高校環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)中3S技術(shù)類課程設(shè)置初探

【摘要】本文基于3S技術(shù)類課程本身特性，結(jié)合環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的社會需求，對高校環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)中3S技術(shù)類課程設(shè)置的基本條件、課程結(jié)構(gòu)、授課計劃、教學(xué)資源和教學(xué)方法等方面進(jìn)行了初步的探索。

【關(guān)鍵詞】3S技術(shù) ?環(huán)境生態(tài)工程 ?課程設(shè)置

【基金項目】貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2018年本科教學(xué)質(zhì)量提升工程項目（2018JG142），貴州省重點學(xué)科“生態(tài)學(xué)”（黔學(xué)位合字ZDXK[2013]11）。

【中圖分類號】G423.02 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）06-0233-02

3S 技術(shù)是遙感（RS） 、地理信息系統(tǒng)（GIS） 與全球定位系統(tǒng)（GPS） 的統(tǒng)稱，是現(xiàn)代信息技術(shù)與空間分析研究的主要技術(shù)手段和發(fā)展方向[1]。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，科技的不斷創(chuàng)新，3S技術(shù)正作為一種不可多得的技術(shù)在環(huán)境和生態(tài)領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用[2]，高校環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)中3S技術(shù)類課程的合理設(shè)置，是高校培養(yǎng)生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域高層次應(yīng)用型人才的硬性需求和必然趨勢。

掌握環(huán)境監(jiān)測與評價、生態(tài)規(guī)劃與設(shè)計、生態(tài)修復(fù)和環(huán)境污染治理等常規(guī)的技術(shù)方法是環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的基本要求，而3S技術(shù)在這些基本要求的實現(xiàn)過程中扮演了相當(dāng)重要的角色。通過RS技術(shù)獲取和處理后的遙感衛(wèi)星影像可為研究區(qū)概況提供諸如植被分布、土地利用方式、行政區(qū)劃等關(guān)鍵信息[3～5];GPS可以為生態(tài)因子和環(huán)境數(shù)據(jù)的采集（尤其是針對重要生態(tài)保護(hù)目標(biāo)或環(huán)境敏感點的數(shù)據(jù)采集）提供精準(zhǔn)的定位服務(wù)[6]。針對采集的生態(tài)因子和環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析處理時， GIS強(qiáng)大的空間分析模塊能夠通過構(gòu)建分析算法，從空間數(shù)據(jù)中計算和提取研究對象的位置、形態(tài)、構(gòu)成及演變等信息。此外，GIS可以繪制上述項目中需要提供的重要圖件[7]，比如環(huán)境影響評價中的植被分布圖、土地利用類型圖、土壤侵蝕圖、水系分布圖、調(diào)查路線和樣方點分布圖、珍稀保護(hù)動植物分布圖、生態(tài)規(guī)劃中的區(qū)位示意圖、生態(tài)功能區(qū)劃圖、生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)分布圖、生態(tài)產(chǎn)業(yè)布局圖等。

1.基本條件

一支高素質(zhì)專業(yè)化的3S類師資隊伍是環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)3S類課程順利開設(shè)的根本保障。這樣的師資隊伍要求專業(yè)教師擁有3S技術(shù)的專業(yè)背景，源自多元化的技術(shù)領(lǐng)域，具備豐富的3S技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗和較高的教學(xué)水平。

此外，實驗室軟、硬件平臺的建設(shè)是高校環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)開設(shè)3S技術(shù)類課程的必要條件，具體包含了計算機(jī)硬件、網(wǎng)絡(luò)配置、多媒體教學(xué)系統(tǒng)、以及各類遙感、地信軟件（比如ERDAS、PCI、ENVI、IDRISI、ArcGIS、MapGIS、eCongnition等），其中遙感地信軟件實現(xiàn)的總體功能差異不大，但各有優(yōu)勢和缺陷，學(xué)校在選擇和購買軟件時需要綜合權(quán)衡軟件的特點和課程教學(xué)需求。

2.課程結(jié)構(gòu)設(shè)置

遙感和地理信息系統(tǒng)是3S類課程的兩個核心部分，而GPS的內(nèi)容可以適當(dāng)融合到這兩部分之中，不需要單獨設(shè)置課程。鑒于環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)主要是將3S技術(shù)作為應(yīng)用工具開展數(shù)據(jù)分析處理及制圖等工作，筆者認(rèn)為對于系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計、三維建模等內(nèi)容可以不作要求，必修課程部分只需將《遙感導(dǎo)論》和《地理信息導(dǎo)論》（分別搭配實驗課程）設(shè)置為學(xué)科大類課程即可滿足環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)要求。選修課程的設(shè)置應(yīng)該注重拓寬學(xué)生的知識視野，培養(yǎng)興趣愛好，可以結(jié)合具體情況靈活設(shè)置，其中專業(yè)選修課程應(yīng)選擇與環(huán)境生態(tài)工程相關(guān)性較強(qiáng)的課程，推薦《資源與環(huán)境遙感》課程;大類課程選修課應(yīng)作為大類課程必修課程的延伸和拓展，建議考慮《3S技術(shù)集成與應(yīng)用》和《遙感地學(xué)分析》;個性課程選修通常應(yīng)該包含3S技術(shù)在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的實際應(yīng)用以及一些新興的技術(shù)手段，比如《無人機(jī)遙感監(jiān)測技術(shù)》是較好的選擇。

