邵留，彭自然，李娟英

摘要：以教學(xué)應(yīng)用中的實(shí)例，分析和探討水處理仿真模型在環(huán)境專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用。實(shí)踐表明，水處理仿真模型在教學(xué)中的運(yùn)用可以增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，大大提高學(xué)生操作能力，提高教師教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：水處理；仿真模型；環(huán)境專業(yè)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）01-0128-02

一、背景

環(huán)境專業(yè)是實(shí)踐性與操作性很強(qiáng)的專業(yè)，目前環(huán)境專業(yè)教學(xué)方法問題主要體現(xiàn)在方法單一、教學(xué)時(shí)間有限、課堂教學(xué)與實(shí)踐脫節(jié)。傳統(tǒng)的環(huán)境專業(yè)教學(xué)方式為灌輸式教學(xué)，學(xué)生被動(dòng)接受，放棄主觀能動(dòng)性，在有限的時(shí)間內(nèi)強(qiáng)記住水處理原理、工藝參數(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)、調(diào)試方法等，很難將理論和實(shí)際操作相結(jié)合。傳統(tǒng)教學(xué)方式之所以具有局限性，主要是因?yàn)樵谡n堂上學(xué)生往往只能通過看與聽來獲得知識，動(dòng)手能力和實(shí)際操作能力沒有得到有效培養(yǎng)。因此，需要一種新的教學(xué)手段來解決這一矛盾。而將水處理仿真模型引入教學(xué)過程中能較好地彌補(bǔ)這一問題。水處理仿真模型與實(shí)際水處理設(shè)備相似，是實(shí)際構(gòu)筑物的縮小版。利用仿真模型可以使學(xué)生快速了解水處理原理與水處理構(gòu)筑物構(gòu)造，并掌握水處理工藝基本設(shè)計(jì)方法，還可以彌補(bǔ)污水處理廠只能走馬觀花式的表面參觀，無法彌補(bǔ)實(shí)際操作的不足。仿真模型引入到環(huán)境專業(yè)教學(xué)課堂中后，學(xué)生可以逐個(gè)選擇水處理工藝所需管道配件和水處理構(gòu)筑物，并完成整個(gè)水處理工藝系統(tǒng)的連接與仿真，有助于提高學(xué)習(xí)興趣，開闊思路，加強(qiáng)對水處理工藝的理解。此外，仿真模型還可以驗(yàn)證學(xué)生水處理工藝設(shè)計(jì)是否合理，并可對工藝流程進(jìn)行改造，同時(shí)進(jìn)行仿真訓(xùn)練可以訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手能力和解決問題的能力。為了檢驗(yàn)水處理仿真模型在教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用效果，我們對其應(yīng)用效果進(jìn)行了專門的調(diào)查，并對其結(jié)果進(jìn)行了分析和討論。

二、材料與方法

1.一般資料：選取2011級環(huán)科專業(yè)58人為對照組，2012級環(huán)科專業(yè)56人為實(shí)驗(yàn)組，兩組學(xué)生在年齡、基礎(chǔ)課成績、課程教學(xué)時(shí)間等方面比較，差異不顯著（p>0.05）。

2.研究方法：2011級對照組學(xué)生在相關(guān)環(huán)境專業(yè)教學(xué)過程中采用傳統(tǒng)的授教型教學(xué)方式，2012級實(shí)驗(yàn)組學(xué)生在教學(xué)過程中引入水處理仿真模型；學(xué)期結(jié)束后對兩組學(xué)生理論考試與實(shí)習(xí)階段的測評成績進(jìn)行比較。

3.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法：學(xué)生理論考試和實(shí)驗(yàn)操作成績采用均數(shù)，采用單因素方差分析，計(jì)算p值，p<0.05視為統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

三、調(diào)查結(jié)果與分析

1.兩組學(xué)生實(shí)習(xí)階段的測評成績。對于所有參與測試的學(xué)生進(jìn)行了理論考試和實(shí)驗(yàn)操作考核。對照組理論考試平均成績?yōu)?3.5分，實(shí)驗(yàn)組理論考試平均成績?yōu)?5分，經(jīng)單因素方差分析，兩組成績無顯著差異（p>0.05）。對照組實(shí)驗(yàn)操作考核成績?yōu)?0.5分，實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)操作考核成績?yōu)?9分，經(jīng)單因素方差分析，兩組差異顯著（p<0.01）。此結(jié)果證明在課堂教學(xué)中引入水處理仿真模型教學(xué)方式的實(shí)驗(yàn)組學(xué)生不但理論基礎(chǔ)扎實(shí)，而且熟練地掌握了操作技能，比傳統(tǒng)教學(xué)方式下的對照組學(xué)生動(dòng)手能力強(qiáng)，優(yōu)勢明顯。

2.學(xué)生反饋。采用問卷調(diào)查的方式對實(shí)驗(yàn)組學(xué)生進(jìn)行了訪問，結(jié)果顯示：多數(shù)學(xué)生認(rèn)為教學(xué)與實(shí)驗(yàn)中引入仿真模型很好（91.2%），有更多動(dòng)手及實(shí)際操作機(jī)會(huì)（85.3%），能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣（77.5%），能增進(jìn)理論知識與實(shí)際操作的能力（79.3%），對鞏固理論知識及提高實(shí)踐操作技能方面幫助很大（83.6%）。

