为加快提高本科教育质量，2019年底教育部办公厅公布了2019年度国家级和省级一流本科专业建设点名单，认定首批4054个国家级一流本科专业建设点和6210个省级一流本科专业建设点[1]。作为进入榜单的省级一流环境工程专业建设点，需要进一步加强专业建设，持续提升本专业内涵和建设水平，发挥一流专业的示范领跑作用，培养本专业一流人才，为学校“双一流”建设奠定坚实基础。
1虚拟仿真实验平台建设意义
国家《教育信息化十年发展规划（2011—2020）年》提出深入推进信息技术与高等教育实验的深度融合，将实验信息化作为高等教育系统性变革的内生变量[2]，以高质量实验助推高等教育质量变轨超车，对培养高素质人才，建设高等教育强国，具有十分重要的意义[3]。虚拟仿真实验平台依托虚拟现实和人机交互等技术，使学生在虚拟场景中开展实验和实践[4]。虚拟仿真实验中心建设任务是实现真实实验不具备或难以完成的功能，在涉及高危或极端的环境、不可逆的操作，高消耗、高成本、大型训练等情况时，提供可靠、安全和经济的实验项目[5]。虚拟仿真实验中心建设应充分体现虚实结合、能实不虚的原则[6]。
2建设思路
以环境工程省一流专业建设为契机，武汉工商学院环境与生物工程虚拟仿真实验中心以开源共享、在线学习的信息化方式推进我校化学和污水处理类改革，以实验、开放的思想推动化学和污水处理类教育更新；充分利用新媒体技术和互联网平台，创建开放共享平台，回应全媒体大数据时代对于“终身学习”的需求[8]。虚拟仿真实验平台建设以学生为中心，平台全天候开放，以线上线下交互学习的模式，将化学和污水处理类相关理论课、实验课、课程设计和污水处理厂生产实习等环节，与仿真实验互通交叉进行。在传统课堂中，学生学习的知识理论性强，理解扁平化，通过在直观、可视的虚拟仿真实验项目中实施设计实践、构思实现、运行操作、问题解决过程，增加学习的趣味性，学生对理论知识的感性认识不断增强，对设计理念的掌握运用逐步熟练，对知识结构的建立形成持续完善，实现对专业知识体系理解的“理性—感性—理性”螺旋提升，强化学生的问题分析解决能力、综合设计能力、实践创新能力。
3建设措施
3.1开发与利用实验资源
依托虚拟仿真技术研发公司提供的虚拟仿真产品及相关技术支持，项目用于学校虚拟仿真实验，并持续开发拓展项目内容及功能；充分发挥工程技术企业和信息技术企业在虚拟仿真实验项目中的积极作用，创新才人培养模式，强化大学生综合能力训练，培养适合创新性国家建设的应用型创新人才。湖北君集水处理公司是学校合作企业，为实验项目提供了大量的专业实验设备、技术支持和经费支持。持续开发独立自主知识产权《污水处理工艺虚拟仿真实验》软件作为课程推进的新动力。虚拟仿真实验平台建设涵盖四个模块:化学水质检测仿真实验室（含COD、BOD、总磷、总氮和污泥的仿真实验，包含演示，可用于预习，见图1），污水处理厂3D仿真培训（可用于学生认知仿真实习或企业入职培训，见图2），污水处理工艺设计（见图3）和仿真污水处理厂运行（见图4）。每个模块化单元有其参数设置和设计计算等。
3.2建设化学和污水处理虚拟仿真实验网络共享平台
3.2.1建设门户网站实现网络共享门户网站作为虚拟仿真实验网络平台数据库系统的网络入口，各模块包括首页，项目描述，项目团队，网络相关要求等，首页涵盖通知公告、相关视频、虚拟仿真平台和仿真软件展示等。通知公告便于师生及时掌握本行业相关赛事和讲座信息；相关视频有实验室安全知识讲座、科技治污、各种宣传片等；网络平台支持学生开展专业讨论、在线共享学习资料等，承担随时学习等功能[7]。污水处理仿真实验是在线开放共享的，进入实验时可以选择不同的角色，实现对用户的分级管理，主要包括专家、教师和学生，不同级别用户享有不同的使用权限，用以提高网络的安全性[8]。3.2.2实现虚拟仿真实验管理平台功能虚拟仿真实验项目构架及研发技术:通过3D仿真技术实现虚拟仿真。3D引擎在Windows平台下通过DirectX技术实现3D渲染。