Matlab软件在环境影响评价教学中的融合

廖千家骅，商景阁，郭瑞昕，陈建秋

（中国药科大学工学院，江苏 南京 211198）

1 课程改革目的

环境影响评价课程是环境科学专业的重要专业课之一，同时也是一门实践性非常强的课程，也是学生走向工作岗位后应用得较多的一门课程。建设项目在不同环境介质中的影响预测和评价是教学的重难点，预测需要数值模拟过程，这相对较为抽象。在实际项目的环境影响评价中，数值模拟过程可以借助于现有的模型，但对于一门理论课程的教学而言，除了要会用已有模型之外，对数值模拟过程的深度理解才能让学生真正掌握课程的核心，理解污染物在环境中的变化，为今后的环境影响评价实际项目工作中提供坚实的理论基础，做到以不变应万变。因此，环境影响评价课程以提升应用能力训练为目标，借助于通用软件工具对建设项目在不同环境介质中的影响预测和评价进行深度教学，既可以对课程理论知识进行深度学习，也可以通过自主教学的方式调动学生的学习热情。

本课程改革的具体目标为：（1）通过让学生在环评中应用实训课上的软件操作过程，在模型的软件编辑过程中使学生能进一步理解环境影响评价预测模型的含义，加深对理论知识的巩固。（2）基于实训能力的学习过程中能为专业课的深度学习打下基础。（3）环境影响评价是一门应用型非常强的学科，是学生今后工作中可能涉及的重要内容之一，增强学生应用能力。

2 课程改革思路和基础

环境影响评价主干内容为建设项目和规划对环境影响评价的现状分析与评价以及项目和规划实施后对环境的预测影响与评价。本门课程的难点之一为对环境影响的预测，包括了大气环境、水环境、土壤、地下水等介质中的污染物预测和评估，其过程复杂、分析烦琐，往往需要借助计算模拟。因此对上述过程的理解和分析尤为重要，往往需要借助能进行数据深层次计算分析的软件。

Matlab软件代表矩阵和实验室，具有强大的数值运算与处理能力，不仅自带强大的函数库，而且还允许用户进行自编程，实现特定的功能。Matlab能极大地简化计算过程，可直接调用其函数并赋予实际函数。因此，尽管目前在污染物的环境评价与预测方面有一些成熟的模型，但因为Matlab灵活、简便的特点，Matlab在环境影响评价中的应用较为广泛[1]，已经有不少学者把水环境中的、大气环境中污染物预测的过程进行Matlab的应用[2-4]。以上为本课程改革提供了理论基础。

3 课程改革方案设计

（1）课程的融入基础。中国药科大学环境科学专业开设了一门特色课程——环保能力综合实训，这门课程基于环境科学专业所应用的一些软件进行深度教学，其中包括了Matlab软件。同时环境影响评价和环保能力综合实训的课程时间均设置在大三下，时间上具有重合性，可以实现环评的预测过程在实训课中的融入。

（2）融入模式。采用环境影响评价课堂中介绍预测原理、实训课中开展练习的主线模式，配合eclass网络教学平台进行辅助教学，包括资料的提前发放、课后练习、测试等内容。本部分在实训课中所占学时为15学时。具体内容的学时分配如表1（P196）。

表1 课程设计内容及学时分配

（3）扩展题补充。设置提高扩展题部分，如污染物在土壤介质中随时间和空间变化的二维扩散模型，这类模型中需要用到ode45函数求解常微分方程，要求学生有较高的数学求解能力，提高扩展题型有利于部分学有余力同学的提升。课后练习和测试都紧密围绕课堂内容进行展开，有利于学生进行复习和巩固。

4 课程改革的实施、成效和反思

在一学期授课结束后，在实训课中进行了课堂随机测试和期末考试。课堂随机测试效果良好，考核日常教学内容，平均分基本能达80分以上。期末考核了单因子指数部分、SP曲线的绘制和地下水评估中的二维扩散模式，结果显示：前面两部分内容相对来说较为简单，正确率90%以上；二维扩散模式部分较难，也能达到正确率60%以上。

在教学结束后进行了问卷调查，考核本门实训课在环评中的应用成效。问卷对象为1个实训班的同学28人，收到有效问卷回复22人，问卷重点为环境影响评价理论内容和实训部分的有机结合、不同内容的掌握程度以及其他建议等。问卷统计结果见表2。

表2 问卷调查成效

通过平时考核、期末考试和问卷调查，可以发现本教改达到了预定的目标，但是部分内容还需要改进：（1）学生对灰色关联度的掌握程度普遍不高，同时这部分内容在实际环评应用中的比例也不高，因此在后续教学中，可以放到提高扩展部分。（2）Matlab绘制三维复杂图形等更有优势，对高斯烟羽扩散模型的应用较好，后续应增加课后练习；简单SP二维图可以采用Matlab生成曲线+Origin绘图等方式，得到更为精美的SP曲线图。（3）拟增加课时，同时进一步增加资料库的数据，强化软件学习。

5 结语

本教改围绕Matlab在环境影响评价领域的应用开展实训教学，在学习软件的同时也能巩固理论基础、扩展思维，对学生应用能力的提升起到明显帮助作用，为今后工作中相关知识的灵活运用打下基础。