“計(jì)算機(jī)在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用”實(shí)踐課程教學(xué)探討

李薇　馬宏飛　馬會(huì)強(qiáng)　姜虎生

[摘 要]隨著信息化時(shí)代的發(fā)展，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為各個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域不可缺少的應(yīng)用設(shè)備。信息化時(shí)代的發(fā)展，使計(jì)算機(jī)越來(lái)越多地應(yīng)用到各門課程中。在“計(jì)算機(jī)在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用”課程的教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)注重學(xué)生在環(huán)境科學(xué)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)的能力的培養(yǎng)。教學(xué)內(nèi)容以常用軟件介紹為主，同時(shí)介紹網(wǎng)上信息檢索方法。課程內(nèi)容要與時(shí)俱進(jìn)，不斷更新。

[關(guān)鍵詞]計(jì)算機(jī) 環(huán)境科學(xué) 實(shí)踐課程

[中圖分類號(hào)] G642[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 2095-3437（2015）06-0091-02

信息化時(shí)代的發(fā)展，使計(jì)算機(jī)越來(lái)越多地應(yīng)用到各門課程中。針對(duì)環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)科特點(diǎn)，我們應(yīng)圍繞課程構(gòu)建，有針對(duì)性地對(duì)環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生講授相關(guān)計(jì)算機(jī)知識(shí)，更新教學(xué)內(nèi)容，以便于提高學(xué)生的綜合能力。

一、基本目標(biāo)

在“計(jì)算機(jī)在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用”實(shí)踐課程教學(xué)中，要讓學(xué)生能夠比較全面地掌握與專業(yè)相關(guān)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，并能將其應(yīng)用于實(shí)際工作中。以學(xué)生實(shí)際操作為主，教師講授為輔。充分利用現(xiàn)有的軟件及技術(shù)，借鑒計(jì)算機(jī)專業(yè)教師教學(xué)技術(shù)和方法，提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。通過(guò)本門課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠自己繪制平面布置圖、繪制反應(yīng)裝置圖、繪制設(shè)備圖、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、制作多媒體課件等，并能利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息檢索。

二、課程設(shè)置

本門課程要求學(xué)生有一定英語(yǔ)水平和環(huán)境專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，時(shí)間安排在大三下學(xué)期期末，集中上課，總學(xué)時(shí)為兩周。課程由教師講解、演示，學(xué)生上機(jī)隨教師一起操作，并進(jìn)行習(xí)題、作業(yè)練習(xí)以加深印象。教師可對(duì)學(xué)生上機(jī)進(jìn)行監(jiān)控及輔導(dǎo)?？啥喟嗍谡n，但需保證每人一臺(tái)計(jì)算機(jī)。學(xué)習(xí)本課程后學(xué)生正好可將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于畢業(yè)論文和實(shí)際工作中?？己瞬扇　俺銮?聽(tīng)課狀態(tài)+實(shí)際操作+作業(yè)”的方式。

三、課程內(nèi)容

（一）環(huán)境科學(xué)相關(guān)軟件

1.數(shù)據(jù)處理及繪圖軟件

環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)經(jīng)常有大量數(shù)據(jù)需要分析及繪圖，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作等多方面也都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)的輔助。常用的軟件主要有Excel、Origin、Access、SPSS等，可繪制各種散點(diǎn)圖、折線圖、柱形圖、條形圖等;可以對(duì)圖形添加趨勢(shì)線，得出曲線方程及相關(guān)性;可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排列和篩選，并且可導(dǎo)入外部大量數(shù)據(jù)，如紅外光譜數(shù)據(jù)等進(jìn)行繪圖。在Excel中還可以通過(guò)編輯小程序來(lái)完成一些特性的運(yùn)算。Excel的中文界面?zhèn)涫軐W(xué)生歡迎，Origin是全英文界面，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)有一點(diǎn)難度，函數(shù)的輸入也沒(méi)有Excel方便。但是Origin可以直接在圖形上進(jìn)行修改，及時(shí)保存了圖形，仍然可以從圖導(dǎo)出原始數(shù)據(jù)。從功能上來(lái)說(shuō)，Origin更強(qiáng)大些。Access有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)分析能力，利用Access的查詢功能，可以方便地進(jìn)行各類匯總、平均等統(tǒng)計(jì)，并可靈活設(shè)置統(tǒng)計(jì)的條件。比如在統(tǒng)計(jì)分析上萬(wàn)條記錄的數(shù)據(jù)時(shí)速度快且操作方便，這一點(diǎn)是Excel無(wú)法比擬的。SPSS集數(shù)據(jù)錄入、整理、分析功能于一身，基本功能包括數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計(jì)分析、圖表分析、輸出管理等。SPSS統(tǒng)計(jì)分析過(guò)程包括描述性統(tǒng)計(jì)、均值比較、一般線性模型、相關(guān)分析、回歸分析、對(duì)數(shù)線性模型、聚類分析、數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化、生存分析、時(shí)間序列分析等。本課程要求學(xué)生必須掌握Excel軟件，其他只作為了解。

