“區(qū)域環(huán)境與資源調(diào)查”綜合實習平臺的構建與實踐優(yōu)化

張紅梅，陳孝楊，葉玉婷，王校剛

安徽理工大學 地球與環(huán)境學院，安徽 淮南 232001

“區(qū)域環(huán)境與資源調(diào)查”綜合實習平臺的構建與實踐優(yōu)化

張紅梅，陳孝楊，葉玉婷，王校剛

安徽理工大學 地球與環(huán)境學院，安徽 淮南 232001

綜合性野外調(diào)查實習是專業(yè)教學的重要組成部分，是高等院校設置的必修課程之一，地學類專業(yè)人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)?！皡^(qū)域環(huán)境與資源調(diào)查”實習課程是一門綜合實踐性較強的專業(yè)實踐課程，課程的設置為全面培養(yǎng)學生野外調(diào)查能力、鞏固學生專業(yè)知識，較好完成畢業(yè)實習及畢業(yè)論文奠定了基礎。本文從實習的必要性和實習背景需求分析，確定實習地點、內(nèi)容、方法與技術路線，從而提出一種新的“課堂理論知識—視頻與圖片展示—虛擬實習體驗平臺—實地野外調(diào)查—內(nèi)業(yè)整理”實習模式，以求取得更好的實習效果。

區(qū)域環(huán)境與資源調(diào)查；實踐教學；綜合實習；虛擬實習平臺

一、“區(qū)域環(huán)境與資源調(diào)查”課程設置的必要性

安徽理工大學地球與環(huán)境學院開設的“區(qū)域環(huán)境與資源調(diào)查”專業(yè)實習課程是自然地理與資源環(huán)境專業(yè)本科生在完成相關專業(yè)理論與實踐課程后開設的一次綜合性實踐教學，是將前期開設的專業(yè)理論課程知識運用到野外實踐中，故與其他課程設置應遵循科學性、系統(tǒng)性、銜接性關系。其實習的目的是增強學生對區(qū)域環(huán)境分析與資源利用知識學習的興趣，提高學生掌握環(huán)境監(jiān)測技術與分析理論能力，從城市功能、區(qū)域資源的開發(fā)與利用、環(huán)境問題等方面，讓學生學習、掌握調(diào)查的過程和方法，為今后學習和工作打下良好的實踐基礎。

二、實習背景需求分析

1.實習地點選擇

本次區(qū)域環(huán)境與資源調(diào)查實習地點在安徽省六安市周邊地區(qū)和淮南市境內(nèi)，實習時間為三周時間。實習地的綜合性、典型性、可達性、路線確定性，指導老師對區(qū)域的熟悉程度和學生對區(qū)域?qū)嵙暤攸c的認知程度等均影響到實習的效果。

淮南市為我校所在城市，其南鄰六安市。兩個城市是我校地礦相關專業(yè)實踐的兩大實習基地。在此實習的專業(yè)有環(huán)境工程、地質(zhì)工程、水文與水資源工程、勘查技術與工程專業(yè)等。教師對實習地點的熟悉程度較高，在該區(qū)域有較多的實踐教學成果[1]，同時其科研成果也頗為豐富。實習地點是集教學實踐、科學研究和生產(chǎn)應用為一體的天然實踐平臺。

實習地點處于我國淮河—秦嶺南北氣候過渡、華南和華北板塊地質(zhì)交界區(qū)域（表1），具有南北自然地理與人文環(huán)境的代表性和典型性，區(qū)域空間上連續(xù)，自然環(huán)境、地質(zhì)構造和人文文化的區(qū)域環(huán)境差異明顯，兩個城市稟賦的資源條件差異亦很明顯[2-3]，為“區(qū)域環(huán)境與資源調(diào)查”提供了很好的學習對比條件。

表1 淮南市與六安市區(qū)域環(huán)境對比情況

2.現(xiàn)有實習模式存在問題

當前“區(qū)域環(huán)境與資源調(diào)查”實習多為傳統(tǒng)模式：定點定項內(nèi)容，區(qū)域綜合性實習欠缺；教師講解灌輸模式；認知、考察性實習多，探索應用性實習少等。 這種以教師為主導的語言灌輸與理論傳授的教學模式，對于學生掌握教學內(nèi)容和實現(xiàn)教學目標效果不佳，致使學生缺少理論與實際地理現(xiàn)象緊密聯(lián)系的條件，導致學生學習興趣與積極性不強。

