《水污染治理技術(shù)》仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)探索*

童新金晶

（臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院 浙江 臺(tái)州 318020）

高等職業(yè)教育培養(yǎng)目標(biāo)是：以服務(wù)為宗旨，以就業(yè)為導(dǎo)向，培養(yǎng)具有一定理論知識(shí)和較強(qiáng)實(shí)踐能力，面向基層、面向生產(chǎn)、面向服務(wù)和管理第一線職業(yè)崗位的實(shí)用型、技能型專門(mén)人才。因此，實(shí)踐環(huán)節(jié)在高職教學(xué)中占有非常重要的地位。目前，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)以校內(nèi)實(shí)訓(xùn)和企業(yè)實(shí)習(xí)為主。筆者擔(dān)任環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)專業(yè)《水污染治理技術(shù)》任課教師多年，發(fā)現(xiàn)單開(kāi)展兩種實(shí)踐教學(xué)存在一定的問(wèn)題。教育部《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見(jiàn)》提出：要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，開(kāi)發(fā)虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實(shí)驗(yàn)。筆者利用現(xiàn)代信息技術(shù)，對(duì)《水污染治理技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)部分內(nèi)容開(kāi)展了仿真實(shí)訓(xùn)，收到了較好的教學(xué)效果。

《水污染治理技術(shù)》課程實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題

目前，大多數(shù)高職院校環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)專業(yè)的《水污染治理技術(shù)》課的實(shí)踐教學(xué)都是通過(guò)校內(nèi)實(shí)訓(xùn)和校外實(shí)訓(xùn)完成的。校內(nèi)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容主要為課本中所列的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，如沉淀實(shí)驗(yàn)、氣浮實(shí)驗(yàn)等。校內(nèi)實(shí)訓(xùn)使學(xué)生增加了對(duì)知識(shí)的理解，提高了實(shí)踐技能，對(duì)學(xué)生理解和掌握這門(mén)課的內(nèi)容和相關(guān)技能起到了非常重要的作用，但部分實(shí)訓(xùn)內(nèi)容相對(duì)陳舊，落后于現(xiàn)代水處理實(shí)際。而校外實(shí)訓(xùn)往往就是參觀污水處理廠或一些工業(yè)企業(yè)的污水處理設(shè)施。當(dāng)然，學(xué)生通過(guò)參觀學(xué)習(xí)，可以加深對(duì)污水處理設(shè)施的直觀印象，但對(duì)于污水處理工藝和設(shè)備、運(yùn)行參數(shù)、處理效果等，無(wú)法通過(guò)參觀來(lái)掌握。而學(xué)校自己建設(shè)污水處理工藝設(shè)施也很不現(xiàn)實(shí)：第一，投資太大，一般職業(yè)院校難以承擔(dān)基建和運(yùn)行費(fèi)用；第二，占地面積很大，職業(yè)院校很難配套相應(yīng)場(chǎng)地；第三，在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，污水大多有臭味，導(dǎo)致部分學(xué)生對(duì)實(shí)踐教學(xué)興趣不高。

職業(yè)教育的重要特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生獲得實(shí)踐應(yīng)用能力。但實(shí)踐教學(xué)受到資金、場(chǎng)地、專業(yè)因素等限制，難以順利開(kāi)展和真正達(dá)到實(shí)踐教學(xué)要求。針對(duì)上述問(wèn)題，不妨在實(shí)踐教學(xué)中利用現(xiàn)代信息技術(shù)，對(duì)部分實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)。

仿真教學(xué)內(nèi)容

仿真實(shí)訓(xùn)是一種虛擬實(shí)訓(xùn)，即借助現(xiàn)代信息技術(shù)手段，將必要的專業(yè)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與實(shí)訓(xùn)過(guò)程數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)有關(guān)工作原理的直觀性、透明性并對(duì)其進(jìn)行虛擬、仿真。我院環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)仿真實(shí)訓(xùn)室已經(jīng)建成，購(gòu)買(mǎi)了東方仿真軟件技術(shù)有限公司的水污染控制模擬軟件，包括了大量的水處理實(shí)驗(yàn)及工藝處理仿真訓(xùn)練項(xiàng)目。筆者先對(duì)污水處理廠和環(huán)保公司污水處理設(shè)計(jì)調(diào)試部門(mén)進(jìn)行調(diào)研，了解水污染治理崗位所需實(shí)踐技能等信息，根據(jù)調(diào)研信息，咨詢相關(guān)專家，對(duì)仿真教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化。因就業(yè)崗位中處理生活污水的技術(shù)崗位較多，重點(diǎn)對(duì)城市污水處理工藝進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)。仿真教學(xué)內(nèi)容如表1所示。

