呂慧 趙姍姍 孫連鵬 金枝 王詩(shī)忠 陳承

摘 ?要：在新工科和雙一流建設(shè)背景下，在以互聯(lián)網(wǎng)為核心的智能時(shí)代，探索現(xiàn)代信息技術(shù)與環(huán)境工程新工科教育的深度融合，是深化高等工程教育改革的關(guān)鍵。文章以培養(yǎng)復(fù)合型環(huán)境工程人才為目標(biāo)，以解決復(fù)雜環(huán)境污染問(wèn)題、全面推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)為導(dǎo)向，從調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣出發(fā)，設(shè)計(jì)并探討了環(huán)境工程“新工科智慧教學(xué)”的新模式。將虛擬仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)融入到環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)課堂、實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)中，結(jié)合多元化的教學(xué)手段與方法，建設(shè)智慧課堂。同時(shí)，設(shè)計(jì)“課堂-實(shí)驗(yàn)-實(shí)習(xí)-工廠(chǎng)-仿真”一體化云端智慧教學(xué)新模式，打造“教學(xué)、科研、培訓(xùn)、開(kāi)發(fā)”一體化智能教育平臺(tái)，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，全面提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)資源的共享。

關(guān)鍵詞：環(huán)境工程;新工科;智慧教學(xué);虛擬仿真;虛擬現(xiàn)實(shí);增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2021）33-0006-05

Abstract： Under the background of construction of "Emerging Engineering" and "Double first-class" university and in the age of intelligence， integration of modern information technology and emerging engineering education is the key to the reform of higher engineering education. In this study， a new mode of "emerging engineering intelligent education" for Environmental Engineering was designed and discussed in order to train compound environmental engineering students， solve complex environmental pollution problems and promote ecological civilization construction in an all-round way. In the intelligent education， emerging technologies such as virtual simulation， virtual reality， augmented reality and big data were integrated into the classroom， experiment and practice teaching. Meanwhile， the "classroom， experiment， practice， factory and simulation" integration cloud education mode and the "teaching， research， training and development" integrated intelligent education platform were also designed. The new intelligent education mode based on modern information technology will stimulate the students' interest in learning， improve the students' learning ability and their ability to solve practical problems. The intelligent education platform also can realize the sharing of the experimental and practical teaching resources.

Keywords： Environmental Engineering; emerging engineering; intelligent education; virtual simulation; virtual reality;augmented reality

環(huán)境工程是一個(gè)實(shí)踐性和應(yīng)用性非常強(qiáng)的多學(xué)科交叉的新興學(xué)科，是戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)涉及的重要學(xué)科之一。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和環(huán)境治理的相對(duì)滯后性，各種復(fù)雜的環(huán)境污染問(wèn)題日益突出，亟需先進(jìn)的污染治理技術(shù)以及卓越的環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)人才來(lái)解決復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，從而推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)。環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)主要培養(yǎng)能夠運(yùn)用工程學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的理論和方法，從事水、土、氣、固廢、噪聲和其他污染的控制和治理，以及環(huán)境監(jiān)測(cè)和管理等方面的高層次復(fù)合型人才。由于環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)多學(xué)科交叉融合的特點(diǎn)及其較強(qiáng)的實(shí)踐性和創(chuàng)新性要求，培養(yǎng)的人才除了具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)外，還應(yīng)具備較強(qiáng)的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，而傳統(tǒng)的環(huán)境工程教育教學(xué)模式和方法，難以滿(mǎn)足創(chuàng)新性、高層次、復(fù)合型新工科人才培養(yǎng)的要求[1]。隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代和智能時(shí)代的到來(lái)，人工智能、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、數(shù)據(jù)挖掘等新興技術(shù)為工科教育教學(xué)模式和方法的更新，帶來(lái)了新的契機(jī)和活力[2]。在新形勢(shì)下，面對(duì)日益復(fù)雜的環(huán)境問(wèn)題，如何將這些新興技術(shù)與環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的教育教學(xué)深度融合應(yīng)用與創(chuàng)新，為響應(yīng)國(guó)家“全面推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)”重大戰(zhàn)略需求，培養(yǎng)具有“德才兼?zhèn)?、領(lǐng)袖氣質(zhì)、家國(guó)情懷”、具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐能力、工程領(lǐng)導(dǎo)力、數(shù)字化能力等多方面綜合素質(zhì)的復(fù)合型環(huán)境工程人才，是環(huán)境工程學(xué)科在新工科建設(shè)中亟待解決的問(wèn)題[3]。此外，當(dāng)突發(fā)重大公共安全衛(wèi)生事件（例如新冠肺炎疫情）、環(huán)境污染事件時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)理論和實(shí)踐教學(xué)難以實(shí)現(xiàn)，而基于互聯(lián)網(wǎng)的信息化教學(xué)模式將為人才培養(yǎng)搭建更為廣闊的平臺(tái)。因此，本文以培養(yǎng)復(fù)合型環(huán)境工程創(chuàng)新人才為目標(biāo)，以解決復(fù)雜環(huán)境污染問(wèn)題、全面推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)為導(dǎo)向，設(shè)計(jì)和探討智能時(shí)代下環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)課堂、實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)模式和方法的改革與創(chuàng)新，以期深度融合大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、虛擬仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等新興技術(shù)到未來(lái)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的教育教學(xué)中。

