虚拟仿真助力下污水处理工艺实验教学方案设计与实践
徐玉萍，邓 芳，包静玥，刘 瑶
（武汉工商学院，武汉 430065）
教育部印发的《教育信息化十年发展规划（2011”2020）年》提出深入推进信息技术与高等教育教学的深度融合，虚拟仿真实验教学是信息技术与教育教学融合发展的体现，与学科专业深度融合带来的教学改革和创新，对教育质量的提高产生重要积极的作用[1-5]。许多高校环境工程专业建立虚拟仿真实验[6-8]并将之与传统课程结合创新教学方式[9-11]，将虚拟仿真实验与真实实验、实训虚实结合，协同培养学生实践能力。
武汉工商学院环境工程系自主研发'污水处理工艺虚拟仿真实验“获批国家级虚拟仿真实验项目，并建立了包含水污染指标检测实验、污水处理工艺设计和污水处理系统仿真运行三个模块的污水处理虚拟仿真实验平台。依托该平台创新实践教学手段，在污水处理工艺实验中采用虚实结合的模式，提高了学生综合实验能力、自主创新和实践能力，对提高人才培养质量和教学效果起到积极促进作用。
（一）教学方案设计
传统课程体系中水污染控制工程课程设计针对污水处理厂进行工艺设计，学生按设计任务书完成工艺设计计算，编制设计说明书，绘制工艺设计图。污水处理工艺全流程运行实验因流程长、系统庞大复杂，以及设备、场地及实验周期等原因，无法在实验室开设，因而学生的学习只停留在设计阶段，对污水处理单元工作原理的理解仍停留在理论。为适应教育信息化大趋势，武汉工商学院环境工程专业自主研发了污水处理工艺虚拟仿真实验，解决了这类复杂实验无法开设的难题。将传统课程体系中水污染控制工程课程设计和虚拟仿真实验结合，在虚拟仿真助力下将工艺设计成果通过虚拟仿真实现，并开展工艺全流程运行实验，进行运行参数的设置、调整、优化及故障的处理。通过学习可加深学生对有关废水处理理论的理解，掌握污水处理工艺设计方法，培养学生水处理工艺工程系统的设计、开发和运行等工程实践能力。
（二）CDIO 实验原理
水污染控制工程课程设计在传统教学中按照构思工艺流程、污水处理厂工艺设计的过程完成这一教学活动，即通过CDIO 中C 构思（Conceive）、D 设计（Design）环节，完成污水处理工艺设计。然后借助虚拟仿真，构建并运行仿真污水处理厂，即开展I 实施（Implement）和O运行（Operate）。在虚拟仿真助力下，通过虚实结合教学模式可完成污水处理工艺从设计研发到运行整个生命周期，使学生以主动的、实践的...
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