虛擬仿真項(xiàng)目在“水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)”線上教學(xué)中的應(yīng)用探索

李好 汪愛河 張純 蔣海燕

[摘 要]在新冠肺炎疫情的影響下，教育部發(fā)出“延期開學(xué)，學(xué)生停課不停學(xué)！”的號(hào)召，以湖南城市學(xué)院給排水科學(xué)與工程系的一門實(shí)踐性專業(yè)必修課“水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)”為例，利用“易思在線”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與騰訊課堂等平臺(tái)，對(duì)課程的部分內(nèi)容開展了線上教學(xué)，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量，滿足個(gè)性化學(xué)習(xí)需求等方面具有重要意義。整個(gè)教學(xué)過程在加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)理解及綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的同時(shí)，也促進(jìn)教師更新教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)了師生共學(xué)相長，創(chuàng)設(shè)符合時(shí)代發(fā)展前沿的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

[關(guān)鍵詞]水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn);虛擬仿真實(shí)驗(yàn);線上教學(xué)

[基金項(xiàng)目]2016年湖南省教育廳“湖南省一流專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目”（湘教通[2016]276號(hào)）;2020年教育部高等教育司，泛華建設(shè)集團(tuán)有限公司2019年第二批產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目

[作者簡介]李 好（1991—），女，湖南益陽人，碩士，湖南城市學(xué)院給排水科學(xué)與工程系助教，主要從事給水排水工程實(shí)驗(yàn)室管理研究。

[中圖分類號(hào)] G642.0[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）45-0-02[收稿日期] 2020-05-20

為加強(qiáng)新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控工作，阻斷疫情向校園蔓延，確保師生生命安全和身體健康，教育部日前下發(fā)通知，要求2020年春季學(xué)期延期開學(xué)，與此同時(shí)，發(fā)出“延期開學(xué)，學(xué)生停課不停學(xué)！”的號(hào)召[1]。

湖南城市學(xué)院給排水科學(xué)與工程系積極響應(yīng)教育部的號(hào)召，于疫情防控期間積極開展線上教學(xué)。“水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程是高等學(xué)校給排水科學(xué)與工程專業(yè)的一門實(shí)踐性必修課。教學(xué)目的是為了使學(xué)生配合基礎(chǔ)課程及專業(yè)課學(xué)習(xí)同時(shí)，進(jìn)一步鞏固水質(zhì)工程學(xué)專業(yè)知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。線上教學(xué)期間，我們利用東方仿真公司的易思在線虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的相關(guān)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與在線教學(xué)活動(dòng)相結(jié)合的方式，幫助學(xué)生掌握水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)操作與工程實(shí)際運(yùn)用。

一、“水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程資源和在線教學(xué)平臺(tái)整合

“水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程線上資源相對(duì)較少。國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目共享平臺(tái)—實(shí)驗(yàn)空間下的相關(guān)虛擬仿真項(xiàng)目也不夠齊全。北京歐倍爾水處理實(shí)驗(yàn)云課包含了部分水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)操作的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;東方仿真易思在線則提供了較多的單元操作訓(xùn)練，集“學(xué)、練、考、管”等多功能于一體。這些軟件產(chǎn)品中裝置與設(shè)備與本專業(yè)給水排水工程實(shí)驗(yàn)室設(shè)備比較相似，有利于學(xué)生深入理解各個(gè)實(shí)驗(yàn)操作，進(jìn)而掌握水處理工藝運(yùn)行過程。各種線上直播平臺(tái)如騰訊課堂、騰訊會(huì)議、雨課堂、知到、釘釘?shù)染邆浠?dòng)功能，可以最大限度地模擬教學(xué)場景[2]。教學(xué)團(tuán)隊(duì)最終選擇騰訊課堂進(jìn)行“水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)”在線教學(xué)。

二、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)操作

（一）課前準(zhǔn)備

教學(xué)團(tuán)隊(duì)要在正式開始上課之前，登錄易思在線平臺(tái)，熟悉平臺(tái)操作，對(duì)需要進(jìn)行線上教學(xué)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行反復(fù)操作，發(fā)現(xiàn)操作過程中可能出現(xiàn)問題及與實(shí)際實(shí)驗(yàn)存在的差別，并向技術(shù)人員學(xué)習(xí)解決方案，并且盡可能地發(fā)掘其可操作性，提高學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力。

