淺談仿真技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

張瀟予

（海南省技師學(xué)院 海南?？?571100）

引言

針對(duì)中職學(xué)生文化基礎(chǔ)弱，學(xué)習(xí)自主性差，動(dòng)手能力較強(qiáng)等特點(diǎn)，結(jié)合環(huán)境監(jiān)測(cè)專業(yè)教學(xué)內(nèi)容來(lái)看，大部分知識(shí)與技能單靠傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式很難達(dá)到很好的教學(xué)效果，很多理論知識(shí)需要學(xué)生在具體的實(shí)踐中學(xué)習(xí)、領(lǐng)會(huì)并掌握。但是，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，由于實(shí)訓(xùn)設(shè)施設(shè)備缺乏或落后等原因，學(xué)生并不能離開(kāi)課堂深入到實(shí)際的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中去學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)，所學(xué)知識(shí)常常與實(shí)際工作所需技能相差甚遠(yuǎn)。仿真技術(shù)作為一種模擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠模擬真實(shí)環(huán)境的變化。通過(guò)仿真技術(shù)，學(xué)生不用深入到實(shí)際中就能體驗(yàn)到實(shí)際工作場(chǎng)景及設(shè)備的使用，在提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及自主性的同時(shí)，也可提高自身的知識(shí)和技能水平。因此，將仿真技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)專業(yè)教學(xué)中是提高課堂有效性的重要手段。

一、仿真技術(shù)的內(nèi)涵與特點(diǎn)

所謂仿真技術(shù)，就是一種應(yīng)用仿真手段復(fù)現(xiàn)實(shí)際系統(tǒng)發(fā)生過(guò)程的、基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的模擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。仿真的內(nèi)容包括物性數(shù)據(jù)庫(kù)、單元操作模型庫(kù)、模型求解算法庫(kù)、仿真環(huán)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(shí)驗(yàn)。

仿真技術(shù)具有沉浸性、交互性、虛幻性、逼真性的特點(diǎn)。其沉浸性主要體現(xiàn)在仿真技術(shù)的使用者能通過(guò)身體感覺(jué)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(xiàn)在仿真技術(shù)的使用者可對(duì)仿真環(huán)境進(jìn)行控制，而仿真環(huán)境也能夠作用于仿真技術(shù)的使用者，并對(duì)使用者的操作予以實(shí)時(shí)的反應(yīng)；其虛幻性主要體現(xiàn)在模擬出來(lái)的環(huán)境是虛幻的，包括以前客觀存在或者現(xiàn)實(shí)真實(shí)存在的環(huán)境、當(dāng)前不存在但是以后課程會(huì)出現(xiàn)的環(huán)境以及不存在且存在人們想象中的環(huán)境；其逼真性主要體現(xiàn)在人通過(guò)仿真環(huán)境感知到的內(nèi)容與實(shí)際世界感知到的內(nèi)容一樣。

二、環(huán)境監(jiān)測(cè)專業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀分析

當(dāng)前，環(huán)境監(jiān)測(cè)專業(yè)教學(xué)中主要存在教學(xué)內(nèi)容陳舊、保姆式教學(xué)法應(yīng)用較多、學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)踐課程的重視以及教學(xué)設(shè)施不足等問(wèn)題。教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際環(huán)境監(jiān)測(cè)工作脫節(jié)具體表現(xiàn)為教學(xué)內(nèi)容不能符合環(huán)境監(jiān)測(cè)知識(shí)與技術(shù)的發(fā)展、缺少綜合性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)、教學(xué)內(nèi)容難以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維；保姆式教學(xué)法應(yīng)用較多具體表現(xiàn)為無(wú)論是課堂教學(xué)，還是實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)教學(xué)，亦或者是課程設(shè)計(jì)，教師都將怎么做、遇到問(wèn)題怎么辦的方法告知了學(xué)生，導(dǎo)致學(xué)生不會(huì)獨(dú)立思考；學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)踐課程的重視具體表現(xiàn)為總是缺席實(shí)踐課程、實(shí)踐課上動(dòng)手較少、不能認(rèn)真完成實(shí)踐報(bào)告；教學(xué)設(shè)施不足具體表現(xiàn)為缺少實(shí)訓(xùn)基地、環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)設(shè)備不足、沒(méi)有可供學(xué)生進(jìn)行模擬學(xué)習(xí)的軟件。

