有机化学在环境工程中的应用[精选合集]

第一篇：有机化学在环境工程中的应用

有机化学在环境工程中应用

曾凡超 环境工程112班 5802111081 论文摘要 有机化学基本都是从石油的分馏、裂化等方式中得到，因此会产生许多的副产物，有些副产物对环境有一定的影响，因此要控制化学副产物的产生合理排放。

有机化学在自然科学领域有极其广泛的研究，涉及到生活中的方方面面，利用有机化学的方法可以抑制一些有些污染物的产生，也可以在环境污染上进行一定的处理，达到防止环境污染、进行污染处理的作用。

有机化学学科是研究有机化合物的来源、制备、结构、性能、应用及有关理论和方法学的科学。有机化学在一系列相关工业的基础，在能源、信息、材料、人口与健康、环境、国际计划的实施中，在为推动科技发展，社会进步，提高人类的生活质量中，已经并将继续显示出它的高度开创性和解决重大问题的巨大潜力。

关键词：有机化学 环境 副产物 污染 环境治理 有机物质

Abstract Organic Chemistry are basically from the oil fractionation, cracking, and it will produce many byproducts, some byproducts certain impact on the environment, and therefore to control the the chemical byproducts reasonable emissions.Organic Chemistry extremely extensive research in the field of natural science, it comes to all aspects of life, use of organic chemistry methods can suppress the generation of some contaminants, processing can also be carried out on the environmental pollution, the prevention of environmental pollution carried the role of the pollution treatment.Organic Chemistry disciplines sources of organic compounds, the preparation, structure, properties, applications and related theory and methodology of science.Organic Chemistry in the basis of a series of related industrial, energy, information, materials, population and health, the environment, international program implementation, in order to promote scientific and technological development, social progress, and improve the quality of human life has been and will continue to show to its height groundbreaking and great potential to solve major problems.Key word Organic Chemistry environment Byproduct Pollution Environmental governance Organic matter

正文 有机化学课程是我国近些年开设的重点学科，近年来，该学科坚持以建设为主线，以改革创新为动力，始终围绕教学和科研的重要环节，在学科领域上保持较高的学术水平，经过建设，该学科在天然有机化学、有机合成化学、应用有机化学形成了自己的研究特色，并具有稳定的研究方向。

有机化学在是我们环境工程专业的基础课程，本学期开始，我们进行了有机化学的学习。

有机化学课程主要是以有机化合物官能团为主线，将有机化学的基本概念、基础知识和基本理论内容由浅入深，从烃类着手，进而到含氧有机物，然后重点介绍了生命的物质基础糖、脂类、氨基酸、蛋白质和核酸等化合物。除了对映异构除了介绍立体化学的基础知识外，还结合环境治理的应用，强调了手性分子的结构与生理活性的关系。一些具有明显生理活性、结构新颖的天然有机化合物以及天然高分子材料等新型有机功能物质的发现、制备和利用使得有机化学在环境保护领域中得到广泛应用。

有机化学课程不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用，而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着越来越重要的作用。自20 世纪 80年代以来，有机化学作为一种高新技术，已普遍受到世界各国的高度重视，发展势头十分迅猛。

有机化学发展的一个重要领域就是环境科学。生态环境问题是一个多学科交叉的综合性大课题，其中化学起着举足轻重的作用，当今社会丰富多彩的物质生活都是由化学创造和维持着的。虽然化工影响了生态环境，但将化学和化学品作为污染和有害物质的代名词则泰国片面了。

针对日益恶化的环境问题，我们可以设想将今天应用广泛的煤转化为清洁燃料，以减少燃煤过程中产生的废气，甚至达到零排放零污染，将煤中的元素原子100%转化成对人类有益的有机产物，在环保的基础上提高能源的利用率。

此外，农业生产当中为了增产，要使用化肥、农药，但是这些物质都会对我们的环境造成影响。例如，六六六和DDT是很有效的杀虫剂，但同事也是极难分解的化合物，大量的使用之后它们不仅在土壤中残留，也进入了作物并通过食物链进入牲畜乃至人体，因此这些氯的农药被加入了禁止使用的名单。尽管除虫菊酯类和有机农药应运而生，但这些产品仍然存在污染问题，因此开发绿色农药对有机化学家仍然是一大挑战，有机化学就要担当起产出残留时间短，药效更专一的农药，减轻环境的负担的使命。

面对生态环境问题的严峻挑战，化学界在20世纪90年代提出了“绿色化学”这一新概念。绿色工艺环境友好有机合成工艺是绿色化学的主要发展方向，与有机合成研究所追求的高校、高选择性、简捷、反应条件平和、原子经济性等目标一致，其涉及领域十分广泛。将化学剂量的有机反应转换成催化反应一直是有机合成追求的目标，也是绿色工艺的重要方面。

有机合成化学是一门发展得比较完备的学科。在人类文明史上，它对提高人类的生活质量作出了不可替代的贡献。然而，不可否认，“传统”的合成化学方法以及依其建立起来的“传统”合成化学工业，对整个人类赖以生成的生态环境造成了严重的污染和破坏。以往解决问题的主要手段是治理、停产、甚至关闭，人们为治理环境污染花费了大量的人力，物力和财力，20世纪90年代初，化学家提出了与传统的“治理污染”不同的“绿色化学”的概念，即如何从源头上减少，甚至消除污染的产生。通过研究和改进化学化工过程及相应的工艺技术，从根本上降低，以至消除副产品或废弃物的生成，从而达到保护和改善环境的目的。“绿色化学”的目标要求任何一个化学的活动，包括使用的化学原料，化学和化工过程，以及最终的产品，对人类的健康和环境都是友好的。因而，绿色化学的研究成果对解决环境问题是有根本意义的。对于环境和化工生产的可持续发展也有着重要的意义。因此，根据绿色化学的原理，有机合成化学方向的研究主要包括：合成方法学，高选择性反应，高效反应，绿色合成，新合成方法，试剂，复杂天然产物的合成，组合化学。

