第一篇：有機化學在環境工程中的應用

有機化學在環境工程中應用

曾凡超 環境工程112班 5802111081 論文摘要 有機化學基本都是從石油的分餾、裂化等方式中得到，因此會產生許多的副產物，有些副產物對環境有一定的影響，因此要控制化學副產物的產生合理排放。

有機化學在自然科學領域有極其廣泛的研究，涉及到生活中的方方面面，利用有機化學的方法可以抑制一些有些污染物的產生，也可以在環境污染上進行一定的處理，達到防止環境污染、進行污染處理的作用。

有機化學學科是研究有機化合物的來源、制備、結構、性能、應用及有關理論和方法學的科學。有機化學在一系列相關工業的基礎，在能源、信息、材料、人口與健康、環境、國際計劃的實施中，在為推動科技發展，社會進步，提高人類的生活質量中，已經并將繼續顯示出它的高度開創性和解決重大問題的巨大潛力。

關鍵詞：有機化學 環境 副產物 污染 環境治理 有機物質

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 有機化學課程是我國近些年開設的重點學科，近年來，該學科堅持以建設為主線，以改革創新為動力，始終圍繞教學和科研的重要環節，在學科領域上保持較高的學術水平，經過建設，該學科在天然有機化學、有機合成化學、應用有機化學形成了自己的研究特色，并具有穩定的研究方向。

有機化學在是我們環境工程專業的基礎課程，本學期開始，我們進行了有機化學的學習。

有機化學課程主要是以有機化合物官能團為主線，將有機化學的基本概念、基礎知識和基本理論內容由淺入深，從烴類著手，進而到含氧有機物，然后重點介紹了生命的物質基礎糖、脂類、氨基酸、蛋白質和核酸等化合物。除了對映異構除了介紹立體化學的基礎知識外，還結合環境治理的應用，強調了手性分子的結構與生理活性的關系。一些具有明顯生理活性、結構新穎的天然有機化合物以及天然高分子材料等新型有機功能物質的發現、制備和利用使得有機化學在環境保護領域中得到廣泛應用。

有機化學課程不僅在農作物改良、醫藥研究、食品工程方面發揮著重要作用，而且也隨著日益突出的環境問題在治理污染、環境生物監測等方面發揮著越來越重要的作用。自20 世紀 80年代以來，有機化學作為一種高新技術，已普遍受到世界各國的高度重視，發展勢頭十分迅猛。

有機化學發展的一個重要領域就是環境科學。生態環境問題是一個多學科交叉的綜合性大課題，其中化學起著舉足輕重的作用，當今社會豐富多彩的物質生活都是由化學創造和維持著的。雖然化工影響了生態環境，但將化學和化學品作為污染和有害物質的代名詞則泰國片面了。

針對日益惡化的環境問題，我們可以設想將今天應用廣泛的煤轉化為清潔燃料，以減少燃煤過程中產生的廢氣，甚至達到零排放零污染，將煤中的元素原子100%轉化成對人類有益的有機產物，在環保的基礎上提高能源的利用率。

此外，農業生產當中為了增產，要使用化肥、農藥，但是這些物質都會對我們的環境造成影響。例如，六六六和DDT是很有效的殺蟲劑，但同事也是極難分解的化合物，大量的使用之后它們不僅在土壤中殘留，也進入了作物并通過食物鏈進入牲畜乃至人體，因此這些氯的農藥被加入了禁止使用的名單。盡管除蟲菊酯類和有機農藥應運而生，但這些產品仍然存在污染問題，因此開發綠色農藥對有機化學家仍然是一大挑戰，有機化學就要擔當起產出殘留時間短，藥效更專一的農藥，減輕環境的負擔的使命。

面對生態環境問題的嚴峻挑戰，化學界在20世紀90年代提出了“綠色化學”這一新概念。綠色工藝環境友好有機合成工藝是綠色化學的主要發展方向，與有機合成研究所追求的高校、高選擇性、簡捷、反應條件平和、原子經濟性等目標一致，其涉及領域十分廣泛。將化學劑量的有機反應轉換成催化反應一直是有機合成追求的目標，也是綠色工藝的重要方面。

有機合成化學是一門發展得比較完備的學科。在人類文明史上，它對提高人類的生活質量作出了不可替代的貢獻。然而，不可否認，“傳統”的合成化學方法以及依其建立起來的“傳統”合成化學工業，對整個人類賴以生成的生態環境造成了嚴重的污染和破壞。以往解決問題的主要手段是治理、停產、甚至關閉，人們為治理環境污染花費了大量的人力，物力和財力，20世紀90年代初，化學家提出了與傳統的“治理污染”不同的“綠色化學”的概念，即如何從源頭上減少，甚至消除污染的產生。通過研究和改進化學化工過程及相應的工藝技術，從根本上降低，以至消除副產品或廢棄物的生成，從而達到保護和改善環境的目的。“綠色化學”的目標要求任何一個化學的活動，包括使用的化學原料，化學和化工過程，以及最終的產品，對人類的健康和環境都是友好的。因而，綠色化學的研究成果對解決環境問題是有根本意義的。對于環境和化工生產的可持續發展也有著重要的意義。因此，根據綠色化學的原理，有機合成化學方向的研究主要包括：合成方法學，高選擇性反應，高效反應，綠色合成，新合成方法，試劑，復雜天然產物的合成，組合化學。

