环境工程融入仿真系统的实践教学改革

曹莹 李红艺 刘廷凤 胡志新 郭光 丁克强

【摘要】本文主要是对传统工程环境中实验和实习方面所具有的问题进行分析，并融合专业教育资源，制定完善的实践方案，把虚拟仿真系统和实验教学工作紧密的融合到一起，从而有效的提高实践培养的效果。

【关键词】环境工程 仿真系统 教学改革

【基金项目】南京工程学院高等教育研究改革课题（2015YB03；JG201403）。

【中图分类号】X-4；TP391.9 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）43-0254-02

1.环境工程专业实践环节中主要的问题

1.1因为时间空间上条件的制约，让实验教学工作还显得不够完善

环境工程专业尽管拥有相应配套的化学、生物、环境工程等专业实验中心，并且还建有大气污染控制、废物处理、水污染控制等实验装置，不过由于工作空间、时间上的限制，研究项目通常是小试或者中试，其运行效果与实际生产和应用有一定差异。而且由于采用的是小型装置，还受到运行时间方面的制约，导致学生无法对某些需要长时间运行的工艺参数进行恰当的调试。比如完善的废水处理工艺主要含有污泥驯化、相关水质指标测试，运行参数调试等方面，所花费的时间长则数月，这是传统的实验教学所不能够全部实现的。

1.2因为实验环境的制约，无法让学生实现自主学习

一些实验会用到高额的化学药物，实验项目承担不起；有的需要使用到有毒甚至易制毒药品，购买困难；有的需要使用强酸强碱，学生操作具有一定危险性。还有一些实验则要采用大型仪器，但是往往其数量无法满足众多学生的要求。诸多的制约因素，导致过去所采用的实验教学工作已经无法让学生实现自主学习的目标，从而很大程度的影响了学生创新能力的提高。

2.仿真系统在本专业教学实践中的应用

2.1 由于对专业理论的解释，加深对知识的理解

我们通过污水生化处理实验来说明一下，进行理论学习期间，会涵盖很多的模型和公式，利用模型能够具体的反映出在污水生化处理期间所有参数所具有的关联性，例如水里含有机底物的降解速度和底物浓度之间所存在的关联性。不过，学生很难完全掌握对数学模型的运用。而想要做好对模型系数的检测，那么就一定要加大工作量，同时若实验精度无法满足拟合要求，那么反倒会让学生对理论模型有错误的认识。

而采用仿真实验系统就能够解决这一难题。在实验期间，学生要掌握理論模型的特点，之后制定实验方法，对实验所需要的拟变化参数和所需数据进行确立。在进行上机实验的时候，学生要通过对实验方式的了解，并合理的对水质、水量进行改进，另外还要和其余的参数进行融合，并在工况相对平稳的时候对数据进行记录。

在进行污水处理实验期间，学生能够感受到参数变化对水质所造成的影响，这样就能够对处理工作有一个更加具体的了解。学生在经过仿真实验之后，对数据模型有了进一步的了解，从而让学生获得更加丰富的实践经验和理论知识。更为重要的是，学生的抽象以及逻辑思维水平会有一定的提高。

2.2 用于验证性实验的“前实验”和实验对比分析

验证性实验能够让学生对理论有进一步的了解，并且还可以提高动手能力。同时，仿真系统因为不会受到时空制约，所以能够有效的运用到“前实验”等自主学习当中。学生在还没有开始实验的时候，要采用仿真系统来对实验的操作方式进行预习，从而得以充分的了解实验内容与有关的理论知识，这样就能够让实验有效的开展。

仿真系统能够展现出实验的核心问题，但不会受实验期间所发生的偶然因素影响，通常情况下，能够把仿真实验的结果当成一个理想值。所以，在验证性实验结束以后，要让学生对测定和仿真结果所具有的差别进行分析，同时还要分析实验可能的误差来源和影响因素。这样的方式能够更好的提高实验的效果，并可以提升学生的思维能力，另外还能够对实验的整个过程以及结果有更加深入的认识。

综上所述，把仿真系统融入到教学实践当中，能够更充分地让学生把所学到的理论知识有效的转换成为实践能力，同时还能够让学生创建“工程”概念，这对于学生提升自身的创造能力具有非常重要的作用。然而仿真系统的构建具有较高的复杂性，因此在今后的工作中，相关工作者一定要积极努力，争取制定出更为完善的仿真方案，从而让仿真系统能够更好的服务于环境工程的教学工作。

参考文献：

[1]谢慧芳，胡朝霞，陈守文，王正萍，江芳.融入仿真系统的环境工程实践教学改革[J].实验技术与管理，2016，33（9）：115-118.

[2]朱启洋.计算机仿真在环境工程实践教学中的应用[J].中国电力教育，2014（5）：186-187.