“计算机在环境科学中的应用”实践课程教学探讨

李薇　马宏飞　马会强　姜虎生

[摘 要]随着信息化时代的发展，计算机已经成为各个学科和领域不可缺少的应用设备。信息化时代的发展，使计算机越来越多地应用到各门课程中。在“计算机在环境科学中的应用”课程的教学过程中，应注重学生在环境科学中应用计算机的能力的培养。教学内容以常用软件介绍为主，同时介绍网上信息检索方法。课程内容要与时俱进，不断更新。

[关键词]计算机 环境科学 实践课程

[中图分类号] G642[文献标识码] A[文章编号] 2095-3437（2015）06-0091-02

信息化时代的发展，使计算机越来越多地应用到各门课程中。针对环境科学专业学科特点，我们应围绕课程构建，有针对性地对环境科学专业学生讲授相关计算机知识，更新教学内容，以便于提高学生的综合能力。

一、基本目标

在“计算机在环境科学中的应用”实践课程教学中，要让学生能够比较全面地掌握与专业相关的计算机应用技术，并能将其应用于实际工作中。以学生实际操作为主，教师讲授为辅。充分利用现有的软件及技术，借鉴计算机专业教师教学技术和方法，提高学生的计算机应用能力。通过本门课程学习，使学生能够自己绘制平面布置图、绘制反应装置图、绘制设备图、处理实验数据、制作多媒体课件等，并能利用计算机网络进行信息检索。

二、课程设置

本门课程要求学生有一定英语水平和环境专业基础知识，时间安排在大三下学期期末，集中上课，总学时为两周。课程由教师讲解、演示，学生上机随教师一起操作，并进行习题、作业练习以加深印象。教师可对学生上机进行监控及辅导。可多班授课，但需保证每人一台计算机。学习本课程后学生正好可将所学知识应用于毕业论文和实际工作中。考核采取“出勤+听课状态+实际操作+作业”的方式。

三、课程内容

（一）环境科学相关软件

1.数据处理及绘图软件

环境科学实验经常有大量数据需要分析及绘图，在实验设计、实验操作等多方面也都离不开计算机的辅助。常用的软件主要有Excel、Origin、Access、SPSS等，可绘制各种散点图、折线图、柱形图、条形图等;可以对图形添加趋势线，得出曲线方程及相关性;可对数据进行排列和筛选，并且可导入外部大量数据，如红外光谱数据等进行绘图。在Excel中还可以通过编辑小程序来完成一些特性的运算。Excel的中文界面备受学生欢迎，Origin是全英文界面，对于学生来说有一点难度，函数的输入也没有Excel方便。但是Origin可以直接在图形上进行修改，及时保存了图形，仍然可以从图导出原始数据。从功能上来说，Origin更强大些。Access有强大的数据处理、统计分析能力，利用Access的查询功能，可以方便地进行各类汇总、平均等统计，并可灵活设置统计的条件。比如在统计分析上万条记录的数据时速度快且操作方便，这一点是Excel无法比拟的。SPSS集数据录入、整理、分析功能于一身，基本功能包括数据管理、统计分析、图表分析、输出管理等。SPSS统计分析过程包括描述性统计、均值比较、一般线性模型、相关分析、回归分析、对数线性模型、聚类分析、数据简化、生存分析、时间序列分析等。本课程要求学生必须掌握Excel软件，其他只作为了解。

2.图文编排软件

本科毕业论文撰写及科技论文写作都离不开图文编排，Microsoft Word具有强大的文字和图表编辑功能，易修改，是必须掌握的。在本课程中主要让学生掌握页面、页眉、页脚、页码、行距等设置，格式刷、分节符、查找、替换、项目符号和编号等使用，三线表绘制，目录生成等。此外，还要让学生学会用“公式编辑器”编辑公式，使用“绘图工具栏”绘制简单图形及流程图。

Microsoft Office Visio创建具有专业外观的图表，以便理解、记录和分析信息、数据、系统和过程。在使用 时，以可视方式传递重要信息就像打开模板、将形状拖放到绘图中以及对即将完成的工作应用主题一样轻松。如绘制基本流程图就是把流程图所需形状图直接拖拽到绘图区，然后选择连接线工具绘制连接线，再选择箭头方向，绘制方向箭头，然后添加文字，比Microsoft Word绘制流程图要简单便捷。

3.环境科学绘图软件

AutoCAD有完善的图形绘制功能及强大的图形编辑功能。可以绘制任意二维和三维图形。在环境科学中，可用AutoCAD绘制平面布置图、施工图、剖面图、工艺流程图等。AutoCAD能以多种方式创建直线、圆、椭圆、多边形、条件曲线等基本图形对象，有强大的编辑功能，可以标注尺寸、书写文字。同传统的手工绘图相比，用AutoCAD绘图速度更快、精度更高且富有个性。

ChemWindow（CW）由Softshell Intern.Ltd.1989年推出首版，该软件主要功能是绘出各种结构和形状的化学分子结构式及化学图形，具有其他绘图软件所不具备的化学分子图形编辑功能。软件中有四个附加图形结构库，具有一些玻璃仪器和复杂化学物质结构式模板，绘制复杂结构式和反应装置图时比较便捷。软件还含有SymApps程序，可以显示3D分子结构，并能够给出具体的分子结构信息，如键长、键角、二面角、所属分子点群等分子结构信息，与Office软件的兼容性很好。