三、“虛擬體檢平臺”與實習模式的構建

針對上述問題，筆者提出如下實習模式圖（圖1），以“課堂理論知識—視頻與圖片展示—虛擬實習體驗平臺—實地野外調(diào)查—內(nèi)業(yè)整理”為路線，強化相關基本知識、理論和方法的培訓，幫助學生構建區(qū)域環(huán)境與資源調(diào)查知識體系，培養(yǎng)學生對現(xiàn)象和規(guī)律分析、 局部和整體把握、實際和理論結(jié)合應用的地學素養(yǎng)能力的培養(yǎng)。

1.室內(nèi)培訓階段

首先，應確保學生明確實習目的、任務、內(nèi)容和預期成果。收集實習地的自然和人文資料；調(diào)查區(qū)域水資源、土地資源、礦產(chǎn)資源等資源的開發(fā)與利用；了解實習地歷史沿革與人文歷史。其次，為讓學生對于實習地區(qū)有更直觀更充分的提前認識，采取視頻和圖片展示和虛擬平臺上機體驗兩種方式。最后，學生通過實習前動員與課程學習，了解野外調(diào)查過程和方法、室內(nèi)試驗內(nèi)容、“資源調(diào)查與制圖”的基本原理和基本技能，主要做好實習前的理論知識和方法、技能的學習。

圖1 “區(qū)域環(huán)境與資源調(diào)查”實習模式圖

2.實地調(diào)查前內(nèi)業(yè)階段

野外調(diào)查前的室內(nèi)整理與分析工作是完成課程學習的必不可少部分。如準備淮南市和六安市遙感影像圖、土地利用現(xiàn)狀圖等；影像數(shù)據(jù)室內(nèi)預處理：提取不同年份、不同時相的水系、植被、道路矢量圖等，繪制城市地圖；提取DEM分水嶺和流域。為研究實習地在近些年隨工業(yè)煤炭資源等開采、自然條件改變以及人類活動影響等所引起的水系、植被的時空演變做出準備。

3.實習虛擬體驗平臺

將區(qū)域環(huán)境與資源調(diào)查實習的目標、內(nèi)容、任務要求按照研究性教學認知規(guī)律整合，在后期的實習教學中，不斷完善區(qū)域影像地圖、數(shù)字高程數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)庫，在此基礎上完成立體影像地圖的三維適時屬性數(shù)據(jù)調(diào)取系統(tǒng)，并可展示內(nèi)業(yè)整理階段的專題演示，將此平臺運用至學生野外實地調(diào)查前的體驗學習中，以期達到最佳教學效果。

實習虛擬平臺依據(jù)實習需求分析為背景，集成3S技術、3D模型構建、數(shù)據(jù)庫等相關技術，從而構建一個以文字、圖片、視頻、遙感影像、虛擬野外實習場景等一體化的虛擬實習平臺。該平臺結(jié)構如圖2所示，將實現(xiàn)虛擬實習、理論手冊、專題研究三大模塊。虛擬實習和理論手冊模塊將有效應用于室內(nèi)培訓階段，使得學生對實習地的地質(zhì)構造、環(huán)境狀況、自然地理景觀和當?shù)厝宋牡乩砭坝^進行提前認識了解，總結(jié)歸納出實習地的地質(zhì)、地貌、氣象、水文、土壤、動植物與區(qū)域資源的成因。專題研究模塊是學生后期完成的相關專題研究成果、表格、影像的錄入，如進行六安區(qū)域豐水、枯水期的地表水體的變化研究、植被的年內(nèi)或年際的變化研究、淮南煤炭開采沉陷積水區(qū)變化或復墾情況研究等，進一步更新充實實習虛擬體驗平臺的內(nèi)容，并加強學生對現(xiàn)象和規(guī)律、局部和整體、實際和理論的時空地學素養(yǎng)的掌握能力。

圖2 虛擬實習模塊總體結(jié)構設計

4.野外實地調(diào)查階段

（1） 區(qū)域環(huán)境和資源分析。

自然環(huán)境：地理位置、范圍、行政邊界、面積、地質(zhì)地貌、水文與氣候、土壤資源與土地利用、植被種類與植被覆蓋、生態(tài)系統(tǒng)與區(qū)域環(huán)境、礦產(chǎn)資源、水資源、林業(yè)資源、生物資源、土地資源等。區(qū)域大氣、水、土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀與分析等。

人文環(huán)境：區(qū)域的產(chǎn)業(yè)、社會經(jīng)濟、科技教育、城市規(guī)劃、歷史沿革、地方發(fā)展政策方針等調(diào)查與評價。

其中，六安市的調(diào)查重點為林業(yè)資源、水資源、礦產(chǎn)資源、土地資源和旅游資源調(diào)查等?；茨鲜姓{(diào)查重點為礦產(chǎn)資源、水資源、土地資源、旅游資源、開采沉陷與巖溶塌陷調(diào)查與礦區(qū)生態(tài)恢復調(diào)查等。

