信息化技術在環境監測課程中的應用

岳文奇

摘要：環境監測課程是環境工程技術專業學生從事環境類相關工作崗位的核心課程。本文以區域環境現場監測項目為例，分析了環境監測課程在傳統教學中的現狀以及存在的問題，闡述了信息化技術在教學中的優勢和必要性，評價了信息化背景下環境監測課程的教學效果，并提出了信息化教學的建設性意見。

關鍵詞：環境監測;信息化技術;仿真軟件;網絡學習平臺

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094-（2018）12C-0024-04

一、概述

環境監測是環境工程技術專業的必修課程，也是學生將來從事環境類相關工作崗位的核心課程。通過本課程的學習，學生能夠掌握各種介質污染物測定的基本原理和方法，具備監測計劃制訂、樣品采集、測定分析和數據處理的專業技能，培養崗位所需的環保意識、安全意識和責任意識，為畢業后從事環境監測、環境污染分析測試、環境污染治理等工作奠定基礎。

在傳統教學中，涉及的測定儀器配置有限、維護復雜，導致學生人均操作時間得不到保障。受限于授課時間，教師無法及時、有效地分析評價每位學生的監測計劃、測定過程和監測數據。鑒于此，我們在環境監測課程教學中合理引入了信息化技術，為課程教學提供了新的思路，有效彌補了傳統教學中的不足。

環境監測課程中的信息化技術，改變了傳統課堂教師為主、學生為輔的教學模式，使學生成為學習的主動探索者。通過環境監測網絡教學平臺，學生能夠自主學習微課、交互式動畫、國標、電子教材等資源，借助在線測試自我檢測、查漏補缺，在討論版上互動交流。通過環境監測仿真實訓平臺，學生能夠進行有針對性地監測計劃檢查、有效地仿真操作訓練和快速高效地數據分析。

二、環境監測課程在傳統教學中的現狀分析

環境監測課程通過理論教學，讓學生理解環境監測的基本概念和原理;通過實踐教學，培養學生的基本操作技能。在傳統教學模式中，環境監測課程存在以下問題。

（一）儀器配置有限，設備藥品損耗大

區域環境現場監測項目除了要求學生掌握基本化學分析方法以外，還要求學生會操作便攜式水質測定儀、便攜式大氣測定儀、便攜式氣相色譜儀、微波消解儀、火焰原子吸收光譜儀等多種采樣儀器、預處理儀器和測定儀器，涉及儀器種類繁多。在傳統教學中以教師操作演示、學生觀摩為主要教學形式，學生因操練機會少而對儀器操作步驟不熟悉，無法滿足監測企業對現場測定人員的能力要求。現場監測儀器價格昂貴，使用過程中因學生錯誤操作導致的耗材損耗、設備維護，將大大增加教學成本。

（二） 教學內容抽象，監測情境缺失

本項目涉及的采樣儀器、預處理儀器和測定儀器均無法拆分。因此，學生在學習儀器操作的過程中，只能觀察儀器的外觀和構件，而無法了解其內部構造。在傳統教學中，教師僅僅通過語言和圖片的形式講解儀器內部結構及復雜的原理。對于理論基礎相對薄弱的高職學生來說，這種教學方式顯得枯燥、抽象、難以理解。同時，監測情境的缺失，導致學生對于儀器的學習和對于監測現場的分析是割裂開的。學生能夠記住儀器使用步驟，但是無法制訂出切實可行的監測計劃，尤其是布點方案。當學生前往監測場地時，他們往往對于采樣點位的確定手足無措。

（三）缺乏全過程記錄，難以進行及時有效的多元評價

在傳統教學中，由于缺乏項目的全過程記錄，教師難以進行及時有效的多元評價、生成每位學生的個性化成長報告。例如，環境現場監測計劃的制訂較為復雜，涉及水、大氣、土壤等多環境要素的監測，同時還要考慮污染物在不同環境要素之間的相互轉移。同時受限于授課時間，教師難以兼顧每位學生的計劃細節，導致教師無法準確了解每位學生對于監測知識的掌握情況。

（四）數據真實性難以評判，數據分析耗時較長

近年來，我國環境監測數據造假事件頻出，環保部、環境監測行業企業對于員工的數據責任意識愈發重視。傳統教學中，學生遞交的現場監測異常數據，原因可能是監測方法和步驟的錯誤、記錄抄寫的錯誤、因進度緩慢而直接編造等，教師難以做出準確的判斷。學生完成現場測定返回教室后，需要進行數據處理、誤差分析和污染物趨勢分析。數據的記錄和處理、全班數據的置信范圍計算和污染物趨勢分析均在紙質表格中進行，對學生的計算能力、細心程度要求較高，該任務往往耗時較長。

