“實(shí)操結(jié)合模擬仿真”模式在環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用

高丹 林靜雯 王英剛

摘 要：總結(jié)了模擬仿真在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)，介紹了“實(shí)操結(jié)合模擬仿真”模式在環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用及取得成效。

關(guān)鍵詞：模擬仿真；實(shí)操；環(huán)境工程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2018）02-0113-03

Abstract： This paper summarizes the advantages of simulation in experimental teaching，discusses application of the mode of practical operation with simulation in experimental teaching of environmental engineering.

Keywords： simulation； practical operation； environmental engineering； experimental teaching

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是計(jì)算機(jī)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的教學(xué)思想、教學(xué)方法、教學(xué)手段都面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，仿真實(shí)驗(yàn)已成為一種新的發(fā)展趨勢(shì)，在高等學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中嶄露頭角[1，2]。虛擬實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)能夠在特定數(shù)值模型的基礎(chǔ)之上，對(duì)現(xiàn)實(shí)中的物理化學(xué)過(guò)程、生命過(guò)程、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、操作流程等實(shí)現(xiàn)軟件模擬，接受虛擬場(chǎng)景中的輸入并經(jīng)過(guò)模型計(jì)算，對(duì)操作結(jié)果和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行呈現(xiàn)或再現(xiàn)，從而達(dá)到對(duì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的模擬[3]。應(yīng)對(duì)目前社會(huì)對(duì)應(yīng)用技能型人才需求，高校深化供給側(cè)改革，環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)增加，涉及面更廣，隨著實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的增多，需要的儀器設(shè)備更繁雜、占用實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地更多，實(shí)驗(yàn)材料消耗更大，從而總體實(shí)驗(yàn)費(fèi)用升高，所有這些弊端都迫切需要改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，模擬仿真實(shí)驗(yàn)手段則恰好彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的不足。

一、傳統(tǒng)“實(shí)操”模式在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中局限性

在環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，傳統(tǒng)“實(shí)操”模式下，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，直接接觸各類實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、藥品、實(shí)驗(yàn)材料，身臨其境，實(shí)際操作，提高動(dòng)手能力，很好地完成教學(xué)大綱對(duì)實(shí)驗(yàn)基本操作能力訓(xùn)練的要求。雖然傳統(tǒng)“實(shí)操”模式在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有著不可替代的作用，但也存在一定的局限性：

（一）實(shí)驗(yàn)總體費(fèi)用高

滿足當(dāng)前應(yīng)用型人才培養(yǎng)對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的要求，學(xué)生數(shù)量增大，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目增多，采用傳統(tǒng)“實(shí)操”模式，需要的儀器設(shè)備多，種類繁雜，維護(hù)工作量極大，實(shí)驗(yàn)材料消耗也不小，實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地緊張，實(shí)驗(yàn)總體費(fèi)用高。

（二）實(shí)驗(yàn)環(huán)境不環(huán)保

環(huán)境工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常使用有毒有害、易燃易爆危險(xiǎn)化學(xué)藥品及影響實(shí)驗(yàn)人員健康的菌種，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不可避免產(chǎn)生毒害氣體、污染環(huán)境廢水、廢渣，實(shí)驗(yàn)環(huán)境不環(huán)保，長(zhǎng)期累積對(duì)大環(huán)境也存在污染。

（三）部分實(shí)驗(yàn)大綱要求難滿足

實(shí)驗(yàn)中涉及先進(jìn)大型貴重儀器設(shè)備，很難讓學(xué)生人手一臺(tái)，親自操作，學(xué)生往往走馬觀花，了解皮毛；校內(nèi)不具備固體廢棄物焚燒裝置、SBR水處理裝置等，更難滿足學(xué)生需求；即便購(gòu)買一些實(shí)驗(yàn)裝置，學(xué)生也很難觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，反復(fù)操作，尋找最佳實(shí)驗(yàn)參數(shù)。

（四）實(shí)驗(yàn)考核操作不方便、結(jié)果不理想

在實(shí)驗(yàn)考核過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師在短時(shí)間內(nèi)考核學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作、批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告、給出實(shí)驗(yàn)成績(jī)，不但工作量大，也很難做到公平公正。

二、模擬仿真在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中優(yōu)勢(shì)

模擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件在顯示整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，將儀器設(shè)備、裝置及所呈現(xiàn)的現(xiàn)象形象真實(shí)展示出來(lái)，模擬的實(shí)驗(yàn)過(guò)程科學(xué)、得出的數(shù)據(jù)可靠性高、實(shí)驗(yàn)結(jié)果真實(shí)。模擬仿真能夠多次重復(fù)展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)現(xiàn)象的規(guī)律、規(guī)則、理論進(jìn)行詳細(xì)深入的探索和研究方面較為有利。實(shí)際實(shí)驗(yàn)中難以或根本觀察不到的實(shí)驗(yàn)發(fā)生過(guò)程和微觀內(nèi)部機(jī)制，學(xué)生通過(guò)智能化的模擬仿真形象的表現(xiàn)，便于揭示其中內(nèi)涵、規(guī)律；在理解抽象的概念、掌握或探索有關(guān)的規(guī)則、定理或定律方面，學(xué)生通過(guò)模擬仿真改變實(shí)驗(yàn)條件、參數(shù)或儀器進(jìn)行對(duì)照類比，方便瞬間觀察感興趣的現(xiàn)象或量值，揭示現(xiàn)象背后的實(shí)質(zhì)問(wèn)題。與傳統(tǒng)的實(shí)操實(shí)驗(yàn)相比，模擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)有以下優(yōu)點(diǎn)：

（一）仿真實(shí)驗(yàn)投資少，使用及維護(hù)方便

仿真實(shí)驗(yàn)只需將軟件安裝在計(jì)算機(jī)上即可運(yùn)行，利用學(xué)校已有的計(jì)算機(jī)資源，使用較少的投資，即可開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，且方便學(xué)生使用，滿足大批量學(xué)生實(shí)驗(yàn)的教學(xué)需求，化解了學(xué)生多而實(shí)驗(yàn)裝置少的矛盾。同時(shí)，縮短了教師實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作時(shí)間，日常維護(hù)負(fù)擔(dān)也較維護(hù)多種實(shí)驗(yàn)設(shè)備輕。

（二）仿真實(shí)驗(yàn)生動(dòng)形象，操作簡(jiǎn)便

仿真實(shí)驗(yàn)工藝流程形象逼真，實(shí)驗(yàn)的操作只需使用鼠標(biāo)和鍵盤就可完成，操作極其簡(jiǎn)便，且無(wú)材料消耗，儀器損耗。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，整個(gè)工藝流程出現(xiàn)在屏幕上，一目了然，還具有局部放大功能；學(xué)生可縱觀全局，更好地把握實(shí)驗(yàn)過(guò)程，樹(shù)立工程觀念，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

在有限的課程學(xué)時(shí)內(nèi)，學(xué)生利用仿真軟件短時(shí)間內(nèi)可反復(fù)實(shí)驗(yàn)， 可進(jìn)行更多的開(kāi)放式、綜合性實(shí)驗(yàn)，提高了學(xué)習(xí)效率。

（三）仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果考核公正、便利

仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師利用模擬仿真軟件的“操作評(píng)價(jià)功能”，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作動(dòng)作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出科學(xué)公正的評(píng)判。教師用機(jī)可以隨時(shí)檢查學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)情況，解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)，網(wǎng)上批改學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告，考核學(xué)生實(shí)驗(yàn)效果，給出實(shí)驗(yàn)成績(jī)。

（四）仿真實(shí)驗(yàn)綠色安全

采用常規(guī)的、傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式，環(huán)境工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)不可避免使用一些昂貴、容易引起爆炸或有毒有害試劑＼藥品。模擬仿真實(shí)驗(yàn)不但化學(xué)試劑和儀器裝置“零投入”而且“廢棄物零排放” ，在涉及高?；驑O端的環(huán)境、不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗、大型或綜合訓(xùn)練等情況時(shí)，可提供可靠、安全和經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，既節(jié)約資金又安全可靠，還可防止環(huán)境污染，創(chuàng)造綠色學(xué)習(xí)環(huán)境。

教師利用模擬仿真軟件進(jìn)行模擬違規(guī)操作，將產(chǎn)生的后果展示給學(xué)生，讓學(xué)生看到誤操作的嚴(yán)重后果，時(shí)刻警醒學(xué)生科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度在未來(lái)工作中的重要性，提高了學(xué)生科研素養(yǎng)。

