淺談仿真技術在環境監測專業教學中的應用

張瀟予

（海南省技師學院 海南海口 571100）

引言

針對中職學生文化基礎弱，學習自主性差，動手能力較強等特點，結合環境監測專業教學內容來看，大部分知識與技能單靠傳統課堂教學模式很難達到很好的教學效果，很多理論知識需要學生在具體的實踐中學習、領會并掌握。但是，在實際教學過程中，由于實訓設施設備缺乏或落后等原因，學生并不能離開課堂深入到實際的環境監測工作中去學習相關理論知識，所學知識常常與實際工作所需技能相差甚遠。仿真技術作為一種模擬現實技術，能夠模擬真實環境的變化。通過仿真技術，學生不用深入到實際中就能體驗到實際工作場景及設備的使用，在提高學生的學習興趣及自主性的同時，也可提高自身的知識和技能水平。因此，將仿真技術應用于環境監測專業教學中是提高課堂有效性的重要手段。

一、仿真技術的內涵與特點

所謂仿真技術，就是一種應用仿真手段復現實際系統發生過程的、基于計算機網絡技術的模擬現實技術。仿真的內容包括物性數據庫、單元操作模型庫、模型求解算法庫、仿真環境及其輸入輸出；仿真的工具包括仿真硬件與仿真軟件；仿真的方法包括建立仿真模型、做仿真實驗。

仿真技術具有沉浸性、交互性、虛幻性、逼真性的特點。其沉浸性主要體現在仿真技術的使用者能通過身體感覺器官的感知獲得身臨其境的感受，給人所有感知信息的功能；其交互性主要體現在仿真技術的使用者可對仿真環境進行控制，而仿真環境也能夠作用于仿真技術的使用者，并對使用者的操作予以實時的反應；其虛幻性主要體現在模擬出來的環境是虛幻的，包括以前客觀存在或者現實真實存在的環境、當前不存在但是以后課程會出現的環境以及不存在且存在人們想象中的環境；其逼真性主要體現在人通過仿真環境感知到的內容與實際世界感知到的內容一樣。

二、環境監測專業教學現狀分析

當前，環境監測專業教學中主要存在教學內容陳舊、保姆式教學法應用較多、學生缺乏對實踐課程的重視以及教學設施不足等問題。教學內容與實際環境監測工作脫節具體表現為教學內容不能符合環境監測知識與技術的發展、缺少綜合性的實驗教學、教學內容難以培養學生的創造性思維；保姆式教學法應用較多具體表現為無論是課堂教學，還是實驗與實訓教學，亦或者是課程設計，教師都將怎么做、遇到問題怎么辦的方法告知了學生，導致學生不會獨立思考；學生缺乏對實踐課程的重視具體表現為總是缺席實踐課程、實踐課上動手較少、不能認真完成實踐報告；教學設施不足具體表現為缺少實訓基地、環境監測實驗室監測設備不足、沒有可供學生進行模擬學習的軟件。

三、仿真技術在環境監測專業教學中的應用

1.仿真技術在課堂教學中的應用

在課堂教學中應用仿真技術，教師需要對教學內容進行深度剖析，并劃分教學內容結構；將教學內容中的重點難點知識提煉出來，根據這些知識點的特點，確認哪些知識點需要應用仿真技術、哪些知識點不需要應用仿真技術。對需要應用仿真技術的知識點，如水體污染監測、大氣污染指標監測、噪聲污染指標監測、土壤污染指標監測、固體廢物監測、放射性污染監測、監測方案設計、采樣技術等知識，采用動畫、圖片、仿真課件相結合的方式直觀教學，并采用仿真軟件進行仿真演示，通過運用定性定量分析法，獲得不同的仿真結果，要求學生分組討論、并設計不同條件下實施監測的具體方案。

2.仿真技術在實驗教學中的應用

在環境監測專業的實驗教學中，很多中職學校由于受設備稀缺、實驗經費及維護困難等方面的限制，使學生缺少接觸、親身操作相應實驗儀器設備的機會。在實驗教學中借助仿真技教學平臺，其系統簡單、易操作且成本低的特點，可滿足學生掌握實驗操作的基本技能的需求。通過環境監測仿真實驗為學生講解學習環境監測儀器的使用方法以及如何在不同的條件下實施環境監測的方法，讓學生觀測不同參數下仿真曲線的變化；通過環境監測實物演示實驗引導學生聯系仿真實驗學習并掌握環境監測方法的真實實施，讓學生在實際動手操作中提高自身的專業知識和操作技能水平。

3.仿真技術在實訓教學中的應用

在實訓教學中應用仿真技術，教師需要構建“以實訓基地教學為主、以虛擬仿真實訓系統或仿真實訓室教學為輔”的實訓教學模式，將虛擬型實訓與實境型實訓相結合；在實際實訓過程中穿插虛擬仿真實驗，以仿真實驗夯實學生環境監測理論知識基礎；向學生演示仿真課件，要求學生根據實訓內容制作出具體的環境監測方案，并運用仿真軟件進行模擬，通過發現、分析并處理仿真過程中的問題，對環境監測方案進行修改與完善；運用修改與完善后的環境監測方案完成實訓內容。

4.仿真技術在課程設計中的應用

在課程設計中應用仿真技術，教師需要根據學生的心理特點布置學生感興趣的課程設計任務，如宿舍內空氣質量監測與評價、植物凈化室內空氣的探討、學校環境污染現狀調查等，讓學生自由選擇；采用“引導——實踐”式的教學方式進行；引導環節中，利用仿真課件向學生講述課程設計的步驟、實現方式以及需要達到的目標；設計過程采用課堂集中輔導、分散設計的方式進行；要求學生使用仿真軟件對制定的環境監測方案進行驗證。

結語

從以上論述中可知，仿真技術是一種使用仿真手段復現系統實際發生過程的、基于計算機網絡技術的模擬現實技術，其具有沉浸性、交互性、虛幻性以及逼真性的特點。當前，環境監測專業教學中存在教學內容陳舊、保姆式教學法應用較多、學生普遍缺乏對實驗與實訓課程的重視以及教學設施不足問題。要有效解決這些問題，可在課堂教學、實驗教學、實訓教學以及課程設計等教學環節應用仿真技術。只有將仿真技術融入到環境監測專業教學的每個環節，才能夠充分發揮仿真技術的功能與作用，進而提高環境監測專業教學的課堂有效性。