針對以上問題，將信息化技術合理地引入環境監測的課堂，滿足面向信息化社會的需求，使學生由模仿者向探求者轉變，可以改善環境監測傳統教學的現狀。

三、信息化技術在環境監測課程中的應用

（一）促進理實一體化教學，減少教學支出

環境現場監測涉及儀器種類繁多，所包含的水、土壤、大氣的采樣器、預處理儀器、測定儀器等多達20多種，且部分儀器價格昂貴，若操作有誤，可能導致儀器損壞。可以通過仿真軟件的模擬監測功能，輔助學生反復練習不同儀器的操作。軟件實時記錄學生操作步驟并進行評分，若學生違反安全操作或出現嚴重的步驟性操作問題，學生將重新練習直至通過仿真操作考核。

通過仿真軟件的有效使用，學生能快速掌握各種儀器的操作過程，具備現場監測的技能，使理論知識與實踐操作有機結合。同時，通過模擬練習降低了學生的操作錯誤，減少了實驗耗材和設備維護成本，加強了學生綠色實驗和安全實驗的意識。

（二）輔助理論教學，基于工作導向

針對環境現場監測儀器內部結構不可見、原理抽象的問題，我們在仿真軟件中嵌入了相應的微課、交互式動畫等學習資源，為學生提供動靜結合、生動逼真的學習內容，激發學生的學習興趣，調動其學習積極性。通過手機結構拆分APP，學生可以將儀器內部結構以3D爆炸圖的形式展開，輔以原理動畫學習，促進學生對儀器結構和原理的認知，有助于測定分析工作的高效開展。

基于真實的工作任務，我們在現有虛擬仿真軟件的基礎上，融入了布點、指標和儀器選擇、質量控制等監測內容，并與本課程對應，將所有儀器置于同一場景中，實現了真實工作情境的高度仿真，有助于學生根據工作場景制訂計劃。例如，學生可以根據布點方案，在企業版互動地圖軟件上標注監測點位，在現場測定時直接鎖定監測點位，節省了監測時間。

（三）記錄項目全過程，進行及時有效的多元評價

區域環境現場監測項目以學校二期建設區域環境現場監測為主線開展教學，學生接到工作單后，信息的收集、監測計劃的制訂和檢查、現場監測的實施、信息的反饋及評價拓展，都由學生自主完成。通過信息化手段的合理運用，我們可以記錄項目的全過程，有助于開展及時有效的多元評價。

課前，學生通過學習平臺預習并通過考核，教師根據平臺數據了解學生預習情況。課中，學生借助仿真軟件進行針對性的計劃檢查和有效的操作技能訓練，系統記錄學生操作過程并進行過程性評價。在實地監測中，教師通過環境監測車整體把握學生布點情況，質控組詳細記錄測定組的測定情況并對測定數據進行抽查。教師巡視指導，對測定組數據準確性、操作規范性以及質控組的記錄過程進行評價，并判斷抽查準確性。課后，教師對每個小組的實驗報告進行評價。

（四）引入企業質量控制理念，提高數據分析效率

本項目通過引入環境監測第三方企業質量控制理念，設置質控組記錄測定組的實操過程并抽查其測定數據。測定組將原始測定數據第一時間上傳平臺，供教師監督，從而培養學生實事求是的數據責任意識。

在數據分析過程中，學生將平臺的實驗數據導出，通過Excel進行置信范圍計算、剔除可疑值，選擇可靠的數據進行污染趨勢分析。教師提供電子模板幫助學生梳理繁雜的數據，整理污染物在各介質中的變化趨勢。一系列信息化手段的使用，提高了學生數據分析的效率和準確性。

四、教學效果與反思

在信息化技術日益發展的今天，改革傳統的環境監測課程教學模式勢在必行。在區域環境現場監測項目中，我們運用合理的信息技術手段，幫助學生進行針對性的計劃檢查、有效的操作技能訓練、快速的數據分析，使學生通過探究、自主完成復雜環境下的項目學習。

在今后的教學中，我們將進一步整合校企合作資源，豐富軟件的監測場景，增加應急監測、事故模擬等功能，提高學生綜合運用知識解決問題的能力。同時，我們將用好環境監測名師工作室這一平臺，深入進行行業企業調研，開發綜合性項目，為企業培養更多綜合性、全面型的人才。

責任編輯：馮志軍

Application of Information Technology in the Environmental Monitoring Course： A Case Study

YUE Wen-qi

（Nanjing Technical Vocational College， Nanjing 210019， Jiangsu Province）

Abstract： Environmental Monitoring is the core course for the students majoring in Environmental Engineering Technology to engage in the environmental related jobs. Taking the project of regional environmental field monitoring as an example， this paper analyses the current situation and problems of Environmental Monitoring course in traditional teaching， expounds the advantages and necessity of information technology in teaching， evaluates the teaching effect of Environmental Monitoring course under the background of information technology， and puts forward constructive suggestions for the information-based teaching.

Key words： environmental monitoring; information technology; simulation software; network learning platform