大学生创新性实验计划“留住一桶水”项目的指导体会

【摘 要】开展企业与高校联合实施大学生创新性实验计划“留住一桶水”项目，以大学一二年级本科生为成员组织团队，在团队组建，背景调查，方案设计，拟解决关键技术，方案实施，效果预测等方面进行了实战训练。技术指导在协助解决各个团队实施过程中的各种技术问题中起到重要的作用。项目的实施对调动学生的主动性，激发创新思维，提高其发现问题，独立解决各种技术问题的综合素质，具有良好示范效果。

【关键词】“留住一桶水”项目；创新性实验；技术指导

【作者简介】熊小京，厦门大学环境与生态学院，副教授。

大学生创新性实验计划作为提高高校本科教学质量与教学改革工程的重要举措，倡导以本科学生为主体的创新性实验改革，调动学生的主动性、积极性和创造性，激发学生的创新思维和创新意识，逐渐掌握思考问题、解决问题的方法、提高其创新实践的能力。每个创新性实验应以确定的项目展开，多以团队的形式，项目负责人与成员均由本科学生担当，在技术顾问或专业导师的指导下，在确立项目名称、研究内容、技术路线，实验方法，数据处理，撰写项目报告等环节，由团队自主实施。

厦门大学为推进大学生创新性实验计划的实施，于2011年春季与可口可乐公司联合开展了“留住一桶水”项目。 该项目实施主要目标是采用调研方法收集社区水资源的使用与供给实际调查数据，综合分析水资源使用中的问题，提出具体的节水方案，要求具有一定的创新性、实用性、可操作性、社会推广性、以及使用安全性等。主要内容包括：（1）社区水资源使用调研报告；（2）项目方案包括名称、实施背景、目标与内容、方案设计，拟解决关键技术、实施步骤、可行性与预期效果分析等。要求提出的设计方案紧扣调研发现的问题，撰写的项目报告思路清晰，方法正确，结论可信。

笔者担任项目技术指导，协助各个团队解决项目实施过程中的各种技术问题，保证项目的实施质量。以下是在指导项目实施过程中所总结的几点体会，供同业人士参考。

一、团队组建

大学生创新性实验主要参与者是大一和大二学生，选择他们组建团队的原因是他们正处于大学基础课程学习阶段，尚未具备一定的较专业的应用知识与技术储备，给他们创造一个从零开始的机会，靠他们的智慧和团队合作精神开展项目。通过在厦门大学全校范围内征集项目团队，最终筛选出“下水盗”绿之队，“十分之一”和“节水之旅”3个团队。成员来自环境科学与工程系，建筑系，管理系，化工系等不同的专业，每个团队有3-5名成员，其中选出项目负责人，成员各有分工，根据特长需要，分别负责策划用水调查，查找技术资料，图标制作，技术咨询，材料询价等。技术指导不参与团队组建与人员分工，团队人员结构完全是靠团队内部协商确立，如果发现问题可及时调整，而这些均由项目负责人来协调。

二、用水情况调查

如何确定“用水调查方案”是每个团队开展项目背景这里收集的首要问题，这里包括被调查的社区地段，调查问卷内容，时间安排等；调查地段包括学生宿舍，学生食堂，教师宿舍楼，学校周边的居民区等。有的团队制作了带节水标志的礼品，既增加了被调查对象的热情，又宣传了节水知识。期间团队成员不断克服了被拒之门外的心理疑虑，摸清了水资源使用情况。期间笔者组织项目进展汇报，根据对各个团队提交的“用水调查报告”内容，与成员们一起研究合理使用自来水的方法。

三、节水方案设计

“下水盗”通过学校宿舍、食堂、教学楼以及社区家庭水的用水量情况、回用水二次利用的去向和水质要求等，有针对性的提出一系列切实可行的节水方案，即将日常生活用水分为可回收和不可回收两部分，提出研制一种无动力生活污水分类回用装置。“十分之一”绿之队通过试验发现，每天每个家庭的水龙头用水量是总用水量的1/2，由于水龙头开得过大而造成浪费的水量是水龙头出水量的1/5，如能通过减小水龙头的旋转角度，即可节约总用水量的1/10，积少成多，可节约的水量将非常可观。该团队提出通过对水龙头进行改装，研制一种可对水龙头流量进行自动调节的辅助装置。“节水之旅”通过调查学生宿舍用水情况，发现每间学生宿舍洗澡用水约4吨/间/月、冲厕所用水约3.5吨/间/月，如果能够收集洗澡水来冲厕所，每间宿舍月节水量可达到6吨，为此提出研制一种可利用楼上的洗澡水给下层冲厕的辅助装置。

各个团队所提出的节水方案均由他们自己设计出来的，技术指导在项目汇报会上对这3个方案的针对性与适用性给予了充分肯定，根据各个方案的工作原理指出了其中的创新点与所需关键技术，同时也指出方案实施中的技术难点，要求各团队将解决制作关键技术问题作为下一步的工作重点。