有机化学是研究有机化合物的来源，制备、结构、性能、应用以及有关理论和方法学的科学。迄今已知的约2000多万个化合物中，绝大多数属于有机化合物。近两个世纪来，有机化学学科的发展，揭示了构成物质世界的有机化合物分子**子键合的本质以及有机分子转化的规律，并设计，合成了具有特定性能的有机分子；它又为相关学科（如材料科学、生命科学、环境科学等）的发展提供了理论、技术和材料，有机化学是一系列相关工业的基础，在能源、信息、材料、人口与健康、环境、国际计划的实施中，在为推动科技发展、社会进步，提高人类的生活质量，改善人类的生存环境的努力中，已经并将继续显示出它的高度开创性和解决重大问题的巨大能力。所以，有机化学是一门极具创新性的应用学科，应用有机化学研究的主要内容包括新型药物的研究和开发；高效低毒农药、动植物生长调节剂和昆虫信息物质的研究和开发；具有潜在光、电、磁等功能的有机分子的合成和有序组装，并在此基础上运用物理化学的原理和方法，进行功能分子的组装和自组装，从而得到新型具有光电磁性能的分子材料。

为保证可持续发展，有机化学研究还面临着其他许多课题。像环境中微量、超微量有机污染物的检测，有机污染物在环境中的反应变化和迁移等都是对有机化学家极大的挑战。

从20世纪末开始，有机合成研究领域开始发生变化。对药物、农用化学品各种功能材料的需求，以及高通量筛选方法的出现使得大量新型有机分子的合成成为有机化学家面临的迫切任务，建立分字库、发展分子多样性成了重要的课题。

手性纯化合物的合成是近年有机合成中最受关注的领域。2001年不对称合成获诺贝尔化学奖，又一次标志着手性纯化合物的合成在当今科学界的重要地位。近两年手性纯化合物合成的报道仍然是有机化学中最突出的部分。诸如近年组合化学的方法成功的用到了不对称合成催化剂的筛选，对不对称合成中的非线性放大也有新的说法等。目前手性纯化合物的合成虽然已有了很的进展，但从理念到方法上仍期待着新的、革命性的飞跃，而从现在的发展趋势来看，在不久的将来有可能实现。

现在我们可以清楚地看到，有机化学课程正在接受可持续发展的挑战，向着环境友好型技术的方向发展，相信在不久的将来，有机化学将会迈出更大的进步，给人们的生活带来更大的便利和更高的质量。

第二篇：有机化学在环境工程中应用

有机化学在环境工程中应用 学 院：资源与环境工程

专 业：环 境 工 程1142 姓 名：吕翔宇

学 号：201110407207 论文摘要

室内环境是人们生活和工作中最重要的环境随着我国人民生活水平的提高人们对于住房的要求不再只是满足居住要求而是要求一个舒适、优美、典雅的居住环境。因此室内装修在更加普及的同时档次也在不断的提高。使用的建筑装饰材料也越来越新颖。新材料的广泛应用在改进建筑功能、提高舒适和审美愉悦过程中起了很好的作用但同时人们也忽略了在这些新颖的建筑装修材料中所含有的有害成分会不停地释放出来会给室内环境造成污染。影响室内环境的因素有许多其中很重要的因素之一就是室内装修材料带来的

关键词：有毒有机化合物 措施

论文前言 我对装修材料中的有毒有机化合物危害最初了解始于我的邻居和装修公司打官司，他们一家搬进刚装修好的新房子中一个月邻居的小儿子因甲醛中毒进入医院不治而亡，邻居家其他人也受到不同程度的伤害，这给了我极大的震撼。在高中时我在教科书上学习了一些相关的有毒有机化合物，然而并不深入。为了更好地了解它们，我查阅了相关的资料，对这些有机物有了更深层次的认识。

正文

一、建筑装修材料中的主要污染物及其危害

1、甲醛 用作室内装饰的胶合板、细木工板、中密度纤维板等人造板材。因为大部分生产人造板使用的胶粘剂,是以甲醛为主要成分的醛树脂,板材中残留的和未参与反应的甲醛会逐渐向周围环境释放,是形成室内空气中甲醛的主体。比如:墙纸、化纤地毯、泡沫塑料、油漆和涂料等。甲醛无色气体,具有强烈刺激气味,对人体眼、口鼻刺激严重,长期接触会致人头痛、眩晕、恶心,对人的肺、肝及免疫功能有一定的损伤,影响人体健康和正常生活。

2、氨气 室内氨气的主要来源是建筑施工中使用的混凝土外加剂,混凝土外加剂的使用,有利于提高混凝土的强度和施工速度,国家在这方面有着严格的标准和技术规范。正常情况下,不会出现污染室内空气的情况,但为了工期等要求,许多建筑还是使用了高碱混凝土膨胀剂和含尿素的混凝土防冻剂,这些含有大量氨类物质的外加剂在墙体中随着温湿度等环境因素的变化而还原成氨气从墙体中缓慢释放出来,造成室内空气中氨的浓度不断增高。氨气可以吸收组织中的水分, 使组织蛋白质变性,并使组织脂肪皂化, 破坏细胞膜结构, 减弱人体对疾病的抵抗力。氨浓度过高时, 除腐蚀作用外还可通过三叉神经末梢的反射作用引起心脏停搏和呼吸停止。