針對(duì)崗位需求設(shè)計(jì)仿真實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的同時(shí)，制定了相應(yīng)的課程標(biāo)準(zhǔn)。在仿真實(shí)訓(xùn)室利用模擬軟件對(duì)上述實(shí)訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行仿真實(shí)踐教學(xué)，主要模擬仿真實(shí)訓(xùn)內(nèi)容中出現(xiàn)的問(wèn)題，并進(jìn)行仿真解決。如仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)中曝氣池MLSS過(guò)高問(wèn)題，MLSS過(guò)高主要由于回流污泥量過(guò)大引起曝氣池中微生物量過(guò)高，因此需要減少污泥回流量，在模擬內(nèi)容中，要找到污泥控制的閥門(mén)，關(guān)小回流污泥閥門(mén)，增大剩余污泥排放閥門(mén)，并根據(jù)MLSS過(guò)高的程度，找到合適的閥門(mén)控制范圍。

仿真實(shí)訓(xùn)具有的優(yōu)勢(shì)

在《水污染治理技術(shù)》課程實(shí)踐教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)，開(kāi)展仿真教學(xué)有不少優(yōu)勢(shì)：（1）使用靈活，便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。仿真軟件安裝在電腦上可以很方便地應(yīng)用，非常靈活，學(xué)生可以利用課余時(shí)間根據(jù)自身情況自主安排實(shí)訓(xùn)，克服了一般實(shí)踐教學(xué)的場(chǎng)地、時(shí)間限制等缺陷。（2）仿真實(shí)訓(xùn)只要建設(shè)一個(gè)仿真實(shí)訓(xùn)室，購(gòu)買(mǎi)相關(guān)仿真軟件，并進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn)，無(wú)需價(jià)格昂貴的高精密儀器、高要求的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、高花費(fèi)的實(shí)驗(yàn)耗材，就可以開(kāi)展豐富的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，以滿足新形勢(shì)下實(shí)踐教學(xué)的需求。（3）便于解決一些實(shí)訓(xùn)難點(diǎn)問(wèn)題。一些工作難點(diǎn)是常規(guī)操作實(shí)訓(xùn)難以再現(xiàn)的，如水污染治理技術(shù)中的問(wèn)題及其處理。問(wèn)題的再現(xiàn)與處理對(duì)實(shí)訓(xùn)而言非常必要，但依靠操作實(shí)訓(xùn)實(shí)現(xiàn)困難很大。水污染治理技術(shù)操作實(shí)訓(xùn)在污水處理廠時(shí)間較短，不可能經(jīng)歷全部水處理問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)和解決。而計(jì)算機(jī)仿真實(shí)訓(xùn)是很好的手段，可以無(wú)數(shù)次地實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的再現(xiàn)與模擬處理。（4）實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)易耗品的大量消耗會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染問(wèn)題，而仿真實(shí)訓(xùn)可避免這些問(wèn)題。（5）虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸性和交互性，使學(xué)生在仿真實(shí)訓(xùn)中能像玩游戲一樣全身心地投入到學(xué)習(xí)環(huán)境中，非常有利于學(xué)生的技能提高。同時(shí)，在虛擬現(xiàn)實(shí)的仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中學(xué)生獲得與真實(shí)環(huán)境一樣的體會(huì)，甚至可以使他們比在真實(shí)環(huán)境中更加投入，既保證實(shí)訓(xùn)效果，又能極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