三、仿真技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

1.仿真技術(shù)在課堂教學(xué)中的應(yīng)用

在課堂教學(xué)中應(yīng)用仿真技術(shù)，教師需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深度剖析，并劃分教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)；將教學(xué)內(nèi)容中的重點(diǎn)難點(diǎn)知識(shí)提煉出來(lái)，根據(jù)這些知識(shí)點(diǎn)的特點(diǎn)，確認(rèn)哪些知識(shí)點(diǎn)需要應(yīng)用仿真技術(shù)、哪些知識(shí)點(diǎn)不需要應(yīng)用仿真技術(shù)。對(duì)需要應(yīng)用仿真技術(shù)的知識(shí)點(diǎn)，如水體污染監(jiān)測(cè)、大氣污染指標(biāo)監(jiān)測(cè)、噪聲污染指標(biāo)監(jiān)測(cè)、土壤污染指標(biāo)監(jiān)測(cè)、固體廢物監(jiān)測(cè)、放射性污染監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)、采樣技術(shù)等知識(shí)，采用動(dòng)畫(huà)、圖片、仿真課件相結(jié)合的方式直觀教學(xué)，并采用仿真軟件進(jìn)行仿真演示，通過(guò)運(yùn)用定性定量分析法，獲得不同的仿真結(jié)果，要求學(xué)生分組討論、并設(shè)計(jì)不同條件下實(shí)施監(jiān)測(cè)的具體方案。

2.仿真技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

在環(huán)境監(jiān)測(cè)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，很多中職學(xué)校由于受設(shè)備稀缺、實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)及維護(hù)困難等方面的限制，使學(xué)生缺少接觸、親身操作相應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的機(jī)會(huì)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中借助仿真技教學(xué)平臺(tái)，其系統(tǒng)簡(jiǎn)單、易操作且成本低的特點(diǎn)，可滿足學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)操作的基本技能的需求。通過(guò)環(huán)境監(jiān)測(cè)仿真實(shí)驗(yàn)為學(xué)生講解學(xué)習(xí)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器的使用方法以及如何在不同的條件下實(shí)施環(huán)境監(jiān)測(cè)的方法，讓學(xué)生觀測(cè)不同參數(shù)下仿真曲線的變化；通過(guò)環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)并掌握環(huán)境監(jiān)測(cè)方法的真實(shí)實(shí)施，讓學(xué)生在實(shí)際動(dòng)手操作中提高自身的專業(yè)知識(shí)和操作技能水平。

3.仿真技術(shù)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中應(yīng)用仿真技術(shù)，教師需要構(gòu)建“以實(shí)訓(xùn)基地教學(xué)為主、以虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)或仿真實(shí)訓(xùn)室教學(xué)為輔”的實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式，將虛擬型實(shí)訓(xùn)與實(shí)境型實(shí)訓(xùn)相結(jié)合；在實(shí)際實(shí)訓(xùn)過(guò)程中穿插虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，以仿真實(shí)驗(yàn)夯實(shí)學(xué)生環(huán)境監(jiān)測(cè)理論知識(shí)基礎(chǔ)；向?qū)W生演示仿真課件，要求學(xué)生根據(jù)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容制作出具體的環(huán)境監(jiān)測(cè)方案，并運(yùn)用仿真軟件進(jìn)行模擬，通過(guò)發(fā)現(xiàn)、分析并處理仿真過(guò)程中的問(wèn)題，對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)方案進(jìn)行修改與完善；運(yùn)用修改與完善后的環(huán)境監(jiān)測(cè)方案完成實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。

4.仿真技術(shù)在課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在課程設(shè)計(jì)中應(yīng)用仿真技術(shù)，教師需要根據(jù)學(xué)生的心理特點(diǎn)布置學(xué)生感興趣的課程設(shè)計(jì)任務(wù)，如宿舍內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)、植物凈化室內(nèi)空氣的探討、學(xué)校環(huán)境污染現(xiàn)狀調(diào)查等，讓學(xué)生自由選擇；采用“引導(dǎo)——實(shí)踐”式的教學(xué)方式進(jìn)行；引導(dǎo)環(huán)節(jié)中，利用仿真課件向?qū)W生講述課程設(shè)計(jì)的步驟、實(shí)現(xiàn)方式以及需要達(dá)到的目標(biāo)；設(shè)計(jì)過(guò)程采用課堂集中輔導(dǎo)、分散設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行；要求學(xué)生使用仿真軟件對(duì)制定的環(huán)境監(jiān)測(cè)方案進(jìn)行驗(yàn)證。

結(jié)語(yǔ)

從以上論述中可知，仿真技術(shù)是一種使用仿真手段復(fù)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)際發(fā)生過(guò)程的、基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的模擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，其具有沉浸性、交互性、虛幻性以及逼真性的特點(diǎn)。當(dāng)前，環(huán)境監(jiān)測(cè)專業(yè)教學(xué)中存在教學(xué)內(nèi)容陳舊、保姆式教學(xué)法應(yīng)用較多、學(xué)生普遍缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)課程的重視以及教學(xué)設(shè)施不足問(wèn)題。要有效解決這些問(wèn)題，可在課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)以及課程設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)用仿真技術(shù)。只有將仿真技術(shù)融入到環(huán)境監(jiān)測(cè)專業(yè)教學(xué)的每個(gè)環(huán)節(jié)，才能夠充分發(fā)揮仿真技術(shù)的功能與作用，進(jìn)而提高環(huán)境監(jiān)測(cè)專業(yè)教學(xué)的課堂有效性。