（二）線上教學(xué)過程

線下實(shí)驗(yàn)課一般要求在有限的課時(shí)內(nèi)完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，由于時(shí)間及條件的限制，實(shí)驗(yàn)原理的講解局限于實(shí)驗(yàn)教室，部分基礎(chǔ)較差同學(xué)可能無法很好地掌握，并且實(shí)驗(yàn)過程由于一些主觀因素的存在，如學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作不當(dāng)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無法在規(guī)定的課時(shí)內(nèi)完成，或者實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差較大，后續(xù)因?yàn)闀r(shí)間、地點(diǎn)的性質(zhì)而無法補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)[2]。線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，實(shí)驗(yàn)原理通過騰訊課堂講授，并且通過課堂互動(dòng)開展相關(guān)的課堂小測驗(yàn)（見圖1），以便更好地掌握學(xué)生對(duì)于本次實(shí)驗(yàn)原理的理解情況，夯實(shí)理論學(xué)習(xí)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目采取時(shí)間開放式教學(xué)，要求學(xué)生自由選擇時(shí)間來完成“水質(zhì)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)”的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生可反復(fù)操作，活性污泥實(shí)驗(yàn)操作界面如圖2所示。教師通過易思在線平臺(tái)掌握學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間及分?jǐn)?shù)，并通過QQ群隨時(shí)解答學(xué)生的問題。

但是線下實(shí)驗(yàn)主要練習(xí)學(xué)生的手眼協(xié)調(diào)能力，以及鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，解決實(shí)際問題的能力。線上實(shí)驗(yàn)操作一般通過鼠標(biāo)及鍵盤操作完成，一些復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)操作，如活性污泥MLVSS的測定，無法通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)完整的掌握實(shí)驗(yàn)過程，因此部分實(shí)驗(yàn)需要返校后需要補(bǔ)充線下實(shí)驗(yàn)操作，提高學(xué)生的動(dòng)手能力及實(shí)踐能力。將線上及線下實(shí)驗(yàn)結(jié)合學(xué)習(xí)，可以達(dá)到更好的教學(xué)效果。

（三）成績?cè)u(píng)定

線下實(shí)驗(yàn)成績由考勤（10%）+實(shí)驗(yàn)操作（40%）+實(shí)驗(yàn)報(bào)告（30%）+實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生（20%）組成。實(shí)驗(yàn)操作的評(píng)分主要是依據(jù)學(xué)生的操作規(guī)范及熟練度、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄、實(shí)驗(yàn)時(shí)長等。在線上操作平臺(tái)中，學(xué)生按照操作手冊(cè)一般可得滿分。綜合考慮本次在線教學(xué)的實(shí)施過程，我們?cè)黾恿?0%的線上直播課程中小測試得分成績，將實(shí)驗(yàn)操作的成績比例調(diào)低到20%，并且增加了實(shí)驗(yàn)報(bào)告中問題討論部分的問題數(shù)量與難度，每次實(shí)驗(yàn)課后還布置了關(guān)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思考題，增加了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

三、結(jié)語

本次新冠肺炎疫情促進(jìn)了線上教育的廣泛應(yīng)用，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是對(duì)傳統(tǒng)線下實(shí)驗(yàn)的重要輔助教學(xué)工具，但不能取代傳統(tǒng)線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)[3]。為此，我們將繼續(xù)整合線上線下教學(xué)資源，調(diào)整教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)手段、考核方式，進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)過程管理，將思政教育融合到教學(xué)中，并且開展相關(guān)教學(xué)研究。

參考文獻(xiàn)

[1]教育部應(yīng)對(duì)新型冠狀病毒感染肺炎疫情工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室.關(guān)于在疫情防控期間做好普通高等學(xué)校在線教學(xué)組織與管理工作的指導(dǎo)意見[Z].2020-02-04.

[2]趙蕾，朱婷玉，周愛東.防疫期間化工原理實(shí)驗(yàn)部分內(nèi)容在線教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施[J].大學(xué)化學(xué)，2020，35（5）：244-248.

[3]馬瑩，張恒，宋其圣，胡清萍.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目助力實(shí)驗(yàn)課在線教學(xué)[J].大學(xué)化學(xué)，2020，35（5）：223-228.

The Application of Virtual Simulation Project in the Online Teaching

of "Water Quality Engineering Experiment"

LI Hao， WANG Ai-he， ZHANG Chun， JIANG Hai-yan

（The Engineering of Water Supply and Drainage Science， Hunan City University，

Yiyang， Hunan 413000， China）

Abstract： During the outbreak of COVID-2019， the engineering of water supply and drainage science of HNCU used the virtual simulation experiment platform of "Yisi Online" and Tencent Classroom to carry out online teaching of some contents of the course of Water Quality Engineering Experiment， which is of great significance for improving teaching quality and meeting personalized learning needs. The teaching process not only strengthens the students' understanding of the theoretical knowledge and comprehensive experimental design ability， but also promotes the teachers to update the teaching model， realizes the mutual learning between teachers and students， and creates the experimental content which conforms to the frontier of the times.

Key words： Water Quality Engineering Experiment; virtual simulation experiment; online teaching