三、“實(shí)操結(jié)合模擬仿真”模式在環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用原則

（一）注重能力培養(yǎng)，能“實(shí)”勿“虛”

盡管模擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在諸多優(yōu)勢(shì)，但“實(shí)操”模式在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的地位不可替代。否則學(xué)生紙上談兵，輕點(diǎn)鼠標(biāo)，動(dòng)手能力得不到培養(yǎng)，無(wú)法適應(yīng)未來(lái)實(shí)際工作需要。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)注重能力培養(yǎng)，能“實(shí)”勿“虛”， “實(shí)操”模式必須保持主要地位。

（二）有機(jī)結(jié)合，互為補(bǔ)充

“實(shí)操”與“模擬仿真”兩種模式在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有機(jī)結(jié)合，各出所長(zhǎng)，相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，而不是以此代彼，只有如此，才能獲得更好的效果。

二者的這種結(jié)合體現(xiàn)在具體實(shí)踐中，可以是某個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如儀器分析實(shí)驗(yàn)中的氣象色譜儀、液相色譜的使用，學(xué)生參觀了解儀器實(shí)物，觀察教師實(shí)驗(yàn)操作演示后，再進(jìn)行仿真操作。也可以是某課程的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，例如固體廢棄物處理與處置這門課設(shè)置了固體廢物的水分與灰分測(cè)定實(shí)驗(yàn)、粉煤灰分子篩的制備與性能研究、垃圾焚燒過(guò)程模擬、有機(jī)垃圾生物處理四個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，前兩項(xiàng)，采用實(shí)操模式，學(xué)生了解固廢水分的存在形式與灰分的組成，掌握不同固體廢物中水分與灰分的測(cè)定方法、堿熔法或固相法合成粉煤灰分子篩的基本原理及實(shí)驗(yàn)方法、紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的構(gòu)造原理以及操作方法、吸附試驗(yàn)操作原理與方法；后兩項(xiàng)，受實(shí)驗(yàn)室條件限制，實(shí)操無(wú)法完成，采用仿真模擬模式，學(xué)生通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行生活垃圾的收集與熱值測(cè)定，在回轉(zhuǎn)窯焚燒約5公斤生活垃圾，注意觀察爐體溫度變化，記錄相關(guān)焚燒參數(shù)，從而掌握熱值測(cè)定方法，回轉(zhuǎn)窯或焚燒爐工作原理及結(jié)構(gòu)組成，垃圾焚燒操作技術(shù)；有機(jī)垃圾生物處理過(guò)程模擬實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，以學(xué)校食堂收集廚余垃圾為模型，進(jìn)行好氧堆肥/厭氧發(fā)酵處理，調(diào)節(jié)含水率及C/N比，控制通氣流量和時(shí)間，記錄溫度變化，測(cè)定含水率、總固體、揮發(fā)性固體、碳氮比等，觀察到了有機(jī)固體廢物在生物處理過(guò)程中的變化，加深對(duì)堆肥和厭氧消化概念的理解；掌握好氧堆肥和厭氧消化工藝過(guò)程和控制方法；及好氧堆肥和厭氧消化工藝影響因素與控制措施，彌補(bǔ)了實(shí)操的缺憾，較好達(dá)到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

（三）適應(yīng)需求，發(fā)展完善

適應(yīng)社會(huì)對(duì)創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求，“實(shí)操”與“模擬仿真”兩種模式在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，不斷完善，在實(shí)踐中找到最佳結(jié)合方式，更好完成教學(xué)任務(wù)。

四、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)實(shí)踐

學(xué)校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作以全面提高高校學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為宗旨，以“科學(xué)規(guī)劃、共享資源、突出重點(diǎn)、提高效益、持續(xù)發(fā)展”為指導(dǎo)，以共享優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源為核心，以建設(shè)信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源為重點(diǎn)，本著充分體現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合、相互補(bǔ)充、能實(shí)不虛的原則，持續(xù)推進(jìn)，逐步完善，構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對(duì)象，使學(xué)生在虛擬環(huán)境中開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，達(dá)到教學(xué)大綱所要求的教學(xué)效果。

