《水污染治理技術》仿真實訓教學探索*

童新金晶

（臺州科技職業學院 浙江 臺州 318020）

高等職業教育培養目標是：以服務為宗旨，以就業為導向，培養具有一定理論知識和較強實踐能力，面向基層、面向生產、面向服務和管理第一線職業崗位的實用型、技能型專門人才。因此，實踐環節在高職教學中占有非常重要的地位。目前，實踐教學環節以校內實訓和企業實習為主。筆者擔任環境監測與治理技術專業《水污染治理技術》任課教師多年，發現單開展兩種實踐教學存在一定的問題。教育部《關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》提出：要充分利用現代信息技術，開發虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實驗。筆者利用現代信息技術，對《水污染治理技術》實踐教學部分內容開展了仿真實訓，收到了較好的教學效果。

《水污染治理技術》課程實踐教學存在的問題

目前，大多數高職院校環境監測與治理技術專業的《水污染治理技術》課的實踐教學都是通過校內實訓和校外實訓完成的。校內實訓內容主要為課本中所列的實訓項目，如沉淀實驗、氣浮實驗等。校內實訓使學生增加了對知識的理解，提高了實踐技能，對學生理解和掌握這門課的內容和相關技能起到了非常重要的作用，但部分實訓內容相對陳舊，落后于現代水處理實際。而校外實訓往往就是參觀污水處理廠或一些工業企業的污水處理設施。當然，學生通過參觀學習，可以加深對污水處理設施的直觀印象，但對于污水處理工藝和設備、運行參數、處理效果等，無法通過參觀來掌握。而學校自己建設污水處理工藝設施也很不現實：第一，投資太大，一般職業院校難以承擔基建和運行費用；第二，占地面積很大，職業院校很難配套相應場地；第三，在實踐教學過程中，污水大多有臭味，導致部分學生對實踐教學興趣不高。

職業教育的重要特點是強調實踐教學，培養學生獲得實踐應用能力。但實踐教學受到資金、場地、專業因素等限制，難以順利開展和真正達到實踐教學要求。針對上述問題，不妨在實踐教學中利用現代信息技術，對部分實踐內容進行仿真實訓教學。

仿真教學內容

仿真實訓是一種虛擬實訓，即借助現代信息技術手段，將必要的專業實訓內容與實訓過程數字化，實現有關工作原理的直觀性、透明性并對其進行虛擬、仿真。我院環境監測與治理技術仿真實訓室已經建成，購買了東方仿真軟件技術有限公司的水污染控制模擬軟件，包括了大量的水處理實驗及工藝處理仿真訓練項目。筆者先對污水處理廠和環保公司污水處理設計調試部門進行調研，了解水污染治理崗位所需實踐技能等信息，根據調研信息，咨詢相關專家，對仿真教學內容進行了優化。因就業崗位中處理生活污水的技術崗位較多，重點對城市污水處理工藝進行仿真實訓。仿真教學內容如表1所示。

針對崗位需求設計仿真實訓內容的同時，制定了相應的課程標準。在仿真實訓室利用模擬軟件對上述實訓內容進行仿真實踐教學，主要模擬仿真實訓內容中出現的問題，并進行仿真解決。如仿真實訓教學中曝氣池MLSS過高問題，MLSS過高主要由于回流污泥量過大引起曝氣池中微生物量過高，因此需要減少污泥回流量，在模擬內容中，要找到污泥控制的閥門，關小回流污泥閥門，增大剩余污泥排放閥門，并根據MLSS過高的程度，找到合適的閥門控制范圍。

