姚偉卿

摘? 要：針對(duì)高職環(huán)保專業(yè)教學(xué)中存在的實(shí)訓(xùn)成本高、危險(xiǎn)系數(shù)高等問題，以我校環(huán)境工程技術(shù)專業(yè)的虛擬仿真教學(xué)為例，從虛擬仿真教學(xué)體系、虛擬仿真教學(xué)資源、虛擬仿真教學(xué)過程及教學(xué)效果四個(gè)方面進(jìn)行闡述，旨在為高職環(huán)保專業(yè)虛擬仿真教學(xué)提供有力參考。

關(guān)鍵詞：環(huán)保專業(yè);高職;虛擬仿真

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2020）23-0119-04

Abstract： The higher training costs and high risk factors in the teaching of Environmental Protection Major in higher vocational colleges are in existence. Taking the virtual simulation teaching of Environmental Engineering Technology Specialty in our college as an example， this paper expounds the virtual simulation teaching system， the virtual simulation teaching resources， the virtual simulation teaching process and the virtual simulation teaching effect， and aims to provide a worthy reference for virtual simulation teaching of environmental protection major in higher vocational colleges.

Keywords： Environmental Protection Specialty; Higher Vocational Colleges; virtual simulation

引言

高職教育的特點(diǎn)是盡可能營(yíng)造真實(shí)工作的學(xué)習(xí)環(huán)境，重視實(shí)踐教學(xué)，致力于學(xué)生職業(yè)技能的培養(yǎng)和綜合素質(zhì)的提升。雖然近年來我國(guó)高職學(xué)生在國(guó)際比賽屢獲大獎(jiǎng)，高職教育質(zhì)量有所提升，但高職教育的發(fā)展依然面臨諸多挑戰(zhàn)，如實(shí)訓(xùn)設(shè)備成本高，耗材資金投入比重大，設(shè)備更新?lián)Q代較為迅速，實(shí)訓(xùn)危險(xiǎn)系數(shù)高等。所以，作為教育實(shí)踐者，需從多角度多層面出發(fā)，積極尋求解決問題之法。

虛擬仿真教學(xué)是現(xiàn)代教育信息化建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)教育信息化的重要抓手[1]。虛擬仿真教學(xué)是現(xiàn)階段我國(guó)部分高等院校建立的全新教學(xué)模式，它區(qū)別于傳統(tǒng)教學(xué)模式，將現(xiàn)實(shí)無法實(shí)現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容通過虛擬仿真技術(shù)呈現(xiàn)，顯著提高了教學(xué)效率及質(zhì)量，目前已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用和推廣[2-4]。然而，虛擬仿真技術(shù)在高等教育環(huán)保專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用很少[5-7]，在高職教育環(huán)保專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用還未見報(bào)道，本文在高職環(huán)保專業(yè)《大氣污染治理技術(shù)》核心課開展虛擬仿真教學(xué)的實(shí)踐探索和成功經(jīng)驗(yàn)，以期為虛擬仿真技術(shù)在高職環(huán)保專業(yè)的應(yīng)用推廣提供有力參考。

一、高職環(huán)保類教學(xué)存在的問題

高職院校環(huán)保類專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)在環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)中具有一定創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和較強(qiáng)實(shí)踐能力的高級(jí)技術(shù)技能人才，面向的工作崗位主要有環(huán)保設(shè)施運(yùn)營(yíng)管理、環(huán)保設(shè)備維修與維護(hù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境工程設(shè)計(jì)、環(huán)境工程施工與監(jiān)理、環(huán)保產(chǎn)品及技術(shù)營(yíng)銷等，涵蓋“大氣、水體、固廢、生態(tài)”人類生存的方方面面，環(huán)保行業(yè)范圍極廣，由于污染物的種類、濃度和組合具有綜合性和復(fù)雜性，并具有地域特征和時(shí)間特征，治理技術(shù)和設(shè)備眾多，工種也很多，因此在教學(xué)過程中需要學(xué)生掌握很多技能。

