环境工程专业是一门实践性非常强的专业。学生通过传统课堂理论教学获得的工程经验有限。实习是环境工程人才培养过程中衔接理论知识与工程实践的重要环节,但是学生在污水处理厂缺乏设备操作和观察工程细节的机会导致环境工程实践教学效果不佳,不能满足学生深度了解工程设计、获取工程经验的需求。本文基于虚拟现实(VR)技术,使用C4D软件将某实际污水处理厂构筑物进行1:1还原,并制作了配套的污水处理设备三维模型。同时在C4D内对模型进行减面优化、UV整理以及碰撞体制作;利用UE4软件搭建污水处理厂基本环境,还原污水处理各阶段核心工艺,使用蓝图进行交互逻辑设计;基于活性污泥TUD代谢数学模型,使用Aquasim仿真软件对核心工艺进行数学模拟,并整合到VR软件中,实现仿真操作和数据可视化。为环境工程专业实践教学定制开发了一套完整的污水处理厂虚拟现实教学软件,包含1个虚拟实验室、13个污水处理构筑物案例。虚拟实验室内包含构筑物模型展示、厂区沙盘、污水处理设备汇总和数学仿真四个模块,每个模块都有独立的交互区域。同时虚拟实验室也是通往污水处理单元的中转站。污水处理构筑物案例中包含了不同污水处理阶段详细的工艺流程。VR软件能包括自主漫游、流程控制、设备认知、数学仿真和PC模式。自主漫游:学生在软件内能够进行场景全方位漫游,打破现实中的时空局限,从多个角度对构筑物进行观察;流程控制:通过菜单引导,学生可以通过控制设备运转参与到污水处理流程中,掌握工艺流程;设备认知:场景内的污水处理设备都可以进行观察、模型拾取、缩放观察,控制设备运行;数学仿真:通过联动仿真软件实现对改良AAO工艺的工程模拟,通过对进水参数的控制影响出水水质变化;PC模式:为避免极少数人的VR晕动症,开发了不依赖VR设备的PC模式,保留了 VR模式中的所有内容,通过键盘和鼠标实现操作交互。学生在VR软件中可体验污水处理全流程,学习污水处理工艺原理与工程构造,操作工程设备,运行数学仿真。采用VR+PC双模式扩大软件适用范围,提高软件利用率。此外,本文对VR软件的使用进行了教学设计,对实践教学中构筑物结构、工艺流程、污水处理设备和工艺原理四个部分进行学习和掌握。同时根据VR软件制作了 14个知识点视频和99个操作视频,上传至课程网站供学生预习观看。该VR教学软件的开发,是虚拟现实技术和数学模拟技术在环境工程领域的成功应用,建立了从三维建模到虚拟现实开发的工作流程,实现了数学仿真与虚拟现实的有机结合,为今后的VR教学软件开发提供了经验。通过网络预习+课堂教学和VR实践教学,本VR软件与传统教学形成优势互补,改变了传统实践中学生被动接受知识的状态,开辟了环境工程实践教学的全新模式。