廖文超 徐蘇 李元高 陳曉青

廈門理工學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，福建 廈門 361024

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高學(xué)生實(shí)踐能力的重要途徑之一。環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)科目較多，而且存在實(shí)驗(yàn)儀器昂貴或?qū)嶒?yàn)過(guò)程具有污染性的問(wèn)題，使實(shí)驗(yàn)的開設(shè)受到一定的限制[1]。仿真實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的新趨勢(shì)，將其引入受條件限制無(wú)法開設(shè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)中，能夠彌補(bǔ)環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)有的不足，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐技能的提高。本文從實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的角度出發(fā)，論述基于Flash的仿真實(shí)驗(yàn)在環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的可行性。

1.環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)

環(huán)境工程作為工科專業(yè)，人才培養(yǎng)以工程應(yīng)用為導(dǎo)向，要求學(xué)生具有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力，因此在人才培養(yǎng)體系中，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)占有較大的比重。根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作的難易程度和實(shí)驗(yàn)本身的性質(zhì)，環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)通常包括三個(gè)層次[2]：

（1）基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：該層次實(shí)驗(yàn)主要用于訓(xùn)練學(xué)生的通識(shí)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能，是學(xué)生后續(xù)專業(yè)實(shí)踐的基礎(chǔ)，需要提供足夠的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并保證充足的實(shí)驗(yàn)課時(shí)，為學(xué)生打牢基礎(chǔ)。

（2）專業(yè)實(shí)驗(yàn)：該層次實(shí)驗(yàn)伴隨專業(yè)課開設(shè)，是對(duì)課堂所學(xué)專業(yè)知識(shí)的鞏固和實(shí)踐，是專業(yè)的核心技能，主要訓(xùn)練學(xué)生掌握環(huán)境污染治理的基本工藝流程、設(shè)備的運(yùn)行方式和操作方法等。該層次實(shí)驗(yàn)涉及的實(shí)驗(yàn)設(shè)備通常比較昂貴、體積較大，而且實(shí)驗(yàn)中，伴隨著污染物處理過(guò)程，容易產(chǎn)生二次污染。

（3）綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)：該層次實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步延伸，用于訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)，設(shè)計(jì)并實(shí)際運(yùn)行環(huán)境污染處理工藝的能力，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要手段。

綜上，環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)具有以下特點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)復(fù)雜，綜合性強(qiáng)；分析實(shí)驗(yàn)儀器昂貴；專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更新快；實(shí)驗(yàn)過(guò)程存在污染性。針對(duì)環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，單一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段明顯存在局限性，將仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合成為近年來(lái)的重要發(fā)展趨勢(shì)。

2.基于Flash的環(huán)境工程仿真實(shí)驗(yàn)

2.1 基于Flash的仿真實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)

仿真技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為工具，根據(jù)信息技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)、相似原理，構(gòu)建系統(tǒng)模型對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行模擬的一門綜合技術(shù)。交互性是衡量仿真軟件質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，在眾多仿真軟件平臺(tái)中，F(xiàn)lash的動(dòng)畫表現(xiàn)力強(qiáng)，人機(jī)交互性好，而且生成的swf文件很小，是仿真實(shí)驗(yàn)制作的首選軟件平臺(tái)。通過(guò)Flash軟件制作仿真實(shí)驗(yàn)課件主要具有以下優(yōu)勢(shì)[3]：

（1）豐富的繪圖工具。Flash提供了豐富的繪圖工具，利用這些工具可方便地繪制各種實(shí)驗(yàn)儀器。

（2）程序修改方便。Flash支持函數(shù)的嵌套、調(diào)用，程序修改十分方便。存于圖庫(kù)中的Flash組件也可以重復(fù)利用、多層嵌套，為設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)提供了更多地便利條件。

Russell Taylor、Michael Schmid 和浙江理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院副教授、碩士生導(dǎo)師翟音也分別進(jìn)行了關(guān)于國(guó)內(nèi)外地板現(xiàn)狀、色彩設(shè)計(jì)等方面的精彩分享。

（3）存儲(chǔ)空間占用少。Flash采用基于矢量的圖形格式，因此圖片占用的存儲(chǔ)空間很小，而且即使把圖像無(wú)限放大也不會(huì)失真。

（4）網(wǎng)絡(luò)占用少。Flash文件為準(zhǔn)流式文件，如果利用網(wǎng)絡(luò)來(lái)運(yùn)行基于Flash的仿真實(shí)驗(yàn)，使用者可以邊下載邊觀看，網(wǎng)絡(luò)對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)的影響較小。

與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式相比，利用基于Flash的仿真技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有直觀、形象、有趣等諸多優(yōu)點(diǎn)。

2.2 環(huán)境工程仿真實(shí)驗(yàn)

對(duì)環(huán)境工程而言，新工藝層出不窮，計(jì)算機(jī)仿真因能對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程作形象描述，可將目前國(guó)內(nèi)外最先進(jìn)的以及難于在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)的環(huán)境污染處理工藝動(dòng)態(tài)地表現(xiàn)出來(lái)，使學(xué)生能夠較為全面地認(rèn)識(shí)和掌握環(huán)境工程專業(yè)技術(shù)知識(shí)，體驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的多變性和復(fù)雜性，基于Flash的仿真實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用必將給環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)以下顯著效果：

（1）基于Flash的仿真實(shí)驗(yàn)投資少，使用及維護(hù)方便

（2）基于Flash的仿真實(shí)驗(yàn)形象生動(dòng)，操作簡(jiǎn)便

基于Flash的仿真實(shí)驗(yàn)可以形象地模擬實(shí)驗(yàn)流程，讓學(xué)生清楚地看到實(shí)驗(yàn)儀器的整體運(yùn)行情況，而且可以通過(guò)編寫代碼加入人機(jī)互動(dòng)，讓學(xué)生通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤親身參與實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)步驟，深入掌握實(shí)驗(yàn)方法和技巧。

（3）基于Flash的仿真實(shí)驗(yàn)可自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理

環(huán)境工程專業(yè)的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)量大，計(jì)算繁瑣。通過(guò)在仿真實(shí)驗(yàn)程序中植入計(jì)算程序，可以方便地記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，大大減少了數(shù)據(jù)處理時(shí)間，讓學(xué)生更多地關(guān)注實(shí)驗(yàn)操作。

（4）基于Flash的仿真實(shí)驗(yàn)可有效避免實(shí)驗(yàn)事故的發(fā)生

環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)涉及大量化學(xué)試劑的使用，而且部分實(shí)驗(yàn)本身會(huì)造成環(huán)境污染。采用仿真實(shí)驗(yàn)則可以有效阻止實(shí)驗(yàn)事故的發(fā)生，保障師生的人身安全和實(shí)驗(yàn)室財(cái)物安全。

綜上所述，基于Flash的仿真實(shí)驗(yàn)適合環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)，可以與實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)互為補(bǔ)充，用于開設(shè)污染嚴(yán)重實(shí)驗(yàn)以及設(shè)備和場(chǎng)地要求高的實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

[1]崔芳. 環(huán)境工程專業(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011，28（2）：139-144.

[2]李元高，嚴(yán)濱，曾孟祥等. 環(huán)境工程應(yīng)用型實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建與實(shí)踐[J]. 實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2011，9（3）：105-107.

[3]王鑫，肖化，吳先球. 基于Flash的遠(yuǎn)程仿真實(shí)驗(yàn)[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2005，24（3）：14-15.