3、苯 住宅和办公楼里的苯主要来自建筑装饰中使用大量的化工原材料,如涂料,填料及各种有机溶剂等,都含有大量的有机化合物,经装修后挥发到室内。主要在以下几种装饰材料中较高。(1)油漆。苯化合物主要从油漆中挥发出来,苯、甲苯、二甲苯是油漆中不可缺少的溶剂。(2)各种油漆涂料的添加剂和稀释剂。苯在各种建筑装饰材料的有机溶剂中大量存在,比如装修中俗称天那水和稀料,主要成分都是苯、甲苯、二甲苯。(3)各种胶粘剂。特别是溶剂型胶粘剂在装饰行业仍有一定市场,而其中使用的溶剂多数为甲苯。(4)防水材料。特别是一些用原粉加稀料配制成防水涂料,操作后15h检测,室内空气中苯含量大大超过国家允许的最高浓度。苯是无色具有芳香气味的气体,对人体危害非常大,对中枢神经系统有麻醉作用,如果人在短时间内吸入高浓度的苯,轻者头晕、恶心、胸闷、乏力、意识模糊,重者可产生昏迷以致呼吸循环系统衰竭而死亡。对肺、肾有一定的致癌性。

4、氡 氨的污染源主要来自建筑本身, 即建筑施工中使用的混凝土外加剂和以氨水为主要原料的混凝土防冻剂;总挥发性有机化合物污染源主要有人造板、泡沫(T VCO)隔热材料、塑料板材、壁纸、纤维材料等;氡有放射性, 是镭钍等放射性蜕变的产物, 主要来自建筑装修材料中某些混凝土和天然石材, 如石材、瓷砖、卫生洁具、墙砖等材料。氡的分布很广,室内氡的来源主要有以下几个方面。(1)建筑材料是室内氡的最主要来源。如花岗岩、砖、砂、水泥及石膏之类,特别是含有放射性元素的天然石材,易释放出氡。(2)在地层深处含有铀、镭、钍的土壤和岩石中,人们可以发现高浓度的氡。这些氡可以通过地层断裂带,进入土壤和大气层,建筑物建在上面,氡就会沿着地面的裂缝扩散到室内。氡对人体的健康危害主要表现在, 氡在体内产生辐射可导致肺癌死亡, 也可导致白血病, 皮肤癌等及其他呼吸道疾病。世界卫生组织把它列为主要环境致癌物质之一, 国际癌症研究机构也认为氡是重要的致癌物质建筑装修材料有毒物质对生态环境的影响。

二、建筑装修材料污染的防治措施

1、选材上要严格把关 首先在选择装饰材料时,要谨慎地控制污染严重有毒的材料作为装饰材料,减少污染物的产生。选择建筑装饰材料的依据是该种材料的有毒有害气体释放量符合标准,在装修过程中应尽量选择符合国家《室内装饰装修材料有害物质限量标准》中的10 项系列标准的材料和有机污染物含量比较少的材料,实行环保绿色装修。如选择对人体无害的天然建筑材料,或有主管部门核发合格证的绿色环保证书的化学合成材料;同时要加强对进入施工现场的各类建筑和装饰材料的监督检查。施工过程中把好材料关,进场时必须出具环境指标检验合格报告。当材料用量大时还应进行必要的抽检和复检,重点应以控制有害气体和挥发性有机化合物、放射性物质的含量为主要内容。

2、施工过程要一丝不苟 首先,在装修时应选择信誉好、正规的装饰公司和施工队伍。近几年,由于“装修游击队”泛滥,其施工程序和管理不规范,是导致家装行业质量和信誉低下的一个重要原因;其次,要选择正确的施工工艺。在施工过程中可通过工艺手段对建筑材料进行处理,以减少污染,尽可能采用机械打磨,禁止室内使用含苯类溶剂的涂料、胶粘剂、处理剂和稀释剂;装修工程结束应该进行竣工验收,通过有关部门的检测仪器和国家规定的标准方法进行室内空气质量检测,了解室内污染状况,综合评价装修工程是否达到人们对环境和健康的要求,然后经过科学的分析,做出科学准确的评价,有针对性地解决室内空气污染问题。

3、加强室内通风换气 住宅室内装饰完工后,不要立即入住,最简单的办法就是保持室内空气流通,降低有毒物的浓度。即使在有空调的房间,也要做到敞开门窗换气,一方面新鲜空气的稀释作用可将室内的污染物冲淡,有利于室内污染物的排放,另一方面有助于装修材料中的有毒有害气体尽早地释放出来。装修完毕后最好打开橱柜门窗,以较高的力度散发室内空气污染物,过一段时间后再入住。

4、用花卉植物治理室内污染 养花爱花,是中华民族的传统。古往今来,人们精心地将花种植在阳台,或培育于花盆中,摆设在窗台、走廊等处,供作欣赏,不仅美化了环境,更可净化空气,减少污染。不同的花卉植物可以吸收和清除不同的化学污染物。

5、大力扶持绿色装饰材料 政府有关部门要制定装饰材料的健康安全标准,同时要大力扶持健康型、环保型、安全型的绿色装饰材料的发展和生产。当前,涂料产品的环境指标已制定,环保部门对几种产品已核发了环境标志,估计不久的将来有关装饰材料的绿色通道一定会打通。对不符合健康安全标准的产品,一定要禁止销售并严加制止。

