水处理仿真模型在课堂教育中的应用分析

邵留，彭自然，李娟英

摘要：以教学应用中的实例，分析和探讨水处理仿真模型在环境专业教学中的应用。实践表明，水处理仿真模型在教学中的运用可以增强学生学习兴趣，大大提高学生操作能力，提高教师教学效果。

关键词：水处理；仿真模型；环境专业

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）01-0128-02

一、背景

环境专业是实践性与操作性很强的专业，目前环境专业教学方法问题主要体现在方法单一、教学时间有限、课堂教学与实践脱节。传统的环境专业教学方式为灌输式教学，学生被动接受，放弃主观能动性，在有限的时间内强记住水处理原理、工艺参数设计要点、调试方法等，很难将理论和实际操作相结合。传统教学方式之所以具有局限性，主要是因为在课堂上学生往往只能通过看与听来获得知识，动手能力和实际操作能力没有得到有效培养。因此，需要一种新的教学手段来解决这一矛盾。而将水处理仿真模型引入教学过程中能较好地弥补这一问题。水处理仿真模型与实际水处理设备相似，是实际构筑物的缩小版。利用仿真模型可以使学生快速了解水处理原理与水处理构筑物构造，并掌握水处理工艺基本设计方法，还可以弥补污水处理厂只能走马观花式的表面参观，无法弥补实际操作的不足。仿真模型引入到环境专业教学课堂中后，学生可以逐个选择水处理工艺所需管道配件和水处理构筑物，并完成整个水处理工艺系统的连接与仿真，有助于提高学习兴趣，开阔思路，加强对水处理工艺的理解。此外，仿真模型还可以验证学生水处理工艺设计是否合理，并可对工艺流程进行改造，同时进行仿真训练可以训练学生的动手能力和解决问题的能力。为了检验水处理仿真模型在教学中的实际应用效果，我们对其应用效果进行了专门的调查，并对其结果进行了分析和讨论。

二、材料与方法

1.一般资料：选取2011级环科专业58人为对照组，2012级环科专业56人为实验组，两组学生在年龄、基础课成绩、课程教学时间等方面比较，差异不显著（p>0.05）。

2.研究方法：2011级对照组学生在相关环境专业教学过程中采用传统的授教型教学方式，2012级实验组学生在教学过程中引入水处理仿真模型；学期结束后对两组学生理论考试与实习阶段的测评成绩进行比较。

3.统计学方法：学生理论考试和实验操作成绩采用均数，采用单因素方差分析，计算p值，p<0.05视为统计学意义。

三、调查结果与分析

1.两组学生实习阶段的测评成绩。对于所有参与测试的学生进行了理论考试和实验操作考核。对照组理论考试平均成绩为83.5分，实验组理论考试平均成绩为85分，经单因素方差分析，两组成绩无显著差异（p>0.05）。对照组实验操作考核成绩为70.5分，实验组实验操作考核成绩为79分，经单因素方差分析，两组差异显著（p<0.01）。此结果证明在课堂教学中引入水处理仿真模型教学方式的实验组学生不但理论基础扎实，而且熟练地掌握了操作技能，比传统教学方式下的对照组学生动手能力强，优势明显。

2.学生反馈。采用问卷调查的方式对实验组学生进行了访问，结果显示：多数学生认为教学与实验中引入仿真模型很好（91.2%），有更多动手及实际操作机会（85.3%），能激发学习兴趣（77.5%），能增进理论知识与实际操作的能力（79.3%），对巩固理论知识及提高实践操作技能方面帮助很大（83.6%）。

四、讨论

环境专业学生的很多能力和素质都是在实践教学中锻炼出来的，实验实践教学是环境专业人才培养的关键环节。目前受外界环境的限制，学生在实习单位实习的时间较短，能遇到突发状况并尝试亲自解决的机会就更少，同时由于市场经济等因素，学生普遍对专业理论知识的学习不太重视，有的仅仅是为了混个文凭。因此如何改进教学实习方法，增加趣味性和可操作性，提高学生的学习热情，成为了环境专业教学过程中亟待解决的问题。水处理仿真模型的引入可以弥补有限的参观见习的不足，学生借助仿真模型可以设计不同状态下的水处理效果实验，分析来水特点，更有针对性地进行工艺设计。在强化动手能力的同时也明显提高了分析问题、解决问题的能力，将专业理论知识与实际操作技能紧密地结合起来。同时，仿真模型辅助教学与实验的方法具有可控性和可重复性，学生在进行模拟训练时对特殊情境可以进行反复实验验证，而不必担心自己的操作会给处理效果带来不良影响，且出错时可以被及时纠正，能够更积极地投入操作训练，保持良好的心理状态[1-3]。应用实例结果同样表明，教学与实验中引入仿真模型，改善了理论与实践脱节的情况，有利于解决学生出现高分低能的失常现象。通过本课程建设，我们认为在环境专业教学与实验中运用仿真模型可以提高学生的学习兴趣，培养学生解决问题的能力和动手能力，在学习是为了更好应用于实际的今天，应该是一种有益的探索。因此，随着教学方法的不断探索，在环境类教学中引入仿真模型强化教学效果已成为方向。与此同时，将仿真模型引入到课堂教学中也存在以下几个问题：①仿真模型对老师提出了更高的要求：授课专业教师要熟练掌握专业理论知识，要将教学内容进行仔细的分析，然后根据教学重点来挑选最佳的模型，并能熟练应用各个仿真模型，才能在课堂上运用自如，使其充分发挥提高教学质量的作用。②须正确处理仿真模型与常规教学的关系：仿真模型与常规教学两者是相辅相成的，传统教学有着仿真模型无法替代的优越性，在鼓励引入仿真模型的同时也不能忽视传统教学方式，两者应共存于教学过程，更好地做到理论与实践相结合。学生在动手操作模型前，要有充分的理论知识，而模型是检验理论知识的一个工具。③需进一步完善仿真模型的种类和细节。仿真模型的引入能培养学生的创新精神和自主学习能力，表现出强大的生命力，是未来教学可以尝试的发展方向。

综上所述，水处理仿真模型可以为学生提供发挥主观能动性、主动展开学习的模拟实践环境，能极大地调动学生的积极性。将水处理仿真模型引入环境专业教学过程中后，学生们培养锻炼了自己解决实际问题所必需的各种技能，了解、掌握了所采用的测量方法和仪器设备的性能，为以后的课程学习及参与科研课题打下了良好的基础。另一方面，学生在仿真实践的过程中逐渐提高了兴趣，不断地投入，并尝试各种变化，达到了我们追求的以教为主的教学模式转变为以学为主的教学模式。在实践环节的教学上，重视发挥学生的主动性和创造性，在教学中取得了明显的效果，学生在整个学习过程中处理问题的能力与过去相比得到了较大的提高，对教学质量的提高和应用型人才的培养非常有益，得到了学生的好评。

参考文献：

[1]刘瑶，刘捷，曾超美.模拟装置辅助教学在新生儿窒息复苏教学中的应用探讨[J].中国高等医学教育，2010，（6）：95-96.

[2]康秀兰.仿真模型在产科护理教学中的应用分析[J].当代医学，2012，18（14）：1-2.

[3]彭雪冰.妇产科教学中应用模拟设备的体会[J].医学信息，2011，（8）：4109-4110.

基金项目：环境科学上海市教育高地基金；上海海洋大学校级教学管理与教学改革项目；上海市自然基金（12ZR1444900）资助。

作者简介：邵留（1980-），女，博士，讲师，浙江温岭人，主要从事水处理教育与研究。endprint