四、討論

環(huán)境專業(yè)學(xué)生的很多能力和素質(zhì)都是在實(shí)踐教學(xué)中鍛煉出來的，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)是環(huán)境專業(yè)人才培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前受外界環(huán)境的限制，學(xué)生在實(shí)習(xí)單位實(shí)習(xí)的時(shí)間較短，能遇到突發(fā)狀況并嘗試親自解決的機(jī)會(huì)就更少，同時(shí)由于市場經(jīng)濟(jì)等因素，學(xué)生普遍對專業(yè)理論知識的學(xué)習(xí)不太重視，有的僅僅是為了混個(gè)文憑。因此如何改進(jìn)教學(xué)實(shí)習(xí)方法，增加趣味性和可操作性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，成為了環(huán)境專業(yè)教學(xué)過程中亟待解決的問題。水處理仿真模型的引入可以彌補(bǔ)有限的參觀見習(xí)的不足，學(xué)生借助仿真模型可以設(shè)計(jì)不同狀態(tài)下的水處理效果實(shí)驗(yàn)，分析來水特點(diǎn)，更有針對性地進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。在強(qiáng)化動(dòng)手能力的同時(shí)也明顯提高了分析問題、解決問題的能力，將專業(yè)理論知識與實(shí)際操作技能緊密地結(jié)合起來。同時(shí)，仿真模型輔助教學(xué)與實(shí)驗(yàn)的方法具有可控性和可重復(fù)性，學(xué)生在進(jìn)行模擬訓(xùn)練時(shí)對特殊情境可以進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，而不必?fù)?dān)心自己的操作會(huì)給處理效果帶來不良影響，且出錯(cuò)時(shí)可以被及時(shí)糾正，能夠更積極地投入操作訓(xùn)練，保持良好的心理狀態(tài)[1-3]。應(yīng)用實(shí)例結(jié)果同樣表明，教學(xué)與實(shí)驗(yàn)中引入仿真模型，改善了理論與實(shí)踐脫節(jié)的情況，有利于解決學(xué)生出現(xiàn)高分低能的失?，F(xiàn)象。通過本課程建設(shè)，我們認(rèn)為在環(huán)境專業(yè)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用仿真模型可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力和動(dòng)手能力，在學(xué)習(xí)是為了更好應(yīng)用于實(shí)際的今天，應(yīng)該是一種有益的探索。因此，隨著教學(xué)方法的不斷探索，在環(huán)境類教學(xué)中引入仿真模型強(qiáng)化教學(xué)效果已成為方向。與此同時(shí)，將仿真模型引入到課堂教學(xué)中也存在以下幾個(gè)問題：①仿真模型對老師提出了更高的要求：授課專業(yè)教師要熟練掌握專業(yè)理論知識，要將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)的分析，然后根據(jù)教學(xué)重點(diǎn)來挑選最佳的模型，并能熟練應(yīng)用各個(gè)仿真模型，才能在課堂上運(yùn)用自如，使其充分發(fā)揮提高教學(xué)質(zhì)量的作用。②須正確處理仿真模型與常規(guī)教學(xué)的關(guān)系：仿真模型與常規(guī)教學(xué)兩者是相輔相成的，傳統(tǒng)教學(xué)有著仿真模型無法替代的優(yōu)越性，在鼓勵(lì)引入仿真模型的同時(shí)也不能忽視傳統(tǒng)教學(xué)方式，兩者應(yīng)共存于教學(xué)過程，更好地做到理論與實(shí)踐相結(jié)合。學(xué)生在動(dòng)手操作模型前，要有充分的理論知識，而模型是檢驗(yàn)理論知識的一個(gè)工具。③需進(jìn)一步完善仿真模型的種類和細(xì)節(jié)。仿真模型的引入能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和自主學(xué)習(xí)能力，表現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力，是未來教學(xué)可以嘗試的發(fā)展方向。

綜上所述，水處理仿真模型可以為學(xué)生提供發(fā)揮主觀能動(dòng)性、主動(dòng)展開學(xué)習(xí)的模擬實(shí)踐環(huán)境，能極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。將水處理仿真模型引入環(huán)境專業(yè)教學(xué)過程中后，學(xué)生們培養(yǎng)鍛煉了自己解決實(shí)際問題所必需的各種技能，了解、掌握了所采用的測量方法和儀器設(shè)備的性能，為以后的課程學(xué)習(xí)及參與科研課題打下了良好的基礎(chǔ)。另一方面，學(xué)生在仿真實(shí)踐的過程中逐漸提高了興趣，不斷地投入，并嘗試各種變化，達(dá)到了我們追求的以教為主的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)為主的教學(xué)模式。在實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)上，重視發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，在教學(xué)中取得了明顯的效果，學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中處理問題的能力與過去相比得到了較大的提高，對教學(xué)質(zhì)量的提高和應(yīng)用型人才的培養(yǎng)非常有益，得到了學(xué)生的好評。

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基金項(xiàng)目：環(huán)境科學(xué)上海市教育高地基金；上海海洋大學(xué)校級教學(xué)管理與教學(xué)改革項(xiàng)目；上海市自然基金（12ZR1444900）資助。

作者簡介：邵留（1980-），女，博士，講師，浙江溫嶺人，主要從事水處理教育與研究。endprint