四、拟解决关键技术

“下水盗”方案的关键技术是能够使装置具有对污水进行选择性的分类回收的功能，队员提出用双向选择开关的方案，即让高浊度清洗污水直接排入下水道，让低浊度清洗污水（如第2-3道洗菜水）排入收集装置作为回用。技术问题是如何确定双向选择开关的结构，以及低浊度清洗污水收集装置中的简易水处理方法。笔者通过与该团队的多次讨论，提出采用手动转盘式双向选择开关以及采用无纺布过滤和紫外灯消毒的水处理方法。

“十分之一”绿之队方案的关键技术是在水龙头旋柄上套上止动销，旋动旋柄时将会带动止动销，当旋开角度达到某一角度时，止动销销柄将会压缩环形筒内的弹簧，利用弹簧的弹性力，增加人们使用大水量用水时所需要的开动水龙头旋柄的阻力，以合理地限制并提醒使用者要注意用水量的控制。笔者对解决止动销销柄的尺寸及弹簧固定方法这一技术问题给予了指导。

“节水之旅”方案的关键技术是废水收集管，冲厕排水口，过滤消毒器三个部分的设计方法，笔者对含有滤网、麦饭石和碳12等净水材料的过滤器设计方法给予了技术指导。同时提出采用浮球液位控制器，实现蓄水箱的水位控制。

五、节水方案实施

该阶段主要涉及节水装置的设计与制作，设计包括工艺流程图，装置组装图，部件图，效果图等资料的制作，部件图中须标明名称，材质规格，加工尺寸等设计参数，同时给出详细的使用方法，维护方法和使用须知等用户使用说明，完成这个工作需要各个团队具有一定的流体力学，材料力学，水处理设备设计，建筑给排水，CAD工程制图等基础知识，技术指导采用组织专题研讨形式为各个团队补充这些基础知识，指导团队确定部件的材质规格与加工尺寸；分工安排包括建筑专业的队员负责效果图，环境科学专业的队员负责工艺图，化工专业的队员部件图；通过参考环保与化工设备设计规范，与设备加工厂专业技术人员咨询，对设计制作的节水装置的实用性、可操作性及使用安全性等进行完善，设计图与工艺参数经多次修改，最后初步形成完整的设计制作方案书。期间技术指导与各团队就完善设计方案进了多次讨论，发现方案的缺陷，集思广益研究解决方法。

六、可行性与预期效果

节水装置制作材料包括选用市售水暖管件与委托加工相结合的形式，各团队根据材料费市售价格和加工成本，对装置制作成本进行核算，给出材料清单，在技术指导的协助下，对经济上的可行性进行评估；通过对节水装置使用的有效性，可操作性及使用安全性等性能指标分析，同时对使用节水装置所带来的社会效益分析，评估出预期效果。

七、团队的心声与感言

“下水盗”队员的心声：（1）短短数周的共事，看着我们破绽百出的方案一点点完善，看着初有些生涩的队员们逐渐上手、成长，看着项目沿着最初规划的方向前进，看着脑海中构建的装置慢慢成形、进步，如同看着新生儿成长的过程。这样的感动，非亲历其中不能得；这样的经历，非躬身其中不能获。（2）我们在实际活动中，每个人都承担着不同的角色，分工明确，但每一个成员的行动也都不是盲目的，而是朝着我们的目标，共同努力着。如果团队的成员不能做到朝一个目标和方向努力，这个团队就是一个失败的团队。幸好，我们在这点上，是朝着一个方向用力的。“十分之一”绿之队的感言：从开始报名到队伍选拔、方案调研、修改策划、完成报告前前后后，我们大概经历了大概一个月的时间。团队里的队员也在这个过程中逐渐的磨合，我们之间的协作能力与团队的默契度也逐步提高，队员们在方案的完善过程中也获益良多。“节水之旅”的感言：这次课题活动我们既付出了艰辛的劳动，同时我们也得到许多收获，对环境保护、节能减排多了一份使命和责任感，在此我们感到很荣幸。

八、结语

开展企业与高校联合实施大学生创新性实验计划“留住一桶水”项目，以大学一二年级本科生为成员组织团队，在团队组建，背景调查，方案设计，拟解决关键技术，方案实施，可行性与预期效果预测等方面进行了实战训练。技术指导在协助解决各个团队实施过程中的各种技术问题中起到重要的作用。项目的实施对调动学生的主动性，激发创新思维，提高其发现问题，克服困难，独立解决各种技术问题的综合素质，具有良好示范效果。

【参考文献】

[1]张丽红，王康，郝文慧等.关于国家大学生创新性实验的几点思考[J].中国科技信息，2011，（19）.

[2]高菲菲，翟从鸿，喻其山.大学生创新性实验指导方法研究[J].赤峰学院学报（自然科学版），2012，28（11）.

[3]孙健，张富强.关于大学生创新性实验计划的实践与思考[J].中国医学教育技术，2012，26（5）.

[4]王咏星，谢丽琼.指导国家大学生创新实验计划项目的几点体会[J].实验室科学，2012，15（4）.

【致谢】感谢可口可乐集团厦门分公司及厦门大学团委对大学生创新性实验计划“留住一桶水”项目的赞助。