（2） 環(huán)境質(zhì)量分析。

對自然環(huán)境和人文環(huán)境質(zhì)量及其保護現(xiàn)狀進行調(diào)查。調(diào)查應在分析已收集資料基礎上，進行現(xiàn)場調(diào)查或?qū)嶒炇覝y試分析，要注意調(diào)查內(nèi)容的相關性、全面性和數(shù)據(jù)表達的科學性。實習內(nèi)容不能僅僅局限于單純性的對象描述，應更多地關注過程與格局、人地關系、對象的時空變化及其驅(qū)動力和地球系統(tǒng)的預測等方面的探討與研究[4]。從地球系統(tǒng)的動態(tài)性、綜合性和系統(tǒng)性方面激發(fā)學生的思考，從而得到鞏固理論知識，綜合地應用所學知識的效果。緊密聯(lián)系環(huán)境質(zhì)量調(diào)查與資源稟賦和利用的關系，由靜致動、由今推古，預測未來發(fā)展的趨勢。

5.內(nèi)業(yè)整理階段

該實習的內(nèi)業(yè)工作主要是撰寫實習報告、實習日記和實習市影像圖、屬性數(shù)據(jù)的處理。通過野外調(diào)查前的室內(nèi)整理與分析工作所獲得的處理后的數(shù)據(jù)，進行進一步的專題研究，如利用遙感技術提取六安區(qū)域豐水、枯水期的地表水體的變化情況，植被的年內(nèi)或年際的變化情況；淮南市近30年由于煤炭開采沉陷積水區(qū)變化或復墾情況分析；六安市和淮南市水質(zhì)量現(xiàn)狀對比分析，從而總結(jié)目前我國在資源開發(fā)與利用中存在的問題，啟發(fā)學生考慮采取如何積極可行的措施來促進生態(tài)環(huán)境保護與資源的可持續(xù)開發(fā)利用。

資源與環(huán)境調(diào)查分析中的水質(zhì)監(jiān)測須帶回實驗室進行測定，每種水樣設置一平行實驗。水質(zhì)監(jiān)測內(nèi)容主要包括：pH值、水的總氮、固體顆粒、水中懸浮物等指標。水質(zhì)評價采用單因子評價法，并輔助污染指數(shù)法可作為補充，灰色評價法和模糊數(shù)學法，作為參考。

四、實習方法與技術

資源的多樣性決定了調(diào)查方法的多樣性，因此必須綜合歸納出共性的方法作為主要的調(diào)查方法，以用于研究資源的形成條件、組合狀況、分布規(guī)律及其與地理環(huán)境關系等[5]。

資源調(diào)查采用以實地（現(xiàn)場）考察或調(diào)查為主，多種方法與技術相結(jié)合的綜合調(diào)查的方式。如資料收集分析法、現(xiàn)場測繪、采樣調(diào)查、野外觀測、試驗室測試分析[6]、室內(nèi)解譯與制圖方法等。現(xiàn)代調(diào)查技術有網(wǎng)絡通訊、GPS定位系統(tǒng)、遙感技術、GIS等方法與技術等[7]，各種方法的綜合、靈活應用為提高調(diào)查的工作效率，全面地探索大范圍的資源問題提供了基礎。野外調(diào)查是基礎，是資源調(diào)查中最常用而且最為有效的一種調(diào)查法；野外作業(yè)與室內(nèi)分析應相互結(jié)合，是獲取資源信息的主要途徑；不斷地融入新方法和技術，是資源調(diào)查發(fā)展的趨勢[8]。

五、實習組織

實習過程中學生積極性的調(diào)動、實習內(nèi)容的合理安排、實習內(nèi)容的指導方式等細節(jié)均影響著實習完成的效果。實習的最終目的是讓學生理解區(qū)域環(huán)境與資源利用之間的關系，以便于合理利用資源和保護環(huán)境，達到社會、經(jīng)濟與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展。應用已學的知識、技術、方法解決區(qū)域特定的問題是實習最終的目標。組織學習上有教材（實習指導書）自學、老師專題講解、視頻與圖片資料展示、分組室內(nèi)準備、實習討論與成果匯總等方式。

為調(diào)動學生的自主學習意識，在實習態(tài)度、專業(yè)素質(zhì)、實習討論與交流、團隊合作、實習任務完成量和實習效果方面建立學生成績定量評價標準，在各個環(huán)節(jié)充分調(diào)動出學生的積極性。

