姚伟卿

摘  要：针对高职环保专业教学中存在的实训成本高、危险系数高等问题，以我校环境工程技术专业的虚拟仿真教学为例，从虚拟仿真教学体系、虚拟仿真教学资源、虚拟仿真教学过程及教学效果四个方面进行阐述，旨在为高职环保专业虚拟仿真教学提供有力参考。

关键词：环保专业;高职;虚拟仿真

中图分类号：G642       文献标志码：A         文章编号：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

高职教育的特点是尽可能营造真实工作的学习环境，重视实践教学，致力于学生职业技能的培养和综合素质的提升。虽然近年来我国高职学生在国际比赛屡获大奖，高职教育质量有所提升，但高职教育的发展依然面临诸多挑战，如实训设备成本高，耗材资金投入比重大，设备更新换代较为迅速，实训危险系数高等。所以，作为教育实践者，需从多角度多层面出发，积极寻求解决问题之法。

虚拟仿真教学是现代教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是实现教育信息化的重要抓手[1]。虚拟仿真教学是现阶段我国部分高等院校建立的全新教学模式，它区别于传统教学模式，将现实无法实现的教学内容通过虚拟仿真技术呈现，显著提高了教学效率及质量，目前已经在很多领域得到应用和推广[2-4]。然而，虚拟仿真技术在高等教育环保专业教学中应用很少[5-7]，在高职教育环保专业教学中的应用还未见报道，本文在高职环保专业《大气污染治理技术》核心课开展虚拟仿真教学的实践探索和成功经验，以期为虚拟仿真技术在高职环保专业的应用推广提供有力参考。

一、高职环保类教学存在的问题

高职院校环保类专业的人才培养目标是培养在环境保护产业中具有一定创新创业能力和较强实践能力的高级技术技能人才，面向的工作岗位主要有环保设施运营管理、环保设备维修与维护、环境监测、环境工程设计、环境工程施工与监理、环保产品及技术营销等，涵盖“大气、水体、固废、生态”人类生存的方方面面，环保行业范围极广，由于污染物的种类、浓度和组合具有综合性和复杂性，并具有地域特征和时间特征，治理技术和设备众多，工种也很多，因此在教学过程中需要学生掌握很多技能。

高职教育环保类的课程教学改革由传统的教学模式“理论和实践分离”的第一阶段，发展到了“项目教学”、“教、学、做”一体化的第二阶段，但此阶段也存在不少问题，如因大多数环保设备是封闭、不可见的，学生缺乏设备内部结构认知;部分污染物有毒有害，对身体伤害大，学生做实训时，安全是首要考慮的问题;另外，由于资金、场地和维护成本等问题，污染治理设备少或无设备，学生人数多，实践难，实训效果不佳，上述问题一直是阻碍环保类课程教学改革大跨步发展的“顽疾”。随着现代教育信息化的发展，一些环保院校在自身发展实践中逐渐找到治疾的“良方”——虚拟仿真技术。所以，借助虚拟仿真技术的虚拟仿真教学也许正在成为高职环保类专业教学改革的“第三阶段”。

二、高职环保类虚拟仿真教学体系的探索

（一）虚拟仿真教学体系的构建

通过对近五年高职环保类专业主要工作岗位所需能力的系统分析，大气污染治理技术课程所需学生掌握的技能以废气污染治理设备的运行维护及工业废气监测分析为主，废气治理工程初步设计和施工技能次之，结合高职学生喜操作、惧理论的特点，按照“学生多操作、理实相结合、还原工作场景和控制成本”的建设思路，构建了“三类九模块”的以工程实践实训为主、实验理论为辅的虚拟仿真教学体系。

如图1所示，该体系主要分工程实践实训、实验辅助及理论辅助三大类别，工程实践实训主要含治理设备操作仿真模块、治理设备运行仿真模块、废气治理工艺系统运行维护仿真模块和废气治理工艺系统故障排除仿真模块四大模块，主要用于培养学生废气处理设备及工艺系统的操作运行维护技能;实验辅助类有实物实验配套虚拟仿真实验模块和虚拟仿真实验模块，主要用来解决实物实验工位不够和增加因危险系数高难以开设的实验项目，最后是理论辅助的知识点微课模块、设备结构认知仿真模块和设备原理flash动画模块，这三个模块主要用来解决学生的设备密封不可见、工作原理抽象难理解的难题。

