模拟仿真技术在给排水专业中的实践教学应用

模拟仿真技术在给排水专业中的实践教学应用

张军

黑龙江大学建筑工程学院， 黑龙江哈尔滨 150086

摘 要：近些年来，我国科技飞速发展，一些技术也得到了大幅度的提高。就给排水专业来说，关于其的教学也有了新的方法，模拟仿真技术的加入能够使这门学科突破在授课中遇到的各种场地以及经费的问题，从而使学生能够更好的理解这门专业的深层内容。关于模拟仿真技术在给排水专业中的实践应用，下文将进行具体的分析探究。

关键词：虚拟仿真实验；给排水工程；管网实验；实验教学改革

如今给排水专业知识能广泛应用于生活中的排水系统，并且随着人们生活水平的提高，所以对于其的要求也越来越高。在如今的给排水工程进行中往往会遇到一些与预想情况不符的现象，所以就需要在前期做好准备工作，在对学生进行教学时多注重实践，但是往往一些实验设施不能够在实验室设立，所以为了弥补这个切换这时候虚拟仿真技术的加入就能够在一定程度上帮助给排水工程。在对给排水专业学生进行教学时，利用模拟仿真技术使学生看到更加真切的画面。下文着重介绍模拟仿真技术的意义，以及利用此技术应用于一些给排水专业教学实验中的情况。

１ 给排水工程专业仿真实验教学的意义

首先，所谓虚拟仿真技术就是利用多媒体等现代高科技设备在计算机上对实验进行模拟，其画面往往十分逼真，各种环节操作也像在真实操作一般。它往往与现实贴合程度较高，依附于现实却不脱离现实。通过融入现在新兴的多媒体技术与人机交互以及网络通讯等技术，使画面更加形象逼真。对于在教学中比较重要却无法真正操作的实验便可利用此技术，虽然仅仅是虚拟的画面，但是它画面逼真步骤详细，这种即使学生不能实际动手去操作，却也能够通过电脑中真实的3D 画面清楚这个实验的各个步骤。除此之外，在实际动手去操作实验时教师往往不能很好的去讲课，有些细节也经常讲不清楚，在进行虚拟仿真技术教学时教师便能够更好的进行理论与实际结合授课，使学生课堂效率提高。这样也能够避免一些意外情况的发生，一些实验操作时步骤不当会出现危险或者毁坏设备等现象，现实操作时往往比较危险，但是利用虚拟仿真技术学生做错步骤不但能够清楚感受到造成的严重后果，同时也节约了一些不必要的设备材料浪费，也相对来说更加安全可靠。

一些工科类大学往往会设立给排水工程专业，由于近些年来我国工业的发展，关于水资源的各种工程也开始被施工，所以为了帮助给水工程、排水工程以及各种水资源利用与规划等，对于给排水工程给予了更多的重视。为了培养这方面的专业性人才，教育部门也加强了对这门专业的重视，对于这门学科的教学也有了更加严格的要求，希望能够培养动手能力强且专业知识扎实的人才，从而带动我国给排水方面的发展。

在进行教学中，往往一些学科不能只是单纯的教授理论知识，对于一些内容必须进行实验教学，因为一些内容往往需要学生要通过自己动手才能够更加深刻的理解所学的内容，印象也会更加深刻。所以对于给排水专业的教学来说实验教学必不可少。在课堂上进行实验教学往往能够吸引学生上课的注意力，而且利用实验不但能够培养学生的动手能力，也能够培养学生的观察力，随之主观能动性也能够增强。对于给排水专业来说，毕业之后是需要进行一些工程项目的，所以对于其专业能力要求比较高，也要有更加强的适应能力，离开学校后真正加入工程的施工，其与在学校学习完全不同，所以不能只是纸上谈兵，在学校时要做好实验的教学，做好学校与实际施工的衔接。