通過任務分解驅(qū)動、分工與合作完成實習內(nèi)容。若其中一組完成質(zhì)量較差，將最終影響實習匯總數(shù)據(jù)的正確性或完整性。要較好地完成上述任務，組間首先要協(xié)調(diào)完成數(shù)據(jù)源的時相性（年份和月份），比較并確定提取的方法和精度保證；動態(tài)或靜態(tài)的GIS提取方法、數(shù)據(jù)匯總的表達形式；水質(zhì)提取的內(nèi)容與提取方法等。由于實習時間控制，若由每組完成全部的實習任務是不現(xiàn)實的，因此在完成具體任務時，大家在相互學習、溝通、分工合作過程中，鍛煉了自己的動手能力，加強了團隊合作的意識，提高了解決具體問題的能力。

實習線路設計采用“以點連線—以線控面”的方式，可以節(jié)省實習時間、經(jīng)費和精力等，這就要求指導老師在實習前精心設計實習線路與實習內(nèi)容的關系，實習內(nèi)容既能循序漸進、又能綜合全面。

六、結(jié)語

區(qū)別于傳統(tǒng)的課程教學，綜合性野外實習給學生提供了廣闊的想象空間，使思考對象具體化。在進行野外教學過程中，也會有著如經(jīng)費不足、時間不夠、學生安全等各方面的考慮，因此，在后期的實習教學中，不斷完善區(qū)域影像地圖、數(shù)字高程數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)庫，在此基礎上完成立體影像地圖的三維適時屬性數(shù)據(jù)調(diào)取系統(tǒng)，建立一套“虛擬實習體驗平臺”。運用該平臺將“課堂理論知識—視頻與圖片展示—虛擬實習體驗平臺—實地野外調(diào)查—內(nèi)業(yè)整理”進行有機地整合，并不斷地更新與完善實習體驗平臺的內(nèi)容，以便取得更好的實習效果。同時，通過該實習平臺的構建，完善平臺體系設計、內(nèi)容設計、界面設計、互動方式設計、體驗設計與優(yōu)化等，為其他相關專業(yè)類似實習的教學實踐提供借鑒。

[1]劉文中，鄭建斌，陳健．淮南及鄰區(qū)地質(zhì)認識實習基地教學資源評述[J]．中國地質(zhì)教育，2015，24（2）：62-65．

[2]譚綠貴，王本偉，李光耀，等．生態(tài)文明視野下的六安市礦產(chǎn)資源開發(fā)利用之對策探討[J]．皖西學院學報，2011，27（5）：70-75．

[3]李典友，李婷婷，李小剛，等．安徽（六安）大別山國家地質(zhì)公園生態(tài)旅游資源及開發(fā)利用[J]．安徽農(nóng)學通報，2013，19（6）：150-151，155．

[4]傅伯杰，冷疏影，宋長青．新時期地理學的特征與任務[J]．地理科學，2015，35（8）：939-945．

[5]李永軍．“國土資源調(diào)查方法”教學指導思想的探討[J]．中國地質(zhì)教育，2010，19（1）：95-100．

[6]趙前信．四種水環(huán)境質(zhì)量評價方法在六安市水庫中的應用[J]．環(huán)境工程，2014，32（3）：113-116．

[7]孫元杰．水文水資源調(diào)查中遙感技術的應用[J]．農(nóng)業(yè)與技術，2016，36（14）：224．

[8]張輝．基于WebGIS的野外實習教學輔助系統(tǒng)研究[D]．南京：南京大學，2012．

regional condition and resources investigation; practice teaching;comprehensive practice; virtual practice platform

G642

A

1006-9372（2017）04-0050-4

Title:Construction and Optimization of Comprehensive Practice Platformand for Regional Environment and Resources Investigation

Author(s):ZHANG Hong-Mei , CHEN Xiao-Yang , YE Yu-Ting, WANG Xiao-Gang

2017-08-06。

安徽省省級教學研究項目“基于團隊學習的工科類專業(yè)核心課程互動教學模式研究與實踐”（2012jyxm208）；安徽理工大學2016年度本科核心課程“綜合自然地理學”建設項目（2016hxkc072）；安徽理工大學重大教研項目“土地資源調(diào)查綜合實習課程的建設與實踐研究”（2014zdxm031）。

張紅梅，女，講師，主要從事煤礦地質(zhì)與環(huán)境、資源調(diào)查與評價、遙感與GIS等方面的教學和研究工作。

投稿網(wǎng)址： www.chinageoeducation.net.cn 聯(lián)系郵箱：bjb3162@cugb.edu.cn

張紅梅，陳孝楊，葉玉婷，等．“區(qū)域環(huán)境與資源調(diào)查”綜合實習平臺構建與實踐優(yōu)化[J]．中國地質(zhì)教育，2017，26（4）：50-53.