水質工程學課程的視頻仿真教學實踐

王勁松 謝水波 謝 磊 陳勝兵

南華大學 湖南衡陽 421001

水質工程學課程的視頻仿真教學實踐

王勁松 謝水波 謝 磊 陳勝兵

南華大學 湖南衡陽 421001

水質工程學是給水排水專業重要的專業課程，傳統教學模式難以適應現代教學的節奏，不能及時更新教學內容，理論與實踐的聯系不夠緊密。視頻仿真教學以其高效率、直觀性、交互性、主動性的特點對促進教學效果，激發學生學習興趣，引導學生創新性思維發揮重要作用，這種新型的教學模式同時還提高了學生的專業技能，拓寬了學生的知識面，更能滿足用人單位的要求。

水質工程學；視頻仿真；教學效果

水質工程學是給水排水專業一門重要的專業課程，包含物理、化學、生物等多種工藝內容，傳統的教學方法難以將其工藝過程進行演示，通過視頻仿真教學能形象地表現出來，既能激發學生學習興趣，又能促進教學效果，本文從分析傳統教學與視頻仿真教學的特點入手，通過視頻仿真教學實踐探索視頻仿真教學模式的積極作用。

1 傳統教學模式的不足

傳統的課堂教學模式一般采用口授、板書、演示等手段完成。在課堂上通過實物模型演示、掛圖等方式可加強教學的直觀性、形象性和生動性，但這些方法由于模型、掛圖數量限制以及固定性的特征，在教學過程中，不能根據學生學習的實際情況作相應調整，難以達到預期效果。

2 視頻仿真教學的特點

視頻仿真是通過仿真軟件模擬真實的工藝流程和設備，再現實際生產過程中的實時動態特性。在水質工程學課程教學內容中，諸如過濾、絮凝、沉淀、生物處理等單元過程操作，均可在視頻軟件中展示并控制，從而能使學生不去自來水廠和污水處理廠也能了解水廠和污水處理廠的生產裝置和操作過程。視頻仿真教學的主要特點有：

(1)直觀性和形象性。在水質工程學課程教學中，有一些復雜過程或抽象概念，如絮凝沉淀過程、水體自凈能力、生化處理過程等，借助視頻仿真軟件能直觀地將其充分表現，既有利于學生對教學內容的理解和深化，又有利于提高學生的學習興趣。

(2)交互性和重復性。在視頻仿真系統中，可對生產工藝流程進行反復的演示，并可對工藝參數進行調整，在教學過程中，可針對難點、重點對學生進行訓練。學生能選擇性地學習，并提高實踐能力，是對現行實踐教學的有益補充。

(3)靈活性。視頻仿真軟件的開發最大的好處是讓學生可結合自己對知識點的理解在仿真系統中得到檢驗，具有極大的靈活性。學生的學習更具有個性，不同的學生對一個知識點的把握往往存在差異，按傳統教學模式很難因材施教，視頻仿真教學的實施讓這一設想成為可能。

(4)主動性。學生在學習過程中，可利用仿真軟件對復雜問題進行解答，教師也可以布置大型作業讓學生在課外思考，引導學生對相關技術原理、工藝參數的理解。

(5)高效率和安全性。學生在仿真系統上操作訓練不存在設備損壞、人身安全方面的問題，同時學生在訓練過程中，對工藝參數的調試以及運行結果的輸出全部由計算機控制，學生學會了仿真軟件的使用，就能很快地得到專業訓練。

3 視頻仿真教學的實施

視頻仿真教學是實現學習理論與實踐的統一的有效途徑。在北京東方仿真公司制作的仿真教學軟件的技術支持下，在課程教學過程中，針對學生普遍感到的抽象、枯燥、難理解的問題，在仿真模擬教學過程中進行針對性訓練。同時，教師在水廠、污水處理廠的施工和調試過程中搜集素材自行制作視頻影像，以擴充教材教學內容。與傳統教學模式相比，視頻仿真教學的實施不僅僅局限于課堂教學，通常，其實施流程可用圖1表示。

圖1 視頻仿真教學實施流程

視頻仿真教學的實施可在以下3個方面促進教學效果：

(1)增強教學內容的系統性。作為給水排水專業的主干課程，水質工程學的教學內容極為廣泛，為了讓學生對整個課程有一個全面的了解，各章節的聯系需要在教學中得到體現。視頻仿真教學在實施過程中，可采用工藝對比演示、單元過程演示、物質流動和轉化演示、工藝參數調節及效果演示等途徑，加強學生對學習內容的整合。

(2)促進對教學難點的理解。水質工程學課程設計計算和畫圖訓練是學生集中性實踐環節，同時也是教學的重點和難點。學生由于缺乏實踐經驗，對設計的工藝流程、工藝參數、尤其是機械及設備方面很難把握，通過視頻仿真播放可將國內外各種類型的水廠和污水處理廠流程、單元操作、設備構造等關鍵內容以動態、立體、直觀的形式反復演示，并進行分析，以增強學生的理解，收到了很好的教學效果。如，在講解排泥裝置時，通過視頻仿真軟件演示，不僅可清楚地顯示其三維結構，還可以動態地展示水、泥、浮渣的去向，如圖2所示。在講解電滲析裝置時，通過視頻仿真軟件，能直觀地看到水中脫鹽的原理和離子交換膜的再生過程，如圖3所示。

圖2 排泥裝置仿真系統

圖3 電滲析裝置仿真系統

(3)引導學生創新性思維。仿真教學過程中，以人機對話方式，實現啟發式教學。利用設置的培訓項目，培養學生分析問題、解決問題的能力，激發學生創新性思維，調動學生的積極性，學生對于給水和污水處理工藝的分析判斷能力，邏輯思維能力，解決問題能力和綜合應用能力得到明顯提高。

4 結束語

水質工程學視頻仿真教學使學生能將概念和具體的給水處理和污水處理流程及其構筑物緊密聯系,是傳統教學的有益補充和深化,在促進教學效果、訓練學生專業技能、激發學生學習興趣、引導學生創新性思維方面發揮了重要作用。通過視頻仿真教學,不僅有利于學生對教學難點的理解,而且有利于拓寬學生的知識面，這種新型的教學模式值得推廣。

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[2] 高景峰,王淑瑩,彭永臻.水質工程學視頻教學系統的制作和初步應用[J].中國現代教育裝備，2007,3:35～37

[3] 鄧曼適.給排水處理仿真教學軟件的開發與應用[J].價值工程，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 稿件編號：1012012

王勁松，博士，副教授。謝水波，博士，教授。謝磊，博士，副教授。陳勝兵，碩士，副教授。

湖南省精品課程“水質工程學”建設項目，教育部第一類特色專業建設—給水排水工程。