6、进行必要的室内环境检测和空气处理 室内污染, 其实是化学污染, 所以, 不能简单地凭气味感觉来判断, 必须借助于专业设备由专业人员进行分析处理。装修后的房屋不要急于入住, 应该先找室内环境监测部门进行检测, 听取专家的意见, 选择合适的入住时间。室内环境检测, 现在有很多具有权威资格的检测单位, 虽然要花费一千元三千元, 但总比出现污染而造成家人孩子身体出现重大疾病要好的多。室内污染以投入使用的第1、2年危害性最大, 采取自然通风方式并不能根本和完全处理这些污染, 所以, 室内污染一定要及时进行室内污染治理。目前, 室内污染治理有物理吸附技术、化学催化技术、材料封闭技术、化学中和技术、化学消毒技术、空气负离子技术、生物酶技术等多种手段和措施。

总结：装修材料中的的有机化合物对我们的健康生活带来了巨大威胁，只有了解这些化合物和它们的危害，我们才能防患于未然为了我们有一个健康的生活环境选择绿色的装修材料，经常保持通风，保持空气的清新以及种植一些植物都能对我们的生活环境得到改善，希望以后由于装修材料中的有机化合物造成的悲剧不再发生。

第三篇：PBL教学模式在有机化学实验中的应用

PBL教学模式在有机化学实验中的应用

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现代高效中的四大基础化学课程之一就是有机化学，而有机化学实验是其中较为重要的一门基础实验课程，对学生的理论知识掌握有着重要的促进作用，还能够使学生学会将理论知识的实际情况相结合，并从中分析出解决问题的有效方法。本文分析了在有机化学实验教学中实施PBL教学模式的优点和缺点，并提出了PBL教学模式在有机化学实验教学中的应用策略。

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PBL教学模式；有机化；化学实验教学

近年来，科学技术呈现出大幅度的跃进，各个领域的竞争也更加的激烈，对于创造性思维和自主学习能力为主的现代社会，传统的教学方式已经难以满足现有学生的需求，因此高校的教学改革成为了当前的重要任务之一。二十一世纪是一个以科技创新为主要发展点的时代，科学技术是强国富民的重要因素，因此改革高等教育的任务刻不容缓，而怎样才能形成独具时代特征的教育思想和观念，并且使构建成的人才培养体系更加适应经济时代的发展和建设，都是当前教育领域所需要解决的重要问题。PBL教学模式是一种以问题为基础的教学方式，它的设计理念、实施方式以及考核和评估体系都与传统的教育模式不同。PBL教学模式在我国已有一些研究和应用，并取得了一定的成效，然而在有机化学实验教学方面的应用研究却并不成熟。

1PBL教学模式在有机化学实验中的应用现状

（1）优势。PBL教学模式是一种以学生为主体的教学方式，教师在课程开始前会提前布置问题，让学生们通过各种渠道和方法，寻找到解决问题的方案，不仅能够激发学生的学习积极性，还能够促进学生由被动学习转变为主动学习。学生们为了解决问题需要查阅大量的资料和文献等，能够有效拓展学生们的知识面，而且学生在寻找问题解决方法的过程中，往往会跟其他同学进行交流和探讨，从而使得相互间的知识形成互通，这种自主探讨和研究的学习方式，能够让学生有效掌握知识和技能。而且，因为学生们是带着问题投入到学习中的，因此在解决问题的过程中常常会使用多种思维认知方式，能够有效提高学生们的思维能力和综合分析能力。

（2）弊端。因为在PBL教学模式种，学生们需要花费大量的时间去查找资料、研究问题以及寻找解决问题的方法，因此大量的学习压力加上消耗的精力，都会严重影响到学生的学习热情。而且有些学生因为自身知识和能力的不足，难以适应这种教学方式，也就无法培养出学习的自主性。在PBL教学模式中，要想深入开展课程就需要优秀的师资力量，而现有的大多数高校却普遍存在着教师经验不足且师资力量不够的问题，加上教学资源的限制以及评价体系的不合理，使得PBL教学模式在有机化学实验中的应用受到了极大的限制。

2PBL教学模式在有机化学实验教学中的应用策略

（1）课前准备。当前面一节的实验课程结束后，教师可以将下次的实验内容、思考题以及所需查找的资料范围等内容提前布置下来，让学生们在课前能够通过资料和信息的查找，分析和整体出实验的过程和注意事项，并上交简单的预习报告。教师还可以安排实验小组协助整个实验的准备过程，如试剂的配置、实验过程的观摩以及事先的接触等环节，从而有效提高学生的实际动手能力。（2）课程教学。实验教学是一种需要将理论和实践、形象思维和抽象思维结合在一起的教学过程，只有以感性的认识为基础，在实际的现象中才能够验证其中所蕴含的基本理论和概念，只有理论和实践相结合的方式才能够使学生的知识和能力得到提高，可以说实验教学其实是理论教学的延伸、拓展和深化。PBL教学模式在实验教学中的应用能够使课堂教学中的教师为主体转变为学生为主体，学生们在自主学习实验原理和知识的过程中，教师只是充当了引导者的角色，这种方式不仅能够培养学生的发散性思维，还能够让学生在试验中充分理解课堂学习中的理论知识，进而发挥出学生的主观能动性。在实验课程的讲解结束后，可以将学生分成若干个小组进行实验，教师在巡视的过程中发挥指导的作用，以便于观察并纠正学生们在实际操作过程中的问题以及不规范行为，在巡视以及回答学生问题的过程中，还能够重点针对能力不强以及基础较差学生进行重点辅导。需要注意的是，在发现问题后，教师不仅需要引导学生们发现问题存在的原因，还可以亲自动手示范，从而培养学生良好的操作行为和习惯。经过实践证明，在进行实验的过程中只有严格把关，注重细节，才能够养成学生严谨的学习作风，因此教师在进行指导的过程中应当重视学生的观察记录，并从中推断出结论的合理性。（3）课后总结。当实验课程结束后，教师应当和学生一起完成实验总结，可以通过提问和讨论等方式，深入探究实验中出现的现象，并分析其中所蕴含的原因，最终得出结论，而且在总结结论的过程中，不仅能够从中寻找到自设男的不足，还能够依据不足之处提出改善的策略。尤其是学生们在分享和交流实验环节和收获的过程中，教师的教学水平和学生的学习能力都能够取得有效的提高。在实验的结束后，因为学生们实际体会到了注意事项的重要性，因此对于一些用描述无法阐述清楚的操作原理就更加容易理解，不仅能够从实验中体会到学习的乐趣，还能够确保实验的顺利完成，从而养成严谨的学习作风。