有機化學是研究有機化合物的來源，制備、結構、性能、應用以及有關理論和方法學的科學。迄今已知的約2000多萬個化合物中，絕大多數屬于有機化合物。近兩個世紀來，有機化學學科的發展，揭示了構成物質世界的有機化合物分子**子鍵合的本質以及有機分子轉化的規律，并設計，合成了具有特定性能的有機分子；它又為相關學科（如材料科學、生命科學、環境科學等）的發展提供了理論、技術和材料，有機化學是一系列相關工業的基礎，在能源、信息、材料、人口與健康、環境、國際計劃的實施中，在為推動科技發展、社會進步，提高人類的生活質量，改善人類的生存環境的努力中，已經并將繼續顯示出它的高度開創性和解決重大問題的巨大能力。所以，有機化學是一門極具創新性的應用學科，應用有機化學研究的主要內容包括新型藥物的研究和開發；高效低毒農藥、動植物生長調節劑和昆蟲信息物質的研究和開發；具有潛在光、電、磁等功能的有機分子的合成和有序組裝，并在此基礎上運用物理化學的原理和方法，進行功能分子的組裝和自組裝，從而得到新型具有光電磁性能的分子材料。

為保證可持續發展，有機化學研究還面臨著其他許多課題。像環境中微量、超微量有機污染物的檢測，有機污染物在環境中的反應變化和遷移等都是對有機化學家極大的挑戰。

從20世紀末開始，有機合成研究領域開始發生變化。對藥物、農用化學品各種功能材料的需求，以及高通量篩選方法的出現使得大量新型有機分子的合成成為有機化學家面臨的迫切任務，建立分字庫、發展分子多樣性成了重要的課題。

手性純化合物的合成是近年有機合成中最受關注的領域。2001年不對稱合成獲諾貝爾化學獎，又一次標志著手性純化合物的合成在當今科學界的重要地位。近兩年手性純化合物合成的報道仍然是有機化學中最突出的部分。諸如近年組合化學的方法成功的用到了不對稱合成催化劑的篩選，對不對稱合成中的非線性放大也有新的說法等。目前手性純化合物的合成雖然已有了很的進展，但從理念到方法上仍期待著新的、革命性的飛躍，而從現在的發展趨勢來看，在不久的將來有可能實現。

現在我們可以清楚地看到，有機化學課程正在接受可持續發展的挑戰，向著環境友好型技術的方向發展，相信在不久的將來，有機化學將會邁出更大的進步，給人們的生活帶來更大的便利和更高的質量。

第二篇：有機化學在環境工程中應用

有機化學在環境工程中應用 學 院：資源與環境工程

專 業：環 境 工 程1142 姓 名：呂翔宇

學 號：201110407207 論文摘要

室內環境是人們生活和工作中最重要的環境隨著我國人民生活水平的提高人們對于住房的要求不再只是滿足居住要求而是要求一個舒適、優美、典雅的居住環境。因此室內裝修在更加普及的同時檔次也在不斷的提高。使用的建筑裝飾材料也越來越新穎。新材料的廣泛應用在改進建筑功能、提高舒適和審美愉悅過程中起了很好的作用但同時人們也忽略了在這些新穎的建筑裝修材料中所含有的有害成分會不停地釋放出來會給室內環境造成污染。影響室內環境的因素有許多其中很重要的因素之一就是室內裝修材料帶來的

關鍵詞：有毒有機化合物 措施

論文前言 我對裝修材料中的有毒有機化合物危害最初了解始于我的鄰居和裝修公司打官司，他們一家搬進剛裝修好的新房子中一個月鄰居的小兒子因甲醛中毒進入醫院不治而亡，鄰居家其他人也受到不同程度的傷害，這給了我極大的震撼。在高中時我在教科書上學習了一些相關的有毒有機化合物，然而并不深入。為了更好地了解它們，我查閱了相關的資料，對這些有機物有了更深層次的認識。

正文

一、建筑裝修材料中的主要污染物及其危害

1、甲醛 用作室內裝飾的膠合板、細木工板、中密度纖維板等人造板材。因為大部分生產人造板使用的膠粘劑,是以甲醛為主要成分的醛樹脂,板材中殘留的和未參與反應的甲醛會逐漸向周圍環境釋放,是形成室內空氣中甲醛的主體。比如:墻紙、化纖地毯、泡沫塑料、油漆和涂料等。甲醛無色氣體,具有強烈刺激氣味,對人體眼、口鼻刺激嚴重,長期接觸會致人頭痛、眩暈、惡心,對人的肺、肝及免疫功能有一定的損傷,影響人體健康和正常生活。

2、氨氣 室內氨氣的主要來源是建筑施工中使用的混凝土外加劑,混凝土外加劑的使用,有利于提高混凝土的強度和施工速度,國家在這方面有著嚴格的標準和技術規范。正常情況下,不會出現污染室內空氣的情況,但為了工期等要求,許多建筑還是使用了高堿混凝土膨脹劑和含尿素的混凝土防凍劑,這些含有大量氨類物質的外加劑在墻體中隨著溫濕度等環境因素的變化而還原成氨氣從墻體中緩慢釋放出來,造成室內空氣中氨的濃度不斷增高。氨氣可以吸收組織中的水分, 使組織蛋白質變性,并使組織脂肪皂化, 破壞細胞膜結構, 減弱人體對疾病的抵抗力。氨濃度過高時, 除腐蝕作用外還可通過三叉神經末梢的反射作用引起心臟停搏和呼吸停止。

