污染的关系等等，以科普形式介绍给学生，既活跃了课堂气氛，又拓宽了学生的知识面，调动了学生的学习兴趣，激发学生对科学研究的责任感和奉献精神。另外，把一些有争议的问题引入教学中，也可以开拓学生的专业视野，激发学生智力活动的积极性，培养学生的科研动机，帮助学生认识发现真理的过程，培养其攀登科学高峰的信心和勇气。

3 改革教学模式，激发学生学习兴趣

学习动机是一种内驱力，学习兴趣是学习的最佳动力。只有在充分激发学生的兴趣，调动他们的想象力和参与能力的情况下才能最大限度地发挥效力。环境微生物学研究的对象是人们在通常情况下看不见的微小生物，其教学内容是一些微观的、抽象的、阐述性的内容，并且涉及到遗传学、生理学、生物化学、分子生物学等诸多前沿学科，具有较强的广度与深度。如果不能及时调动学生的学习积极性，那么这些繁杂的内容就会使学生感到味如嚼蜡，毫无兴趣，直接影响学生的理解，最终导致学习效率低下，学习效果不佳。如果激发了学生对课程的学习兴趣，就会增加学生课后查找、阅读参考资料的主动性，这对学生后续内容的学习也是一种鞭策和鼓励。

学生在学习该课程之前，主要学习了数学、物理和基础化学等课程，专业课程学习尚未展开，所以学生对环境工程专业学习微生物目的缺乏认识，在他们思想上有一种根深蒂固的想法，即解决环境问题必须用物理化学的方法。针对这种情况，就需要将工程实践中一些有影响的或与学生生活比较贴近的实例，如:一般的城市二级污水处理厂、城市垃圾资源化系统等内容引入课堂，让学生明白微生物在处理环境问题中有着广泛的应用，从而激发他们的学习热情。

还有，《环境工程微生物学》的前几个章节主要讲述微生物的形态、结构及生化过程，具有概念多、微生物种类多且形态多变的特点，而且由于微生物形体小，无法从日常生活中得到直观的印象，学生普遍感到“看不见，摸不着”。针对这种情况，应当采用多媒体教学的手段，利用一些典型微生物的图片或三维动画形式，描述其形态与生长发育过程，这样既方便讲解又生动活泼，利于学生理解，增加学生学习兴趣，提高教学效果。同时，还要鼓励学生自己动手采集微生物，利用实验室开放时间，自己去观察体会，并通过查资料，关注学科进展，采取互动形式，增加学生从课外获得相关知识的能力。

4 加强实验教学

微生物学是来源于实验的科学，所以我们应着重加强实验教学。环境工程微生物学实验是一门原理性、概念性、实践性、操作性难度较大的课程。比如显微镜技术、制片和染色技术、培养基的制备技术、无菌操作技术、纯种分离培养技术、菌种保藏技术、大气及水中微生物监测技术等。这些都需要特殊的设备和独立的训练，如果没有足够的课时及仪器支持，掌握其中的操作技术是很困难的。环境工程微生物学实验课前期准备工作是一项比较复杂、精细和繁琐的工作，工作量大，连续性强，即使是微小的疏忽也可能造成实验的失败。在做实验准备的过程中必须认真、细致才能保证实验课的顺利进行，这就对实验室老师的素质和教学态度提出严峻的考验。

还有，实验操作过程是培养学生独立工作能力最好的过程。实验中，我们应该采取学生独立思考、自己动手、大胆探索，教师积极引导、注重启发的实验教学模式，充分发挥学生在实验中的积极性和主动性。如在做“细菌革兰氏染色”实验时，我们要求每个学生至少完成3个不同类别典型细菌的正确鉴别染色片，从挑取菌种、涂片、固定、染色、调试显微镜，直到观察到染色的微生物形态，鉴别出正确的菌种为止，整个过程完全由学生自己操作，而且实验的每一步都要非常认真仔细，稍不注意就得不到正确结果[4]。实验中，学生对涂片后固定细菌时的温度高低、洗片环节、酒精脱色的时间等精心分析，反复实验摸索，并在教师的启发下，找出问题症结，直到得出满意的结果为止。实验过程中，我们还应对学生操作时的习惯性问题和错误作重点提示和讲解，并在学生操作过程中及时指导纠正动作，严格要求学生独立完成。

