仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)教學(xué)中的應(yīng)用

　　[摘 要]環(huán)境監(jiān)測(cè)是一門(mén)以實(shí)踐為主的高職課程，通過(guò)引入仿真實(shí)驗(yàn)，能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，豐富了教學(xué)形式和內(nèi)容，是現(xiàn)代教育技術(shù)的重要手段。
　　[關(guān)鍵詞]仿真實(shí)驗(yàn)　環(huán)境監(jiān)測(cè) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)　應(yīng)用
　　
　　教高[2006]16號(hào)文提出，要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，開(kāi)發(fā)虛擬工廠、虛擬車(chē)間、虛擬工藝、虛擬實(shí)驗(yàn)。仿真技術(shù)是一門(mén)新興的綜合性信息技術(shù)，現(xiàn)已應(yīng)用于物理、化工、電子等應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科的教學(xué)。環(huán)境監(jiān)測(cè)作為一門(mén)以實(shí)踐為主的應(yīng)用性強(qiáng)的高職課程。以動(dòng)畫(huà)的形式展示實(shí)驗(yàn)過(guò)程，取得了良好的效果。
　　
　　一、環(huán)境監(jiān)測(cè)仿真技術(shù)簡(jiǎn)介
　　
　　環(huán)境監(jiān)測(cè)仿真技術(shù)是利用Authorware制作的一系列動(dòng)畫(huà)，展示儀器設(shè)備的連接和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，真實(shí)體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目操作全過(guò)程，同時(shí)展示不規(guī)范操作，糾正學(xué)生在操作過(guò)程中的錯(cuò)誤行為。同時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教育的作用，外出實(shí)習(xí)學(xué)生隨時(shí)可學(xué)習(xí)、提高。具有準(zhǔn)確、高效、全面體現(xiàn)操作過(guò)程和遠(yuǎn)程教育的優(yōu)點(diǎn)。
　　
　　1　準(zhǔn)確
　　仿真實(shí)驗(yàn)以國(guó)家環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)進(jìn)行內(nèi)容設(shè)計(jì)，按照操作步驟對(duì)內(nèi)容進(jìn)行劃分，如溶解氧的測(cè)定，劃分為取樣、氧固定、碘析出、滴定和數(shù)據(jù)處理五步。由于在滴定過(guò)程有顏色的變化，并且對(duì)加入淀粉指示劑的時(shí)機(jī)也有嚴(yán)格要求，因此根據(jù)顏色變化和加入指示劑時(shí)機(jī)進(jìn)行細(xì)化，對(duì)每個(gè)步驟和要點(diǎn)分別進(jìn)行展示，同時(shí)強(qiáng)調(diào)操作注意事項(xiàng)，引起學(xué)生的注意，盡量避免學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)不應(yīng)用的錯(cuò)誤。
　　
　　2　高效
　　學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于均為新實(shí)驗(yàn)，僅靠教師的講解和圖片、教學(xué)錄像展示，學(xué)生容易忽略關(guān)鍵步驟，通過(guò)仿真技術(shù)的應(yīng)用。能夠?qū)⒅攸c(diǎn)全部展現(xiàn)出來(lái)，加深了學(xué)生的印象，減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程錯(cuò)誤幾率，提高了實(shí)驗(yàn)成功率。
　　
　　3　體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)操作全過(guò)程
　　以溶解氧的測(cè)定為例，根據(jù)操作過(guò)程劃分為5個(gè)步驟16個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，通過(guò)16個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)將實(shí)驗(yàn)全過(guò)程進(jìn)行展示，使學(xué)生在操作之前將關(guān)鍵點(diǎn)全部掌握，提高了實(shí)驗(yàn)質(zhì)量。
　　
　　4　適于開(kāi)展遠(yuǎn)程教育
