实训要求
本课程要求实训者具备环境科学与工程的基础知识。实训前需预习相关原理,明确实训目标。操作中须严格遵守虚拟实训规程,细致完成地质分析、采样点选择、设备操作及数据记录等各环节,培养严谨的科学态度。课后需独立完成实训报告,系统分析数据并反思操作过程,以全面提升对修复技术的理解与应用能力。
教学成果
实训背景
随着我国工业化和城市化的高速发展,土壤与地下水环境污染问题日益凸显,已成为制约经济社会可持续发展和威胁生态安全与公众健康的重大挑战。工业废水渗漏、固体废物不当填埋、农药化肥过量使用以及突发性污染事故等,导致污染物进入土壤并渗入地下水体,造成复杂的复合型污染。此类污染具有隐蔽性、滞后性、累积性和难恢复性等特点,治理难度大、成本高、周期长。
在此背景下,培养具备扎实理论知识和实践创新能力的生态环境修复专业人才至关重要。然而,传统的土壤与地下水修复实训教学面临诸多瓶颈:
高风险性:真实环境中的污染物多具毒性,直接操作存在安全风险。
高成本与不可及性:修复工程规模宏大,现场实习难以全面覆盖,且大型钻探、采样与修复设备价格昂贵,难以用于常规教学。
时空局限性:地下过程不可见,污染物迁移转化缓慢,难以在有限的课时内观察到完整过程。
不可逆性:实际操作一旦失误,可能造成不可逆的样品损失或系统破坏,教学容错率低。
为突破这些现实困境,本课程引入先进的虚拟仿真技术,构建了高度仿真的数字化实训教学平台。本项目通过“实训简介-基础认知-修复技术”的递进式教学环节,旨在:
深化理论认知:将抽象的地质学、水文地质学和环境修复原理转化为可视化的三维模型和动态过程,帮助学生构建从宏观场地到微观反应的整体性知识框架。
模拟核心技能:让学生在虚拟环境中无风险地演练地质判读、地下水采样、水质分析及修复技术选型等核心实践技能,掌握规范的操作流程。
启迪创新思维:通过可视化技术揭示污染物在多孔介质中的迁移规律及修复过程中的转化机制,激发学生对于复杂环境问题的系统分析能力和解决方案设计能力。
本虚拟仿真实训不仅是传统实训教学的有效补充和延伸,更是面向未来、培养能够应对复杂环境挑战的高素质复合型人才的重要实践教学环节。通过完成本项目,学生将获得接近工程现场的沉浸式学习体验,为将来从事环境保护、生态修复等相关领域的工作或研究奠定坚实的实践基础。
设计原则
本虚拟仿真实训的设计遵循“以学生为中心、目标导向、虚实结合”的核心原则。设计注重安全性与沉浸感,通过三维建模与交互操作,在无风险环境下模拟高风险、高成本的真实场景。强调探究性与系统性,引导学生自主完成从地质认知、采样分析到技术选择的完整工作流程,培养其解决复杂环境问题的综合能力与创新思维。
实训目标
本课程旨在通过虚拟仿真实训,使学生掌握土壤与地下水修复的核心知识与实践技能。课程目标为:
一、知识层面,理解污染场地的地质水文特征及污染物迁移规律;
二、技能层面,熟练掌握地下水采样与水质分析的标准流程,并能够针对特定污染场景选择并应用恰当的修复技术;
三、素养层面,培养学生系统性环境工程思维、严谨的科学态度及解决实际问题的综合能力。
成绩评定
1. 对实训背景、实训目的、实训流程进行学习(共15分)
2. 查看地质结构、地层剖面,了解地质结构(20分)
3. 布置取水器和勘探设备5分,进行水样分析5分,了解水质分析知识10分,共20分。
4. 完成认知测试(共5题,每题4分,一共20分)。
5. 进入修复技术环节,了解实训室分析结果(15分)。
6. 观看实训室操作原理流程,观看完整实训流程得25分。