一、傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問(wèn)題

（一）教學(xué)內(nèi)容更新較慢

面對(duì)日益復(fù)雜的環(huán)境污染問(wèn)題，各種污染治理新技術(shù)和新理論層出不窮，但是，專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程教材內(nèi)容的更新往往滯后，難以滿(mǎn)足復(fù)合型人才培養(yǎng)的需求[4]。同時(shí)，由于青年教師實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的有限，往往在理論課授課時(shí)，無(wú)法及時(shí)與學(xué)生分享教材中未涉及的最新工程案例，導(dǎo)致課堂教學(xué)僅僅局限于教材內(nèi)容的講授，缺乏實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。教材和教學(xué)內(nèi)容更新的滯后性，使得學(xué)生理論學(xué)習(xí)與實(shí)際應(yīng)用有一定的分隔。

（二）理論課教學(xué)模式的單一

目前，理論課的教學(xué)模式多采用“ppt+板書(shū)”的形式。環(huán)境工程是應(yīng)用性非常強(qiáng)的學(xué)科，而課本上關(guān)于各種處理構(gòu)筑物和設(shè)備的介紹以及環(huán)境污染治理理論只能通過(guò)文字和圖片的方式呈現(xiàn)，直觀(guān)性差，枯燥乏味，難以被學(xué)生理解和掌握。這種“填鴨式”的單一輸入教學(xué)模式，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)主動(dòng)性差，這與新工科建設(shè)理念不相符。因此，亟需開(kāi)展多樣化和立體化的教學(xué)新模式，借助“互聯(lián)網(wǎng)+”，將智慧教學(xué)新模式和新理論引入到傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

（三）實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課教學(xué)資源有限

傳統(tǒng)環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)都是一些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生多人分組進(jìn)行，由于設(shè)備數(shù)量和規(guī)模有限，難以保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。而且，對(duì)于一些高危險(xiǎn)、高成本、高消耗和高污染的實(shí)驗(yàn)，基本無(wú)法開(kāi)展。再者，對(duì)于生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)，由于工廠(chǎng)企業(yè)的很多大型、精密或具有危險(xiǎn)性的設(shè)施和設(shè)備無(wú)法提供給學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作，導(dǎo)致學(xué)生只能“走馬觀(guān)花”式的對(duì)工藝流程和處理設(shè)備進(jìn)行一個(gè)膚淺的外觀(guān)認(rèn)識(shí)，無(wú)法深入了解設(shè)備裝置特點(diǎn)和操作要點(diǎn)，對(duì)于設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工藝運(yùn)行參數(shù)認(rèn)識(shí)不清，掌握不深刻，學(xué)生參與度低，實(shí)習(xí)實(shí)踐效果非常差。學(xué)生工作后，需要重新經(jīng)歷一個(gè)實(shí)踐學(xué)習(xí)的過(guò)程，難以滿(mǎn)足環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)與區(qū)域建設(shè)戰(zhàn)略的需求。因此，亟需對(duì)當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行改革，以期真正實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)知識(shí)與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐相融合，全面提升學(xué)生的實(shí)踐能力和解決問(wèn)題的能力。