（一）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)方面

以培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力為出發(fā)點(diǎn)，發(fā)揮學(xué)校學(xué)科專業(yè)優(yōu)勢(shì)，利用企業(yè)提供資源，豐富教學(xué)內(nèi)容，拓展實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，提高教學(xué)能力，降低成本和風(fēng)險(xiǎn)，開(kāi)展綠色實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

（二）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理和共享平臺(tái)建設(shè)方面

建設(shè)具有擴(kuò)展性、兼容性管理和共享平臺(tái)，高效管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)校內(nèi)相關(guān)學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享。

（三）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理隊(duì)伍建設(shè)方面：

學(xué)校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理隊(duì)伍主要由教育理念先進(jìn)，學(xué)術(shù)水平高，教學(xué)科研能力強(qiáng)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，勇于創(chuàng)新的教師、科研、實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員組成。

（四）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的管理體系建設(shè)方面

學(xué)校系統(tǒng)制定并有效實(shí)施了《虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師工作績(jī)效考核辦法》、《虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)使用管理制度》、《實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心維護(hù)管理規(guī)定》，《提高學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)效果考核辦法》等虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的管理制度。

五、模擬仿真與實(shí)操相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式實(shí)踐

模擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖然具有很大優(yōu)勢(shì)，但也具備局限性，畢竟學(xué)生在未來(lái)的工作崗位上，不能只是輕點(diǎn)鼠標(biāo)就能完成工作任務(wù)，只有與實(shí)操實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，才能收到良好效果，全面提高教學(xué)質(zhì)量，滿足社會(huì)對(duì)人才需求條件。

在環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課中，我們引進(jìn)了與環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)相對(duì)應(yīng)的由北京東方仿真公司開(kāi)發(fā)的仿真軟件，主要有化工原理實(shí)驗(yàn)、流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)、環(huán)境工程水處理實(shí)驗(yàn)、大氣污染控制設(shè)備單元、垃圾焚燒廢氣處理、AAO工藝、SBR工藝、WASB工藝等全流程的仿真培訓(xùn)軟件用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生在校內(nèi)就可以充分得到大型貴重儀器使用、垃圾和污水處理流程的訓(xùn)練，真正將環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室、污水處理廠、垃圾填埋場(chǎng)搬進(jìn)教室，在操作技能掌握上更加系統(tǒng)和全面。具體實(shí)踐中：

1. 對(duì)涉及基本實(shí)驗(yàn)操作技能的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如環(huán)境分析監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)中的藥品配制、滴定操作、水樣的采集等，學(xué)生必須實(shí)際操作，反復(fù)演練，直至達(dá)到熟練操作；實(shí)際操作前，學(xué)生利用仿真實(shí)驗(yàn)，反復(fù)觀看實(shí)驗(yàn)操作技巧，促進(jìn)實(shí)操水平提升。

2. 對(duì)實(shí)驗(yàn)中涉及先進(jìn)大型貴重儀器設(shè)備的，如儀器分析實(shí)驗(yàn)，首先理論課講解實(shí)驗(yàn)儀器原理，接著讓學(xué)生到學(xué)校的教育部環(huán)境生態(tài)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)氣象色譜、液相色譜等貴重儀器實(shí)物觀察，對(duì)使用儀器有感官的了解，在此過(guò)程中，教師實(shí)際操作演示儀器使用，講解儀器操作方法、注意事項(xiàng)，學(xué)生觀看學(xué)習(xí)，此后，學(xué)生再利用大型儀器分析模擬軟件學(xué)習(xí)設(shè)備構(gòu)造、原理，進(jìn)行反復(fù)模擬操作，直至運(yùn)用模擬軟件考核合格。

3. 對(duì)實(shí)驗(yàn)中試劑藥品昂貴或涉及有毒有害試劑的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中容易引起爆炸產(chǎn)生環(huán)境污染的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如環(huán)境化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)部分項(xiàng)目，利用模擬仿真教學(xué)，讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上做實(shí)驗(yàn)，不但能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模揖G色安全、無(wú)環(huán)境污染。又如環(huán)境工程微生物實(shí)驗(yàn)中微生物觀察與計(jì)數(shù)，學(xué)生每人一臺(tái)顯微鏡利用無(wú)毒害的酵母菌，反復(fù)實(shí)際操作，直至掌握顯微鏡操作技巧、微生物計(jì)數(shù)方法，而對(duì)有危害的金黃葡萄球菌、大腸桿菌等形態(tài)觀察，則利用虛擬軟件在機(jī)房操作，從而完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

