污水生物處理過程虛擬仿真實驗是西安建築科技大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：污水生物處理過程虛擬仿真實驗
- 課程負責人：李志華
- 建設院校：西安建築科技大學
- 授課教師：楊成建、張富麗、任勇翔、袁宏林
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
本項目以國家環保重點實用技術污水處理智慧運行平台為基礎，結合技能培訓與在校學生實踐教學需求，採用 VR視覺、虛擬仿真、案例分析與線上測試等手段開展虛擬仿真教學，依據“實景+仿真+案例”三位一體的教學模式設定了廠區360°全景互動、污水處理過程仿真模擬及結果的可視化展現、案例分析等內容。本實驗系統期望解決水污染控制實踐教學過程中工藝單元“看不清”、技術原理“想不明”和實際問題“搞不懂”三大難題。
教學目標
2015年以來，我國環境保護進入了“史上最嚴”管控期，培養高水平複合型環保人才的呼聲日益高漲，然而我國實踐教學改革進展與時代的要求還存在一定差距。在水污染控制實踐教學過程中，隨著污水廠安全措施的完善，採用傳統的實習模式，學生只能看到構築物的外觀形態，真正需要了解的東西卻“看不見”；即便看到了個別構築物的內部構造、污泥和清水，而對背後的生物過程卻無法感知，實習的效果猶如走馬觀花，此為“想不明”。實習過程中，學生所參觀的多種構築物中，其運行的綜合效應與各參數之間的內在邏輯多數為非線性關係，它們是如何解決實際問題的，學生對此一籌莫展，此為“搞不懂”。以上因素，導致認識實習、生產實習等實踐教學效果非常有限，如何提高實踐效果是目前環境工程人才培養面臨的突出問題。互動一直是課堂教學強調的教學方式，而課堂上有限的互動僅僅在一個一個分散的知識點或概念上，學生參與感不強、自主性不高，如何解決從點到面的互動，培養更具系統意識的人才也是當前環保人才培養面臨的重大課題。
就水污染控制工程而言，生物處理方法是水污染控制的重要方法，由於生物處理過程影響因素多，生長周期長，在有限的實驗課時中無法完成相關的實驗工作，因此傳統的實驗無法完整再現生物成長過程。正是由於缺少這一關鍵實訓環節，學生對污水生物處理過程相關知識的掌握呈現出“碎片化”、“表面化”等特點，難以將理論聯繫到實際，而虛擬仿真手段有望解決這一問題。
針對上述理論與實踐教學的難點問題，西安建築科技大學水污染控制工程教學團隊緊緊依託該校環境科學與工程國家重點學科、環境類國家級實驗教學示範中心和陝西省虛擬仿真實驗教學示範中心，在水污染控制工程教學中持續開展了有益探索，並在社會服務過程中，開發了污水處理智慧運行平台，該平台為國家環保重點實用技術，在全國十餘個省市（自治區）的污水處理廠得到了推廣套用，本團隊以此生產運行管理平台為基礎，結合實際操作人員培訓需求與在校學生教學的需求，在多年實驗與實踐教學的基礎上，設計開發了水污染控制虛擬仿真實驗項目。
本項目採用VR視覺再現污水廠、虛擬仿真解析工藝邏輯、案例分析培養知識套用能力等多種手段開展虛擬仿真教學，有望解決水污染控制實踐教學過程中“看不清”、“想不明”和“搞不懂”三大難題。