3、苯 住宅和辦公樓里的苯主要來自建筑裝飾中使用大量的化工原材料,如涂料,填料及各種有機溶劑等,都含有大量的有機化合物,經裝修后揮發到室內。主要在以下幾種裝飾材料中較高。(1)油漆。苯化合物主要從油漆中揮發出來,苯、甲苯、二甲苯是油漆中不可缺少的溶劑。(2)各種油漆涂料的添加劑和稀釋劑。苯在各種建筑裝飾材料的有機溶劑中大量存在,比如裝修中俗稱天那水和稀料,主要成分都是苯、甲苯、二甲苯。(3)各種膠粘劑。特別是溶劑型膠粘劑在裝飾行業仍有一定市場,而其中使用的溶劑多數為甲苯。(4)防水材料。特別是一些用原粉加稀料配制成防水涂料,操作后15h檢測,室內空氣中苯含量大大超過國家允許的最高濃度。苯是無色具有芳香氣味的氣體,對人體危害非常大,對中樞神經系統有麻醉作用,如果人在短時間內吸入高濃度的苯,輕者頭暈、惡心、胸悶、乏力、意識模糊,重者可產生昏迷以致呼吸循環系統衰竭而死亡。對肺、腎有一定的致癌性。

4、氡 氨的污染源主要來自建筑本身, 即建筑施工中使用的混凝土外加劑和以氨水為主要原料的混凝土防凍劑;總揮發性有機化合物污染源主要有人造板、泡沫(T VCO)隔熱材料、塑料板材、壁紙、纖維材料等;氡有放射性, 是鐳釷等放射性蛻變的產物, 主要來自建筑裝修材料中某些混凝土和天然石材, 如石材、瓷磚、衛生潔具、墻磚等材料。氡的分布很廣,室內氡的來源主要有以下幾個方面。(1)建筑材料是室內氡的最主要來源。如花崗巖、磚、砂、水泥及石膏之類,特別是含有放射性元素的天然石材,易釋放出氡。(2)在地層深處含有鈾、鐳、釷的土壤和巖石中,人們可以發現高濃度的氡。這些氡可以通過地層斷裂帶,進入土壤和大氣層,建筑物建在上面,氡就會沿著地面的裂縫擴散到室內。氡對人體的健康危害主要表現在, 氡在體內產生輻射可導致肺癌死亡, 也可導致白血病, 皮膚癌等及其他呼吸道疾病。世界衛生組織把它列為主要環境致癌物質之一, 國際癌癥研究機構也認為氡是重要的致癌物質建筑裝修材料有毒物質對生態環境的影響。

二、建筑裝修材料污染的防治措施

1、選材上要嚴格把關 首先在選擇裝飾材料時,要謹慎地控制污染嚴重有毒的材料作為裝飾材料,減少污染物的產生。選擇建筑裝飾材料的依據是該種材料的有毒有害氣體釋放量符合標準,在裝修過程中應盡量選擇符合國家《室內裝飾裝修材料有害物質限量標準》中的10 項系列標準的材料和有機污染物含量比較少的材料,實行環保綠色裝修。如選擇對人體無害的天然建筑材料,或有主管部門核發合格證的綠色環保證書的化學合成材料;同時要加強對進入施工現場的各類建筑和裝飾材料的監督檢查。施工過程中把好材料關,進場時必須出具環境指標檢驗合格報告。當材料用量大時還應進行必要的抽檢和復檢,重點應以控制有害氣體和揮發性有機化合物、放射性物質的含量為主要內容。

2、施工過程要一絲不茍 首先,在裝修時應選擇信譽好、正規的裝飾公司和施工隊伍。近幾年,由于“裝修游擊隊”泛濫,其施工程序和管理不規范,是導致家裝行業質量和信譽低下的一個重要原因;其次,要選擇正確的施工工藝。在施工過程中可通過工藝手段對建筑材料進行處理,以減少污染,盡可能采用機械打磨,禁止室內使用含苯類溶劑的涂料、膠粘劑、處理劑和稀釋劑;裝修工程結束應該進行竣工驗收,通過有關部門的檢測儀器和國家規定的標準方法進行室內空氣質量檢測,了解室內污染狀況,綜合評價裝修工程是否達到人們對環境和健康的要求,然后經過科學的分析,做出科學準確的評價,有針對性地解決室內空氣污染問題。

3、加強室內通風換氣 住宅室內裝飾完工后,不要立即入住,最簡單的辦法就是保持室內空氣流通,降低有毒物的濃度。即使在有空調的房間,也要做到敞開門窗換氣,一方面新鮮空氣的稀釋作用可將室內的污染物沖淡,有利于室內污染物的排放,另一方面有助于裝修材料中的有毒有害氣體盡早地釋放出來。裝修完畢后最好打開櫥柜門窗,以較高的力度散發室內空氣污染物,過一段時間后再入住。

4、用花卉植物治理室內污染 養花愛花,是中華民族的傳統。古往今來,人們精心地將花種植在陽臺,或培育于花盆中,擺設在窗臺、走廊等處,供作欣賞,不僅美化了環境,更可凈化空氣,減少污染。不同的花卉植物可以吸收和清除不同的化學污染物。

5、大力扶持綠色裝飾材料 政府有關部門要制定裝飾材料的健康安全標準,同時要大力扶持健康型、環保型、安全型的綠色裝飾材料的發展和生產。當前,涂料產品的環境指標已制定,環保部門對幾種產品已核發了環境標志,估計不久的將來有關裝飾材料的綠色通道一定會打通。對不符合健康安全標準的產品,一定要禁止銷售并嚴加制止。