仿真實訓具有的優勢

在《水污染治理技術》課程實踐教學中，筆者發現，開展仿真教學有不少優勢：（1）使用靈活，便于學生自主學習。仿真軟件安裝在電腦上可以很方便地應用，非常靈活，學生可以利用課余時間根據自身情況自主安排實訓，克服了一般實踐教學的場地、時間限制等缺陷。（2）仿真實訓只要建設一個仿真實訓室，購買相關仿真軟件，并進行相關的培訓，無需價格昂貴的高精密儀器、高要求的實驗室設備、高花費的實驗耗材，就可以開展豐富的實訓項目，以滿足新形勢下實踐教學的需求。（3）便于解決一些實訓難點問題。一些工作難點是常規操作實訓難以再現的，如水污染治理技術中的問題及其處理。問題的再現與處理對實訓而言非常必要，但依靠操作實訓實現困難很大。水污染治理技術操作實訓在污水處理廠時間較短，不可能經歷全部水處理問題的發現和解決。而計算機仿真實訓是很好的手段，可以無數次地實現問題的再現與模擬處理。（4）實訓實驗易耗品的大量消耗會帶來環境污染問題，而仿真實訓可避免這些問題。（5）虛擬現實的沉浸性和交互性，使學生在仿真實訓中能像玩游戲一樣全身心地投入到學習環境中，非常有利于學生的技能提高。同時，在虛擬現實的仿真實訓系統中學生獲得與真實環境一樣的體會，甚至可以使他們比在真實環境中更加投入，既保證實訓效果，又能極大地提高學生的學習積極性。

仿真實訓中出現的問題及優化

《水污染治理技術》部分實踐教學內容開展仿真教學，在展現優勢的同時，也出現了不少問題，主要表現為兩個方面：一是仿真軟件存在設計不合理的地方，比如，部分學生計算機應用水平較高，在模擬實訓時，把全部操作按鈕操作一遍，軟件最終顯示操作正確。這與開展仿真教學提高實踐技能的初衷相違背。二是仿真教學考核方式需要改進。仿真軟件一般有顯示分數的功能，但往往難以真實反映出學生的實際操作水平。

針對以上問題，對仿真教學方式進行優化，主要是改進了實踐方式和考核方式。以往仿真教學形式就是用電腦軟件模擬操作，軟件顯示分數為學生考核成績，存在著很大弊端。為此，優化為以電腦軟件模擬操作和實踐報告相結合的方式。增加的實踐報告內容主要為水處理問題出現的原因、處理操作的依據等，可以較為全面地衡量學生對實踐技能的掌握程度。以水處理技術仿真教學中污泥膨脹問題為例，模擬操作是打開藥劑罐向回流污泥中添加氯氣和增大剩余污泥排放閥門，實踐報告中應寫明由于曝氣池中絲狀菌增多才引起污泥膨脹，向回流污泥中添加氯氣可以達到破壞絲狀菌的效果，而增大剩余污泥排放閥門，可以增大剩余污泥排放，加快曝氣池中活性污泥的更新，這些都是操作的依據。學生懂得原因和依據，再加上模擬操作，可以達到很好的實踐教學效果。考核方式也同時優化為以軟件顯示分數和實踐報告評分相結合，改變了以往單一的考核模式，強調過程和效果考核。

通過以上優化，教學效果明顯提高。模擬軟件仍存在一定的優化空間，在日后的教學中需要進一步改進。一是現款模擬軟件畫面較為簡單，多為平面形式，需要軟件開發公司進一步完善畫面，多采用污水處理廠實物圖片，最好是三維顯示，這樣更加直觀，給學生的印象更深刻。二是目前模擬軟件以活性污泥法工藝為主，現在水治理技術中，工藝方法較多，應開發多種常用污水處理工藝，使仿真實訓更貼近水處理技術發展和應用實際。三是軟件設計存在不合理之處，需要優化，避免學生沒掌握實踐技能，軟件卻顯示高分的漏洞。軟件公司可以考慮，組織富有教學和專業實踐經驗的人員參與開發仿真軟件，提供給教學第一線的廣大教師使用。

實踐教學是高職教學中極其重要的一環，部分實踐教學采用仿真的形式能夠更好地提高教學效果，在教學過程中強調把模擬操作和實踐報告有機結合，可克服純粹模擬仿真存在的缺陷，有利于全面提高學生的實踐技能。仿真教學在職業教育中的作用是不可忽略的，如何讓仿真教學更好地提高學生的實踐技能，還需要積極探索。除了在仿真軟件上優化外，職業教育工作者更應去摸索新的教學方法，使其與目前水治理技術崗位的需要相吻合。

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