漓江生态与环境污染治理工艺科普教育基地软件科普内容

以漓江流域生态与环境保护为主线索，依托环境类专业显性文化和隐性文化建设、水污染控制国家级实验教学中心的实体科普教育资源和国家级环境污染防治与生态保护虚拟仿真实验教学中心的虚拟仿真科普教育资源，利用虚拟仿真技术将科研成果与工程实践溶入教学，虚拟实验和传统实验相结合，实体操作与仿真训练相配合，拓展了教学时空，利用互联网平台普及漓江流域生态和相关环境保护知识。  

紧密结合广西地方经济发展的需求，将研究成果转化为特色实验教学项目，采用先进的开发技术，建设了一批独具特色、共享的仿真教学资源，建成了环境安全事件应急管理及虚拟仿真教学资源库、单体实验教学项目模拟动画库、野外实习模拟资源库、大型工程实体模拟教学资源库、单体科普教学项目教学视频库等多个优质教学资源，基于动态模拟技术对野外生态实习、污水处理工艺实习、工艺现场调试和大型仪器操作等涉及高耗材或难以完成的实验项目进行实虚结合的仿真操作训练，对生态环境演变、突发环境安全事件、水资源变化与生态保护等耗时长、污染严重和难直观演示的大型工程推演实验进行“虚实结合”的模拟仿真教学，将涉及高危或极端的环境、不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗、大型或综合实验进行虚拟仿真化和科普，开展绿色学习，降低实验成本、风险和环境污染，为了解整个漓江如何被污染的过程，提供直观有效的图像资料。

资源库的多个资源互相配置、连接、调节，服务于环境类、土建类和旅游管理类的15个专业实验课程的实验项目，基本覆盖了环境类专业的主要专业基础课和专业课，可有效开展专业性较强的科普教育活动，将环境文化教育融入实际教学，营造出爱护生态环境的良好风气。

1、环境安全事件应急管理及虚拟仿真教学资源库

通过虚拟仿真手段，模拟危险物质泄漏事故模拟应急处置、流域突发性水污染事件模拟应急处置和大型建筑物消防安全模拟管理与应急等，设置交互动作，设定考核管理方法模块，同时制作常见实验事故的应急预案演练动画，废水、固废的安全处置方式方法模拟等软件，对学生开展环境污染事件的应急处理能力培养、消防安全事件和实验室常见事故的应急处理能力培养，让科普对象在没有污染事件的情境下经历环境污染事故，提升群众环境类污染事故处理应急管理能力。

 

图1-17 环境安全事件应急管理及虚拟仿真教学资源库资源模块

 

表1-1 环境安全事件应急管理及虚拟仿真教学资源库匹配表

资源名称	资源形式	开设科普项目	面向群体	建设程度
危险物质泄漏事故模拟应急处置教学软件	虚拟 交互系统	危险物质泄漏事故模拟应急处置	中小学生 社会群众	已建
流域突发性水污染事件模拟应急处置教学系统	虚拟 交互系统	流域突发性水污事件模拟应急处置	中小学生 社会群众	在建
大型建筑物消防安全模拟管理与应急教学系统	模拟 交互系统	大型建筑物消防安全模拟管理与应急	中小学生 社会群众	已建
实验室常见安全事故处置教育软件	虚拟 交互系统	实验安全基本教育	中小学生 社会群众	已建
大气污染监测及突发性事故处置预案教学系统	交互系统	大气污染在线监测及突发事故应急预案	专业人士	在建
固废污染监测及突发性事故处置预案教学系统	交互系统	固体废弃物安全处置突发事故应急预案	专业人士	拟建
噪声污染监测及突发处置预案教学系统	交互系统	噪声污染的处置应急预案	专业人士	拟建

 