3结论

PBL教学模式在化学实验教学中的应用和实践，是现代教学理念的一种新型尝试，不仅为现有的化学实验教学提供了新鲜的血液，也为教学改革展现出了一种新的发展方向。在进行教学改革和实践的过程中，教师需要用于尝试新的教学模式和方法，学会在实践中加强和学生间的交流与沟通，才能够使学生的发展更加全面，还能够促进自身教学水平的提高。以问题为中心，以学生为向导的PBL教学模式，不仅能够将知识、实践教学和能力培养融为一体，从而协调和统筹理论教学和实践教学的关系，还能够培养教师的各项能力，让师生达到共赢的目的，可谓是一种有效的教学方式。

第四篇：国内云计算技术在环境工程教学中应用可行性探讨

国内云计算技术在环境工程教学中应用可行性探讨

摘 要：随着“互联网+”时代的到来，云计算、大数据在世界上的应用地位越来越重要，同时带来高校教学中的重大变革。云计算作为新一代的信息技术，自2008年引入我国后，深受国内教育研究者的青睐，应运而生的云计算教学模式带来新型改革与应用，本文对国内云计算教学技术专利申请情况作了简单的分析，结合当前高校传统环境工程教学中存在的问题，阐述了云计算技术在环境工程专业教学应用的可行性，以推动将云计算这种工具应用到环境工程专业教学中。

关键词：云计算 环境工程教学 应用 可行性探讨

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）02（a）-0171-05

环境工程专业是国内各个大学开设的主要专业之一，该专业根据我国社会主义市场经济发展需要，培养德、智、体全面发展，具备水、气、固体废弃物等方面的污染治理、环境监测与评价及给水排水设计与运行管理等方面的知识和技能，毕业后能在环保部门及企业、市政部门、供水单位、给水排水单位等从事环境污染控制工程的设计及运营管理、环境评价编制和环境管理、给水排水系统设计与运行管理等工作，培养基础扎实、知识面宽、综合素质高、具有较强创新精神和实践能力的高素质应用型人才。

云计算是指某种系统、平台或者特定类型程序，在云计算的平台或者系统时，使用者的电脑或者手机客户端的配置并不需要有很高的配置，使用者只需在有网络的环境下，将手机或者电脑接入网路，然后通过浏览器就可以浏览和查看云平台上面的资源。

云计算这一概念最早由谷歌提出，自谷歌提出云计算概念以来，各大互联网巨头如亚马逊、IBM、微软、英特尔等，都开始在云计算领域进行探索和布局，在这些互联网巨头的推动下，云计算技术得到了相当快速的发展，同时，这些互联网巨头也开发出了许多基于云计算技术的系统和软件。清华大学于2008年3月宣布开始进入云计算领域的计划，清华大学的加入标志我国正式进入云计算教育领域；同时，跨国巨头IBM于2008年2月在中国无锡市建立了全球第一个云计算中心。2009年中国教育技术协会所举办的年会上，上海师范大学黎加厚教授在《云计算辅助教学的发展与展望》发言上，第一次提出了“云计算辅助教学”（CCAI）和“云计算辅助教育”（CCBE）的概念。

近年来，随着电子产品的日益普及，学生基本人手一部手机、一台电脑，上课玩手机，下课玩电脑逐渐成为老师及家长非常头痛的问题；据有关部门调查的数据显示，QQ、微博、微信、邮箱、校内论坛等社交工具每个学生基本都有。环境工程专业作为一个传统的专业同样不能避免时代的潮流，如何把学生手中的通讯工具与环境工程专业教学结合，赋予其新的生命力；通过培训使用更多的教师熟悉利用云平台进行辅助教学，为云平台在教育领域的应用奠定了坚实基础。笔者经过研究发现比较有名的云计算辅助教学平台：上海师范大学的云辅助教学平台、华师教育云、云教育、东行记等；如何营造广大教师的高效课堂和塑造学生自主学习的协作氛围，让低碳教育教学可持续发展成为可能；为国家培养基础厚、专业广、工程素养高的应用型人，实现为国家服务的办学目标显得尤为重要。国内云计算教学技术专利分析