4. 針對(duì)校內(nèi)不具備的如固體廢棄物焚燒裝置、SBR水處理裝置等，采用模擬仿真實(shí)驗(yàn)，通過(guò)模擬仿真，實(shí)驗(yàn)原理、裝置、流程、過(guò)程展現(xiàn)在學(xué)生面前，一目了然，學(xué)生通過(guò)設(shè)置、更改相關(guān)流程參數(shù)，取得最佳結(jié)果，完成實(shí)驗(yàn)。緩解了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方式場(chǎng)地占用大、實(shí)驗(yàn)裝置昂貴、實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)，耗材耗時(shí)，實(shí)驗(yàn)效果不理想，不能很好達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的的矛盾。

水污染控制工程是高等學(xué)校環(huán)境工程專業(yè)必修的一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的學(xué)科，其中的理論、原理，工程設(shè)計(jì)等都離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)。而其實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目氣浮實(shí)驗(yàn)，傳統(tǒng)“實(shí)操”模式，或受實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、時(shí)間、設(shè)備裝置的限制，無(wú)法很好完成，而采用仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑瑢W(xué)生通過(guò)仿真模擬壓力溶氣氣浮工藝，虛擬儀器面板設(shè)計(jì)氣浮工藝構(gòu)筑物參數(shù)，如接觸池的長(zhǎng)、寬、深，分離池的長(zhǎng)、寬、深，溶氣罐的直徑、填料層高等，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，調(diào)整介質(zhì)間張力系數(shù)、進(jìn)水流量、回流溶氣水量、水溫等主要參數(shù)，觀察其對(duì)氣浮效果的影響，加深理解氣浮法的工作原理和工藝組成；掌握氣浮處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)；掌握氣浮工藝處理廢水時(shí)，不同運(yùn)行參數(shù)對(duì)運(yùn)行效果的影響。城市污水綜合處理方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生利用所學(xué)理論知識(shí)，針對(duì)城市污水，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，并通過(guò)仿真模擬對(duì)設(shè)計(jì)的工藝流程進(jìn)行運(yùn)行，對(duì)處理單元作用、參數(shù)、工藝特點(diǎn)、效率等進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析。了解城市污水的特點(diǎn)；設(shè)計(jì)了城市污水處理方案；掌握污水處理工藝單元的作用和工作參數(shù)；計(jì)算出各個(gè)處理單元的分級(jí)效率；評(píng)價(jià)、總結(jié)該處理方案的特點(diǎn)及效率。激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到了教學(xué)大綱的要求。

5. 對(duì)實(shí)驗(yàn)室具有簡(jiǎn)易裝置又有模擬仿真軟件的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如化工原理、流體力學(xué)在學(xué)生接授過(guò)理論教學(xué)后，到實(shí)驗(yàn)室參觀了解實(shí)驗(yàn)裝置，再利用模擬仿真教學(xué)，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象，找準(zhǔn)參數(shù)，再到實(shí)驗(yàn)室實(shí)際操作。

“實(shí)操結(jié)合模擬仿真”模式在環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中近2年的試用，不但緩解當(dāng)前實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)與場(chǎng)地的不足，而且調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，更好地達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。

六、結(jié)束語(yǔ)

與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式相比，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)能實(shí)現(xiàn)真實(shí)實(shí)驗(yàn)不具備或難以完成的教學(xué)功能，具有生動(dòng)形象、操作簡(jiǎn)便，投資少，使用及維護(hù)方便，實(shí)驗(yàn)結(jié)果考核公正、便利，實(shí)驗(yàn)環(huán)境綠色安全的優(yōu)勢(shì)。發(fā)揮仿真實(shí)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)，再結(jié)合實(shí)操實(shí)驗(yàn)，緩解當(dāng)前環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的困境，增強(qiáng)教師和學(xué)生的參與感，能很好地達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。

只有堅(jiān)持以學(xué)生為主體的教學(xué)理念，將模擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法緊密地結(jié)合起來(lái)，實(shí)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，在教學(xué)實(shí)踐中不斷地探索，在探索中不斷地改進(jìn)，才能充分發(fā)揮模擬仿真加實(shí)操實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，提高課堂效率，提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)高素質(zhì)人才。

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