6、進行必要的室內環境檢測和空氣處理 室內污染, 其實是化學污染, 所以, 不能簡單地憑氣味感覺來判斷, 必須借助于專業設備由專業人員進行分析處理。裝修后的房屋不要急于入住, 應該先找室內環境監測部門進行檢測, 聽取專家的意見, 選擇合適的入住時間。室內環境檢測, 現在有很多具有權威資格的檢測單位, 雖然要花費一千元三千元, 但總比出現污染而造成家人孩子身體出現重大疾病要好的多。室內污染以投入使用的第1、2年危害性最大, 采取自然通風方式并不能根本和完全處理這些污染, 所以, 室內污染一定要及時進行室內污染治理。目前, 室內污染治理有物理吸附技術、化學催化技術、材料封閉技術、化學中和技術、化學消毒技術、空氣負離子技術、生物酶技術等多種手段和措施。

總結：裝修材料中的的有機化合物對我們的健康生活帶來了巨大威脅，只有了解這些化合物和它們的危害，我們才能防患于未然為了我們有一個健康的生活環境選擇綠色的裝修材料，經常保持通風，保持空氣的清新以及種植一些植物都能對我們的生活環境得到改善，希望以后由于裝修材料中的有機化合物造成的悲劇不再發生。

第三篇：PBL教學模式在有機化學實驗中的應用

PBL教學模式在有機化學實驗中的應用

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現代高效中的四大基礎化學課程之一就是有機化學，而有機化學實驗是其中較為重要的一門基礎實驗課程，對學生的理論知識掌握有著重要的促進作用，還能夠使學生學會將理論知識的實際情況相結合，并從中分析出解決問題的有效方法。本文分析了在有機化學實驗教學中實施PBL教學模式的優點和缺點，并提出了PBL教學模式在有機化學實驗教學中的應用策略。

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PBL教學模式；有機化；化學實驗教學

近年來，科學技術呈現出大幅度的躍進，各個領域的競爭也更加的激烈，對于創造性思維和自主學習能力為主的現代社會，傳統的教學方式已經難以滿足現有學生的需求，因此高校的教學改革成為了當前的重要任務之一。二十一世紀是一個以科技創新為主要發展點的時代，科學技術是強國富民的重要因素，因此改革高等教育的任務刻不容緩，而怎樣才能形成獨具時代特征的教育思想和觀念，并且使構建成的人才培養體系更加適應經濟時代的發展和建設，都是當前教育領域所需要解決的重要問題。PBL教學模式是一種以問題為基礎的教學方式，它的設計理念、實施方式以及考核和評估體系都與傳統的教育模式不同。PBL教學模式在我國已有一些研究和應用，并取得了一定的成效，然而在有機化學實驗教學方面的應用研究卻并不成熟。

1PBL教學模式在有機化學實驗中的應用現狀

（1）優勢。PBL教學模式是一種以學生為主體的教學方式，教師在課程開始前會提前布置問題，讓學生們通過各種渠道和方法，尋找到解決問題的方案，不僅能夠激發學生的學習積極性，還能夠促進學生由被動學習轉變為主動學習。學生們為了解決問題需要查閱大量的資料和文獻等，能夠有效拓展學生們的知識面，而且學生在尋找問題解決方法的過程中，往往會跟其他同學進行交流和探討，從而使得相互間的知識形成互通，這種自主探討和研究的學習方式，能夠讓學生有效掌握知識和技能。而且，因為學生們是帶著問題投入到學習中的，因此在解決問題的過程中常常會使用多種思維認知方式，能夠有效提高學生們的思維能力和綜合分析能力。

（2）弊端。因為在PBL教學模式種，學生們需要花費大量的時間去查找資料、研究問題以及尋找解決問題的方法，因此大量的學習壓力加上消耗的精力，都會嚴重影響到學生的學習熱情。而且有些學生因為自身知識和能力的不足，難以適應這種教學方式，也就無法培養出學習的自主性。在PBL教學模式中，要想深入開展課程就需要優秀的師資力量，而現有的大多數高校卻普遍存在著教師經驗不足且師資力量不夠的問題，加上教學資源的限制以及評價體系的不合理，使得PBL教學模式在有機化學實驗中的應用受到了極大的限制。

2PBL教學模式在有機化學實驗教學中的應用策略

（1）課前準備。當前面一節的實驗課程結束后，教師可以將下次的實驗內容、思考題以及所需查找的資料范圍等內容提前布置下來，讓學生們在課前能夠通過資料和信息的查找，分析和整體出實驗的過程和注意事項，并上交簡單的預習報告。教師還可以安排實驗小組協助整個實驗的準備過程，如試劑的配置、實驗過程的觀摩以及事先的接觸等環節，從而有效提高學生的實際動手能力。（2）課程教學。實驗教學是一種需要將理論和實踐、形象思維和抽象思維結合在一起的教學過程，只有以感性的認識為基礎，在實際的現象中才能夠驗證其中所蘊含的基本理論和概念，只有理論和實踐相結合的方式才能夠使學生的知識和能力得到提高，可以說實驗教學其實是理論教學的延伸、拓展和深化。PBL教學模式在實驗教學中的應用能夠使課堂教學中的教師為主體轉變為學生為主體，學生們在自主學習實驗原理和知識的過程中，教師只是充當了引導者的角色，這種方式不僅能夠培養學生的發散性思維，還能夠讓學生在試驗中充分理解課堂學習中的理論知識，進而發揮出學生的主觀能動性。在實驗課程的講解結束后，可以將學生分成若干個小組進行實驗，教師在巡視的過程中發揮指導的作用，以便于觀察并糾正學生們在實際操作過程中的問題以及不規范行為，在巡視以及回答學生問題的過程中，還能夠重點針對能力不強以及基礎較差學生進行重點輔導。需要注意的是，在發現問題后，教師不僅需要引導學生們發現問題存在的原因，還可以親自動手示范，從而培養學生良好的操作行為和習慣。經過實踐證明，在進行實驗的過程中只有嚴格把關，注重細節，才能夠養成學生嚴謹的學習作風，因此教師在進行指導的過程中應當重視學生的觀察記錄，并從中推斷出結論的合理性。（3）課后總結。當實驗課程結束后，教師應當和學生一起完成實驗總結，可以通過提問和討論等方式，深入探究實驗中出現的現象，并分析其中所蘊含的原因，最終得出結論，而且在總結結論的過程中，不僅能夠從中尋找到自設男的不足，還能夠依據不足之處提出改善的策略。尤其是學生們在分享和交流實驗環節和收獲的過程中，教師的教學水平和學生的學習能力都能夠取得有效的提高。在實驗的結束后，因為學生們實際體會到了注意事項的重要性，因此對于一些用描述無法闡述清楚的操作原理就更加容易理解，不僅能夠從實驗中體會到學習的樂趣，還能夠確保實驗的順利完成，從而養成嚴謹的學習作風。