本门课程中主要要求学生掌握AutoCAD及CW的基本使用方法，能够绘制基本平面图、流程图及化学分子结构式等。

4.多媒体课件制作软件

多媒体课件常用的软件有PowerPoint（PPT）、Au？鄄thorware、Flash、Dreamweaver、Director、课件大师等。在这些软件中，PPT简单易学，制作方便，对于环境科学专业学生来说，本门课程要求其掌握其制作过程。本课程主要讲授用PPT制作幻灯片的方法，主要包括幻灯片设计、幻灯片版式、幻灯片配色及动画设计、幻灯片母版设计、幻灯片中图表及影片和声音的插入等。其他软件仅作为了解。

（二）计算机在环境模型中的应用

计算机在环境模型中的应用包括环境遥感技术（RS）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、MATLAB、Visual Basic、Visual Foxpro等软件。RS可以利用红外扫描仪监测石油污染、水体热污染、水体富营养化，调查废水污染和泥沙污染，分析水域的分布变化和水体沼泽化可以通过遥感技术监测推算出臭氧浓度的水平分布情况、分析大气气溶胶的分布和含量、监测有毒气体对污染源周围树木和农作物的危害情况、监控生态环境等。GPS可提供海、陆、空全方位实时三维导航和定位。GIS能对空间相关数据进行采集、管理、分析和可视化输出，可以定量进行预测。RS为GIS提供信息源，GIS为RS提供空间数据管理和分析的技术手段（图像处理），GPS作为GIS有力的补测、补绘手段，实现了GIS原始地图数据的实时更新。[1] MATLAB、Visual Basic、Visual Foxpro等软件，可以编程应用于运算污染物迁移转化和控制模型，如大气污染模型、江河湖泊水质模型、生态模型、水处理技术动力模型等。对模型及数据进行运算求解，得到准确的结果，为制订合理治污措施提供数据支撑。

（三）网络信息检索

1.常规环境信息检索

一些环境标准、专利及试剂性质等资源，可以通过常规信息检索网络获取。常用的网站有中国环境标准网（www.es.org.cn）、中国标准服务网（www.cssn.net.cn）、国家标准化管理委员会（www.sac.gov.cn）、国际标准化组织标准（www.iso.org）、中国专利信息网（www.patent.com.cn）、国家知识产权局（www.sipo.gov.cn）、中国知识产权网（www.cnipr.com）、欧洲专利局（EPO）专利信息网（worldwide.espacenet.com）、美国专利数据库（www.uspto.gov/patft）、中国试剂网（www.reagent.com.cn）等。

2.环境科学文献检索

文献是记录、积累、传播和继承知识的最有效手段，是我们获取情报的最基本、最主要的来源。包括图书、期刊、报纸、专刊文献、硕博学位论文、会议论文、科技报告等都可以从各种相关的网上数据库获得。常用的中文数据库有中国知网（www.cnki.com）、维普中文科技期刊数据库（lib.cqvip.com）、万方数据库（www.wanfangdata.com.cn）。这三大中文数据库都需要购买使用权限，都大量收录了国内学术期刊论文。

常用外文数据库有德国Springer数据库（www.springerlink.com）、Elsevier数据库（www.sciencedirect.com）、美国wiley数据库（as.wiley.com）、英国皇家化学学会RSC数据库（www.rsc.org）、美国化学会ACS数据库（pubs.acs.org）、SpecialSciDBS国道外文数据库（www.spe？鄄cialsci.cn）。以上数据库也均需要购买后才能使用。由于各个学校资源有限，有些数据库未购买使用权限，学生可从一些学术论坛获得免费的帮助，如小木虫（www.e？鄄much.net）、阿果资源网（www.agpr.net）、零点花园（www.soudoc.com）等。

3.环境相关课程资源网站

高校教学资源库（www.cctr.net.cn）、国家精品课程资源网（www.jingpinke.com）、爱课程（www.icourses.cn）、网易公开课（open.163.com）等网站有免费资源、课件，可供有兴趣的学生进一步学习一些相关课程。

四、总结

在“计算机在环境科学中的应用”课程的教学过程中，应注重学生在环境科学中应用计算机的能力的培养。教学内容以常用软件介绍为主，同时介绍网上信息检索方法。课程内容要与时俱进，不断更新。

[ 注 释 ]

[1] 邱彩华.计算机技术在环境科学领域中的应用[J].华章，2011（15）：254.

[责任编辑：覃侣冰]

[收稿时间]2014-12-21

[基金项目]2014年辽宁省普通高等学校本科教育教学改革研究项目《面向环保产业转型需求的校企协同人才培养机制的研究与实践》（UPRP20140012）;2012年度辽宁省普通高等学校本科工程人才培养模式改革试点专业辽宁石油化工大学环境工程（GZ201219）;2014年辽宁石油化工大学教育教学改革研究项目《开放实验室平台建设中的服务与管理》（20145230080024）。

[作者简介]李薇（1979-），女，黑龙江富裕人，副教授，主要从事环境科学、化学分离研究。