高職教育環(huán)保類的課程教學(xué)改革由傳統(tǒng)的教學(xué)模式“理論和實(shí)踐分離”的第一階段，發(fā)展到了“項(xiàng)目教學(xué)”、“教、學(xué)、做”一體化的第二階段，但此階段也存在不少問題，如因大多數(shù)環(huán)保設(shè)備是封閉、不可見的，學(xué)生缺乏設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)認(rèn)知;部分污染物有毒有害，對(duì)身體傷害大，學(xué)生做實(shí)訓(xùn)時(shí)，安全是首要考慮的問題;另外，由于資金、場(chǎng)地和維護(hù)成本等問題，污染治理設(shè)備少或無設(shè)備，學(xué)生人數(shù)多，實(shí)踐難，實(shí)訓(xùn)效果不佳，上述問題一直是阻礙環(huán)保類課程教學(xué)改革大跨步發(fā)展的“頑疾”。隨著現(xiàn)代教育信息化的發(fā)展，一些環(huán)保院校在自身發(fā)展實(shí)踐中逐漸找到治疾的“良方”——虛擬仿真技術(shù)。所以，借助虛擬仿真技術(shù)的虛擬仿真教學(xué)也許正在成為高職環(huán)保類專業(yè)教學(xué)改革的“第三階段”。

二、高職環(huán)保類虛擬仿真教學(xué)體系的探索

（一）虛擬仿真教學(xué)體系的構(gòu)建

通過對(duì)近五年高職環(huán)保類專業(yè)主要工作崗位所需能力的系統(tǒng)分析，大氣污染治理技術(shù)課程所需學(xué)生掌握的技能以廢氣污染治理設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)及工業(yè)廢氣監(jiān)測(cè)分析為主，廢氣治理工程初步設(shè)計(jì)和施工技能次之，結(jié)合高職學(xué)生喜操作、懼理論的特點(diǎn)，按照“學(xué)生多操作、理實(shí)相結(jié)合、還原工作場(chǎng)景和控制成本”的建設(shè)思路，構(gòu)建了“三類九模塊”的以工程實(shí)踐實(shí)訓(xùn)為主、實(shí)驗(yàn)理論為輔的虛擬仿真教學(xué)體系。

如圖1所示，該體系主要分工程實(shí)踐實(shí)訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)輔助及理論輔助三大類別，工程實(shí)踐實(shí)訓(xùn)主要含治理設(shè)備操作仿真模塊、治理設(shè)備運(yùn)行仿真模塊、廢氣治理工藝系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)仿真模塊和廢氣治理工藝系統(tǒng)故障排除仿真模塊四大模塊，主要用于培養(yǎng)學(xué)生廢氣處理設(shè)備及工藝系統(tǒng)的操作運(yùn)行維護(hù)技能;實(shí)驗(yàn)輔助類有實(shí)物實(shí)驗(yàn)配套虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K，主要用來解決實(shí)物實(shí)驗(yàn)工位不夠和增加因危險(xiǎn)系數(shù)高難以開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，最后是理論輔助的知識(shí)點(diǎn)微課模塊、設(shè)備結(jié)構(gòu)認(rèn)知仿真模塊和設(shè)備原理flash動(dòng)畫模塊，這三個(gè)模塊主要用來解決學(xué)生的設(shè)備密封不可見、工作原理抽象難理解的難題。

（二）虛擬仿真教學(xué)的實(shí)踐探索

以高職環(huán)境工程技術(shù)專業(yè)的核心課之一大氣污染治理技術(shù)為例，該課程的虛擬仿真教學(xué)資源分布如表1所示。

自2016年開始探索虛擬仿真教學(xué)，經(jīng)過多輪教學(xué)的嘗試和改進(jìn)，當(dāng)前我系環(huán)境工程專業(yè)大氣治理技術(shù)課程已經(jīng)具備表1中第一、二期大部分虛擬仿真教學(xué)資源，通過對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)情分析，借助網(wǎng)絡(luò)課程和虛擬仿真教學(xué)資源，合理科學(xué)采用多種教學(xué)方法，系統(tǒng)優(yōu)化教學(xué)過程，得到了廣大師生的認(rèn)可。