云计算教学技术是云计算技术应用的一个分支，将云计算技术应用到教学领域，国内好多教育机构、高效、企业已经申请了相关的专利；本文采用关键词：（云计算 or 云模式 or 云存储 or 云数据 or 云环境 or 云网格 or 云架构 or 云设施 or 云系统 or 云服务 or 云管理 or 云桌面 or 云平台 or 云网络 or 云端 or 云资源 or 云终端 or 云技术 or 私有云 or 私云 or 共有云 or 公有云 or 公共云 or 混合云 or 并行计算 or 分布式计算 or 网格计算 or 虚拟化 or 多租户 or 多承租人 or 大容量存储 or hadoop）and（教育 or 教学）；在专利系统中进行了相关的检索，检索的时间节点是2017年11月30号之前所有国内公开的专利，共得到了1090篇专利；从中筛选出了相关的前三位申?人，并对这三位申请人申请的专利进行了分析；前三位申请人的申请的专利量为35件。

从图1上可以看出，在国内云计算教学技术专利申请方面，排名前三的分别为天脉聚源（北京）教育科技有限公司、重庆多创电子技术有限公司、江苏学正教育科技有限公司，天脉聚源和学正教育属于教育公司，专利申请量分别为16件、9件；重庆多创电子技术有限公司属于科技企业，申请了10件专利，从图1中可以看出，目前国内云计算教学技术专利申请量最多的是教育公司，他们对这种云资源的需求比较大，所以申请云计算教学技术专利及应用云计算教学专利的愿望比较迫切。

图2中给出了国内云计算教学技术专利前三位申请人在近几年的申请量，从图中可以看出，这三位申请人均是从2014年后开始在云计算教学技术方面开始申请专利，有35件；其中，2014年有16件，为天脉聚源（北京）教育科技有限公司申请；2015有6件，分别为天脉聚源的1件，多创电子的5件；2016有6件，分别为多创电子的5件，学正教育的3件；2017年学正教育公开的7件，由于2017年申请的专利还未公开完，还做不了完全统计统计。

图3给出了前三位申请人申请的专利类型，天脉聚源申请的16件云计算教学专利全为发明，学正教育申请的9件云计算教学专利也全为发明，多创电子申请了4件云计算教学专利为发明，6件为实用新型。

从图4中可以看出，天脉聚源（北京）教育科技有限公司分别在G06F17/30（信息检索；及其数据库结构）、G06Q50/20（教育）、H04L29/08（传输控制规程；例如数据连接控制规程）、G06Q10/06（资源、工作流、人员或项目管理；例如组织、规划、调度或分配人员、时间、机器资源）、G09B5/14（提供教师与学生各自的通信）；江苏学正教育科技有限公司在G06F17/30（信息检索；及其数据库结构）、G06Q50/20（教育）、G09B5/14（提供教师与学生各自的通信）、G09B5/08（为对各学习（辅导）提供各自的信息显示）、G09B7/02（对提出的问题要求学生构思答案或学生提出的问题由机器给予答案的形式）；重庆多创电子技术有限公司在G06Q10/06（资源、工作流、人员或项目管理；例如组织、规划、调度或分配人员、时间、机器资源）、G09B5/06（对教材给予视听显示）、G06F3/041（转换方式为特点的数字转换器；例如触摸屏或者触摸垫，特点在于转换方法）、G06F3/042（通过光电转换的方式）；前三位申请的专利技术基本涵盖了所有云计算教学方面的技术，为云计算教学的实施打下了技术基础。

针对排名国内云计算教学技术专利前三位的申请人的专利作了分析，排名第一位的申请人天脉聚源（北京）教育科技有限公司，其申请了16件与云计算教学相关的专利（如表1所示），其中涉及教学系统（专利：CN104408984A一种多个教学端的智慧教学系统、CN104485031A一种智慧教学系统）、教学平台（CN104463483A一种用于智慧教学系统的教学终端管理平台）、课程管理及信息处理等专利技术（CN104463486A一种用于智慧教学系统的课程管理方法、CN104484422A一种用于智慧教学系统的信息处理方法及装置等）；排名第二位的重庆多创电子技术有限公司，其申请了10件与云计算教学相关的专利（如表2所示），其中涉及教学系统、教学平台等（专利：CN206322236U智慧校园系统、CN106355350A智慧教学系统、CN206322237U智慧校园云平台系统、CN206322220智慧校园系统等）；排名第三位的江苏学正教育科技有限公司，其申请了9件与云计算教学相关的专利（如表3所示），其中涉及教学系统、教学平台等（专利：CN107103804A一种智能分块采集和个性化资源互动的跨媒介系统、CN106991198A一种基于图像特征采集且学生多层次参与的主观题库系统、CN107038913A一种自主按页智能分题采集的作业方法、CN107194837A一种基于云平台的分层式智慧教育系统、CN106952521A一种多级式学生教育管理系统、CN106940874A一种多任务混合式精准教学的云教育系统、CN106409038A一种无限可扩展的统一管理教学系统、CN106781759A一种基于任务驱动的精准课堂教学云教育管理系统、CN105787838A基于二维码扫描的云教育学习的平台系统）。结语

本文主要?对国内云计算教学技术专利作了简单的统计分析，通过分析发现国内从事教育的企业、高校均在计算教学技术方面有专利申请，所申请的专利涉及教学系统、教育平台、教育方法等方面；这些系统、平台能够将学校的各类教学活动、科研项目、系统管理、校园资源和各种应用系统进行全面有效的整合，同时还能学校资源的互通和安全，使得教学资源能够安全快速分享，还能够通过相关数据对教师和学生进行考评，实现家校互动；可见，国内已经完全有开展云计算教学的技术支持，将云计算技术应用的环境工程专业教学是可行的。

参考文献

[1] 唐红，徐光侠.云计算研究与发展综述[J].数字通讯，2010（6）：23-28.[2] 黎加厚.走向信息化教育“云”服务[J].中国教育信息化.基础教育，2008（20）：20-21.[3] 万利平，陈燕.云计算在教育信息化中应用探究[J].中国教育信息化，2009（9）：76-77.[4] 赵帮华.云计算在教育信息化中应用探究[J].现代交际：学术版，2017（15）：126.