3結論

PBL教學模式在化學實驗教學中的應用和實踐，是現代教學理念的一種新型嘗試，不僅為現有的化學實驗教學提供了新鮮的血液，也為教學改革展現出了一種新的發展方向。在進行教學改革和實踐的過程中，教師需要用于嘗試新的教學模式和方法，學會在實踐中加強和學生間的交流與溝通，才能夠使學生的發展更加全面，還能夠促進自身教學水平的提高。以問題為中心，以學生為向導的PBL教學模式，不僅能夠將知識、實踐教學和能力培養融為一體，從而協調和統籌理論教學和實踐教學的關系，還能夠培養教師的各項能力，讓師生達到共贏的目的，可謂是一種有效的教學方式。

第四篇：國內云計算技術在環境工程教學中應用可行性探討

國內云計算技術在環境工程教學中應用可行性探討

摘 要：隨著“互聯網+”時代的到來，云計算、大數據在世界上的應用地位越來越重要，同時帶來高校教學中的重大變革。云計算作為新一代的信息技術，自2008年引入我國后，深受國內教育研究者的青睞，應運而生的云計算教學模式帶來新型改革與應用，本文對國內云計算教學技術專利申請情況作了簡單的分析，結合當前高校傳統環境工程教學中存在的問題，闡述了云計算技術在環境工程專業教學應用的可行性，以推動將云計算這種工具應用到環境工程專業教學中。

關鍵詞：云計算 環境工程教學 應用 可行性探討

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）02（a）-0171-05

環境工程專業是國內各個大學開設的主要專業之一，該專業根據我國社會主義市場經濟發展需要，培養德、智、體全面發展，具備水、氣、固體廢棄物等方面的污染治理、環境監測與評價及給水排水設計與運行管理等方面的知識和技能，畢業后能在環保部門及企業、市政部門、供水單位、給水排水單位等從事環境污染控制工程的設計及運營管理、環境評價編制和環境管理、給水排水系統設計與運行管理等工作，培養基礎扎實、知識面寬、綜合素質高、具有較強創新精神和實踐能力的高素質應用型人才。

云計算是指某種系統、平臺或者特定類型程序，在云計算的平臺或者系統時，使用者的電腦或者手機客戶端的配置并不需要有很高的配置，使用者只需在有網絡的環境下，將手機或者電腦接入網路，然后通過瀏覽器就可以瀏覽和查看云平臺上面的資源。

云計算這一概念最早由谷歌提出，自谷歌提出云計算概念以來，各大互聯網巨頭如亞馬遜、IBM、微軟、英特爾等，都開始在云計算領域進行探索和布局，在這些互聯網巨頭的推動下，云計算技術得到了相當快速的發展，同時，這些互聯網巨頭也開發出了許多基于云計算技術的系統和軟件。清華大學于2008年3月宣布開始進入云計算領域的計劃，清華大學的加入標志我國正式進入云計算教育領域；同時，跨國巨頭IBM于2008年2月在中國無錫市建立了全球第一個云計算中心。2009年中國教育技術協會所舉辦的年會上，上海師范大學黎加厚教授在《云計算輔助教學的發展與展望》發言上，第一次提出了“云計算輔助教學”（CCAI）和“云計算輔助教育”（CCBE）的概念。

近年來，隨著電子產品的日益普及，學生基本人手一部手機、一臺電腦，上課玩手機，下課玩電腦逐漸成為老師及家長非常頭痛的問題；據有關部門調查的數據顯示，QQ、微博、微信、郵箱、校內論壇等社交工具每個學生基本都有。環境工程專業作為一個傳統的專業同樣不能避免時代的潮流，如何把學生手中的通訊工具與環境工程專業教學結合，賦予其新的生命力；通過培訓使用更多的教師熟悉利用云平臺進行輔助教學，為云平臺在教育領域的應用奠定了堅實基礎。筆者經過研究發現比較有名的云計算輔助教學平臺：上海師范大學的云輔助教學平臺、華師教育云、云教育、東行記等；如何營造廣大教師的高效課堂和塑造學生自主學習的協作氛圍，讓低碳教育教學可持續發展成為可能；為國家培養基礎厚、專業廣、工程素養高的應用型人，實現為國家服務的辦學目標顯得尤為重要。國內云計算教學技術專利分析

