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南京惠言達電氣有限公司成立于2019年，座落在南京六合市商圈。9年備件銷售積累，公司主要經(jīng)營歐、美等國的閥門、過濾設備、編碼器、傳感器、儀器儀表、及各種自動化產(chǎn)品，公司全力貫徹“以質(zhì)優(yōu)價廉的產(chǎn)品和完善到位的技術服務客戶”的經(jīng)營宗旨，服務于國內(nèi)的流體控制和自動化控制領域。節(jié)省了中間環(huán)節(jié)的流轉(zhuǎn)費用，能夠把更優(yōu)惠的價格提供給用戶。通過發(fā)展我司已經(jīng)自動化設備和備件供應商，主營產(chǎn)品廣泛應用于冶金、造紙、礦山、石化、能源、集裝箱碼頭、汽車、水利、市政工程及環(huán)保以及各類軍事、航空航天、科研等領域。
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誠信不欺S+B主令控制器VNS02FN18SKERIPZ9P1

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以《農(nóng)業(yè)環(huán)境保護》課程中污水處理實驗教學為例，促進理論與實踐的有機結(jié)合，基于虛擬仿真實驗使學生直觀地掌握工程技術實驗過程中的基本方法，培養(yǎng)學生分析問題和解決實際工程問題的能力，為當前大學生工程技術創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供教學新方法、新途徑。

［關鍵詞］工程技術；創(chuàng)新能力；實踐教學；虛擬仿真

隨著現(xiàn)代教育技術發(fā)展，虛擬仿真技術被引進到各大高校實踐教學之中，在工程技術類專業(yè)教學中發(fā)揮著重要作用。農(nóng)業(yè)環(huán)境保護是一門與再生資源能源技術、化學工程、材料工程、生物學、經(jīng)濟學、管理學等多門學科都有交叉的綜合性學科[１]。在目前的教學方案中，實驗和實習等實踐環(huán)節(jié)已經(jīng)貫穿整個教學過程，在培養(yǎng)學生工程意識、科學求實與創(chuàng)新精神，提高學生工程實踐能力和綜合素質(zhì)發(fā)揮重要作用，為環(huán)保行業(yè)發(fā)展中復合型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)奠定基礎[２]。污水處理是農(nóng)業(yè)環(huán)境保護課程教學中的核心內(nèi)容，其處理工藝流程與設備構(gòu)造在教學中難以直觀體現(xiàn)，加之其影響因素復雜，學生難以把握現(xiàn)象全貌。為了改善這個弊端，采用虛擬仿真實訓結(jié)合實際操作進行學生的培訓，以其逼真的“現(xiàn)實”感牢牢吸引學生，將情景教學與探討問題導向式教學法進行融合，使學生帶著問題邊體驗、邊學習，發(fā)揮潛能，提高解決問題能力，從而改變傳統(tǒng)教學模式，實現(xiàn)綠色實驗教學。

一、虛擬仿真技術在污水處理實踐教學中應用

學生可在污水處理實訓基地與虛擬仿真軟件間穿梭，充分體驗現(xiàn)實與虛擬優(yōu)勢互補帶來的操作滿足感?？蛇M一步提高學生實踐操作能力，分析問題解決問題以及創(chuàng)新能力，從而真正的掌握操控處理設備技術。

（一）構(gòu)建高度仿真的虛擬工廠環(huán)境、能實不虛，虛實結(jié)合，激發(fā)學生興趣實現(xiàn)綠色實驗教學以實際生產(chǎn)工藝為原型，根據(jù)污水廠工藝流程的實際情況，使學生深入到模擬現(xiàn)場進行實際操作，以動態(tài)形式逼真地展示廠區(qū)內(nèi)概況、工程相關設備的內(nèi)部構(gòu)造、工作原理以及相關工藝流程的動態(tài)演示等。綜合訓練學生對于流程工藝、環(huán)保設備、分析儀表、系統(tǒng)控制、電氣操作等方面的能力。憑借虛擬現(xiàn)實、多媒體、大數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡通信等技術，讓學生在虛擬環(huán)境中開展學習和實驗，了解設備運行時內(nèi)部狀態(tài)、人機互動，加深學生對相關知識的理解，激發(fā)創(chuàng)新思維與興趣，降低實驗成本、減少環(huán)境污染，提高實踐環(huán)節(jié)的教學質(zhì)量，有效開展綠色實驗教學。

（二）虛擬平臺自動化控制，教師學生自主設計，開展自主研究活動，培養(yǎng)學生工程應用能力，建立科研創(chuàng)新理念通過校內(nèi)工程模擬實驗平臺專業(yè)實驗的訓練，實時展現(xiàn)污水處理的過程與現(xiàn)象，包含了污水處理廠的兩個工藝，即A2O和AB兩套工藝，同時設計了深度處理、污泥處理與回流及水質(zhì)監(jiān)測與分析等單元，讓學生初步建立起工程概念。采用3D場景模擬污水處理現(xiàn)場的實際狀態(tài)，教師學生可以自主設置各種可能的選項、障礙、問題，引導學生對所出現(xiàn)故障緊急采取應對措施，逐步熟悉和掌握潔凈區(qū)管理、生產(chǎn)崗位操作、污水處理中污水指標的檢驗操作。通過問題模式激發(fā)學生興趣，提高解決問題能力，為環(huán)保企業(yè)培養(yǎng)應用型，創(chuàng)新型，技術性人才奠定基礎。

