浅谈仿真技术在环境监测专业教学中的应用

张潇予

（海南省技师学院 海南海口 571100）

引言

针对中职学生文化基础弱，学习自主性差，动手能力较强等特点，结合环境监测专业教学内容来看，大部分知识与技能单靠传统课堂教学模式很难达到很好的教学效果，很多理论知识需要学生在具体的实践中学习、领会并掌握。但是，在实际教学过程中，由于实训设施设备缺乏或落后等原因，学生并不能离开课堂深入到实际的环境监测工作中去学习相关理论知识，所学知识常常与实际工作所需技能相差甚远。仿真技术作为一种模拟现实技术，能够模拟真实环境的变化。通过仿真技术，学生不用深入到实际中就能体验到实际工作场景及设备的使用，在提高学生的学习兴趣及自主性的同时，也可提高自身的知识和技能水平。因此，将仿真技术应用于环境监测专业教学中是提高课堂有效性的重要手段。

一、仿真技术的内涵与特点

所谓仿真技术，就是一种应用仿真手段复现实际系统发生过程的、基于计算机网络技术的模拟现实技术。仿真的内容包括物性数据库、单元操作模型库、模型求解算法库、仿真环境及其输入输出；仿真的工具包括仿真硬件与仿真软件；仿真的方法包括建立仿真模型、做仿真实验。

仿真技术具有沉浸性、交互性、虚幻性、逼真性的特点。其沉浸性主要体现在仿真技术的使用者能通过身体感觉器官的感知获得身临其境的感受，给人所有感知信息的功能；其交互性主要体现在仿真技术的使用者可对仿真环境进行控制，而仿真环境也能够作用于仿真技术的使用者，并对使用者的操作予以实时的反应；其虚幻性主要体现在模拟出来的环境是虚幻的，包括以前客观存在或者现实真实存在的环境、当前不存在但是以后课程会出现的环境以及不存在且存在人们想象中的环境；其逼真性主要体现在人通过仿真环境感知到的内容与实际世界感知到的内容一样。

二、环境监测专业教学现状分析

当前，环境监测专业教学中主要存在教学内容陈旧、保姆式教学法应用较多、学生缺乏对实践课程的重视以及教学设施不足等问题。教学内容与实际环境监测工作脱节具体表现为教学内容不能符合环境监测知识与技术的发展、缺少综合性的实验教学、教学内容难以培养学生的创造性思维；保姆式教学法应用较多具体表现为无论是课堂教学，还是实验与实训教学，亦或者是课程设计，教师都将怎么做、遇到问题怎么办的方法告知了学生，导致学生不会独立思考；学生缺乏对实践课程的重视具体表现为总是缺席实践课程、实践课上动手较少、不能认真完成实践报告；教学设施不足具体表现为缺少实训基地、环境监测实验室监测设备不足、没有可供学生进行模拟学习的软件。

三、仿真技术在环境监测专业教学中的应用

1.仿真技术在课堂教学中的应用

在课堂教学中应用仿真技术，教师需要对教学内容进行深度剖析，并划分教学内容结构；将教学内容中的重点难点知识提炼出来，根据这些知识点的特点，确认哪些知识点需要应用仿真技术、哪些知识点不需要应用仿真技术。对需要应用仿真技术的知识点，如水体污染监测、大气污染指标监测、噪声污染指标监测、土壤污染指标监测、固体废物监测、放射性污染监测、监测方案设计、采样技术等知识，采用动画、图片、仿真课件相结合的方式直观教学，并采用仿真软件进行仿真演示，通过运用定性定量分析法，获得不同的仿真结果，要求学生分组讨论、并设计不同条件下实施监测的具体方案。

2.仿真技术在实验教学中的应用

在环境监测专业的实验教学中，很多中职学校由于受设备稀缺、实验经费及维护困难等方面的限制，使学生缺少接触、亲身操作相应实验仪器设备的机会。在实验教学中借助仿真技教学平台，其系统简单、易操作且成本低的特点，可满足学生掌握实验操作的基本技能的需求。通过环境监测仿真实验为学生讲解学习环境监测仪器的使用方法以及如何在不同的条件下实施环境监测的方法，让学生观测不同参数下仿真曲线的变化；通过环境监测实物演示实验引导学生联系仿真实验学习并掌握环境监测方法的真实实施，让学生在实际动手操作中提高自身的专业知识和操作技能水平。

3.仿真技术在实训教学中的应用

在实训教学中应用仿真技术，教师需要构建“以实训基地教学为主、以虚拟仿真实训系统或仿真实训室教学为辅”的实训教学模式，将虚拟型实训与实境型实训相结合；在实际实训过程中穿插虚拟仿真实验，以仿真实验夯实学生环境监测理论知识基础；向学生演示仿真课件，要求学生根据实训内容制作出具体的环境监测方案，并运用仿真软件进行模拟，通过发现、分析并处理仿真过程中的问题，对环境监测方案进行修改与完善；运用修改与完善后的环境监测方案完成实训内容。

4.仿真技术在课程设计中的应用

在课程设计中应用仿真技术，教师需要根据学生的心理特点布置学生感兴趣的课程设计任务，如宿舍内空气质量监测与评价、植物净化室内空气的探讨、学校环境污染现状调查等，让学生自由选择；采用“引导——实践”式的教学方式进行；引导环节中，利用仿真课件向学生讲述课程设计的步骤、实现方式以及需要达到的目标；设计过程采用课堂集中辅导、分散设计的方式进行；要求学生使用仿真软件对制定的环境监测方案进行验证。

结语

从以上论述中可知，仿真技术是一种使用仿真手段复现系统实际发生过程的、基于计算机网络技术的模拟现实技术，其具有沉浸性、交互性、虚幻性以及逼真性的特点。当前，环境监测专业教学中存在教学内容陈旧、保姆式教学法应用较多、学生普遍缺乏对实验与实训课程的重视以及教学设施不足问题。要有效解决这些问题，可在课堂教学、实验教学、实训教学以及课程设计等教学环节应用仿真技术。只有将仿真技术融入到环境监测专业教学的每个环节，才能够充分发挥仿真技术的功能与作用，进而提高环境监测专业教学的课堂有效性。