通过骨骼动画、关键帧和序列帧动画制作3D动画。通过计算机图形学（实时阴影，光照贴图，凹凸贴图等）和计算几何学（碰撞检测、射线检测、刚体、流体模拟等）等实现现象仿真。通过后台模块化模型的搭建和链接实现数据仿真。开发工具采用Unity3d作为3D引擎，采用C#语言并通过VisualStudio工具进行程序开发。通过SVN，MicrosoftProject等工具进行程序版本控制和项目管理。虚拟仿真管理平台的开发语言是JAVA，开发工具是Eclipse跨平台的自由集成开发环境（IDE）。服务器硬件设有专人专管，部署在实验室核心机房；制定了虚拟仿真平台维护流程要求及维护记录，安排专人与欧倍尔公司对接并将软件持续改进。虚拟仿真实验平台涵盖对实验平台的后台维护人员和各类基础信息进行初始化、数据维护和功能设置，具体包括仿真程序教师端和仿真程序管理平台，仿真程序教师端包括学员管理和考试管理，仿真程序管理平台包括运维管理和部署管理。学员管理包括设置教师和学生的基本信息，包括实验安排、实验结果存储上传与数据分析、实验操作评价、实验报告成绩、实验课程成绩管理等功能；部署管理包括资料库、实验交流、实验过程管理、和在线答疑等部分[7]。
3.3建立和完善实验与科研队伍的培养制度
着力规范和加强教职工培训管理工作，明确按照学校建设发展的需要，“统筹规划、合理安排”的基本原则，采用校内与校外、国内与国外培训相结合，形式多样、有针对性、注重实效的方式来加强培训工作，确保建立起一支高水平的实验与科研队伍。大力支持从事实验与科研队伍人员相互学习、相互促进、共同提高，研究成果和发表的相关论文及编写的实验教材与同类科研成果一样享受各种奖励。担任有实验教学课程的新教师和实验技术人员上岗前必须经过培训，过好实践教学关，熟悉实验室环境，了解掌握仪器设备性能和操作使用方法，掌握实验教学软件的运用，认真备课，撰写指导实验的教案。同时，在指导实验前必须完成预备实验，进行试讲、试做，提供讲稿、试做记录，经系、实验中心负责人组织审查确认后可进行实验教学和指导实验。
4应用情况
4.1学科竞赛
2020年第46届世界技能大赛水处理技术项目交流赛（武汉）由武汉工商学院承办[9]，结合疫情防控相关要求，虚拟仿真平台模块是其中5个考试模块之一，占总成绩的10%，每个模块的设置充分考验选手设备安装能力、操作熟练程度、实验进程把握能力，以及界定、探索、解决不确定性问题的能力；2020年第46届世界技能大赛水处理技术项目湖北省线上集训也采用了虚拟仿真平台，并且向参加的14所院校52名学生和10余名教练介绍和推荐了本校自主开发的虚拟仿真软件；2020年第46届世界技能大赛湖北省选拔赛水处理技术项目正式比赛中[10]，武汉工商学院学子分别取得了第一名和第二名的好成绩。
4.2实验和实践教学
该虚拟仿真平台涉及化学和水处理方向课程集群，在“无机及分析化学实验”、“水污染控制工程课程设计”、“环境监测实验”等实验实践课程中，学生掌握了化学知识、相关仪器设备的结构组成、工作原理、规范化的操作流程，学会了进行化学水质检测、搭建虚拟仿真污水厂，能运行和管理仿真污水厂。以虚拟仿真实验教学项目为依托，深化水处理课程体系内容，任课教师和企业导师共同负责引导、答疑和评价，学生真正接触了实操环节，具备实际水处理和监测能力。目前该软件已要求2017级、2018级和2019级环境本班的学生在化学和水处理方向课程集群中使用。该平台与将高校化学与污水处理类虚拟仿真实验教学平台辐射到省内外，实现虚拟资源的共建共享，截止到2020年年底疫情期间访问量高达2万余人次，使用量达6000余人次，该平台被全国各大高校教师用作线上教学和考试，大大提升了在全省乃至全国环境工程虚拟仿真教学的引领作用。(wWw.Wk114.Cn 转载请注明 )
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