（三）系統(tǒng)的模塊式知識點訓練，仿真練習與考核，輔助教學，豐富教材內(nèi)容，提高實驗教學質(zhì)量設計了系統(tǒng)的知識點模塊，包含有豐富的教學素材，借助文字、圖片、flash、三維模型、音頻、視頻等形式，對水處理工藝設計與水質(zhì)指標標準評價等相關知識進行講解。通過模擬仿真系統(tǒng)，了解原本書本中二維圖片和文字描述的情景，改變原有的理論強而實踐弱的缺陷，能夠在原有理論基礎上，進一步地提高學生實踐操作能力，了解未來用人單位對人才所應具備的能力的真實需求，實現(xiàn)了模擬仿真軟件輔助教學的功能。通過虛實結(jié)合，有效訓練了學生創(chuàng)新實驗和解決實際問題的能力，使理論知識更好的應用于實踐，提高實驗教學質(zhì)量。

二、污水處理虛擬仿真實驗教學體系與模塊組成

污水處理虛擬仿真實驗堅持“能實不虛”的原則，從污水處理設備單元操作的實際出發(fā)，將實驗教學中無法觀察到的現(xiàn)象及實施困難、高危、高成本、高污染的單元操作采用3D虛擬仿真的形式整體展現(xiàn)。在教學中，采用線上線下相結(jié)合的方式，在線統(tǒng)計學生在虛擬仿真實驗中出現(xiàn)的問題，在課堂或?qū)嶒灛F(xiàn)場中進行深入講解，實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實實驗教學之間的良性互動和互相促進。加深學生對污水處理基本單元操作中理論知識的理解，調(diào)動學生學習積極性，發(fā)揮潛能提高自主學習意識，提高教學質(zhì)量與效果，滿足本科教學需要，污水處理中虛擬仿真實驗共分4個教學模塊，以不同模式展現(xiàn)給學生。

（一）A2O工藝虛擬仿真模塊A2O法又稱AAO法，是英文Anaerobic-Anoxic-Ox-ic一個字母的簡稱（厭氧—缺氧—好氧法），是一種常用的污水處理工藝，可用于二級污水處理或三級污水處理，以及中水回用，具有良好的脫氮除磷效果。主要包括四種構(gòu)筑設備：粗格柵、細格柵、曝氣沉砂池、生物反應器、厭氧反應器，原污水與從沉淀池排出的含磷回流污泥同步進入，本反應器主要功能是釋放磷，同時部分有機物進行氨化；缺氧反應器，要功能是脫氮，硝態(tài)氮是通過內(nèi)循環(huán)由好氧反應器送來的，循環(huán)的混合液量較大，一般為2Q；好氧反應器—曝氣池，這一反應單元是多功能的，去除BOD，硝化和吸收磷等均在此處進行。混合液從這里回流到缺氧反應器。

（二）AB工藝虛擬仿真模塊在AB工藝虛擬仿真模塊中主要包括粗格柵、細格柵和曝氣沉砂池；A段曝氣池工藝將曝氣池分為高低負荷兩段，各有獨立的沉淀和污泥回流系統(tǒng)。高負荷段（A段）停留時間約20～40分鐘，以生物絮凝吸附作用為主，同時發(fā)生不*氧化反應，生物主要為短世代的細菌群落，去除BOD達50%以上；中沉池及T型氧化溝工藝處理的整個過程如進水、曝氣、沉淀、污泥穩(wěn)定和出水等全部集中在氧化溝內(nèi)完成，早的氧化溝不需另設初次沉淀池、二次沉淀池和污泥回流設備。學生以可操作模式和飛行模式之間自由切換，在飛行模式下，學員可自由游覽廠區(qū)，了解廠區(qū)總布局。

（三）教師評價模塊體系教師可通過仿真軟件布置作業(yè)、處理故障、操作時長等場景，仿真崗位中選擇對學生進行目的性實驗教學和考核評價，感受真實，加深印象，可以通過考核模塊分析學生成績，指導學生更深入地學習實踐技能知識，理解污染處理工藝過程和構(gòu)筑物設計原理，了解生產(chǎn)一線的操作過程與操作技能，培養(yǎng)學生運用理論知識分析問題、解決工程實際問題的能力，使實驗教學更好的服務于社會。

三、結(jié)語

虛擬仿真實驗項目進一步完善與豐富課堂教學與工程實踐內(nèi)容，多維度呈現(xiàn)學習和訓練內(nèi)容，不斷改進虛擬仿真時空環(huán)境從視覺、聽覺和動覺上吸引學生，激發(fā)學習者的學習興趣。為使用者開啟自選模式，為其目的性實驗滿足實驗條件，讓學生在*開放的實驗環(huán)境下完成綜合實訓，進一步提高學生的分析和解決問題能力，使學生真正了解工程技術實踐與流程，終達到提升學生自主設計和創(chuàng)新實踐的能力。與此同時，可實現(xiàn)構(gòu)建教育大化的資源共享平臺，將打造為一個學科融合、網(wǎng)絡共享虛擬仿真綜合實踐基地，面向全社會高校和企業(yè)培訓員工開放使用，為范圍內(nèi)環(huán)保企業(yè)員工提供培訓和考核平臺，全面提升教育資源利用率。未來我們將更好的利用虛擬仿真教學資源，滿足多地區(qū)、多學校、不同學科專業(yè)的教學需求。