实验课的讲授过程中，我们还应尽可能地开一些综合性地实验。综合实验是一个以学生为主体、学生与教师互动的教学过程，其特点是学生独立自主进行实验的设计、组织、实施和管理。演示性、验证性实验多，而综合性、设计性实验少是过去实验教学中存在的问题，学生对实验过程印象不深，理论掌握不牢，动手能力不强，不利于培养学生的创新能力。为此，我们针对学生比较感兴趣的实验课题，如水、室内空气、土壤和食品中的微生物种类、数量、分布等应用于实验教学，学生通过查阅资料，设计实验方案，由指导老师指导和小组讨论，确定实验方案，提高了学生的分析问题和解决问题的能力，这样激发了学习兴趣，巩固了理论知识和实验技术，也培养了学生的综合运用能力。

微生物学博大精深，微生物在处理环境问题时的优势越来越明显。作为环境工程专业的重要基础课之一，《环境工程微生物学》在学科体系中的地位也越来越重要。如何使环境工程专业的微生物教学进行得更合理，如何使环境工程专业的学生具备较高的微生物学综合素质，相信通过对教学经验的不断总结和改革，通过主讲老师地不断学习提高，最终能够使《环境工程微生物学》的教学工作适应时展要求，为培养具有综合素质的环境科学人才做出贡献。

参考文献

[1] 周德庆.微生物学教程(第二版).北京:高等教育出版社，2002.

[2] 张洪勋，王晓谊，齐鸿雁.微生物生态学研究方法进展[J].生态学报，2003，23(5): 988-993.

数学在环境工程中的应用范文第5篇

随着高新科技的不断发展，化工业、建筑业等得到了飞速的进步，取得了很多技术上的突破，但是在快速发展的道路上化学品带来的爆炸、泄露、辐射等时间不断的侵扰着人们的生活环境，对人类的生命财产安全及生存环境的污染等产生了巨大的不容忽视的影响，成为当代各个国家重点治理项目之一。因此对存在风险的工程建设项目进行环境工程风险评价显得尤为重要，成为了人类安全及生态循环得以保障的最为急切的需要。通过对历史事例进行研究分析可以发现一个规律，对建设项目进行前期飞风险评价，如可能突发事故原因与概率分析并对后果危害进行预测，提出能够避免或减少的对策，这样能够大大降低事故发生的概率，降低损失到最低[2]。

2环境工程的风险评价的问题分析

2.1选择风险评价终点

对于人体健康的风险评价终点一般为一个物种，受体是人，无需选择。生态系统风险评价终点却不一样，不仅仅一个，因此需要进行终点的选择，这个选择也决定了风险评价过程。终点选择问题存在于所有的环境组织中，选择的原则根据生态系统及污染物的特性进行选择，了解越多选择越准确。鉴于生态环境的复杂情况以及评价员的主观性，因此选择的终点不尽相同，对此现在缺乏一个统一的选择方法与标准对评价终点进行选择。

2.2优化数学模型

数学模型是环境风险评价不可缺少的部分。环境风险评价的目的是对人为活动造成环境影响的可能性进行预测，而该过程是通过对已有资料分析预测可能发生的后果，其中涉及到大量数学计量模型的使用。因此数学模型质量的好坏对整个风险评价的准确性起到关键性作用。主要涉及模型有：污染物的环境转归模型及时空分布模型、外推模型、暴露模型、风险计算模型等。风险评价是多种模型的有机组合，并通过计算机进行连接组合。随着社会的不断发展，风险评价变得日益复杂，准确性的要求也日益提高，因此对数学模型的完善与优化是风险评价研究重点工作。

2.3暴露评价

对人体风险评价过程中暴露评价主要是指预测人体的暴露值、暴露时间、频率、途径，表征为受到暴露群体。而进行生态风险评价过程中，生态暴露评价比人体暴露评价要有难度，特别是暴露群体表征的确定，主要原因是不同的物种拥有不同的栖息地环境，且该环境差异大，如陆生环境、水生环境等。生态的暴露评价属于风险评价中基本组成部分，且因为暴露系统具有极为复杂的特性，因此当前仍缺乏一个可以适用于全部生态风险评价的暴露描述。对生态暴露评价方法与技术的研究与发展成为当前本行研究工作者研究重点项目。

2.4处理不确定性风险

处理不确定性风险作为风险评价中长期存在的问题。其不确定性来自于多种外推的结果，如，非同级生物之间的外推、实验室对野外状况的外推等。对不确定性风险进行定量化的处理，是当前风险评价需要解决的重要技术问题，需要研究与发展多种外推的理论，并建立科学外推的模型。

3风险评价的应用

风险评价在环境影响评价中应用的目的是有效科学的对整个环境影响评价质量进行提高。环境风险评价首先就工程进行分析，从中预测可能发生的事故风险，并对项目原有风险开展调查，调查内容有工艺、包装、运输、原料及燃料用量、贮存等。其次在确定了风险源后，根据选择的模式进行风险评价，最终确定该项目风险的级别，同时对事故造成进一步污染后果进行预测[3]。

4结论