　　高職學(xué)生的學(xué)習(xí)包括校內(nèi)學(xué)習(xí)和校外實(shí)習(xí)兩個(gè)主要階段。對(duì)于單個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目而言，在校內(nèi)進(jìn)行兩次操作，即新項(xiàng)目學(xué)習(xí)和校內(nèi)實(shí)習(xí)，經(jīng)過(guò)這兩次實(shí)踐操作仍然難以達(dá)到熟練應(yīng)用的程度，在實(shí)習(xí)過(guò)程中仍會(huì)遺漏個(gè)別關(guān)鍵環(huán)節(jié)，造成應(yīng)用效果不佳。在實(shí)施仿真技術(shù)以后，在實(shí)習(xí)之前和實(shí)習(xí)過(guò)程中隨時(shí)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生動(dòng)手能力，也得到了用人單位的認(rèn)可。
　　
　　二、環(huán)境監(jiān)測(cè)仿真實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用
　　
　　以溶解氧的測(cè)定為例介紹仿真實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用。
　　1　仿真實(shí)驗(yàn)的組成
　　本仿真實(shí)驗(yàn)有5個(gè)步驟16個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)構(gòu)成。5個(gè)步驟：取樣、氧固定、碘析出、滴定和數(shù)據(jù)處理。16個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：取樣3個(gè)，虹吸管插入溶解氧底部、水樣溢出半瓶左右、蓋塞子(旋轉(zhuǎn)蓋上兵防止產(chǎn)生氣泡)；氧固定4個(gè)。打開(kāi)塞子(旋轉(zhuǎn)打開(kāi)，以防產(chǎn)生氣泡)、加試劑時(shí)移液管深入液面、蓋塞子、搖勻；碘析出4個(gè)，打開(kāi)塞子、加試劑時(shí)移液管深入液面以下、蓋塞子、搖勻；滴定4個(gè)，快速滴定、顏色呈現(xiàn)淡黃色、加入淀粉變藍(lán)色、滴定至藍(lán)色剛好褪去；數(shù)據(jù)處理]個(gè)，正確處理數(shù)據(jù)。
　　2　取樣操作
　　本操作為3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，虹吸管插入溶解氧底部、水樣溢出半瓶左右、蓋塞子(旋轉(zhuǎn)蓋上兵防止產(chǎn)生氣泡)。向溶解氧瓶加水樣時(shí)，虹吸管要插入溶解氧瓶底部，防止在加樣過(guò)程中空氣中的進(jìn)入水樣。水樣取樣終點(diǎn)為水樣溢出半瓶左右，目的是先加入的水樣會(huì)有氧氣進(jìn)入，通過(guò)溢出半瓶左右能夠?qū)⑦@部分水樣盡可能的排出瓶，減少取樣過(guò)程中外部氧氣的影響。在蓋塞子時(shí)根據(jù)塞子的形狀進(jìn)行選擇蓋塞方式，一般溶解氧瓶塞子為尖頭塞，可以直接蓋塞，但在蓋塞時(shí)要將塞子邊旋轉(zhuǎn)邊蓋，這樣能防止瓶?jī)?nèi)產(chǎn)生氣泡，同時(shí)密閉效果好。
　　3　氧固定操作
　　氧固定操作分為4個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，打開(kāi)塞子、加試劑時(shí)移液管深入液面、蓋塞子、搖勻。在打開(kāi)塞子時(shí)要旋轉(zhuǎn)打開(kāi)，以防產(chǎn)生氣泡。加試劑(1mL硫酸錳，2mL堿性碘化鉀)時(shí)，移液管要插入液面以下，然后松開(kāi)手，使溶液自行流出，在溶液流出的同時(shí)提起移液管，當(dāng)移液管移出頁(yè)面的同時(shí)溶液恰好加完。加液完畢后迅速蓋上瓶塞，蓋瓶塞時(shí)要求輕輕旋轉(zhuǎn)蓋上。然后搖勻。在搖勻時(shí)，要求一只手托底，另一只手壓住塞子并用手握住瓶口，上下翻轉(zhuǎn)。
　　4　碘析出操作
　　碘析出分為4個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，打開(kāi)塞子、加試劑時(shí)移液管深入液面以下、蓋塞子、搖勻。輕輕旋轉(zhuǎn)打開(kāi)蓋子，加入1.5mL(1+1)硫酸(將移液管插入液面以下)，然后輕輕旋轉(zhuǎn)蓋上蓋子，雙手握緊溶解氧瓶翻轉(zhuǎn)搖勻，使沉淀完全溶解后放人暗處5分鐘，如有沉淀將滴加數(shù)滴硫酸至沉淀完全溶解，但不能加入太多，以防溶液酸度過(guò)大。
　　5　滴定操作
　　滴定操作包括4個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，快速滴定、顏色呈現(xiàn)淡黃色、加入淀粉變藍(lán)色、滴定至藍(lán)色剛好褪去。本實(shí)驗(yàn)要求快速滴定，當(dāng)顏色變?yōu)榈S色時(shí)停止滴定，加入淀粉指示劑。此時(shí)溶液變?yōu)樗{(lán)色，繼續(xù)滴定，直至溶液藍(lán)色剛好褪去。在加入淀粉指示劑時(shí)控制好顏色，當(dāng)顏色太深時(shí)含碘較多，加入的淀粉能夠?qū)⒌鈫钨|(zhì)包覆起來(lái)，致使滴定結(jié)果偏小。
　　6　數(shù)據(jù)處理
　　數(shù)據(jù)處理采用自動(dòng)計(jì)算的方式，在輸入硫代硫酸鈉溶液濃度(moL／L)、滴定消耗硫代硫酸鈉溶液體積(mL)、滴定時(shí)所取溶液體積(mL)后能夠計(jì)算出溶解氧濃度(mg／L)。