仿真實(shí)訓(xùn)中出現(xiàn)的問(wèn)題及優(yōu)化

《水污染治理技術(shù)》部分實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容開(kāi)展仿真教學(xué)，在展現(xiàn)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也出現(xiàn)了不少問(wèn)題，主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面：一是仿真軟件存在設(shè)計(jì)不合理的地方，比如，部分學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平較高，在模擬實(shí)訓(xùn)時(shí)，把全部操作按鈕操作一遍，軟件最終顯示操作正確。這與開(kāi)展仿真教學(xué)提高實(shí)踐技能的初衷相違背。二是仿真教學(xué)考核方式需要改進(jìn)。仿真軟件一般有顯示分?jǐn)?shù)的功能，但往往難以真實(shí)反映出學(xué)生的實(shí)際操作水平。

針對(duì)以上問(wèn)題，對(duì)仿真教學(xué)方式進(jìn)行優(yōu)化，主要是改進(jìn)了實(shí)踐方式和考核方式。以往仿真教學(xué)形式就是用電腦軟件模擬操作，軟件顯示分?jǐn)?shù)為學(xué)生考核成績(jī)，存在著很大弊端。為此，優(yōu)化為以電腦軟件模擬操作和實(shí)踐報(bào)告相結(jié)合的方式。增加的實(shí)踐報(bào)告內(nèi)容主要為水處理問(wèn)題出現(xiàn)的原因、處理操作的依據(jù)等，可以較為全面地衡量學(xué)生對(duì)實(shí)踐技能的掌握程度。以水處理技術(shù)仿真教學(xué)中污泥膨脹問(wèn)題為例，模擬操作是打開(kāi)藥劑罐向回流污泥中添加氯氣和增大剩余污泥排放閥門(mén)，實(shí)踐報(bào)告中應(yīng)寫(xiě)明由于曝氣池中絲狀菌增多才引起污泥膨脹，向回流污泥中添加氯氣可以達(dá)到破壞絲狀菌的效果，而增大剩余污泥排放閥門(mén)，可以增大剩余污泥排放，加快曝氣池中活性污泥的更新，這些都是操作的依據(jù)。學(xué)生懂得原因和依據(jù)，再加上模擬操作，可以達(dá)到很好的實(shí)踐教學(xué)效果。考核方式也同時(shí)優(yōu)化為以軟件顯示分?jǐn)?shù)和實(shí)踐報(bào)告評(píng)分相結(jié)合，改變了以往單一的考核模式，強(qiáng)調(diào)過(guò)程和效果考核。

通過(guò)以上優(yōu)化，教學(xué)效果明顯提高。模擬軟件仍存在一定的優(yōu)化空間，在日后的教學(xué)中需要進(jìn)一步改進(jìn)。一是現(xiàn)款模擬軟件畫(huà)面較為簡(jiǎn)單，多為平面形式，需要軟件開(kāi)發(fā)公司進(jìn)一步完善畫(huà)面，多采用污水處理廠實(shí)物圖片，最好是三維顯示，這樣更加直觀，給學(xué)生的印象更深刻。二是目前模擬軟件以活性污泥法工藝為主，現(xiàn)在水治理技術(shù)中，工藝方法較多，應(yīng)開(kāi)發(fā)多種常用污水處理工藝，使仿真實(shí)訓(xùn)更貼近水處理技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用實(shí)際。三是軟件設(shè)計(jì)存在不合理之處，需要優(yōu)化，避免學(xué)生沒(méi)掌握實(shí)踐技能，軟件卻顯示高分的漏洞。軟件公司可以考慮，組織富有教學(xué)和專業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的人員參與開(kāi)發(fā)仿真軟件，提供給教學(xué)第一線的廣大教師使用。

實(shí)踐教學(xué)是高職教學(xué)中極其重要的一環(huán)，部分實(shí)踐教學(xué)采用仿真的形式能夠更好地提高教學(xué)效果，在教學(xué)過(guò)程中強(qiáng)調(diào)把模擬操作和實(shí)踐報(bào)告有機(jī)結(jié)合，可克服純粹模擬仿真存在的缺陷，有利于全面提高學(xué)生的實(shí)踐技能。仿真教學(xué)在職業(yè)教育中的作用是不可忽略的，如何讓仿真教學(xué)更好地提高學(xué)生的實(shí)踐技能，還需要積極探索。除了在仿真軟件上優(yōu)化外，職業(yè)教育工作者更應(yīng)去摸索新的教學(xué)方法，使其與目前水治理技術(shù)崗位的需要相吻合。

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