3.授課計劃

學(xué)期授課計劃應(yīng)結(jié)合學(xué)生具體情況和學(xué)校教學(xué)條件安排，表1列舉了我校環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)3S類課程基本信息，可供參考。

上表中有關(guān)各門課程修讀學(xué)期的安排中，將所有課程都安排在第3學(xué)期之后，主要考慮到3S技術(shù)應(yīng)用到的絕大多數(shù)軟件為英文版本，學(xué)生經(jīng)過一年級大學(xué)生英語和計算機(jī)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，可為3S技術(shù)中相關(guān)軟件的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。遙感概論及實驗放到地理信息系統(tǒng)概論及實驗之前，讓學(xué)生先通過遙感概論對衛(wèi)星影像的成像原理和預(yù)處理過程等有初步的了解，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)一步掌握地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析處理和制圖等過程。選修課程需以必修課程構(gòu)建的3S技術(shù)的完整知識結(jié)構(gòu)體系為基礎(chǔ)，因此建議第5、6學(xué)期各選修一門。

必修理論課程的學(xué)分和學(xué)時設(shè)置都高于必修實驗課程和選修課程，同時必修理論課程以考試的形式進(jìn)行考核，其余課程考查即可。

4.教學(xué)資源

3S技術(shù)的教材豐富多樣，理論教程中，遙感概論以彭望琭等編著的《遙感概論》、梅安新等編著的《遙感導(dǎo)論》等應(yīng)用較為廣泛，而地理信息系統(tǒng)概論則普遍選擇黃杏元編著的《地理信息系統(tǒng)概論》、湯國安編著的《地理信息系統(tǒng)》、胡鵬編著的《地理信息系統(tǒng)教程》及龔健雅編著的《地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)》等，這些教材章節(jié)結(jié)構(gòu)編排合理、條理清晰且難度適中，是3S類課程教學(xué)中不可多得的參考資料，但是3S技術(shù)的發(fā)展日新月異，教師教學(xué)過程中一定要結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)需要，廣泛涉獵專業(yè)知識，把握技術(shù)前沿和發(fā)展趨勢，及時更新知識內(nèi)容，完善知識體系。

實驗課程是基于具體的遙感和地信軟件設(shè)置的，因此不建議規(guī)定教材，教師可以根據(jù)實驗課程的教學(xué)內(nèi)容安排，針對所選的教學(xué)軟件編制實驗教程。選修課程由于更加強(qiáng)調(diào)視野和知識面的拓寬，授課內(nèi)容比必修課程更具發(fā)散性和創(chuàng)新性，不應(yīng)拘泥于單一教材的結(jié)構(gòu)框架，教師可依據(jù)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容多渠道地歸納整理教學(xué)素材。

除教材外，教學(xué)過程中需充分利用網(wǎng)絡(luò)信息教學(xué)平臺和資源，如中國大學(xué)MOOC、國家精品課程網(wǎng)站、雨課堂教學(xué)平臺、中科院地理空間數(shù)據(jù)云數(shù)據(jù)下載中心等。

5.教學(xué)方法

教學(xué)方法以有利于課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)和取得良好的教學(xué)效果為原則，3S類理論課程的教學(xué)方法可以包括講授法、案例教學(xué)法、討論法、啟發(fā)式教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動法和自主學(xué)習(xí)法等，教學(xué)方法根據(jù)具體教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容靈活設(shè)置。實驗課程除常規(guī)的示范教學(xué)和上機(jī)操作以外，還應(yīng)真實模擬學(xué)生的就業(yè)工作環(huán)境，讓學(xué)生真正將理論基礎(chǔ)與實踐應(yīng)用融會貫通，提高學(xué)生的專業(yè)技術(shù)應(yīng)用水平。具體課程實施可與遙感數(shù)據(jù)處理、環(huán)境影響評價、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、景觀規(guī)劃設(shè)計等較常應(yīng)用3S技術(shù)的公司簽約合作，讓學(xué)生承擔(dān)項目的部分?jǐn)?shù)據(jù)分析處理工作，使學(xué)生成為該項工作任務(wù)的主體，最終成果以是否符合項目驗收要求為評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考核。

總之，以3S技術(shù)為代表的信息技術(shù)在環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)的地位日益凸顯，高校結(jié)合自身專業(yè)定位，實現(xiàn)環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)3S技術(shù)類課程的合理規(guī)劃和設(shè)置，對學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)至關(guān)重要，已成為環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的關(guān)鍵內(nèi)容。

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作者簡介：

李望軍（1986-），男，湖南人，博士，講師，主要從事植被生態(tài)學(xué)研究。