2.圖文編排軟件

本科畢業(yè)論文撰寫(xiě)及科技論文寫(xiě)作都離不開(kāi)圖文編排，Microsoft Word具有強(qiáng)大的文字和圖表編輯功能，易修改，是必須掌握的。在本課程中主要讓學(xué)生掌握頁(yè)面、頁(yè)眉、頁(yè)腳、頁(yè)碼、行距等設(shè)置，格式刷、分節(jié)符、查找、替換、項(xiàng)目符號(hào)和編號(hào)等使用，三線表繪制，目錄生成等。此外，還要讓學(xué)生學(xué)會(huì)用“公式編輯器”編輯公式，使用“繪圖工具欄”繪制簡(jiǎn)單圖形及流程圖。

Microsoft Office Visio創(chuàng)建具有專業(yè)外觀的圖表，以便理解、記錄和分析信息、數(shù)據(jù)、系統(tǒng)和過(guò)程。在使用 時(shí)，以可視方式傳遞重要信息就像打開(kāi)模板、將形狀拖放到繪圖中以及對(duì)即將完成的工作應(yīng)用主題一樣輕松。如繪制基本流程圖就是把流程圖所需形狀圖直接拖拽到繪圖區(qū)，然后選擇連接線工具繪制連接線，再選擇箭頭方向，繪制方向箭頭，然后添加文字，比Microsoft Word繪制流程圖要簡(jiǎn)單便捷。

3.環(huán)境科學(xué)繪圖軟件

AutoCAD有完善的圖形繪制功能及強(qiáng)大的圖形編輯功能?？梢岳L制任意二維和三維圖形。在環(huán)境科學(xué)中，可用AutoCAD繪制平面布置圖、施工圖、剖面圖、工藝流程圖等。AutoCAD能以多種方式創(chuàng)建直線、圓、橢圓、多邊形、條件曲線等基本圖形對(duì)象，有強(qiáng)大的編輯功能，可以標(biāo)注尺寸、書(shū)寫(xiě)文字。同傳統(tǒng)的手工繪圖相比，用AutoCAD繪圖速度更快、精度更高且富有個(gè)性。

ChemWindow（CW）由Softshell Intern.Ltd.1989年推出首版，該軟件主要功能是繪出各種結(jié)構(gòu)和形狀的化學(xué)分子結(jié)構(gòu)式及化學(xué)圖形，具有其他繪圖軟件所不具備的化學(xué)分子圖形編輯功能。軟件中有四個(gè)附加圖形結(jié)構(gòu)庫(kù)，具有一些玻璃儀器和復(fù)雜化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)式模板，繪制復(fù)雜結(jié)構(gòu)式和反應(yīng)裝置圖時(shí)比較便捷。軟件還含有SymApps程序，可以顯示3D分子結(jié)構(gòu)，并能夠給出具體的分子結(jié)構(gòu)信息，如鍵長(zhǎng)、鍵角、二面角、所屬分子點(diǎn)群等分子結(jié)構(gòu)信息，與Office軟件的兼容性很好。

本門課程中主要要求學(xué)生掌握AutoCAD及CW的基本使用方法，能夠繪制基本平面圖、流程圖及化學(xué)分子結(jié)構(gòu)式等。

4.多媒體課件制作軟件

多媒體課件常用的軟件有PowerPoint（PPT）、Au？鄄thorware、Flash、Dreamweaver、Director、課件大師等。在這些軟件中，PPT簡(jiǎn)單易學(xué)，制作方便，對(duì)于環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，本門課程要求其掌握其制作過(guò)程。本課程主要講授用PPT制作幻燈片的方法，主要包括幻燈片設(shè)計(jì)、幻燈片版式、幻燈片配色及動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)、幻燈片母版設(shè)計(jì)、幻燈片中圖表及影片和聲音的插入等。其他軟件僅作為了解。

（二）計(jì)算機(jī)在環(huán)境模型中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)在環(huán)境模型中的應(yīng)用包括環(huán)境遙感技術(shù)（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、MATLAB、Visual Basic、Visual Foxpro等軟件。RS可以利用紅外掃描儀監(jiān)測(cè)石油污染、水體熱污染、水體富營(yíng)養(yǎng)化，調(diào)查廢水污染和泥沙污染，分析水域的分布變化和水體沼澤化可以通過(guò)遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)推算出臭氧濃度的水平分布情況、分析大氣氣溶膠的分布和含量、監(jiān)測(cè)有毒氣體對(duì)污染源周圍樹(shù)木和農(nóng)作物的危害情況、監(jiān)控生態(tài)環(huán)境等。GPS可提供海、陸、空全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航和定位。GIS能對(duì)空間相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、分析和可視化輸出，可以定量進(jìn)行預(yù)測(cè)。RS為GIS提供信息源，GIS為RS提供空間數(shù)據(jù)管理和分析的技術(shù)手段（圖像處理），GPS作為GIS有力的補(bǔ)測(cè)、補(bǔ)繪手段，實(shí)現(xiàn)了GIS原始地圖數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新。[1] MATLAB、Visual Basic、Visual Foxpro等軟件，可以編程應(yīng)用于運(yùn)算污染物遷移轉(zhuǎn)化和控制模型，如大氣污染模型、江河湖泊水質(zhì)模型、生態(tài)模型、水處理技術(shù)動(dòng)力模型等。對(duì)模型及數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算求解，得到準(zhǔn)確的結(jié)果，為制訂合理治污措施提供數(shù)據(jù)支撐。