2、单体实验教学项目模拟动画库

以现有的国家级精品课程、广西区级精品课程以及获得全国、自治区级奖励的多媒体课件为依托，建设了一批高质量的实验教学模拟动画，建设有一大批水污染控制、大气污染控制、固体废弃物安全处置、噪声污染防治和生态保护等相关的虚拟仿真动画及视频，可直接服务开设污水净化厂现场实习、工艺运行调试实训实验和水质指标COD测试等实验项目。依托单体实验教学项目模拟动画库建成水处理经典工艺虚拟实训实验室，依据实际污水净化厂装置原型，建设等比例缩小装置。安装真实仪表、执行机构、操作阀，工艺流程基于动态模拟技术，有真实的装置实体，模拟生产时不进真实工艺原料，装置内部常温、常压，依赖动态水处理仿真软件的计算和输出产生现象，科普对象可进行真实工艺调试实训操作，实时数字显示工艺运行状态、参数以及工艺调试运行结果，配合污水净化厂3D实习软件开展污水净化工艺的整体实习。该库拓宽了专业科普知识的应用范围，丰富了科普教学的内容，同时将具有成本高、污染环境、高危险的科普教育过程数字虚拟化，避免了实际体验过程中可能用到的大量有毒、有害试剂。

 

 

 

 

 