　　
　　三、仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果分析
　　
　　本仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)施以來(lái)，在進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)教學(xué)中取得了良好的效果。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　
　　1　提高了學(xué)生的主動(dòng)性和積極性
　　仿真實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)的任課教師講授相比較，仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛑庇^、形象的將實(shí)驗(yàn)全過(guò)程展現(xiàn)出來(lái)，改變了傳統(tǒng)講授中雖然講解清楚但學(xué)生總掌握不住關(guān)鍵操作的不足，學(xué)生通過(guò)看得見(jiàn)的“實(shí)驗(yàn)操作”將關(guān)鍵點(diǎn)掌握、理解。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中減少了錯(cuò)誤，使實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。學(xué)生提高了學(xué)習(xí)興趣，在課前即可自己根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，在實(shí)驗(yàn)時(shí)與任課教師進(jìn)行討論、互動(dòng)，課堂氣氛活躍，同時(shí)提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性。
　　
　　2　抽象的問(wèn)題形象化，復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利開(kāi)展
　　在環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)中。經(jīng)常根據(jù)顏色變化來(lái)判斷關(guān)鍵點(diǎn)和終點(diǎn)，關(guān)鍵點(diǎn)和終點(diǎn)把握不準(zhǔn)會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果造成影響。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)可以將顏色變化過(guò)程和需要控制的顏色變化點(diǎn)(范圍)明確的展現(xiàn)出來(lái)，給學(xué)生以直觀感受，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中更容易把握滴定關(guān)鍵點(diǎn)和終點(diǎn)，進(jìn)而保證了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利開(kāi)展。
　　
　　3　提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力
　　環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容組織和企業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作都是以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間只能學(xué)習(xí)幾個(gè)常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，有大量的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目在校學(xué)習(xí)期間不能涉及。在踏上工作崗位以后邊學(xué)習(xí)邊應(yīng)用，效果難以保證，因此，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作，逐步提高閱讀國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的能力，提高綜合應(yīng)用能力，在使用其他監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)能較好的應(yīng)用。
　　
　　四、結(jié)論
　　
　　通過(guò)對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)的使用看，為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了良好的學(xué)習(xí)平臺(tái)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，是高職教育與實(shí)驗(yàn)技術(shù)的一個(gè)進(jìn)步，是現(xiàn)代教育的重要手段，具有良好的應(yīng)用前