生活垃圾填埋场设计虚拟仿真实验
本项目利用VR 技术、三维建模技术、计算机仿真技术,针对实验操作内容和对应的视觉反馈,绑定数值算法与界面反馈关系,在新型交互性设备基础上,开发与仿真计算平台的接口,将实验操作内容和硬件交互设备进行良好的融合,从而重构相关课程实验教学内容,优化实践体系,丰富培养方案,提升育人质量,推动高校应用型、创新型、复合型人才培养。
1.在实验设计中,创新教学理念。采用基于翻转课堂的线上线下混合教学新模式,虚实结合,为学生自主学习和个性化学习提供综合设计性实验环境,学生自主操作完成所有设计和实验内容,进行选址、防渗层系统设计、渗滤液收集导排系统设计、渗滤液处理系统设计、填埋气收集及处理利用系统设计、雨水集排系统设计及入场道路等,提升学生工程设计与实践能力。
2.实践教学内容综合性和设计性强。该项目包括垃圾填埋场的设计常规内容,涉及到厂址选择、垃圾渗滤液处理工艺选择、防渗材料及系统设计、设备选型、相关工艺参数确定等教学内容,涵盖《固体废物处理与处置》、《水污染控制工程》、《环境工程微生物学》、《环境监测》、《环境工程设计》多门专业课的内容。学生自主选择工艺、设定运行控制参数、自主搭建工艺流程,每个同学的设计方案不尽相同,没有标准答案,只有最优方案。
3.教学方式方法上采用线上线下混合式教学模式。利用虚拟仿真技术和数字模拟技术,在理论与实践之间建立纽带,锻炼学生工程模拟、工程设计等工程技能。通过线上线下结合的虚拟仿真设计实验,让学生感受体验式的学习,使学生利用零碎时间进行实验操作,可以反复试错纠错,让学生敢于尝试、不怕失败,培养学生敢于创新及解决复杂工程问题的能力。
4.运行模式为自主开放模式。本实验平台不预设设计方案,可以让学生根据自己掌握的专业理论知识进行简单的控制运行,根据自主选择的工艺、设定运行控制参数、自主搭建工艺流程。并且通过增设的互动环节,增添实验过程趣味性。
5.创新应用布鲁姆目标分类法制定多元化课程评价体系。要求学生在知识、领会、应用、分析、综合、评价等领域达到教师设置的目标,采用“认知领域递进”评价。注重过程评价,采用激励式、容错式评价体系,允许部分不合理结果存在,允许更正和纠错。客观、主观题全方位考核,给出量化但具有个性化的评价结果,对学生的设计和实验操作进行点评。让学生明白自己的长处和短板,以利于他们在后面的学习和工作中扬长补短。
该项目既是学生自主学习、个性化学习、持续学习的优质实践教学平台,也是优质科研和教学资源整合平台,同时还是创新教育教学理念示范应用的平台。通过虚拟仿真实验项目的实施,打破学生的知识盲区,是对传统《固体废物处理与处置》实践教学的深入和扩展,也是提升工厂实习效果的重要手段。此外,线上实操客观评价体系保障了学生学习质量过程的准确性和可分析性,为教师实时根据教学情况,调整教学方法,控制教学质量提供有效工具。