第五篇：仿真软件在环境工程专业实验、实习教学中的应用（范文模版）

仿真软件在环境工程专业实验、实习教学中的应用

杨

静

赵旭德 刘庆斌

（黄石理工学院环境与化学工程系

湖北黄石

435003）

摘 要：作者通过在环境工程专业实验、实习教学中尝试应用仿真软件，将其作为实物实验和实习的预习与补充，取得了较好的教学效果，提出了一种实践教学的新模式。

关键词：仿真 环境工程

实验、实习教学

Application of Simulation Softs on Experiments and Training of Environmental Engineering Yang Jing, Zhao Xude, Liu Qingbin(Huangshi Institute of Technology, Huangshi HuBei 435003)Abstract: The authors apply simulation softs as preview and of onsite experiments and trainings on Environmental Engineering, which have got pretty good teaching effects.Key word: Simulation, Environmental Engineering, Experiments and Training 1 前言

我系于2003年5月购买了北京东方仿真控制技术有限公司开发的环境工程专业的水、大气处理实验仿真软件和污水处理实习仿真软件的单机版，教师个人使用后感觉对于教学非常有帮助。2004年5月又购买了网络版，使大量学生进行模拟实践成为可能。我们对2002级环境工程专业和给排水工程专业的学生在实验、实习教学中开展了这两套仿真软件的应用，主要 是将它们作为实物实验、实习之前的预习和之后的补充，取得了明显良好的教学效果，现将应用总结如下。用作实物实验前的预习

常规的实验教学，采用的是实验指导书加老师讲解的教学手段，容易造成主要两个方面的不足：一是学生对于实验目的和步骤理解得不够透彻，总是按照指导书一步一步地做，至于为什么要这样做不甚清楚，在整个实验过程中处于一种被动的地位，往往是实验报告做完，实验目的和步骤也全忘光，没有达到实验教学的目的；二是学生对一些实验设备缺乏感性认识，即使把实验指导书中对设备的基本构造、使用方法和注意事项看了多遍，仍不得要领，到了实验室，经常不能很快地投入到做实验中，甚至不能正确地操作设备，导致设备出现故障，影响了实验的进程和效果。而在常规实验前首先进行的仿真实验，则在很大程度上弥补了这两点不足。这套软件中的每一个实验都分为实验指导、实验操作、数据处理、教学课件四个部分。

（1）实验指导以简洁的语言和形象的动画讲解了实验目的、设备认识等，比老师单纯的“口头＋笔头”更容易让学生理解。

（2）实验操作是软件通过建立的动态数学模型模拟真实的实验过程和现象，通过3D互动操作界面模拟真实的实验装置，学生可以一人一台计算机，通过做仿真实验，从而了解真实的实验操作，达到每个学生都能够亲自动手做实验的效果。软件提供了实时帮助功能，对于不清楚的操作，可以及时获得帮助。

（3）数据处理是软件对学生所做实验产生的数据自动进行表格填入、公式计算、图形绘制，并生成可以打印的报表。虽然此步骤没有让学生进行 数据分析的练习，但它对学生前面的操作却要求非常严格，一旦有一点失误，生成的数据就不正确，填表、计算、绘图等也就不能正确地进行。（4）教学课件则把课本中相关的理论知识以生动的CAI课件形式讲述了一遍。这样老师不用再讲一次理论，学生也能理解地更清楚。2.1水处理仿真实验

水处理实验仿真软件可以做的实验有自由沉淀实验、过滤实验、混凝实验、气浮实验、曝气充

氧实验、活性污泥实验等六个[1]。其中，第1、2个属于物理实验，第3个属于化学实验，第4个属于物理化学实验，第5、6个为生物处理法。它们涵盖了水处理的几种基本方法，同时也是教学大纲[2]中规定的必修实验。开设这六个实验，可以为我系环境工程专业的专科《水污染治理工程》和本科的《给水工程》和《排水工程》、专科给排水工程专业的《给水工程》和《排水工程》、环境监理专业的《环境工程学》（水部分）等多门相关课程服务。

以下是一位学生操作混凝实验中测试混凝剂最佳投量得到的实验数据。原水800ml/份

水样编号 混凝剂加注量(ml)剩余浊度（NTU）

20.2 15.2 10.2 8.2 9.9 14.9 1

20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0

从数据可以判断最佳混凝剂投量为50.0ml左右，此时水中剩余浊度最低。这和课本上的数据是一致的。

接着是软件根据此表自动绘出的曲线图。

可以看到曲线连接光滑，最低点处在50左右，曲线绘制是成功的。2.2大气处理仿真实验

大气处理实验仿真软件可以做的实验有两个：旋风除尘器性能实验、碱液吸收SO2实验[3]。也正好涵盖了大气处理实验教学大纲[4]中规定的必开实验。其中，旋风除尘器性能实验可以测定的性能包括处理风量、阻力、效率。这两个仿真实验，可以为我系环境工程专业的专科和本科《大气污染控制工程》、专科环境监理专业的《环境工程学》（大气部分）等相关课程服务。

