（1）传统实验实训不可及，推动项目建设必要性

持续推进废弃生物质资源源头减量和资源化利用是应对垃圾围城困境的必要，亦是实现改善城镇农村环境卫生、有效利用农业生物资源和实现无废城市的重要手段。

但培养餐厨垃圾沼气化专业人才的过程中，由于存在水解酸化、产氢产酸和产甲烷等多个需要密闭在厌氧条件下连续运行的反应过程，工艺体量大且设备复杂，存在易燃易爆气体甲烷，对操作人员技术要求较高，导致高校很难开设完整的餐厨垃圾沼气化实验实训课程，同时也难以在教学中直观体现餐厨垃圾沼气化系统设计运行管理和优化改造过程，学生也无法了解实际工业处理处置工程问题，不利于农业资源与环境和环境工程等专业人才工程素质的培养。

此外，出于生产安全和学生人身安全考虑，会限制学生在餐厨垃圾沼气化生产现场实习的时间与空间范围，使得学生即使有条件参与餐厨垃圾处理与资源化工厂的实习也仅仅停留在参观的层面上，无法了解到全部预处理设备及消化设备的构造结构、物料流动、沼气纯化和资源化利用途径等过程，无法达成专业化人才培养的诉求。

综上，由于餐厨垃圾沼气化实验的特殊性，传统课堂和实验无法满足当前餐厨垃圾沼气化处理与资源回用急缺人才培养的重任，虚拟仿真教学可以有效防控餐厨垃圾处理与资源化中涉及高危或极端的环境、不可及或不可逆的操作风险，克服该类型实验操作培养人才过程中高成本、高消耗的先天不足，是此类农业资源与环境工作专业人员获取可靠、安全和经济培训教育的首选途径。

（2）联合国内外科研成果，发挥项目建设先进性

本着“能实不虚，虚实结合，以虚扩实、相互补充”的指导方针，依托广州大学环境科学与工程学院省级实验教学示范中心，结合广州大学校外实习基地-广州东部固体资源再生中心生物质综合处理厂具有自主知识产权的工艺流程，同时参考借鉴瑞典林雪平市在餐厨垃圾沼气化利用方面的先进经验，构建了国内首个具有自主知识产权的餐厨垃圾沼气化实验仿真软件，以实际工艺流程和三维虚拟仿真工艺虚实结合的实验教学模式，拓展教学深度和广度，具有明显的特色，也开了通过虚拟教学模式培养沼气化利用专业人才的先河，为进一步探索产学研政思维结合的人才培养模式提供了重要的参考。

 

（3）自主可搭建特色环节，创新教学方式方法：

餐厨垃圾沼气化虚拟仿真实验以实际工程为载体，在现有虚拟仿真手段的基础上运用拓扑网络分析运算技术，采用任务驱动式教学，将虚拟仿真过程聚焦于餐厨垃圾沼气化处理工艺及资源化利用关键模块的自主设计、自由构建、实时反馈和及时优化。

课堂教学采用浸入式体验教学。在课堂内的宝贵时间，教师引导学生主动进行实验操作。利用本项目的“可搭建”特色技术手段，学生可自主设计、构建、及时反馈、优化实验流程；以实验模式为例，学生可在教师引导下，自主设计布置餐厨垃圾沼气化厂区厂房，同时充分完成对应工艺流程的设备搭建，对于整个工艺设计的不同管线，自主进行连接，学生有无限种工艺可构建，最终形成自己“私人定制”的餐厨垃圾沼气化工艺。并通过随机调节参数，根据实时数据、设备实时运行效果，实现学生直观快速地认知、理解工艺流程原理知识；通过对比分析沼气化回收及农业生产利用途径，探讨餐厨垃圾与农业资源化潜力。

餐厨垃圾沼气化虚拟仿真实验教学过程中学生可以自主规划学习内容、学习节奏、风格和呈现知识的方式，教师则采用讲授法和协作法来满足学生的需要和促成他们的个性化学习；该虚拟仿真教学充分实现以学生为核心的自主探究式学习，使学生从传统虚拟仿真的“感”上升到“触”和“悟”的阶段，促进学生“双创”能力的培养。

（4）不限标准答案方式，创新评价体系：

餐厨垃圾沼气化虚拟仿真实验在设计参数范围内，学生可充分自主地构建厂区和搭建具体处理工艺流程，并根据处理结果反馈自主进行工艺流程的修改和优化。实验最终的评价体系中，综合纳入工艺流程的流畅性、科学性、运行稳定性等多角度评估，以“不限标准答案”的方式对学生所构建工艺的优势与特色进行评价和反馈。

学生在完成整个工艺流程的学习后，根据其自主搭建优化的工艺流程图评估结果，同时综合实验预习、仿真操作、实验报告、分析讨论等多方面考核，从而达到对学生知识掌握、实验开展情况的全面评价。

（5）多方面多维度应用建设，拓展延伸传统教学：

餐厨垃圾沼气化虚拟仿真实验注重学生自主学习能力的培养，设置了多个自主设计和自由构建的实验环节，可自己动手根据实验任务自主设计实验方案，自由构建厂房和工艺，运行调试设备参数，获得实时实验结果，使学生在做的过程中充分思考，灵活拓展。实验项目通过虚实结合，既解决了在实验室实验中无法获得的工程培养的局限，又解决了在实际工艺流程中无法开展实际操作的问题，提高学生解决实际问题的综合能力和工程素养，是对传统教学的延伸与拓展。

此外，本项目将充分发挥广州大学、环境科学与工程学院省级实验教学示范中心、广州大学-林雪平大学城市可持续发展研究中心的教学科研和广州市城管委、广州环保投资集团有限公司、深圳市朗坤环境集团有限公司、广州东部固体资源再生中心的“产、学、研、政”特色和优势，推进垃圾分类及废弃生物质资源化利用的持续建设，针对性加强对非专业学生及人员的通识教育，以及不同年龄、学历层次人员的各种科普教学需求，开放对象灵活多变。