图1-18 单体实验教学项目模拟动画库资源模块

表1-2 单体实验教学项目模拟动画库资源匹配表

资源名称	资源形式	开设科普项目	面向群体	建设 程度
污水净化厂现场3D仿真系统	3D动画	污水净化厂现场实习	专业人士 中小学生 社会群众	已建
排水工程--城市污水处理单体构筑物动画	SWF （158个）	城市污水处理主体构筑物的认识	专业人士 社会群众	已建
排水工程--工业废水处理单体构筑物动画	SWF （44个）	工业废水处 主体工艺的认识	专业人士 社会群众	已建
城市供水工厂单体构筑物动画	SWF （42个）	城市供水主体构筑物的认识	专业人士 社会群众	已建
建筑给水排水工程动画素材	SWF （55个）	建筑物内部给排水管道安装实验	专业人士 社会群众	已建
		建筑物内部消防工程演示实验	专业人士 社会群众	已建
水泵与水泵站动画素材	SWF （35个）	泵结构的认识	专业人士 社会群众	已建
		泵特性曲线的测试	专业人士 社会群众	已建
大气污染控制工程动画素材	SWF+AVI （14 个）	大气污染模型的建立	专业人士	已建
		大气中 SO2、NOX、TSP的测定	专业人士	已建
		旋风除尘器、袋式除尘器演示实验	专业人士 社会群众	已建
		烟道气中 CO、SO2、NOX的测定	专业人士	已建
		烟气参数测定	专业人士 社会群众	已建
		机动车尾气测定	专业人士 社会群众	已建
固体废弃物处置工程动画素材	SWF+AVI （170个）	污泥的厌氧发酵实验	专业人士	已建
		生活垃圾填埋产气潜能测定	专业人士	在建
		有机垃圾生物处理过程模拟	专业人士	拟建
		生活垃圾流化床焚烧炉模拟装置操作	专业人士	在建
有害固废渗漏模型	SWF	危险固体废弃物渗漏模型	专业人士	拟建
噪声污染控制工程动画素材	SWF+AVI （45个）	室内环境噪声的测量	专业人士 社会群众	已建
		声功率级测量	专业人士 社会群众	已建
废水溶解氧测定	SWF	废水溶解氧测定	专业人士	已建
废水pH值测定方法	SWF	废水pH值测定方法	专业人士	已建
废水色度的测定	SWF	废水色度的测定	专业人士	已建
废水浊度测定	SWF	废水浊度测定	专业人士	已建
中流量TSP采样方法	SWF	中流量TSP采样方法	专业人士	已建
蒸馏法测COD模拟动画	SWF	蒸馏法测COD	专业人士	拟建
微波消解法测COD过程模拟	SWF	微波消解法测COD	专业人士	已建
废水悬浮物测定动画	SWF	废水悬浮物测定	专业人士	已建
废水BOD5测定模拟动画	SWF	废水BOD5测定	专业人士	已建
DMB型数码显微镜的使用及典型活性污泥微生物的观察	AVI	DMB型数码显微镜的使用及典型活性污泥微生物的观察	专业人士 社会群众 中小学生	已建
普通光学显微镜的使用及活性污泥中微生物形态的观察	AVI	普通光学显微镜的使用及活性污泥中微生物形态的观察	专业人士 社会群众 中小学生	已建
微生物的染色	AVI	微生物的染色	专业人士	已建
培养基的制备和灭菌操作	AVI	培养基的制备和灭菌	专业人士	已建
煤气灯的使用	SWF
碱液吸收气体中的二氧化硫	SWF	碱液吸收气体中的二氧化硫	专业人士	已建
电导率的测量	SWF	电导率的测量	专业人士	已建
波义耳定律	SWF
酸碱盐的pH值	SWF	酸碱盐的pH值	专业人士	已建
电化学法从废杂铜或废镀件中回收有价金属铜动画	SWF	电化学法从废杂铜或废镀件中回收有价金属铜	专业人士	拟建
电解法处理含铜废水模拟
原电池电动势	SWF	原电池的电动势测定	专业人士	已建
拉乌尔定律	SWF	理想气体状态方程验证实验	专业人士	已建
理想气体状态方程	SWF
酸碱滴定	SWF	酸碱滴定法的掌握	专业人士	已建
物质质量和摩尔数的换算	SWF	物质质量和摩尔数的换算	专业人士	已建
硫酸亚铁铵的制备	SWF	硫酸亚铁铵的制备	专业人士	已建
曝气充氧实验动画	SWF	曝气充氧实验	专业人士	拟建
手持式溶解氧测定计的使用	SWF
成层沉淀模拟动画	SWF	成层沉淀	专业人士	拟建
污泥比阻测定过程模拟	SWF	污泥比阻实验	专业人士	拟建
毕托管测速实验模拟操作CAI软件	交互系统	间歇式活性污泥法实验	专业人士	已建
能量方程实验模拟操作CAI软件	交互系统	能量方程实验	专业人士	已建
文丘里实验模拟操作CAI软件	交互系统	文丘里流量计实验	专业人士	已建
动量定律实验模拟操作CAI软件	交互系统	动量定理实验	专业人士	已建
雷诺实验模拟操作CAI软件	交互系统	雷诺实验	专业人士	已建
自循环雷诺实验仪	实体+视频	雷诺实验	专业人士	已建
沿程水头损失实验模拟操作CAI软件	交互系统	沿程水头损失实验	专业人士	已建
局部水头损失实验模拟操作CAI软件	交互系统	局部水头损失实验	专业人士	已建
孔口与管嘴出流实验模拟操作CAI软件	交互系统	孔口与管嘴出流实验	专业人士	已建
水面曲线模拟操作CAI软件	交互系统	测定水泵特性曲线	专业人士	已建
堰流实验模拟操作CAI软件	交互系统	堰流实验	专业人士	已建
消能坎实验模拟操作CAI软件	交互系统	能量方程实验	专业人士	已建
挑流消能模拟操作CAI软件	交互系统	雷诺实验	专业人士	已建
水跃实验模拟操作CAI软件	交互系统	水跃实验	专业人士	已建
静水力学实验仪	实体+视频	静力学实验	专业人士	已建
自循环毕托管测速实验仪	实体+视频	毕托管测速试验	专业人士	已建
自循环孔口管嘴实验仪	实体+视频	孔口与管嘴出流实验	专业人士	已建
自循环水面曲线实验槽	实体+视频	水面曲线实验	专业人士	已建
泵特性综合实验系统	实体+视频	泵特性曲线的测定	专业人士	已建
自循环伯努利实验仪	实体+视频	伯努利方程验证实验	专业人士	已建
自循环局部阻力实验仪	实体+视频	局部水头损失的测定	专业人士	已建
自循环沿程阻力实验仪	实体+视频	管道流动阻力的测定	专业人士	已建
自循环明渠水槽	实体+视频	堰流实验	专业人士	已建
自循环文透利实验仪	实体+视频	文透利实验	专业人士	已建
自循环 量定律实验仪	实体+视	动量定律实验	专业人士	已建
泵特性曲线实验仪	实体+视频	泵特性曲线的测定	专业人士	已建