2.3效果

学生在做了仿真实验以后，对于实验目的、步骤已经基本上心中有数，再到实物实验室做真实实验，设备可能会和软件上的有些不同，但是大同小异，操作能很快上手，而且做真实实验不再是一个学生做，是几个一起做，结合了几个人的智慧之后，大部分都能按照正确地步骤，顺利地完成实验。学生做完实验后写实验报告时，也能够根据仿真实验所提供的参考进行正确地数据处理和分析。用作实物实习前的预习传统的课程实习教学，是老师把学生带到某个与专业相关的单位比如污水处理厂，由厂里的技术人员给学生介绍工程的基本情况，然后把学生带到每一个单元参观、介绍，如果学生比较多或者现场比较嘈杂，学生往往看或听不清楚技术人员的讲解，有些人也就放松了要求，不再认真实习；这种实习还有一个更大的不足也是缺憾，就是学生为了遵守工厂的规章制度，不得随便动任何设备、仪器，除非进行在岗的跟班实习，否则对于如何控制管理水处理工艺的运行、出现问题如何解决，不能得到实践锻炼，也就没有培养出实践能力。

而在传统课程实习前首先进行的污水处理厂仿真实习，极大地弥补了上述不足。这个软件是以北京市高碑店污水处理厂为原型，建立在污水处理工艺中各种构筑物运行过程的严格动态数学模拟基础上开发完成的。仿真实习时，每个学生面对一台计算机，可以从总流程、各个单元多角度地观察工艺；可以动所有的设备、仪器、阀门等；可以训练对各种事故的处理；并可以客观地得出实习成绩。

该系统分为水工段、泥工段两大块[5]。其中，水工段可以培训的项目有：污水提升泵轴温超标、污水提升泵电流超标、来水PH值过低、处理负荷增大、来水SS增高、来水BOD增高、来水NH3－N升高、来水腐败、环境温度降低、曝气池污泥膨胀等10个；泥工段培训的项目有：浓缩池进泥中水含量增大、浓缩池刮泥机发生故障、浓缩池螺杆泵发生故障、一级消化池搅拌机发生故障、一级消化池换热器发生故障、消化池进泥温度降低、压滤机配药浓度降低、压滤机皮带打滑等8个。

另外还提供了初沉池、活性污泥、消化池三个重点单元的具体操作培训。老师提出一个培训项目，学生就得思考如何解决这个问题，首先要判断这个问题可能是什么原因造成的，然后去寻找大致的解决途径，在这个思 路下再去对设备、仪器、阀门等做出一些调整，如果调整正确，就可以得到步骤分，如果调整的程度到位，就可以得到质量分。

以下是一位学生在培训如何处理水工段中来水处理负荷增大的问题时所做出的响应： 解决问题的途径

具体操作

改变的参数

过栅流速

闸

加开泵房备用泵

启动提升泵四

增大曝气沉砂池曝增大曝气沉砂池处2#鼓风气量 机风量

开启11号初沉池

加开备用初沉池 开启12号初沉池 开启23号初沉池 开启24号初沉池

曝气沉砂池除砂率

第一组初沉池出口SS值BOD含量

第二组初沉池出口SS值BOD含量

第一组曝气池中的MLSS浓增大第一组曝气池回流比 度、出口BOD含量、NH3--N

含量、有机负荷

增加曝气池回流比

第二组曝气池中的MLSS浓增大第二组曝气池回流比 度、出口BOD含量、NH3--N

含量、有机负荷

增大曝气池处6号鼓风机第一组曝气池中的溶解氧浓增加曝气池曝气量

风量

度 打开进水方阀六 启动提升泵三

集水池液位和配水井液位 加开格栅处进水方打开进水方阀五

开启曝气池处7号鼓风机

系统打分如下： 测评历时：600秒 实际得分：104.00 百分制得分：69.34 其中：

步骤操作得分：60.00 质量操作得分：44.00 操作失误导致扣分：0.00

第二组曝气池中的溶解氧浓度

可见，通过对该仿真污水处理厂的亲自“动手”操作，学生可以在以下几个方面得到提高：1）加深对污水处理工艺原理的理解；2）熟悉正常的运行指标；3）各种异常发生或设备故障的修正操作训练。

学生心中对污水处理厂有了基本印象以后，再到真实污水厂进行参观、学习，配合感性认识，能更快地理解现场，能提出更多有意义的问题，实习会更有收获，当然也使得课程实习及毕业实习这一重要的教学环节更加圆满和成功。用作实物实验、实习后的补充

我系购置的环境工程实验设备，无论在数量和种类上，都是全国同类院校中比较靠前的，但是在开设实验课上仍然感觉不够。仿真实验、仿真实习软件在很大程度上弥补了这一不足。

此外，学生在做完实物实验、实习以后，如果对某个问题还不够清楚，可以通过再次或多次操作仿真软件得以解决。这是它的第二个补充作用。结束语 环境工程是一门实践性很强的专业，教学中加强学生的实际运用能力是非常重要的。而仿真软件的应用很有助于提高这一能力，但目前其应用还不是非常广泛，我系环境工程专业在全国同类院校中是比较早购置和应用的，所以在这里总结了一些心得。当然仿真实验、实习是不能取代实物实验、实习的，这一点应该明确。

参考文献

[1] 黄石理工学院环境与化学工程系环境教研室，水污染治理工程实验教学大纲

[2] 北京东方仿真控制技术有限公司，水处理实验仿真教学软件使用说明 [3] 黄石理工学院环境与化学工程系环境教研室，大气污染控制工程实验教学大纲

[4] 北京东方仿真控制技术有限公司，大气处理实验仿真教学软件使用说明

[5] 北京东方仿真控制技术有限公司，污水处理厂仿真系统使用说明