水体COD检测虚拟仿真实验的实现与应用_宋宇.pdf
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1、水体 COD 检测虚拟仿真实验的实现与应用宋宇杨清海曲贵伟(辽东学院,辽宁 丹东 118003)【摘要】为解决水体 COD 检测操作中的危险性问题,利用虚拟仿真现实技术建成水体 COD 检测虚拟仿真实验平台。实践证明:该平台不仅能完整再现整个实验流程还有助于提升学生学习兴趣,激发学习欲望和潜能,提高了学生学习的主动性,为创新人才培养创造了有利条件。【关键词】COD 检测;虚拟仿真;实验教学文献标识码:B文章编号:1671-3389(2023)01-66-021水体 COD 检测实验项目的建设背景当前,土木工程课程设置中设置了“环境保护概论”、“环境健康”等课程,对学生进行环境知识教育。因此在实
2、训课中依然保留水体 COD 检测这一经典实验,但鉴于土木工程专业的学生化学基础薄弱,实验技能较差,操作该实验增加诸多危险,因此利用现代高科技手段,对其进行虚拟仿真设计是非常必要的。既能让学生掌握实验的基本内容和技能又避免了危险。2水体 COD 检测实验项目的特点2.1节水、环保及安全的特点所谓化学需氧量(COD),是在一定的条件下,采用一定的强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂量。传统的实验方法是需要电加热及冷凝水装置,加热及流动水时长 2 个小时,同时这个实验用的都是浓硫酸,若锥形瓶爆裂则会伤人,因此有一定危险性。水体 COD 检测虚拟仿真项目的实现可达到节水节电且安全的目的。2.2可自主化的实
3、验参数设计并无限次重复实验水体 COD 检测虚拟仿真实验基于“以学生为中心”的教学理念开发设计,可体现较好的互动性。在线实验操作过程中,学生可根据系统的提示和对实验步骤的理解及掌握情况自行设计实验的关键参数并完成实验,通过自主设计的实验结果与标准实验进行对比,分析原因并找到改进措施,可提高学生在实验中的积极性,有助于发挥潜能。同时,学生可通过系统中的交互窗口,随时与教师就实验中存在的问题进行交流。此外,水体 COD 检测虚拟仿真实验项目可基于电脑端和手机移动端设计,学生不受时间和地点限制进行实验操作,并可以无限次重复实验,有效节约了实验成本。3虚拟仿真实验系统模块与功能虚拟仿真实验通过动画技术
4、、3D 仿真等技术,应用Photoshop、3Dmax、Flash 及 Adobe After Effects 等开发工具,再现水体 COD 检测实验的全过程。虚拟仿真实验项目平台的功能模块框架如图 1 所示。实验项目平台的基本框架结构设计可根据功能和角色分成三个功能区即管理功能区、教师功能区和学生功能区。在管理功能区,管理员可以对平台用户的权限、数据和安全等提供基本管理服务以保证平台有序安全运行。在教师功能区,教师可以通过学生在网络上实验全程的记录,对学生水体 COD 检测实验的掌握情况进行客观评价,进而对学生的实验成绩进行综合评定。在学生功能区,学生可以实现预习、操作练习完成实验报告和课后
5、测试等不同环节以全面掌握虚拟仿真实验的相关知识。4实验原理、方法与步骤水体传统 COD 检测方法是重铬酸盐法,该方法氧化率高,再现性好,准确可靠,成为国际社会普遍公认的经典标准方法。其测定原理为:在硫酸酸性介质中,以重铬酸钾为氧化剂,硫酸银为催化剂,硫酸汞为氯离子的掩蔽剂,加热使消解反应液沸腾,以水冷却回流加热反应2h,消解液自然冷却后,加水稀释至约 140ml,以试亚铁灵为指示剂,以硫酸亚铁铵溶液滴定剩余的重铬酸钾,根据硫酸亚铁铵溶液的消耗量计算水样的 COD 值。在虚拟仿真实验中,学习的主体学生能否利用好虚拟仿真实验平台是完成整个虚拟仿真实验的关键。学生可以按照图 2 所示,通过电脑和手机
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