有機垃圾好氧堆肥虛擬仿真實驗是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的重要環(huán)節(jié)，該實驗所屬課程為固體廢棄物處理與應(yīng)用實驗，面向環(huán)境科學(xué)與工程、農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境、資源環(huán)境科學(xué)等環(huán)境保護類和資源類學(xué)生開設(shè)，是環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的主干課程，是本專業(yè)學(xué)生了解廢棄物無害處理與資化工程實踐的必修課程。

 
     本實驗將固體廢棄物最具代表性的農(nóng)村有機垃圾處理與資源化利用相結(jié)合，將不同有機廢棄物合理組合、有機垃圾好氧動態(tài)堆肥設(shè)計與運行監(jiān)測、有機垃圾好氧靜態(tài)堆肥設(shè)計與運行監(jiān)測、堆肥腐熟度檢測、堆肥質(zhì)量評價等內(nèi)容綜合為一體，注重專業(yè)技能的綜合性和系統(tǒng)性，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計能力。

  通過對有機垃圾好氧堆肥實施過程中運行參數(shù)（如堆肥溫度、反應(yīng)pH值、氧氣濃度等）的監(jiān)測，能及時發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，結(jié)合影響微生物代謝機理的相關(guān)知識、分析異?，F(xiàn)象產(chǎn)生的原因，并通過調(diào)節(jié)相關(guān)運行參數(shù)消除嚴重事故的發(fā)生，進而實現(xiàn)堆肥進程順利、堆肥質(zhì)量穩(wěn)定。培養(yǎng)學(xué)生分析和解決環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)復(fù)雜工程問題能力。

     通過改變教學(xué)理念（由老師主講轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自主學(xué)）、充實教學(xué)內(nèi)容（加大實驗環(huán)節(jié)、強化工程實踐訓(xùn)練）和延伸教學(xué)方式（由受時間和設(shè)備限制拓展為不受時間和設(shè)備限制），培養(yǎng)學(xué)生的探索意識和創(chuàng)新能力。

      （1）實驗教學(xué)虛實結(jié)合，提高效率，減少污染、規(guī)避風(fēng)險

      針對該實驗在實際教學(xué)中存在實驗周期長、環(huán)境污染重和安全隱患多的問題，本實驗遵循能實不虛、虛實結(jié)合的教學(xué)理念開展虛擬仿真實驗。實驗結(jié)合固體廢棄物實驗課程中的其他實驗（如垃圾組分分析、垃圾破碎與分選等），采用虛擬場景展現(xiàn)的方式，讓學(xué)生安全、無污染的環(huán)境下，短時間內(nèi)就能對有機垃圾堆肥的工藝流程和實際工程運行過程有所認識，從生產(chǎn)實踐角度加強學(xué)生對理論知識的理解能力及工程設(shè)計能力。

    （2）虛擬實驗無安全隱患。

      “有機垃圾好氧堆肥實驗”綜合性強，需求設(shè)備多（實際所需設(shè)備包括:破碎機、分選機、高溫倉、鼓風(fēng)機、造粒機等），設(shè)備體積大且動力強，實驗中存在諸多安全隱患。本虛擬仿真教學(xué)采用計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，學(xué)生隨時隨地可以進行線上學(xué)習(xí)，有效避免了觸電、高溫、強噪音等線下實驗的危險性缺點。使學(xué)生在一個無安全隱患的環(huán)境下學(xué)習(xí)。 

   （3）虛擬實驗周期短、效率高。

    “有機垃圾好氧堆肥實驗”機理為有機垃圾微生物降解過程，主體堆肥工藝需經(jīng)歷微生物生長繁殖和有機物降解必須經(jīng)歷的“從低溫到高溫直到緩慢降溫”的發(fā)酵過程，實際連續(xù)運行時間至少在兩個月以上，中間需要不間斷的檢測和維護，學(xué)生完成實際實驗困難大。本實驗教學(xué)在采集大量已有現(xiàn)實堆肥廠相關(guān)運行結(jié)果的數(shù)據(jù)下，采用計算機虛擬仿真實驗過程，大大壓縮了生物堆肥反應(yīng)時間，使學(xué)生在課堂較短的教學(xué)時間內(nèi)充分掌握好氧堆肥的實際運行的工藝流程和特點，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

   （4）虛擬實驗不產(chǎn)生環(huán)境污染。

   實際實驗中，有機垃圾堆肥過程污染環(huán)節(jié)多，環(huán)境污染重。除了原垃圾本身具有強烈惡臭氣味外，有機垃圾降解過程會產(chǎn)生明顯的腐爛氣體、酸臭液體等，加之實驗周期長，在氣溫偏高天氣下惡臭傳播甚遠，嚴重影響周圍的工作和教學(xué)環(huán)境，師生抱怨頗多。采用虛擬仿真實驗可完全杜絕類似環(huán)境污染。因此，非常有必要開展“農(nóng)村有機垃圾好氧堆肥實驗”，徹底解決該實驗在實際教學(xué)中存在實驗周期長、環(huán)境污染重和安全隱患多等問題。

       本實驗對實際垃圾堆肥廠主體處理工藝進行虛擬運行與仿真分析，突出工程實際認知。實驗將堆肥原料的選擇與配比調(diào)整，一級好氧堆肥的啟動與運行監(jiān)測，堆肥分選，二級好氧堆肥的啟動與運行監(jiān)測，堆肥腐熟度的分析有效組合再現(xiàn)完整堆肥工藝流程；好氧堆肥的啟動與運行監(jiān)測環(huán)節(jié)重點突出為微生物生長營造一個合適的物理環(huán)境，包括氧氣、水分、pH、溫度等條件的調(diào)節(jié)，促進垃圾的生物降解過程快速、順利進行。最后學(xué)生能夠根據(jù)對虛擬實驗的理解和操作得出相應(yīng)分數(shù)并將分數(shù)回傳至網(wǎng)站。