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“污染控制工程”虚拟仿真实验辅助教学的应用

［摘要］针对“污染控制工程”课程的特点和重要性，基于多元智能理论提倡的多样化教学方式和教学方法，提出将虚拟仿真系统引入课堂教学和实验环节中，以形成多元化的教学模式。通过分析调查结果，83%的学生愿意接受线上线下相结合的教学模式，这表明学生认同线上线下同步进行的教学方式优于单一线下操作模式。基于以上结果，提出将虚拟仿真系统引入“污染控制工程”课程形成多元化教学模式的必要性，以期为绿色低碳技术应用类课程教学多元化的建设和改革提供借鉴和参考。

［关键词］污染控制课程；虚拟仿真；多元化教学模式；调查分析

［基金项目］2023年度浙江省教育厅办公室浙江省线上线下混合式一流课程“植物生物学”（2023014）；2023年度宁波市高校慕课联盟专项课题“基于慕课的应用化学专业课程思政实施策略与模式探究——以‘有机化学’课程为例”（2023ZX-MKYB08）；2021年度宁波大学科学技术学院教学研究项目“虚拟仿真项目在仪器分析课程中的应用和效果评价——运用Likert五级评分量表法”（xyjy2021011）

［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］1674-9324（2025）08-0122-04［收稿日期］2023-12-15

“污染控制工程”课程内容包括水污染、大气污染和物理性污染控制工程等，是环境工程专业的重要基础课程，其中“水污染控制工程”和“大气污染控制工程”是该工程模块的核心课程。随着可持续发展理念的深入及碳达峰碳中和目标的推进，高校加快绿色低碳相关学科建设、培养绿色低碳发展人才势在必行。因此，为顺应绿色低碳技术应用，打造应用型人才培养机制，我校面向本科生开设“污染控制工程”课程，以期为学生提供一个初步了解污染控制工艺流程、工程设计、仪器构造、运行原理和操作过程的机会，同时为接下来的工程课程设计和实训课奠定基础。

一、“污染控制工程”虚拟仿真教学的建设

（一）虚拟仿真课程建设的现状

随着“互联网+”教学模式的不断发展，我国开始进入“智能+”时代，构建以自主学习、智慧学习、终身学习为目标，以现代信息化技术与线下教学相融合为手段的高校人才培养机制势在必行。2019年，教育部印发《关于一流本科课程建设的实施意见》指出，三年内完成1500门左右国家虚拟仿真实验教学一流课程的认定工作［1］，这标志着我国虚拟仿真教学建设已从1.0时代跨越至2.0时代，即实现了从项目至课程的演变。例如，黄柏炎等［2］滨海动物野外实习，傅媛媛等［3］兔的形态结构与功能，杜坤等［4］被子植物营养器官建成，程捷等［5］高分子材料与工程，洪璇等［6］分子诊断技术，以及汤海峰等［7］古生物骨骼中痕量DNA提取等虚拟仿真课程的构建和应用。

（二）虚拟仿真课程建设的理念

虚拟仿真教学作为高等教育系统改革的重要内容，旨在通过构建三维的仪器及装置结构、原理动画等场景，利用视觉上的直接感官接触使学生快速识别和记住仪器及装置的形貌和运行原理；反复一对一单人模拟操作练习，不断地强化进而形成记忆，有效地巩固记忆并将已获得的知识、操作过程、动作要领与线下操作进行有机整合；课后复习结合理论知识和课程设计，三者相互交错、协同演进，形成记忆的延伸和拓展。另外，虚拟仿真技术的运用有助于打破传统实验教学在空间、时间、设施和高实验条件下的局限性，提高学生的认知、操作技能、体验感（包括实验的信心和积极趣味性等）及创新思维能力，完善教学体系，加快人才培养。

（三）虚拟仿真课程建设的多元融合机制

多元智能理论提出者霍华德·加德纳认为人类存在言语、空间、肢体运作、人际、内省、数理逻辑等八种基本智能，个体间的学习效果差异可通过智能间不同的组合方式产生［8］。从这一视角出发，以理论知识学习为言语环节，即言语表达的陈述性知识；虚拟仿真线上操作模拟为空间记忆强化，是视觉空间和肢体运作的有机结合；线下实操以小组为单位开展实验和结果分析讨论，是人际环节和动手能力的再现，同时为虚拟仿真操作空间记忆的模仿提供反馈；考核机制和课程设计为内省反思环节，是应用能力和创造能力的体现，也是印证学生解决实际问题能力的途径；数理逻辑环节的运用则贯穿于整个教学过程。另外，调查评价可作为学生心理状态和情感反映的反馈。

在此基础上，本研究提出将虚拟仿真引入“污染控制工程”课程中，形成多元化的教学模式。旨在通过理论知识、虚拟仿真、线下实操、考核机制、课程设计及调查分析等形成多维度智能体系融合机制，运用多元化的教学模式，注重激发学生的潜能，促进学生全面智能发展。同时，本文针对虚拟仿真与该模式的应用展开研究和调查，以期为绿色低碳技术应用类课程的多元化建设提供借鉴和参考。

二、“污染控制工程”虚拟仿真教学的应用

（一）课程的主要内容

“污染控制工程”多元化课程建设主要