基于Flash的仿真實驗在環(huán)境工程實驗中的應用

廖文超 徐蘇 李元高 陳曉青

廈門理工學院環(huán)境科學與工程學院，福建 廈門 361024

實驗教學是提高學生實踐能力的重要途徑之一。環(huán)境工程專業(yè)實驗科目較多，而且存在實驗儀器昂貴或實驗過程具有污染性的問題，使實驗的開設受到一定的限制[1]。仿真實驗是實驗教學改革的新趨勢，將其引入受條件限制無法開設的專業(yè)實驗中，能夠彌補環(huán)境工程實驗教學現(xiàn)有的不足，促進學生實踐技能的提高。本文從實驗教學改革的角度出發(fā)，論述基于Flash的仿真實驗在環(huán)境工程實驗教學中應用的可行性。

1.環(huán)境工程實驗教學的特點

環(huán)境工程作為工科專業(yè)，人才培養(yǎng)以工程應用為導向，要求學生具有較強的實踐動手能力，因此在人才培養(yǎng)體系中，實驗環(huán)節(jié)占有較大的比重。根據(jù)實驗操作的難易程度和實驗本身的性質，環(huán)境工程專業(yè)實驗通常包括三個層次[2]：

（1）基礎實驗：該層次實驗主要用于訓練學生的通識基礎實驗、學科基礎實驗技能，是學生后續(xù)專業(yè)實踐的基礎，需要提供足夠的實驗設備，并保證充足的實驗課時，為學生打牢基礎。

（2）專業(yè)實驗：該層次實驗伴隨專業(yè)課開設，是對課堂所學專業(yè)知識的鞏固和實踐，是專業(yè)的核心技能，主要訓練學生掌握環(huán)境污染治理的基本工藝流程、設備的運行方式和操作方法等。該層次實驗涉及的實驗設備通常比較昂貴、體積較大，而且實驗中，伴隨著污染物處理過程，容易產(chǎn)生二次污染。

（3）綜合設計性實驗：該層次實驗是基礎實驗和專業(yè)實驗的進一步延伸，用于訓練學生綜合運用所學專業(yè)知識，設計并實際運行環(huán)境污染處理工藝的能力，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的重要手段。

綜上，環(huán)境工程實驗具有以下特點：實驗復雜，綜合性強；分析實驗儀器昂貴；專業(yè)實驗內(nèi)容更新快；實驗過程存在污染性。針對環(huán)境工程實驗教學的特點，單一的實驗教學手段明顯存在局限性，將仿真實驗技術引入實驗教學中，與傳統(tǒng)實驗有機結合成為近年來的重要發(fā)展趨勢。

2.基于Flash的環(huán)境工程仿真實驗

2.1 基于Flash的仿真實驗特點

仿真技術是以計算機為工具，根據(jù)信息技術、系統(tǒng)技術、相似原理，構建系統(tǒng)模型對實際系統(tǒng)進行模擬的一門綜合技術。交互性是衡量仿真軟件質量的重要指標之一，在眾多仿真軟件平臺中，F(xiàn)lash的動畫表現(xiàn)力強，人機交互性好，而且生成的swf文件很小，是仿真實驗制作的首選軟件平臺。通過Flash軟件制作仿真實驗課件主要具有以下優(yōu)勢[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驗儀器。

（2）程序修改方便。Flash支持函數(shù)的嵌套、調用，程序修改十分方便。存于圖庫中的Flash組件也可以重復利用、多層嵌套，為設計仿真實驗提供了更多地便利條件。

Russell Taylor、Michael Schmid 和浙江理工大學藝術與設計學院副教授、碩士生導師翟音也分別進行了關于國內(nèi)外地板現(xiàn)狀、色彩設計等方面的精彩分享。

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

（4）網(wǎng)絡占用少。Flash文件為準流式文件，如果利用網(wǎng)絡來運行基于Flash的仿真實驗，使用者可以邊下載邊觀看，網(wǎng)絡對仿真實驗的影響較小。

與傳統(tǒng)的實驗方式相比，利用基于Flash的仿真技術進行實驗教學具有直觀、形象、有趣等諸多優(yōu)點。

2.2 環(huán)境工程仿真實驗

對環(huán)境工程而言，新工藝層出不窮，計算機仿真因能對實際生產(chǎn)過程作形象描述，可將目前國內(nèi)外最先進的以及難于在實驗室實現(xiàn)的環(huán)境污染處理工藝動態(tài)地表現(xiàn)出來，使學生能夠較為全面地認識和掌握環(huán)境工程專業(yè)技術知識，體驗實際生產(chǎn)過程的多變性和復雜性，基于Flash的仿真實驗的應用必將給環(huán)境工程實驗教學帶來以下顯著效果：

（1）基于Flash的仿真實驗投資少，使用及維護方便

（2）基于Flash的仿真實驗形象生動，操作簡便

基于Flash的仿真實驗可以形象地模擬實驗流程，讓學生清楚地看到實驗儀器的整體運行情況，而且可以通過編寫代碼加入人機互動，讓學生通過鼠標和鍵盤親身參與實驗的每一個步驟，深入掌握實驗方法和技巧。

（3）基于Flash的仿真實驗可自動進行數(shù)據(jù)處理

環(huán)境工程專業(yè)的部分實驗數(shù)據(jù)量大，計算繁瑣。通過在仿真實驗程序中植入計算程序，可以方便地記錄和處理實驗數(shù)據(jù)，大大減少了數(shù)據(jù)處理時間，讓學生更多地關注實驗操作。

（4）基于Flash的仿真實驗可有效避免實驗事故的發(fā)生

環(huán)境工程專業(yè)實驗涉及大量化學試劑的使用，而且部分實驗本身會造成環(huán)境污染。采用仿真實驗則可以有效阻止實驗事故的發(fā)生，保障師生的人身安全和實驗室財物安全。

綜上所述，基于Flash的仿真實驗適合環(huán)境工程專業(yè)實驗教學特點，可以與實驗室實驗互為補充，用于開設污染嚴重實驗以及設備和場地要求高的實驗，促進環(huán)境工程專業(yè)學生實踐能力的培養(yǎng)。

[1]崔芳. 環(huán)境工程專業(yè)創(chuàng)新實驗教學體系改革[J]. 實驗技術與管理，2011，28（2）：139-144.

[2]李元高，嚴濱，曾孟祥等. 環(huán)境工程應用型實踐教學體系的構建與實踐[J]. 實驗科學與技術，2011，9（3）：105-107.

[3]王鑫，肖化，吳先球. 基于Flash的遠程仿真實驗[J]. 實驗室研究與探索，2005，24（3）：14-15.