云計算教學技術是云計算技術應用的一個分支，將云計算技術應用到教學領域，國內好多教育機構、高效、企業已經申請了相關的專利；本文采用關鍵詞：（云計算 or 云模式 or 云存儲 or 云數據 or 云環境 or 云網格 or 云架構 or 云設施 or 云系統 or 云服務 or 云管理 or 云桌面 or 云平臺 or 云網絡 or 云端 or 云資源 or 云終端 or 云技術 or 私有云 or 私云 or 共有云 or 公有云 or 公共云 or 混合云 or 并行計算 or 分布式計算 or 網格計算 or 虛擬化 or 多租戶 or 多承租人 or 大容量存儲 or hadoop）and（教育 or 教學）；在專利系統中進行了相關的檢索，檢索的時間節點是2017年11月30號之前所有國內公開的專利，共得到了1090篇專利；從中篩選出了相關的前三位申?人，并對這三位申請人申請的專利進行了分析；前三位申請人的申請的專利量為35件。

從圖1上可以看出，在國內云計算教學技術專利申請方面，排名前三的分別為天脈聚源（北京）教育科技有限公司、重慶多創電子技術有限公司、江蘇學正教育科技有限公司，天脈聚源和學正教育屬于教育公司，專利申請量分別為16件、9件；重慶多創電子技術有限公司屬于科技企業，申請了10件專利，從圖1中可以看出，目前國內云計算教學技術專利申請量最多的是教育公司，他們對這種云資源的需求比較大，所以申請云計算教學技術專利及應用云計算教學專利的愿望比較迫切。

圖2中給出了國內云計算教學技術專利前三位申請人在近幾年的申請量，從圖中可以看出，這三位申請人均是從2014年后開始在云計算教學技術方面開始申請專利，有35件；其中，2014年有16件，為天脈聚源（北京）教育科技有限公司申請；2015有6件，分別為天脈聚源的1件，多創電子的5件；2016有6件，分別為多創電子的5件，學正教育的3件；2017年學正教育公開的7件，由于2017年申請的專利還未公開完，還做不了完全統計統計。

圖3給出了前三位申請人申請的專利類型，天脈聚源申請的16件云計算教學專利全為發明，學正教育申請的9件云計算教學專利也全為發明，多創電子申請了4件云計算教學專利為發明，6件為實用新型。

從圖4中可以看出，天脈聚源（北京）教育科技有限公司分別在G06F17/30（信息檢索；及其數據庫結構）、G06Q50/20（教育）、H04L29/08（傳輸控制規程；例如數據連接控制規程）、G06Q10/06（資源、工作流、人員或項目管理；例如組織、規劃、調度或分配人員、時間、機器資源）、G09B5/14（提供教師與學生各自的通信）；江蘇學正教育科技有限公司在G06F17/30（信息檢索；及其數據庫結構）、G06Q50/20（教育）、G09B5/14（提供教師與學生各自的通信）、G09B5/08（為對各學習（輔導）提供各自的信息顯示）、G09B7/02（對提出的問題要求學生構思答案或學生提出的問題由機器給予答案的形式）；重慶多創電子技術有限公司在G06Q10/06（資源、工作流、人員或項目管理；例如組織、規劃、調度或分配人員、時間、機器資源）、G09B5/06（對教材給予視聽顯示）、G06F3/041（轉換方式為特點的數字轉換器；例如觸摸屏或者觸摸墊，特點在于轉換方法）、G06F3/042（通過光電轉換的方式）；前三位申請的專利技術基本涵蓋了所有云計算教學方面的技術，為云計算教學的實施打下了技術基礎。

針對排名國內云計算教學技術專利前三位的申請人的專利作了分析，排名第一位的申請人天脈聚源（北京）教育科技有限公司，其申請了16件與云計算教學相關的專利（如表1所示），其中涉及教學系統（專利：CN104408984A一種多個教學端的智慧教學系統、CN104485031A一種智慧教學系統）、教學平臺（CN104463483A一種用于智慧教學系統的教學終端管理平臺）、課程管理及信息處理等專利技術（CN104463486A一種用于智慧教學系統的課程管理方法、CN104484422A一種用于智慧教學系統的信息處理方法及裝置等）；排名第二位的重慶多創電子技術有限公司，其申請了10件與云計算教學相關的專利（如表2所示），其中涉及教學系統、教學平臺等（專利：CN206322236U智慧校園系統、CN106355350A智慧教學系統、CN206322237U智慧校園云平臺系統、CN206322220智慧校園系統等）；排名第三位的江蘇學正教育科技有限公司，其申請了9件與云計算教學相關的專利（如表3所示），其中涉及教學系統、教學平臺等（專利：CN107103804A一種智能分塊采集和個性化資源互動的跨媒介系統、CN106991198A一種基于圖像特征采集且學生多層次參與的主觀題庫系統、CN107038913A一種自主按頁智能分題采集的作業方法、CN107194837A一種基于云平臺的分層式智慧教育系統、CN106952521A一種多級式學生教育管理系統、CN106940874A一種多任務混合式精準教學的云教育系統、CN106409038A一種無限可擴展的統一管理教學系統、CN106781759A一種基于任務驅動的精準課堂教學云教育管理系統、CN105787838A基于二維碼掃描的云教育學習的平臺系統）。結語

本文主要?對國內云計算教學技術專利作了簡單的統計分析，通過分析發現國內從事教育的企業、高校均在計算教學技術方面有專利申請，所申請的專利涉及教學系統、教育平臺、教育方法等方面；這些系統、平臺能夠將學校的各類教學活動、科研項目、系統管理、校園資源和各種應用系統進行全面有效的整合，同時還能學校資源的互通和安全，使得教學資源能夠安全快速分享，還能夠通過相關數據對教師和學生進行考評，實現家校互動；可見，國內已經完全有開展云計算教學的技術支持，將云計算技術應用的環境工程專業教學是可行的。

參考文獻

[1] 唐紅，徐光俠.云計算研究與發展綜述[J].數字通訊，2010（6）：23-28.[2] 黎加厚.走向信息化教育“云”服務[J].中國教育信息化.基礎教育，2008（20）：20-21.[3] 萬利平，陳燕.云計算在教育信息化中應用探究[J].中國教育信息化，2009（9）：76-77.[4] 趙幫華.云計算在教育信息化中應用探究[J].現代交際：學術版，2017（15）：126.

