王勁松 謝水波 謝 磊 陳勝兵

南華大學(xué) 湖南衡陽 421001

水質(zhì)工程學(xué)課程的視頻仿真教學(xué)實踐

王勁松 謝水波 謝 磊 陳勝兵

南華大學(xué) 湖南衡陽 421001

水質(zhì)工程學(xué)是給水排水專業(yè)重要的專業(yè)課程，傳統(tǒng)教學(xué)模式難以適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)的節(jié)奏，不能及時更新教學(xué)內(nèi)容，理論與實踐的聯(lián)系不夠緊密。視頻仿真教學(xué)以其高效率、直觀性、交互性、主動性的特點對促進教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新性思維發(fā)揮重要作用，這種新型的教學(xué)模式同時還提高了學(xué)生的專業(yè)技能，拓寬了學(xué)生的知識面，更能滿足用人單位的要求。

水質(zhì)工程學(xué)；視頻仿真；教學(xué)效果

水質(zhì)工程學(xué)是給水排水專業(yè)一門重要的專業(yè)課程，包含物理、化學(xué)、生物等多種工藝內(nèi)容，傳統(tǒng)的教學(xué)方法難以將其工藝過程進行演示，通過視頻仿真教學(xué)能形象地表現(xiàn)出來，既能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，又能促進教學(xué)效果，本文從分析傳統(tǒng)教學(xué)與視頻仿真教學(xué)的特點入手，通過視頻仿真教學(xué)實踐探索視頻仿真教學(xué)模式的積極作用。

1 傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)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(xué)的直觀性、形象性和生動性，但這些方法由于模型、掛圖數(shù)量限制以及固定性的特征，在教學(xué)過程中，不能根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的實際情況作相應(yīng)調(diào)整，難以達到預(yù)期效果。

2 視頻仿真教學(xué)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(shè)備，再現(xiàn)實際生產(chǎn)過程中的實時動態(tài)特性。在水質(zhì)工程學(xué)課程教學(xué)內(nèi)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(xué)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(chǎn)裝置和操作過程。視頻仿真教學(xué)的主要特點有：

(1)直觀性和形象性。在水質(zhì)工程學(xué)課程教學(xué)中，有一些復(fù)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(xiàn)，既有利于學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解和深化，又有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

(2)交互性和重復(fù)性。在視頻仿真系統(tǒng)中，可對生產(chǎn)工藝流程進行反復(fù)的演示，并可對工藝參數(shù)進行調(diào)整，在教學(xué)過程中，可針對難點、重點對學(xué)生進行訓(xùn)練。學(xué)生能選擇性地學(xué)習(xí)，并提高實踐能力，是對現(xiàn)行實踐教學(xué)的有益補充。

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

(4)主動性。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，可利用仿真軟件對復(fù)雜問題進行解答，教師也可以布置大型作業(yè)讓學(xué)生在課外思考，引導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)技術(shù)原理、工藝參數(shù)的理解。

(5)高效率和安全性。學(xué)生在仿真系統(tǒng)上操作訓(xùn)練不存在設(shè)備損壞、人身安全方面的問題，同時學(xué)生在訓(xùn)練過程中，對工藝參數(shù)的調(diào)試以及運行結(jié)果的輸出全部由計算機控制，學(xué)生學(xué)會了仿真軟件的使用，就能很快地得到專業(yè)訓(xùn)練。

3 視頻仿真教學(xué)的實施

視頻仿真教學(xué)是實現(xiàn)學(xué)習(xí)理論與實踐的統(tǒng)一的有效途徑。在北京東方仿真公司制作的仿真教學(xué)軟件的技術(shù)支持下，在課程教學(xué)過程中，針對學(xué)生普遍感到的抽象、枯燥、難理解的問題，在仿真模擬教學(xué)過程中進行針對性訓(xùn)練。同時，教師在水廠、污水處理廠的施工和調(diào)試過程中搜集素材自行制作視頻影像，以擴充教材教學(xué)內(nèi)容。與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，視頻仿真教學(xué)的實施不僅僅局限于課堂教學(xué)，通常，其實施流程可用圖1表示。

圖1 視頻仿真教學(xué)實施流程

視頻仿真教學(xué)的實施可在以下3個方面促進教學(xué)效果：

(1)增強教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性。作為給水排水專業(yè)的主干課程，水質(zhì)工程學(xué)的教學(xué)內(nèi)容極為廣泛，為了讓學(xué)生對整個課程有一個全面的了解，各章節(jié)的聯(lián)系需要在教學(xué)中得到體現(xiàn)。視頻仿真教學(xué)在實施過程中，可采用工藝對比演示、單元過程演示、物質(zhì)流動和轉(zhuǎn)化演示、工藝參數(shù)調(diào)節(jié)及效果演示等途徑，加強學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的整合。

(2)促進對教學(xué)難點的理解。水質(zhì)工程學(xué)課程設(shè)計計算和畫圖訓(xùn)練是學(xué)生集中性實踐環(huán)節(jié)，同時也是教學(xué)的重點和難點。學(xué)生由于缺乏實踐經(jīng)驗，對設(shè)計的工藝流程、工藝參數(shù)、尤其是機械及設(shè)備方面很難把握，通過視頻仿真播放可將國內(nèi)外各種類型的水廠和污水處理廠流程、單元操作、設(shè)備構(gòu)造等關(guān)鍵內(nèi)容以動態(tài)、立體、直觀的形式反復(fù)演示，并進行分析，以增強學(xué)生的理解，收到了很好的教學(xué)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(jié)構(gòu)，還可以動態(tài)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(tǒng)

圖3 電滲析裝置仿真系統(tǒng)

(3)引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新性思維。仿真教學(xué)過程中，以人機對話方式，實現(xiàn)啟發(fā)式教學(xué)。利用設(shè)置的培訓(xùn)項目，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性思維，調(diào)動學(xué)生的積極性，學(xué)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(yīng)用能力得到明顯提高。

4 結(jié)束語

水質(zhì)工程學(xué)視頻仿真教學(xué)使學(xué)生能將概念和具體的給水處理和污水處理流程及其構(gòu)筑物緊密聯(lián)系,是傳統(tǒng)教學(xué)的有益補充和深化,在促進教學(xué)效果、訓(xùn)練學(xué)生專業(yè)技能、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新性思維方面發(fā)揮了重要作用。通過視頻仿真教學(xué),不僅有利于學(xué)生對教學(xué)難點的理解,而且有利于拓寬學(xué)生的知識面，這種新型的教學(xué)模式值得推廣。

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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(zhì)工程學(xué)”建設(shè)項目，教育部第一類特色專業(yè)建設(shè)—給水排水工程。