身處互聯(lián)網(wǎng)為核心的智能時(shí)代，環(huán)境工程新工科的發(fā)展需要探索現(xiàn)代信息技術(shù)與環(huán)境工程教育的全面深度融合，以信息化引領(lǐng)教育理念和教育模式的創(chuàng)新。

二、智能時(shí)代環(huán)境工程“新工科智慧教學(xué)”的設(shè)計(jì)與探索

（一）基于“互聯(lián)網(wǎng)/虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）+教育”課堂教學(xué)新模式設(shè)計(jì)

1. 基于“互聯(lián)網(wǎng)/VR/AR”的智慧課堂建設(shè)，增強(qiáng)課堂教學(xué)的生動(dòng)性和互動(dòng)性

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）技術(shù)是指采用計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，提供用戶(hù)包括聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)和觸覺(jué)等感官在內(nèi)的模擬，使其感覺(jué)仿佛身臨其境[5]。由于VR具有沉浸性、交互性和想象性的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)發(fā)展迅速，在教育、軍事、科研、醫(yī)學(xué)和娛樂(lè)等諸多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用[6-7]。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）技術(shù)是在VR基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新興技術(shù)，它將計(jì)算機(jī)虛擬場(chǎng)景融合到真實(shí)世界中，對(duì)真實(shí)世界的內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充，從而使用戶(hù)對(duì)真實(shí)世界的感官和認(rèn)識(shí)加強(qiáng)[8-9]。將虛擬仿真、VR、AR等技術(shù)引入到新工科的教學(xué)中，建設(shè)包括常規(guī)課堂教學(xué)的教師區(qū)、學(xué)生區(qū)、多屏互動(dòng)教學(xué)區(qū)、沉浸式體驗(yàn)教學(xué)區(qū)和混合現(xiàn)實(shí)互動(dòng)教學(xué)區(qū)等的“智慧教室”（如圖1所示），并融合多元化的教學(xué)方法，開(kāi)展“智慧課堂”的全新教學(xué)模式。

基于“智慧課堂”的全新教學(xué)模式，我們?cè)O(shè)計(jì)了“課前預(yù)習(xí)-課堂案例分析-課后擴(kuò)展閱讀”三位一體的教學(xué)方案（如圖2所示）。建構(gòu)主義理論指出，真正的學(xué)習(xí)發(fā)生在學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)的過(guò)程中，知識(shí)是學(xué)生通過(guò)一定情境下的自主學(xué)習(xí)和自我建構(gòu)獲得的。理論課前，教師可以將學(xué)習(xí)內(nèi)容通過(guò)微信公眾平臺(tái)推送給學(xué)生，學(xué)生通過(guò)自己閱讀相關(guān)資料以及學(xué)習(xí)在線(xiàn)課程（慕課），對(duì)基本知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí);課堂上，授課教師針對(duì)教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行深入解析，并借助虛擬仿真模型、VR/AR技術(shù)進(jìn)行技術(shù)原理的可視化講解，并進(jìn)行工程設(shè)計(jì)案例或者實(shí)踐案例分析，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提升學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，以直觀(guān)的可視化方式或沉浸式體驗(yàn)方式使學(xué)生對(duì)基本知識(shí)點(diǎn)掌握的同時(shí)，提升綜合運(yùn)用的能力，以期做到對(duì)知識(shí)點(diǎn)的融會(huì)貫通，理論和實(shí)踐相結(jié)合。例如，北京科技大學(xué)開(kāi)發(fā)了基于AR技術(shù)的“POU繪——立體課堂”，通過(guò)手機(jī)攝像頭掃描平面圖形，利用圖像識(shí)別與立體呈現(xiàn)技術(shù)，可以直接將平面圖轉(zhuǎn)化為三維物體，從而增強(qiáng)學(xué)習(xí)過(guò)程的互動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)從2D講解到3D講解的轉(zhuǎn)換[10]。對(duì)于環(huán)境工程基礎(chǔ)課程給排水管網(wǎng)工程，通過(guò)AR的三維轉(zhuǎn)換，管網(wǎng)布置的3D圖可以躍然紙上，立體展示可以幫助學(xué)生進(jìn)行分析和理解。例如，在講授水污染控制工程課程中的氣浮法原理時(shí)，可以采用沉浸式VR的漫游教學(xué)，在沉浸式體驗(yàn)教學(xué)區(qū)，學(xué)生仿佛置身于氣浮池中，可以直觀(guān)觀(guān)察到氣泡與顆粒物之間的黏附過(guò)程以及“顆粒-氣泡”的上升過(guò)程，體驗(yàn)顆粒物被上浮去除的全過(guò)程。在講授水污染控制工程中各個(gè)污水處理構(gòu)筑物的工作原理與設(shè)計(jì)時(shí)，可以借助虛擬仿真軟件，對(duì)構(gòu)筑物進(jìn)行拆解與組裝，使學(xué)生形象地掌握重要的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范（如圖3、圖4所示）。