给排水专业课程比较丰富，其包括理论知识以及众多实验。这个专业会围绕着给排水的各个方面来展开，所以实验就包括流体力学实验、水分析实验、给排水综合实验。这些实验开设的目的是为了使课程与真正的工程施工衔接，所以就导致一些实验设备要求比较高，一些必须的实验会没有办法单纯在实验室进行，例如排水管网实验、给水管网实验和流体力学实验，这个时候利用模拟仿真技术就能够改善这种局面。利用设备创设虚拟的画面，通过逼真的实验步骤让学生能够牢牢记住实验的步骤，对于实验各个细节也能够发现，不但如此随之动手能力大幅度增强。

２ 排水管网模拟仿真系统

排水系统通常包括排水管网以及污水处理体统，通过对这两大部分进行研究调解，从而更好的完善排水系统。所谓排水管网，就是指将生活以及各种活动产出的污水进行收集并将其输送到专门的一个区域，这些通常是由排水设备以及检查井或者管渠等组成的。污水处理系统则就是将这些污水进行处理，以防止污染环境。两者之间有着密切的关系，所以要做好这两个方面的工作，以防其中一方出现问题影响工整个系统的运行，导致出现道路积水，下雨排水堵塞，城市内涝等一些事件，严重影响城市正常的运作。

要知道城市给水系统十分庞大，所以在进行教学时教师对于这些内容只能口头教授，因为不能真正的去准备一个管网去让学生进行实践，所以为了学生能够拥有这项知识，教师便可利用模拟仿真技术来对学生进行教学。对于排水管网教学来说，一般采用采用以水文模拟和水力模拟为主的模型软件如 ＳＷＭＭ、ＭＯＵＳＥ等等，利用这些模型软件能够使学生清晰明白管网的各种工作，在实验室就能对排水管网进行模拟预测，其结果也会更加真实。

３ 给水管网模拟仿真系统

城市的给排水系统中，给水管网也十分重要。因为需要其对整个城市的用水进行管理，通过一定的方式将水输送到各个需要用水的地方。为了不耽误人们的日常生活，这些管道通常铺设在地下，而且给水管网也特别复杂，它往往需要输水管、配水管网，水压调节设施和水量调节设施等等。所以教师在进行教学时，这些内容无法真实实践，所以同样的为了使学生了解给水管网的组成以及它的工作流程就可利用模拟仿真技术。一些无法通过想象计算的数据便可通过此技术进行计算模拟，而且由于画面比较真实就会很直观的展示给学生，更加利于教学。

４ 流体力学虚拟实验系统

给排水专业中有一个比较重要的内容那就是流体力学，这个知识往往会应用于很多工程专业内容中，所以对于他的学习十分重要，所以要想学好给排水专业就一定也要学号这个知识点。在流体力学实验中往往也会包括一些流体静力学实验、雷诺实验、伯努利方程实验、动量方程实验和管流阻力实验等等，要知道这些内容往往相对之下比较抽象，不太容易靠想象理解，而且又没有办法真正的去做这种实验，所以就需要教师想办法去更好的教学。

教师可以采纳虚拟模拟实验的教学方法。这样那些比较抽象的流体力学理论就能更加直观的被展示给学生。在流体力学中应用模拟仿真实验，就可以将一些实验工具在电脑上以3D 的形式展现出来，进行某项操作会有怎么样的结果也能在电脑上展示，这样学生也就都能够参与进去这项实验，即使是错误的操作也能看到其操作造成的后果，也让学生对这些步骤有一个清晰的认识。这样在对实验进行总结时也会有自己的间接，对于实验现象的观察也比较直观，实验原理也会认识的更加透彻。

5 结束语

综上所述，我们可以感受到近年来有关给排水专业方面的变化与进步。这个专业需要学生有较强的动手能力，但过去教学条件往往不能够达到使学生对一些重要的实验进行动手操作，现在科技发展模拟仿真技术的出现改善了给排水专业的实验教学现状，对于比较重要的如给排水管网实验及流体力学实验等，也能够通过计算机进行虚拟实验，达到更好的教学效果。

参考文献：

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