第五篇：仿真軟件在環境工程專業實驗、實習教學中的應用（范文模版）

仿真軟件在環境工程專業實驗、實習教學中的應用

楊

靜

趙旭德 劉慶斌

（黃石理工學院環境與化學工程系

湖北黃石

435003）

摘 要：作者通過在環境工程專業實驗、實習教學中嘗試應用仿真軟件，將其作為實物實驗和實習的預習與補充，取得了較好的教學效果，提出了一種實踐教學的新模式。

關鍵詞：仿真 環境工程

實驗、實習教學

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月購買了北京東方仿真控制技術有限公司開發的環境工程專業的水、大氣處理實驗仿真軟件和污水處理實習仿真軟件的單機版，教師個人使用后感覺對于教學非常有幫助。2004年5月又購買了網絡版，使大量學生進行模擬實踐成為可能。我們對2002級環境工程專業和給排水工程專業的學生在實驗、實習教學中開展了這兩套仿真軟件的應用，主要 是將它們作為實物實驗、實習之前的預習和之后的補充，取得了明顯良好的教學效果，現將應用總結如下。用作實物實驗前的預習

常規的實驗教學，采用的是實驗指導書加老師講解的教學手段，容易造成主要兩個方面的不足：一是學生對于實驗目的和步驟理解得不夠透徹，總是按照指導書一步一步地做，至于為什么要這樣做不甚清楚，在整個實驗過程中處于一種被動的地位，往往是實驗報告做完，實驗目的和步驟也全忘光，沒有達到實驗教學的目的；二是學生對一些實驗設備缺乏感性認識，即使把實驗指導書中對設備的基本構造、使用方法和注意事項看了多遍，仍不得要領，到了實驗室，經常不能很快地投入到做實驗中，甚至不能正確地操作設備，導致設備出現故障，影響了實驗的進程和效果。而在常規實驗前首先進行的仿真實驗，則在很大程度上彌補了這兩點不足。這套軟件中的每一個實驗都分為實驗指導、實驗操作、數據處理、教學課件四個部分。

（1）實驗指導以簡潔的語言和形象的動畫講解了實驗目的、設備認識等，比老師單純的“口頭＋筆頭”更容易讓學生理解。

（2）實驗操作是軟件通過建立的動態數學模型模擬真實的實驗過程和現象，通過3D互動操作界面模擬真實的實驗裝置，學生可以一人一臺計算機，通過做仿真實驗，從而了解真實的實驗操作，達到每個學生都能夠親自動手做實驗的效果。軟件提供了實時幫助功能，對于不清楚的操作，可以及時獲得幫助。

（3）數據處理是軟件對學生所做實驗產生的數據自動進行表格填入、公式計算、圖形繪制，并生成可以打印的報表。雖然此步驟沒有讓學生進行 數據分析的練習，但它對學生前面的操作卻要求非常嚴格，一旦有一點失誤，生成的數據就不正確，填表、計算、繪圖等也就不能正確地進行。（4）教學課件則把課本中相關的理論知識以生動的CAI課件形式講述了一遍。這樣老師不用再講一次理論，學生也能理解地更清楚。2.1水處理仿真實驗

水處理實驗仿真軟件可以做的實驗有自由沉淀實驗、過濾實驗、混凝實驗、氣浮實驗、曝氣充

氧實驗、活性污泥實驗等六個[1]。其中，第1、2個屬于物理實驗，第3個屬于化學實驗，第4個屬于物理化學實驗，第5、6個為生物處理法。它們涵蓋了水處理的幾種基本方法，同時也是教學大綱[2]中規定的必修實驗。開設這六個實驗，可以為我系環境工程專業的專科《水污染治理工程》和本科的《給水工程》和《排水工程》、專科給排水工程專業的《給水工程》和《排水工程》、環境監理專業的《環境工程學》（水部分）等多門相關課程服務。

以下是一位學生操作混凝實驗中測試混凝劑最佳投量得到的實驗數據。原水800ml/份

水樣編號 混凝劑加注量(ml)剩余濁度（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

從數據可以判斷最佳混凝劑投量為50.0ml左右，此時水中剩余濁度最低。這和課本上的數據是一致的。

接著是軟件根據此表自動繪出的曲線圖。

可以看到曲線連接光滑，最低點處在50左右，曲線繪制是成功的。2.2大氣處理仿真實驗

大氣處理實驗仿真軟件可以做的實驗有兩個：旋風除塵器性能實驗、堿液吸收SO2實驗[3]。也正好涵蓋了大氣處理實驗教學大綱[4]中規定的必開實驗。其中，旋風除塵器性能實驗可以測定的性能包括處理風量、阻力、效率。這兩個仿真實驗，可以為我系環境工程專業的專科和本科《大氣污染控制工程》、專科環境監理專業的《環境工程學》（大氣部分）等相關課程服務。