3、野外实习模拟资源库

以漓江元素贯穿建成漓江流域生态虚拟仿真科普教育实验室，制成相关景观模拟演示片。目前设计开发的环境污染防治与生态保护模拟中心，致力于对漓江流域生态保护、环境改善等方面的虚拟推演以及漓江流域鱼类生存状态的动态模拟，3D虚拟还原漓江生态演变历史，让观众更加生动直观的了解漓江流域的生态与环境状态，建成一批生态模拟标样、污染处理过程演示的高科技产品，提高科普教育的真实效果，相关资源相应建成虚拟仿真资源便于互联网+技术的应用，实现相关资源云端化，科普教育互联网化。

 

 

 

 

图1-19 野外实习模拟资源库资源模块

表1-3 野外实习模拟资源库资源匹配表

4、大型工程实体模拟教学资源库

根据科普教育层次不同的需要，建立了实体与虚拟模拟软件结合的大型工程实体科普教育资源，用小型化的实体模型开展工程模拟科普教育，涉及相关设备200余台套。同时建设实体设备配套运行的CAI交互模拟操作教学软件，对生态环境变化、污染物迁移、水处理单体构筑物运行和大型水厂运行与调试等耗时长、污染严重、难以直观表现的专业过程进行单机软件模拟。可联合服务开设流体静力学测定、土壤侵蚀与流域产沙模拟、岩溶管道水流模拟和鱼类回避胁迫等科普教育项目。

 

图1-20 大型工程实体模拟教学资源库资源模块

 

表1-4 大型工程实体模拟教学资源库资源及开设实验项目匹配表

5、单体科普教学项目教学视频库

以国家级精品视频公开课、国家级资源共享课程为依托，优选经验丰富的教师对单体实验教学项目开展课堂现场录像，对成熟的、精彩的教学剪辑制成实验教学视频和辅助实验教学视频，通过网络平台面向学生群体以及社会人士免费共享，共同学习讨论，其中部分视频已被爱课网、网易公开课等收录。可直接服务或辅助开设酸性废水过滤中和及其吹脱、污泥几个重要性能指标的测定等实验项目。科普群体可以方便对相关环境类专业知识进行网络视频学习，提高科普群体对环境类专业知识的兴趣以及理解容易度。

表1-5 单体科普教学项目教学视频库资源匹配表

6、构建实体模拟科普平台

环境突发安全事件的模拟应急管理平台。以实虚结合为方法，建设部分实体模拟设备，结合建设的多媒体展厅承担了危险物质泄漏事故模拟应急处置、流域突发性水污染事件模拟应急处置和大型建筑物消防安全模拟管理与应急等实验教学项目5项，通过虚拟仿真手段模拟典型环境类污染突发事件的处理、消防安全事故的应急处置，让科普群体真实体验环境污染事故应急处置过程，提高应急管理能力，也满足职业技能培养需求。

 

图1-21 突发安全事件模拟应急管理平台

大型工程实体模拟教学平台，承担了地下水污染模拟实验、土壤侵蚀与流域产沙模拟实验等工程运行仿真模拟实验14项，漓江流域生态数字沙盘等157台套工程构筑物模型，可进行人机互动，对构筑物处理流程进行组合、操作，配套建设了虚拟仿真教学动画资源200余套件、精品教学视频100余部，将工艺构筑物内部结构外显化，抽象内容具体化。

图1-22 土壤侵蚀与流域产沙工程模拟平台