（三）網(wǎng)絡(luò)信息檢索

1.常規(guī)環(huán)境信息檢索

一些環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、專利及試劑性質(zhì)等資源，可以通過(guò)常規(guī)信息檢索網(wǎng)絡(luò)獲取。常用的網(wǎng)站有中國(guó)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)（www.es.org.cn）、中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng)（www.cssn.net.cn）、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)（www.sac.gov.cn）、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)（www.iso.org）、中國(guó)專利信息網(wǎng)（www.patent.com.cn）、國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局（www.sipo.gov.cn）、中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)網(wǎng)（www.cnipr.com）、歐洲專利局（EPO）專利信息網(wǎng)（worldwide.espacenet.com）、美國(guó)專利數(shù)據(jù)庫(kù)（www.uspto.gov/patft）、中國(guó)試劑網(wǎng)（www.reagent.com.cn）等。

2.環(huán)境科學(xué)文獻(xiàn)檢索

文獻(xiàn)是記錄、積累、傳播和繼承知識(shí)的最有效手段，是我們獲取情報(bào)的最基本、最主要的來(lái)源。包括圖書(shū)、期刊、報(bào)紙、?？墨I(xiàn)、碩博學(xué)位論文、會(huì)議論文、科技報(bào)告等都可以從各種相關(guān)的網(wǎng)上數(shù)據(jù)庫(kù)獲得。常用的中文數(shù)據(jù)庫(kù)有中國(guó)知網(wǎng)（www.cnki.com）、維普中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(kù)（lib.cqvip.com）、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)（www.wanfangdata.com.cn）。這三大中文數(shù)據(jù)庫(kù)都需要購(gòu)買使用權(quán)限，都大量收錄了國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)期刊論文。

常用外文數(shù)據(jù)庫(kù)有德國(guó)Springer數(shù)據(jù)庫(kù)（www.springerlink.com）、Elsevier數(shù)據(jù)庫(kù)（www.sciencedirect.com）、美國(guó)wiley數(shù)據(jù)庫(kù)（as.wiley.com）、英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)RSC數(shù)據(jù)庫(kù)（www.rsc.org）、美國(guó)化學(xué)會(huì)ACS數(shù)據(jù)庫(kù)（pubs.acs.org）、SpecialSciDBS國(guó)道外文數(shù)據(jù)庫(kù)（www.spe？鄄cialsci.cn）。以上數(shù)據(jù)庫(kù)也均需要購(gòu)買后才能使用。由于各個(gè)學(xué)校資源有限，有些數(shù)據(jù)庫(kù)未購(gòu)買使用權(quán)限，學(xué)生可從一些學(xué)術(shù)論壇獲得免費(fèi)的幫助，如小木蟲(chóng)（www.e？鄄much.net）、阿果資源網(wǎng)（www.agpr.net）、零點(diǎn)花園（www.soudoc.com）等。

3.環(huán)境相關(guān)課程資源網(wǎng)站

高校教學(xué)資源庫(kù)（www.cctr.net.cn）、國(guó)家精品課程資源網(wǎng)（www.jingpinke.com）、愛(ài)課程（www.icourses.cn）、網(wǎng)易公開(kāi)課（open.163.com）等網(wǎng)站有免費(fèi)資源、課件，可供有興趣的學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)一些相關(guān)課程。

四、總結(jié)

在“計(jì)算機(jī)在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用”課程的教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)注重學(xué)生在環(huán)境科學(xué)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)的能力的培養(yǎng)。教學(xué)內(nèi)容以常用軟件介紹為主，同時(shí)介紹網(wǎng)上信息檢索方法。課程內(nèi)容要與時(shí)俱進(jìn)，不斷更新。

[ 注 釋 ]

[1] 邱彩華.計(jì)算機(jī)技術(shù)在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].華章，2011（15）：254.

[責(zé)任編輯：覃侶冰]

[收稿時(shí)間]2014-12-21

[基金項(xiàng)目]2014年遼寧省普通高等學(xué)校本科教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目《面向環(huán)保產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型需求的校企協(xié)同人才培養(yǎng)機(jī)制的研究與實(shí)踐》（UPRP20140012）;2012年度遼寧省普通高等學(xué)校本科工程人才培養(yǎng)模式改革試點(diǎn)專業(yè)遼寧石油化工大學(xué)環(huán)境工程（GZ201219）;2014年遼寧石油化工大學(xué)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目《開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)建設(shè)中的服務(wù)與管理》（20145230080024）。

[作者簡(jiǎn)介]李薇（1979-），女，黑龍江富裕人，副教授，主要從事環(huán)境科學(xué)、化學(xué)分離研究。