Matlab軟件在環境影響評價教學中的融合

廖千家驊，商景閣，郭瑞昕，陳建秋

（中國藥科大學工學院，江蘇 南京 211198）

1 課程改革目的

環境影響評價課程是環境科學專業的重要專業課之一，同時也是一門實踐性非常強的課程，也是學生走向工作崗位后應用得較多的一門課程。建設項目在不同環境介質中的影響預測和評價是教學的重難點，預測需要數值模擬過程，這相對較為抽象。在實際項目的環境影響評價中，數值模擬過程可以借助于現有的模型，但對于一門理論課程的教學而言，除了要會用已有模型之外，對數值模擬過程的深度理解才能讓學生真正掌握課程的核心，理解污染物在環境中的變化，為今后的環境影響評價實際項目工作中提供堅實的理論基礎，做到以不變應萬變。因此，環境影響評價課程以提升應用能力訓練為目標，借助于通用軟件工具對建設項目在不同環境介質中的影響預測和評價進行深度教學，既可以對課程理論知識進行深度學習，也可以通過自主教學的方式調動學生的學習熱情。

本課程改革的具體目標為：（1）通過讓學生在環評中應用實訓課上的軟件操作過程，在模型的軟件編輯過程中使學生能進一步理解環境影響評價預測模型的含義，加深對理論知識的鞏固。（2）基于實訓能力的學習過程中能為專業課的深度學習打下基礎。（3）環境影響評價是一門應用型非常強的學科，是學生今后工作中可能涉及的重要內容之一，增強學生應用能力。

2 課程改革思路和基礎

環境影響評價主干內容為建設項目和規劃對環境影響評價的現狀分析與評價以及項目和規劃實施后對環境的預測影響與評價。本門課程的難點之一為對環境影響的預測，包括了大氣環境、水環境、土壤、地下水等介質中的污染物預測和評估，其過程復雜、分析煩瑣，往往需要借助計算模擬。因此對上述過程的理解和分析尤為重要，往往需要借助能進行數據深層次計算分析的軟件。

Matlab軟件代表矩陣和實驗室，具有強大的數值運算與處理能力，不僅自帶強大的函數庫，而且還允許用戶進行自編程，實現特定的功能。Matlab能極大地簡化計算過程，可直接調用其函數并賦予實際函數。因此，盡管目前在污染物的環境評價與預測方面有一些成熟的模型，但因為Matlab靈活、簡便的特點，Matlab在環境影響評價中的應用較為廣泛[1]，已經有不少學者把水環境中的、大氣環境中污染物預測的過程進行Matlab的應用[2-4]。以上為本課程改革提供了理論基礎。

3 課程改革方案設計

（1）課程的融入基礎。中國藥科大學環境科學專業開設了一門特色課程——環保能力綜合實訓，這門課程基于環境科學專業所應用的一些軟件進行深度教學，其中包括了Matlab軟件。同時環境影響評價和環保能力綜合實訓的課程時間均設置在大三下，時間上具有重合性，可以實現環評的預測過程在實訓課中的融入。

（2）融入模式。采用環境影響評價課堂中介紹預測原理、實訓課中開展練習的主線模式，配合eclass網絡教學平臺進行輔助教學，包括資料的提前發放、課后練習、測試等內容。本部分在實訓課中所占學時為15學時。具體內容的學時分配如表1（P196）。

表1 課程設計內容及學時分配

（3）擴展題補充。設置提高擴展題部分，如污染物在土壤介質中隨時間和空間變化的二維擴散模型，這類模型中需要用到ode45函數求解常微分方程，要求學生有較高的數學求解能力，提高擴展題型有利于部分學有余力同學的提升。課后練習和測試都緊密圍繞課堂內容進行展開，有利于學生進行復習和鞏固。

4 課程改革的實施、成效和反思

在一學期授課結束后，在實訓課中進行了課堂隨機測試和期末考試。課堂隨機測試效果良好，考核日常教學內容，平均分基本能達80分以上。期末考核了單因子指數部分、SP曲線的繪制和地下水評估中的二維擴散模式，結果顯示：前面兩部分內容相對來說較為簡單，正確率90%以上；二維擴散模式部分較難，也能達到正確率60%以上。

在教學結束后進行了問卷調查，考核本門實訓課在環評中的應用成效。問卷對象為1個實訓班的同學28人，收到有效問卷回復22人，問卷重點為環境影響評價理論內容和實訓部分的有機結合、不同內容的掌握程度以及其他建議等。問卷統計結果見表2。

表2 問卷調查成效

通過平時考核、期末考試和問卷調查，可以發現本教改達到了預定的目標，但是部分內容還需要改進：（1）學生對灰色關聯度的掌握程度普遍不高，同時這部分內容在實際環評應用中的比例也不高，因此在后續教學中，可以放到提高擴展部分。（2）Matlab繪制三維復雜圖形等更有優勢，對高斯煙羽擴散模型的應用較好，后續應增加課后練習；簡單SP二維圖可以采用Matlab生成曲線+Origin繪圖等方式，得到更為精美的SP曲線圖。（3）擬增加課時，同時進一步增加資料庫的數據，強化軟件學習。

5 結語

本教改圍繞Matlab在環境影響評價領域的應用開展實訓教學，在學習軟件的同時也能鞏固理論基礎、擴展思維，對學生應用能力的提升起到明顯幫助作用，為今后工作中相關知識的靈活運用打下基礎。