2. 多元化現(xiàn)代信息技術(shù)教學(xué)資源開(kāi)發(fā)，助力“智慧課堂”的開(kāi)展

（1）基于微信公眾平臺(tái)，將學(xué)科前沿引入到理論教學(xué)中，提升學(xué)生的科研興趣

在教學(xué)中，建設(shè)課程的微信公眾號(hào)，將最新研究進(jìn)展推送給學(xué)生學(xué)習(xí)。同時(shí)教師可以引導(dǎo)學(xué)生分組以某一學(xué)科前沿作為主題進(jìn)行最新文獻(xiàn)檢索，學(xué)生通過(guò)自學(xué)、討論、協(xié)作、互動(dòng)等方式，自主學(xué)習(xí)學(xué)科前沿進(jìn)展，并做成微信推文，分享到課程公眾號(hào)，與其他同學(xué)和教師進(jìn)行互動(dòng)。例如，環(huán)境工程進(jìn)展課程建設(shè)了“SYSU環(huán)境工程進(jìn)展”微信公眾號(hào)，在講授膜分離前沿技術(shù)時(shí)，圍繞著“超薄分離膜用于污水處理與海水淡化”這一主題，學(xué)生分組查閱最新文獻(xiàn)，撰寫(xiě)新聞稿，進(jìn)行微信推送（如圖5所示）。課堂上，教師和學(xué)生針對(duì)推文內(nèi)容進(jìn)行前沿技術(shù)的講解。這種“以學(xué)生為中心、以探究性學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)”的翻轉(zhuǎn)教學(xué)，充分激發(fā)了學(xué)生科研的興趣，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，鍛煉了學(xué)生文獻(xiàn)閱讀、翻譯以及表達(dá)的能力，同時(shí)培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。

（2）基于大數(shù)據(jù)模擬環(huán)境污染修復(fù)全流程，培養(yǎng)學(xué)生的家國(guó)情懷

由于環(huán)境污染修復(fù)是一個(gè)相對(duì)漫長(zhǎng)的過(guò)程，例如土壤修復(fù)、黑臭水體修復(fù)、湖泊富營(yíng)養(yǎng)化治理等，課堂授課教師通常只介紹相關(guān)修復(fù)技術(shù)與治理方案，很少有可視化案例分享，學(xué)生對(duì)此類(lèi)修復(fù)技術(shù)僅僅停留在書(shū)本的文字介紹上?？梢岳么髷?shù)據(jù)對(duì)流域或者土壤污染修復(fù)全過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，快速動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)污染修復(fù)的全過(guò)程，讓學(xué)生實(shí)實(shí)在在地感受到環(huán)境被污染的可怕、修復(fù)的不易、以及綠水青山重現(xiàn)時(shí)的喜悅，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保精神和家國(guó)情懷，增強(qiáng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)自豪感和責(zé)任感，使學(xué)生牢固樹(shù)立和踐行“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念。