以“布袋除塵系統(tǒng)的運(yùn)行”4個(gè)課時(shí)的教學(xué)內(nèi)容為例，虛擬仿真教學(xué)過程詳見表2。通過表2不難看出，通過網(wǎng)絡(luò)課程和虛擬仿真教學(xué)資源庫(kù)，老師擺脫了面對(duì)幾十個(gè)操作運(yùn)行步驟無從講解的尷尬境地，高度還原了企業(yè)中控室和現(xiàn)場(chǎng)治理系統(tǒng)的學(xué)習(xí)情境，學(xué)生動(dòng)手操作每步運(yùn)行步驟并體驗(yàn)成功運(yùn)行的快樂，突出了學(xué)生的主體地位，體現(xiàn)“做中學(xué)、做中教”，即通過模擬真實(shí)工作情景任務(wù)的完成達(dá)到了課程的知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)。

從三年的大氣污染治理技術(shù)課程的虛擬仿真教學(xué)可以看出，虛擬仿真教學(xué)為環(huán)保專業(yè)學(xué)生對(duì)于大氣處理設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理及廢氣處理工藝系統(tǒng)工作現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行操作與維護(hù)等學(xué)習(xí)內(nèi)容揭開了神秘的面紗，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)的諸多不足，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自信心，有效提升了學(xué)生的實(shí)操能力，有著傳統(tǒng)教學(xué)不可比擬的優(yōu)越性。

（三）虛擬仿真教學(xué)的效果

從2016年開始?xì)v時(shí)三年的環(huán)境工程技術(shù)專業(yè)的虛擬仿真教學(xué)，大氣污染治理技術(shù)課程借助虛擬仿真工程實(shí)踐實(shí)訓(xùn)為主、理論和實(shí)驗(yàn)為輔的教學(xué)體系，并借助獲得廣東省高職教育精品在線開放課程立項(xiàng)的《大氣污染治理技術(shù)》網(wǎng)絡(luò)課程，在學(xué)生的崗位核心能力培養(yǎng)方面取得了很大的進(jìn)步，幾年來，學(xué)生參加廣東省“挑戰(zhàn)杯”廣東大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽榮獲二、三等獎(jiǎng)，參加全國(guó)職業(yè)院校技能大賽高職組大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)比賽取得省賽一、二及三等獎(jiǎng)，另外，多位課程專任教師取得廣東省職業(yè)院校教師信息化教學(xué)大賽一、二、三等獎(jiǎng)的好成績(jī)。

另外，通過問卷調(diào)查的形式，考察了2017和2018級(jí)環(huán)境工程技術(shù)專業(yè)部分學(xué)生對(duì)開設(shè)虛擬仿真教學(xué)的學(xué)習(xí)效果和看法。從問卷結(jié)果可看出，95%的學(xué)生很贊同專業(yè)課的虛擬仿真教學(xué);97%的學(xué)生認(rèn)為虛擬仿真教學(xué)不同程度的激發(fā)了學(xué)生興趣和學(xué)生動(dòng)力;99%的學(xué)生認(rèn)為虛擬仿真教學(xué)特別是水、氣和固廢的污染治理系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)模塊，使學(xué)生對(duì)企業(yè)環(huán)保運(yùn)營(yíng)崗和中控室崗位工作認(rèn)知更加直觀、深刻，備受學(xué)生好評(píng)。從學(xué)生就業(yè)企業(yè)的回訪調(diào)查也可看出，開展的虛擬仿真教學(xué)效果也得到了接收畢業(yè)生環(huán)保公司的普遍認(rèn)可。

三、結(jié)束語(yǔ)

“大氣污染治理技術(shù)”課程的虛擬仿真教學(xué)實(shí)踐證明，虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到高職環(huán)保專業(yè)教學(xué)很好的突破了傳統(tǒng)教學(xué)因受場(chǎng)地、安全、時(shí)間、工位等條件的限制，彌補(bǔ)了工位不足及設(shè)備維護(hù)檢修等問題，極大地提高了學(xué)生實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)的安全系數(shù)，增加了日常教學(xué)廣度和深度，拉近了學(xué)生在校學(xué)習(xí)與崗位工作間的距離，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生更加直觀的進(jìn)行觀察、思考和動(dòng)手，鞏固、加深對(duì)環(huán)保系統(tǒng)工藝及環(huán)保設(shè)備的結(jié)構(gòu)和原理的理解和掌握，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保專業(yè)理論知識(shí)與實(shí)踐技能的有機(jī)結(jié)合，有效的提升了學(xué)生的環(huán)保工程觀念和實(shí)踐操作能力。

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