（二）虚拟仿真教学的实践探索

以高职环境工程技术专业的核心课之一大气污染治理技术为例，该课程的虚拟仿真教学资源分布如表1所示。

自2016年开始探索虚拟仿真教学，经过多轮教学的尝试和改进，当前我系环境工程专业大气治理技术课程已经具备表1中第一、二期大部分虚拟仿真教学资源，通过对学生进行学情分析，借助网络课程和虚拟仿真教学资源，合理科学采用多种教学方法，系统优化教学过程，得到了广大师生的认可。

以“布袋除尘系统的运行”4个课时的教学内容为例，虚拟仿真教学过程详见表2。通过表2不难看出，通过网络课程和虚拟仿真教学资源库，老师摆脱了面对几十个操作运行步骤无从讲解的尴尬境地，高度还原了企业中控室和现场治理系统的学习情境，学生动手操作每步运行步骤并体验成功运行的快乐，突出了学生的主体地位，体现“做中学、做中教”，即通过模拟真实工作情景任务的完成达到了课程的知识目标、能力目标和素质目标。

从三年的大气污染治理技术课程的虚拟仿真教学可以看出，虚拟仿真教学为环保专业学生对于大气处理设备内部结构、工作原理及废气处理工艺系统工作现场的运行操作与维护等学习内容揭开了神秘的面纱，弥补了传统教学的诸多不足，提高了学生的学习积极性和自信心，有效提升了学生的实操能力，有着传统教学不可比拟的优越性。

（三）虚拟仿真教学的效果

从2016年开始历时三年的环境工程技术专业的虚拟仿真教学，大气污染治理技术课程借助虚拟仿真工程实践实训为主、理论和实验为辅的教学体系，并借助获得广东省高职教育精品在线开放课程立项的《大气污染治理技术》网络课程，在学生的岗位核心能力培养方面取得了很大的进步，几年来，学生参加广东省“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛荣获二、三等奖，参加全国职业院校技能大赛高职组大气环境监测与治理技术比赛取得省赛一、二及三等奖，另外，多位课程专任教师取得广东省职业院校教师信息化教学大赛一、二、三等奖的好成绩。

另外，通过问卷调查的形式，考察了2017和2018级环境工程技术专业部分学生对开设虚拟仿真教学的学习效果和看法。从问卷结果可看出，95%的学生很赞同专业课的虚拟仿真教学;97%的学生认为虚拟仿真教学不同程度的激发了学生兴趣和学生动力;99%的学生认为虚拟仿真教学特别是水、气和固废的污染治理系统的运行维护模块，使学生对企业环保运营岗和中控室岗位工作认知更加直观、深刻，备受学生好评。从学生就业企业的回访调查也可看出，开展的虚拟仿真教学效果也得到了接收毕业生环保公司的普遍认可。

三、结束语

“大气污染治理技术”课程的虚拟仿真教学实践证明，虚拟仿真技术应用到高职环保专业教学很好的突破了传统教学因受场地、安全、时间、工位等条件的限制，弥补了工位不足及设备维护检修等问题，极大地提高了学生实训实验的安全系数，增加了日常教学广度和深度，拉近了学生在校学习与岗位工作间的距离，激发了学习兴趣，让学生更加直观的进行观察、思考和动手，巩固、加深对环保系统工艺及环保设备的结构和原理的理解和掌握，实现了环保专业理论知识与实践技能的有机结合，有效的提升了学生的环保工程观念和实践操作能力。

參考文献：

[1]王娟，陈瑶.资源建设新形态：虚拟仿真资源的内涵与设计框架[J].中国电化教育，2016（12）：91-96.

[2]刘敏，陈明丽，孟皓，等.化学实验安全教育国家级虚拟仿真教学项目建设与实践[J].高教学刊，2019（21）：10-12+16.

[3]李鹏，郑骏明，宋静，等.虚拟仿真教学对口腔实习生岗前培训的应用[J].中国继续医学教育，2019，11（29）：51-53.

[4]蒋瞻，秦希.财会专业虚拟仿真教学平台构建与保障[J].实验室研究与探索，2019，38（10）：238-241.

[5]祁佳，毛海亮.《水污染控制技术》课程虚拟仿真教学模式的应用[J].甘肃科技，2019，35（09）：86-87.

[6]张德，李向阳，李密.新工科视域下虚拟仿真技术在环保设备设计课程教学中的应用[J].科教导刊（上旬刊），2018（12）：135-136.

[7]蔺昕，王英刚，郑冬梅，等.地方高校环境工程专业虚拟仿真实验教学思考[J].教育现代化，2017，4（16）：65-66.