（二）基于“虛擬仿真/虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）”的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課智慧教學(xué)新模式設(shè)計(jì)

1. 基于“虛擬仿真、VR、AR技術(shù)”的智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)，全面提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力

傳統(tǒng)環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)受諸多因素限制，例如實(shí)驗(yàn)儀器或模型構(gòu)筑物占地面積大、維護(hù)費(fèi)用高;實(shí)驗(yàn)分組人數(shù)過(guò)多、難以實(shí)現(xiàn)一人一設(shè)備;并且實(shí)驗(yàn)課程具有一定的危險(xiǎn)性，存在“三廢”處理問(wèn)題，使學(xué)生無(wú)法真正得到有效地培養(yǎng)與訓(xùn)練。借助于虛擬仿真、VR和AR手段，使不可及、不可視、高風(fēng)險(xiǎn)和高污染等操作過(guò)程變得直觀(guān)、形象，具有可操作性，有效地解決了學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手難的問(wèn)題。學(xué)生可以先在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)熟悉儀器裝置、認(rèn)識(shí)流程及控制方案，在線(xiàn)虛擬操作，再到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行真實(shí)操作，大大降低了設(shè)備的損壞風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約維護(hù)成本。同時(shí)，借助基于AR技術(shù)，學(xué)生在上實(shí)驗(yàn)課時(shí)，通過(guò)手機(jī)APP掃描儀器的相應(yīng)位置，可以直觀(guān)、立體地學(xué)習(xí)儀器原理和操作步驟。例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)如何使用氣相色譜時(shí)，用手機(jī)攝像頭掃描色譜柱，色譜柱的三維模型結(jié)構(gòu)就會(huì)顯示，教師可以結(jié)合三維模型，講解色譜柱的工作原理。

2. 基于虛擬仿真實(shí)習(xí)工廠(chǎng)，提升學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)踐能力

生產(chǎn)實(shí)習(xí)是將理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐認(rèn)知相結(jié)合的階段，通過(guò)生產(chǎn)實(shí)習(xí)，學(xué)生對(duì)理論知識(shí)應(yīng)該有更深入的理解。然而，傳統(tǒng)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，學(xué)生大多停留在走馬觀(guān)花式的參觀(guān)構(gòu)筑物外觀(guān)階段，很難將所學(xué)的基本理論運(yùn)用到實(shí)踐中，更難進(jìn)行實(shí)踐操作。虛擬仿真和VR技術(shù)可以為生產(chǎn)實(shí)習(xí)的開(kāi)展，提供有力的補(bǔ)充?；谔摂M仿真工廠(chǎng)，學(xué)生可以十分逼真地模擬現(xiàn)場(chǎng)操作。通過(guò)改變運(yùn)行參數(shù)，學(xué)生可以了解設(shè)備整個(gè)運(yùn)行和維護(hù)的全流程，并且通過(guò)虛擬仿真，學(xué)生可以試錯(cuò)，從而有效避免實(shí)際生產(chǎn)中各種事故的發(fā)生。此外，通過(guò)VR漫游系統(tǒng)，學(xué)生可以在虛擬工程項(xiàng)目中反復(fù)觀(guān)察，沉浸式體驗(yàn)，不受安全性等因素的限制。這種基于虛擬仿真和VR技術(shù)的智慧實(shí)習(xí)，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和工程意識(shí)。我們通過(guò)構(gòu)建“教室-實(shí)驗(yàn)室-工廠(chǎng)”三位一體的工程教育資源，可以實(shí)現(xiàn)“將工廠(chǎng)搬進(jìn)學(xué)?！钡睦砟睢＿@種“拓展綜合、隨需而變、虛實(shí)結(jié)合、啟迪創(chuàng)意”的全新工程訓(xùn)練體系，可以顯著提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為將來(lái)進(jìn)入企業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)畢業(yè)生的“零距離”就業(yè)。

