環(huán)境工程融入仿真系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)改革

曹瑩+李紅藝+劉廷鳳+胡志新+郭光+丁克強(qiáng)

【摘要】本文主要是對(duì)傳統(tǒng)工程環(huán)境中實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)方面所具有的問(wèn)題進(jìn)行分析，并融合專(zhuān)業(yè)教育資源，制定完善的實(shí)踐方案，把虛擬仿真系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作緊密的融合到一起，從而有效的提高實(shí)踐培養(yǎng)的效果。

【關(guān)鍵詞】環(huán)境工程 仿真系統(tǒng) 教學(xué)改革

【基金項(xiàng)目】南京工程學(xué)院高等教育研究改革課題（2015YB03；JG201403）。

【中圖分類(lèi)號(hào)】X-4；TP391.9 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）43-0254-02

1.環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)中主要的問(wèn)題

1.1因?yàn)闀r(shí)間空間上條件的制約，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作還顯得不夠完善

環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)盡管擁有相應(yīng)配套的化學(xué)、生物、環(huán)境工程等專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)中心，并且還建有大氣污染控制、廢物處理、水污染控制等實(shí)驗(yàn)裝置，不過(guò)由于工作空間、時(shí)間上的限制，研究項(xiàng)目通常是小試或者中試，其運(yùn)行效果與實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用有一定差異。而且由于采用的是小型裝置，還受到運(yùn)行時(shí)間方面的制約，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法對(duì)某些需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的工藝參數(shù)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)試。比如完善的廢水處理工藝主要含有污泥馴化、相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)測(cè)試，運(yùn)行參數(shù)調(diào)試等方面，所花費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)則數(shù)月，這是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)所不能夠全部實(shí)現(xiàn)的。

1.2因?yàn)閷?shí)驗(yàn)環(huán)境的制約，無(wú)法讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)

一些實(shí)驗(yàn)會(huì)用到高額的化學(xué)藥物，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目承擔(dān)不起；有的需要使用到有毒甚至易制毒藥品，購(gòu)買(mǎi)困難；有的需要使用強(qiáng)酸強(qiáng)堿，學(xué)生操作具有一定危險(xiǎn)性。還有一些實(shí)驗(yàn)則要采用大型儀器，但是往往其數(shù)量無(wú)法滿足眾多學(xué)生的要求。諸多的制約因素，導(dǎo)致過(guò)去所采用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作已經(jīng)無(wú)法讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)的目標(biāo)，從而很大程度的影響了學(xué)生創(chuàng)新能力的提高。

2.仿真系統(tǒng)在本專(zhuān)業(yè)教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用

2.1 由于對(duì)專(zhuān)業(yè)理論的解釋?zhuān)由顚?duì)知識(shí)的理解

我們通過(guò)污水生化處理實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明一下，進(jìn)行理論學(xué)習(xí)期間，會(huì)涵蓋很多的模型和公式，利用模型能夠具體的反映出在污水生化處理期間所有參數(shù)所具有的關(guān)聯(lián)性，例如水里含有機(jī)底物的降解速度和底物濃度之間所存在的關(guān)聯(lián)性。不過(guò)，學(xué)生很難完全掌握對(duì)數(shù)學(xué)模型的運(yùn)用。而想要做好對(duì)模型系數(shù)的檢測(cè)，那么就一定要加大工作量，同時(shí)若實(shí)驗(yàn)精度無(wú)法滿足擬合要求，那么反倒會(huì)讓學(xué)生對(duì)理論模型有錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。

而采用仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)就能夠解決這一難題。在實(shí)驗(yàn)期間，學(xué)生要掌握理論模型的特點(diǎn)，之后制定實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)所需要的擬變化參數(shù)和所需數(shù)據(jù)進(jìn)行確立。在進(jìn)行上機(jī)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，學(xué)生要通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)方式的了解，并合理的對(duì)水質(zhì)、水量進(jìn)行改進(jìn)，另外還要和其余的參數(shù)進(jìn)行融合，并在工況相對(duì)平穩(wěn)的時(shí)候?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行記錄。

在進(jìn)行污水處理實(shí)驗(yàn)期間，學(xué)生能夠感受到參數(shù)變化對(duì)水質(zhì)所造成的影響，這樣就能夠?qū)μ幚砉ぷ饔幸粋€(gè)更加具體的了解。學(xué)生在經(jīng)過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)之后，對(duì)數(shù)據(jù)模型有了進(jìn)一步的了解，從而讓學(xué)生獲得更加豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論知識(shí)。更為重要的是，學(xué)生的抽象以及邏輯思維水平會(huì)有一定的提高。

2.2 用于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的“前實(shí)驗(yàn)”和實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃寣W(xué)生對(duì)理論有進(jìn)一步的了解，并且還可以提高動(dòng)手能力。同時(shí)，仿真系統(tǒng)因?yàn)椴粫?huì)受到時(shí)空制約，所以能夠有效的運(yùn)用到“前實(shí)驗(yàn)”等自主學(xué)習(xí)當(dāng)中。學(xué)生在還沒(méi)有開(kāi)始實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，要采用仿真系統(tǒng)來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)的操作方式進(jìn)行預(yù)習(xí)，從而得以充分的了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與有關(guān)的理論知識(shí)，這樣就能夠讓實(shí)驗(yàn)有效的開(kāi)展。

仿真系統(tǒng)能夠展現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)的核心問(wèn)題，但不會(huì)受實(shí)驗(yàn)期間所發(fā)生的偶然因素影響，通常情況下，能夠把仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果當(dāng)成一個(gè)理想值。所以，在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)結(jié)束以后，要讓學(xué)生對(duì)測(cè)定和仿真結(jié)果所具有的差別進(jìn)行分析，同時(shí)還要分析實(shí)驗(yàn)可能的誤差來(lái)源和影響因素。這樣的方式能夠更好的提高實(shí)驗(yàn)的效果，并可以提升學(xué)生的思維能力，另外還能夠?qū)?shí)驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程以及結(jié)果有更加深入的認(rèn)識(shí)。

綜上所述，把仿真系統(tǒng)融入到教學(xué)實(shí)踐當(dāng)中，能夠更充分地讓學(xué)生把所學(xué)到的理論知識(shí)有效的轉(zhuǎn)換成為實(shí)踐能力，同時(shí)還能夠讓學(xué)生創(chuàng)建“工程”概念，這對(duì)于學(xué)生提升自身的創(chuàng)造能力具有非常重要的作用。然而仿真系統(tǒng)的構(gòu)建具有較高的復(fù)雜性，因此在今后的工作中，相關(guān)工作者一定要積極努力，爭(zhēng)取制定出更為完善的仿真方案，從而讓仿真系統(tǒng)能夠更好的服務(wù)于環(huán)境工程的教學(xué)工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝慧芳，胡朝霞，陳守文，王正萍，江芳.融入仿真系統(tǒng)的環(huán)境工程實(shí)踐教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2016，33（9）：115-118.

[2]朱啟洋.計(jì)算機(jī)仿真在環(huán)境工程實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國(guó)電力教育，2014（5）：186-187.endprint