2.3效果

學生在做了仿真實驗以后，對于實驗目的、步驟已經基本上心中有數，再到實物實驗室做真實實驗，設備可能會和軟件上的有些不同，但是大同小異，操作能很快上手，而且做真實實驗不再是一個學生做，是幾個一起做，結合了幾個人的智慧之后，大部分都能按照正確地步驟，順利地完成實驗。學生做完實驗后寫實驗報告時，也能夠根據仿真實驗所提供的參考進行正確地數據處理和分析。用作實物實習前的預習傳統的課程實習教學，是老師把學生帶到某個與專業相關的單位比如污水處理廠，由廠里的技術人員給學生介紹工程的基本情況，然后把學生帶到每一個單元參觀、介紹，如果學生比較多或者現場比較嘈雜，學生往往看或聽不清楚技術人員的講解，有些人也就放松了要求，不再認真實習；這種實習還有一個更大的不足也是缺憾，就是學生為了遵守工廠的規章制度，不得隨便動任何設備、儀器，除非進行在崗的跟班實習，否則對于如何控制管理水處理工藝的運行、出現問題如何解決，不能得到實踐鍛煉，也就沒有培養出實踐能力。

而在傳統課程實習前首先進行的污水處理廠仿真實習，極大地彌補了上述不足。這個軟件是以北京市高碑店污水處理廠為原型，建立在污水處理工藝中各種構筑物運行過程的嚴格動態數學模擬基礎上開發完成的。仿真實習時，每個學生面對一臺計算機，可以從總流程、各個單元多角度地觀察工藝；可以動所有的設備、儀器、閥門等；可以訓練對各種事故的處理；并可以客觀地得出實習成績。

該系統分為水工段、泥工段兩大塊[5]。其中，水工段可以培訓的項目有：污水提升泵軸溫超標、污水提升泵電流超標、來水PH值過低、處理負荷增大、來水SS增高、來水BOD增高、來水NH3－N升高、來水腐敗、環境溫度降低、曝氣池污泥膨脹等10個；泥工段培訓的項目有：濃縮池進泥中水含量增大、濃縮池刮泥機發生故障、濃縮池螺桿泵發生故障、一級消化池攪拌機發生故障、一級消化池換熱器發生故障、消化池進泥溫度降低、壓濾機配藥濃度降低、壓濾機皮帶打滑等8個。

另外還提供了初沉池、活性污泥、消化池三個重點單元的具體操作培訓。老師提出一個培訓項目，學生就得思考如何解決這個問題，首先要判斷這個問題可能是什么原因造成的，然后去尋找大致的解決途徑，在這個思 路下再去對設備、儀器、閥門等做出一些調整，如果調整正確，就可以得到步驟分，如果調整的程度到位，就可以得到質量分。

以下是一位學生在培訓如何處理水工段中來水處理負荷增大的問題時所做出的響應： 解決問題的途徑

具體操作

改變的參數

過柵流速

閘

加開泵房備用泵

啟動提升泵四

增大曝氣沉砂池曝增大曝氣沉砂池處2#鼓風氣量 機風量

開啟11號初沉池

加開備用初沉池 開啟12號初沉池 開啟23號初沉池 開啟24號初沉池

曝氣沉砂池除砂率

第一組初沉池出口SS值BOD含量

第二組初沉池出口SS值BOD含量

第一組曝氣池中的MLSS濃增大第一組曝氣池回流比 度、出口BOD含量、NH3--N

含量、有機負荷

增加曝氣池回流比

第二組曝氣池中的MLSS濃增大第二組曝氣池回流比 度、出口BOD含量、NH3--N

含量、有機負荷

增大曝氣池處6號鼓風機第一組曝氣池中的溶解氧濃增加曝氣池曝氣量

風量

度 打開進水方閥六 啟動提升泵三

集水池液位和配水井液位 加開格柵處進水方打開進水方閥五

開啟曝氣池處7號鼓風機

系統打分如下： 測評歷時：600秒 實際得分：104.00 百分制得分：69.34 其中：

步驟操作得分：60.00 質量操作得分：44.00 操作失誤導致扣分：0.00

第二組曝氣池中的溶解氧濃度

可見，通過對該仿真污水處理廠的親自“動手”操作，學生可以在以下幾個方面得到提高：1）加深對污水處理工藝原理的理解；2）熟悉正常的運行指標；3）各種異常發生或設備故障的修正操作訓練。

學生心中對污水處理廠有了基本印象以后，再到真實污水廠進行參觀、學習，配合感性認識，能更快地理解現場，能提出更多有意義的問題，實習會更有收獲，當然也使得課程實習及畢業實習這一重要的教學環節更加圓滿和成功。用作實物實驗、實習后的補充

我系購置的環境工程實驗設備，無論在數量和種類上，都是全國同類院校中比較靠前的，但是在開設實驗課上仍然感覺不夠。仿真實驗、仿真實習軟件在很大程度上彌補了這一不足。

此外，學生在做完實物實驗、實習以后，如果對某個問題還不夠清楚，可以通過再次或多次操作仿真軟件得以解決。這是它的第二個補充作用。結束語 環境工程是一門實踐性很強的專業，教學中加強學生的實際運用能力是非常重要的。而仿真軟件的應用很有助于提高這一能力，但目前其應用還不是非常廣泛，我系環境工程專業在全國同類院校中是比較早購置和應用的，所以在這里總結了一些心得。當然仿真實驗、實習是不能取代實物實驗、實習的，這一點應該明確。

參考文獻

[1] 黃石理工學院環境與化學工程系環境教研室，水污染治理工程實驗教學大綱

[2] 北京東方仿真控制技術有限公司，水處理實驗仿真教學軟件使用說明 [3] 黃石理工學院環境與化學工程系環境教研室，大氣污染控制工程實驗教學大綱

[4] 北京東方仿真控制技術有限公司，大氣處理實驗仿真教學軟件使用說明

[5] 北京東方仿真控制技術有限公司，污水處理廠仿真系統使用說明