水處理仿真模型在課堂教育中的應用分析

邵留，彭自然，李娟英

摘要：以教學應用中的實例，分析和探討水處理仿真模型在環境專業教學中的應用。實踐表明，水處理仿真模型在教學中的運用可以增強學生學習興趣，大大提高學生操作能力，提高教師教學效果。

關鍵詞：水處理；仿真模型；環境專業

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）01-0128-02

一、背景

環境專業是實踐性與操作性很強的專業，目前環境專業教學方法問題主要體現在方法單一、教學時間有限、課堂教學與實踐脫節。傳統的環境專業教學方式為灌輸式教學，學生被動接受，放棄主觀能動性，在有限的時間內強記住水處理原理、工藝參數設計要點、調試方法等，很難將理論和實際操作相結合。傳統教學方式之所以具有局限性，主要是因為在課堂上學生往往只能通過看與聽來獲得知識，動手能力和實際操作能力沒有得到有效培養。因此，需要一種新的教學手段來解決這一矛盾。而將水處理仿真模型引入教學過程中能較好地彌補這一問題。水處理仿真模型與實際水處理設備相似，是實際構筑物的縮小版。利用仿真模型可以使學生快速了解水處理原理與水處理構筑物構造，并掌握水處理工藝基本設計方法，還可以彌補污水處理廠只能走馬觀花式的表面參觀，無法彌補實際操作的不足。仿真模型引入到環境專業教學課堂中后，學生可以逐個選擇水處理工藝所需管道配件和水處理構筑物，并完成整個水處理工藝系統的連接與仿真，有助于提高學習興趣，開闊思路，加強對水處理工藝的理解。此外，仿真模型還可以驗證學生水處理工藝設計是否合理，并可對工藝流程進行改造，同時進行仿真訓練可以訓練學生的動手能力和解決問題的能力。為了檢驗水處理仿真模型在教學中的實際應用效果，我們對其應用效果進行了專門的調查，并對其結果進行了分析和討論。

二、材料與方法

1.一般資料：選取2011級環科專業58人為對照組，2012級環科專業56人為實驗組，兩組學生在年齡、基礎課成績、課程教學時間等方面比較，差異不顯著（p>0.05）。

2.研究方法：2011級對照組學生在相關環境專業教學過程中采用傳統的授教型教學方式，2012級實驗組學生在教學過程中引入水處理仿真模型；學期結束后對兩組學生理論考試與實習階段的測評成績進行比較。

3.統計學方法：學生理論考試和實驗操作成績采用均數，采用單因素方差分析，計算p值，p<0.05視為統計學意義。

三、調查結果與分析

1.兩組學生實習階段的測評成績。對于所有參與測試的學生進行了理論考試和實驗操作考核。對照組理論考試平均成績為83.5分，實驗組理論考試平均成績為85分，經單因素方差分析，兩組成績無顯著差異（p>0.05）。對照組實驗操作考核成績為70.5分，實驗組實驗操作考核成績為79分，經單因素方差分析，兩組差異顯著（p<0.01）。此結果證明在課堂教學中引入水處理仿真模型教學方式的實驗組學生不但理論基礎扎實，而且熟練地掌握了操作技能，比傳統教學方式下的對照組學生動手能力強，優勢明顯。

2.學生反饋。采用問卷調查的方式對實驗組學生進行了訪問，結果顯示：多數學生認為教學與實驗中引入仿真模型很好（91.2%），有更多動手及實際操作機會（85.3%），能激發學習興趣（77.5%），能增進理論知識與實際操作的能力（79.3%），對鞏固理論知識及提高實踐操作技能方面幫助很大（83.6%）。

四、討論

環境專業學生的很多能力和素質都是在實踐教學中鍛煉出來的，實驗實踐教學是環境專業人才培養的關鍵環節。目前受外界環境的限制，學生在實習單位實習的時間較短，能遇到突發狀況并嘗試親自解決的機會就更少，同時由于市場經濟等因素，學生普遍對專業理論知識的學習不太重視，有的僅僅是為了混個文憑。因此如何改進教學實習方法，增加趣味性和可操作性，提高學生的學習熱情，成為了環境專業教學過程中亟待解決的問題。水處理仿真模型的引入可以彌補有限的參觀見習的不足，學生借助仿真模型可以設計不同狀態下的水處理效果實驗，分析來水特點，更有針對性地進行工藝設計。在強化動手能力的同時也明顯提高了分析問題、解決問題的能力，將專業理論知識與實際操作技能緊密地結合起來。同時，仿真模型輔助教學與實驗的方法具有可控性和可重復性，學生在進行模擬訓練時對特殊情境可以進行反復實驗驗證，而不必擔心自己的操作會給處理效果帶來不良影響，且出錯時可以被及時糾正，能夠更積極地投入操作訓練，保持良好的心理狀態[1-3]。應用實例結果同樣表明，教學與實驗中引入仿真模型，改善了理論與實踐脫節的情況，有利于解決學生出現高分低能的失常現象。通過本課程建設，我們認為在環境專業教學與實驗中運用仿真模型可以提高學生的學習興趣，培養學生解決問題的能力和動手能力，在學習是為了更好應用于實際的今天，應該是一種有益的探索。因此，隨著教學方法的不斷探索，在環境類教學中引入仿真模型強化教學效果已成為方向。與此同時，將仿真模型引入到課堂教學中也存在以下幾個問題：①仿真模型對老師提出了更高的要求：授課專業教師要熟練掌握專業理論知識，要將教學內容進行仔細的分析，然后根據教學重點來挑選最佳的模型，并能熟練應用各個仿真模型，才能在課堂上運用自如，使其充分發揮提高教學質量的作用。②須正確處理仿真模型與常規教學的關系：仿真模型與常規教學兩者是相輔相成的，傳統教學有著仿真模型無法替代的優越性，在鼓勵引入仿真模型的同時也不能忽視傳統教學方式，兩者應共存于教學過程，更好地做到理論與實踐相結合。學生在動手操作模型前，要有充分的理論知識，而模型是檢驗理論知識的一個工具。③需進一步完善仿真模型的種類和細節。仿真模型的引入能培養學生的創新精神和自主學習能力，表現出強大的生命力，是未來教學可以嘗試的發展方向。

綜上所述，水處理仿真模型可以為學生提供發揮主觀能動性、主動展開學習的模擬實踐環境，能極大地調動學生的積極性。將水處理仿真模型引入環境專業教學過程中后，學生們培養鍛煉了自己解決實際問題所必需的各種技能，了解、掌握了所采用的測量方法和儀器設備的性能，為以后的課程學習及參與科研課題打下了良好的基礎。另一方面，學生在仿真實踐的過程中逐漸提高了興趣，不斷地投入，并嘗試各種變化，達到了我們追求的以教為主的教學模式轉變為以學為主的教學模式。在實踐環節的教學上，重視發揮學生的主動性和創造性，在教學中取得了明顯的效果，學生在整個學習過程中處理問題的能力與過去相比得到了較大的提高，對教學質量的提高和應用型人才的培養非常有益，得到了學生的好評。

參考文獻：

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[2]康秀蘭.仿真模型在產科護理教學中的應用分析[J].當代醫學，2012，18（14）：1-2.

[3]彭雪冰.婦產科教學中應用模擬設備的體會[J].醫學信息，2011，（8）：4109-4110.

基金項目：環境科學上海市教育高地基金；上海海洋大學校級教學管理與教學改革項目；上海市自然基金（12ZR1444900）資助。

作者簡介：邵留（1980-），女，博士，講師，浙江溫嶺人，主要從事水處理教育與研究。endprint