3. 基于5G建設(shè)“課堂-實(shí)驗(yàn)-實(shí)習(xí)-工廠(chǎng)-仿真”的一體化云端智慧教學(xué)新模式，實(shí)現(xiàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐資源共享

隨著5G時(shí)代的到來(lái)，我們可以把所有教學(xué)內(nèi)容和教育資源進(jìn)行整合，開(kāi)展具有擴(kuò)展性、兼容性和前瞻性的“課堂-實(shí)驗(yàn)-實(shí)習(xí)-工廠(chǎng)-仿真”一體化云端教學(xué)。學(xué)生可以通過(guò)手機(jī)客戶(hù)端，登錄仿真教學(xué)軟件，隨時(shí)隨地針對(duì)環(huán)境工程理論進(jìn)行學(xué)習(xí)，進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)操作，并實(shí)現(xiàn)工廠(chǎng)中的角色扮演，進(jìn)行設(shè)備調(diào)試、運(yùn)行，以及運(yùn)行中事故的模擬與分析，強(qiáng)化實(shí)踐技能。同時(shí)，通過(guò)云端智慧教學(xué)模式，不僅可以實(shí)現(xiàn)教育資源高校內(nèi)共享，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)員工的培訓(xùn)，打造“教學(xué)、科研、培訓(xùn)、開(kāi)發(fā)”一體化的國(guó)內(nèi)外智能教育一流平臺(tái)。

三、展望

環(huán)境工程是一門(mén)交叉性和應(yīng)用性非常強(qiáng)的學(xué)科。面對(duì)日益復(fù)雜的環(huán)境問(wèn)題和日新月異的先進(jìn)技術(shù)，身處互聯(lián)網(wǎng)為核心的智能時(shí)代，將“虛擬仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)”等現(xiàn)代信息技術(shù)與環(huán)境工程教育進(jìn)行深度融合，以信息化引領(lǐng)教育理念和教育模式的革新，對(duì)于復(fù)合型環(huán)境工程人才培養(yǎng)是十分必要的。未來(lái)環(huán)境工程“新工科智慧教學(xué)”應(yīng)該是基于“線(xiàn)上、線(xiàn)下、線(xiàn)上線(xiàn)下混合以及實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)”四位一體的新模式（如圖6所示）：（1）通過(guò)線(xiàn)上慕課（MOOC）學(xué)習(xí)、客戶(hù)端虛擬仿真操作以及云端課的學(xué)習(xí)，可以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和科研興趣;（2）通過(guò)線(xiàn)下智慧教室的VR沉浸式體驗(yàn)，以及虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的仿真學(xué)習(xí)，可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握，夯實(shí)工科基礎(chǔ);（3）基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，開(kāi)展線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)，實(shí)現(xiàn)從“以教師講授為主”向“以學(xué)生學(xué)習(xí)為主”的模式轉(zhuǎn)變;（4）基于VR/AR技術(shù)的實(shí)驗(yàn)原理學(xué)習(xí)與操作，基于虛擬仿真工廠(chǎng)的實(shí)習(xí)實(shí)踐以及參與虛擬仿真設(shè)計(jì)大賽和“VR/AR+環(huán)境工程”創(chuàng)意設(shè)計(jì)大賽，全面提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力。未來(lái)智慧教學(xué)的開(kāi)展，尚需要開(kāi)發(fā)和制作虛擬仿真、VR、AR等系列軟件，以及用于云端課的手機(jī)APP和門(mén)戶(hù)網(wǎng)站，這需要高校教師、IT技術(shù)人員以及企事業(yè)單位多方面的協(xié)同。未來(lái)通過(guò)建設(shè)“課堂-實(shí)驗(yàn)-實(shí)習(xí)-工廠(chǎng)-仿真”一體化云端教學(xué)平臺(tái)，打造“教學(xué)、科研、培訓(xùn)、開(kāi)發(fā)”一體化的智能教育平臺(tái)，可以全面提升環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)教育教學(xué)及人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

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