水质工程学课程的视频仿真教学实践

王劲松 谢水波 谢 磊 陈胜兵

南华大学 湖南衡阳 421001

水质工程学课程的视频仿真教学实践

王劲松 谢水波 谢 磊 陈胜兵

南华大学 湖南衡阳 421001

水质工程学是给水排水专业重要的专业课程，传统教学模式难以适应现代教学的节奏，不能及时更新教学内容，理论与实践的联系不够紧密。视频仿真教学以其高效率、直观性、交互性、主动性的特点对促进教学效果，激发学生学习兴趣，引导学生创新性思维发挥重要作用，这种新型的教学模式同时还提高了学生的专业技能，拓宽了学生的知识面，更能满足用人单位的要求。

水质工程学；视频仿真；教学效果

水质工程学是给水排水专业一门重要的专业课程，包含物理、化学、生物等多种工艺内容，传统的教学方法难以将其工艺过程进行演示，通过视频仿真教学能形象地表现出来，既能激发学生学习兴趣，又能促进教学效果，本文从分析传统教学与视频仿真教学的特点入手，通过视频仿真教学实践探索视频仿真教学模式的积极作用。

1 传统教学模式的不足

传统的课堂教学模式一般采用口授、板书、演示等手段完成。在课堂上通过实物模型演示、挂图等方式可加强教学的直观性、形象性和生动性，但这些方法由于模型、挂图数量限制以及固定性的特征，在教学过程中，不能根据学生学习的实际情况作相应调整，难以达到预期效果。

2 视频仿真教学的特点

视频仿真是通过仿真软件模拟真实的工艺流程和设备，再现实际生产过程中的实时动态特性。在水质工程学课程教学内容中，诸如过滤、絮凝、沉淀、生物处理等单元过程操作，均可在视频软件中展示并控制，从而能使学生不去自来水厂和污水处理厂也能了解水厂和污水处理厂的生产装置和操作过程。视频仿真教学的主要特点有：

(1)直观性和形象性。在水质工程学课程教学中，有一些复杂过程或抽象概念，如絮凝沉淀过程、水体自净能力、生化处理过程等，借助视频仿真软件能直观地将其充分表现，既有利于学生对教学内容的理解和深化，又有利于提高学生的学习兴趣。

(2)交互性和重复性。在视频仿真系统中，可对生产工艺流程进行反复的演示，并可对工艺参数进行调整，在教学过程中，可针对难点、重点对学生进行训练。学生能选择性地学习，并提高实践能力，是对现行实践教学的有益补充。

(3)灵活性。视频仿真软件的开发最大的好处是让学生可结合自己对知识点的理解在仿真系统中得到检验，具有极大的灵活性。学生的学习更具有个性，不同的学生对一个知识点的把握往往存在差异，按传统教学模式很难因材施教，视频仿真教学的实施让这一设想成为可能。

(4)主动性。学生在学习过程中，可利用仿真软件对复杂问题进行解答，教师也可以布置大型作业让学生在课外思考，引导学生对相关技术原理、工艺参数的理解。

(5)高效率和安全性。学生在仿真系统上操作训练不存在设备损坏、人身安全方面的问题，同时学生在训练过程中，对工艺参数的调试以及运行结果的输出全部由计算机控制，学生学会了仿真软件的使用，就能很快地得到专业训练。

3 视频仿真教学的实施

视频仿真教学是实现学习理论与实践的统一的有效途径。在北京东方仿真公司制作的仿真教学软件的技术支持下，在课程教学过程中，针对学生普遍感到的抽象、枯燥、难理解的问题，在仿真模拟教学过程中进行针对性训练。同时，教师在水厂、污水处理厂的施工和调试过程中搜集素材自行制作视频影像，以扩充教材教学内容。与传统教学模式相比，视频仿真教学的实施不仅仅局限于课堂教学，通常，其实施流程可用图1表示。

图1 视频仿真教学实施流程

视频仿真教学的实施可在以下3个方面促进教学效果：

(1)增强教学内容的系统性。作为给水排水专业的主干课程，水质工程学的教学内容极为广泛，为了让学生对整个课程有一个全面的了解，各章节的联系需要在教学中得到体现。视频仿真教学在实施过程中，可采用工艺对比演示、单元过程演示、物质流动和转化演示、工艺参数调节及效果演示等途径，加强学生对学习内容的整合。

(2)促进对教学难点的理解。水质工程学课程设计计算和画图训练是学生集中性实践环节，同时也是教学的重点和难点。学生由于缺乏实践经验，对设计的工艺流程、工艺参数、尤其是机械及设备方面很难把握，通过视频仿真播放可将国内外各种类型的水厂和污水处理厂流程、单元操作、设备构造等关键内容以动态、立体、直观的形式反复演示，并进行分析，以增强学生的理解，收到了很好的教学效果。如，在讲解排泥装置时，通过视频仿真软件演示，不仅可清楚地显示其三维结构，还可以动态地展示水、泥、浮渣的去向，如图2所示。在讲解电渗析装置时，通过视频仿真软件，能直观地看到水中脱盐的原理和离子交换膜的再生过程，如图3所示。

图2 排泥装置仿真系统

图3 电渗析装置仿真系统

(3)引导学生创新性思维。仿真教学过程中，以人机对话方式，实现启发式教学。利用设置的培训项目，培养学生分析问题、解决问题的能力，激发学生创新性思维，调动学生的积极性，学生对于给水和污水处理工艺的分析判断能力，逻辑思维能力，解决问题能力和综合应用能力得到明显提高。

4 结束语

水质工程学视频仿真教学使学生能将概念和具体的给水处理和污水处理流程及其构筑物紧密联系,是传统教学的有益补充和深化,在促进教学效果、训练学生专业技能、激发学生学习兴趣、引导学生创新性思维方面发挥了重要作用。通过视频仿真教学,不仅有利于学生对教学难点的理解,而且有利于拓宽学生的知识面，这种新型的教学模式值得推广。

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[2] 高景峰,王淑莹,彭永臻.水质工程学视频教学系统的制作和初步应用[J].中国现代教育装备，2007,3:35～37

[3] 邓曼适.给排水处理仿真教学软件的开发与应用[J].价值工程，2010,2:191～193

Practice in the simulation teaching of the course of water quality engineering

Wang Jingsong, Xie Shuibo, Xie Lei, Chen Shengbing
University of south China, Hengyang, 421001, China

The course of water quality engineering is one of the most important courses for the major of civil engineering. The traditional teaching method is diffi cult to adapt the tempo of modern education and the teaching content can not be renewed in time. The connection of theory and practice is a big problem. Simulation teaching is characterized as high effi ciency,visualization,reciprocity and initiative. It can play an important role in prompting the quality of teaching, stimulating students’interest in learning and instructing students’innovative thinking. Meanwhile, it also improves students’professional skills and expands the knowledge of the students to meet the demand of talent market.

water quality engineering; simulation teaching; teaching effect

2010-12-01 稿件编号：1012012

王劲松，博士，副教授。谢水波，博士，教授。谢磊，博士，副教授。陈胜兵，硕士，副教授。

湖南省精品课程“水质工程学”建设项目，教育部第一类特色专业建设—给水排水工程。