摘要:以优化课程教学内容为基础,以教学方法和教学手段改革为主要途径,通过建立“讲解+演示+网络课堂+主题讨论”为一体的教学模式,实施多种实践教学环节,完善课程考核体系,调动环境资源类专业学生学习信息技术的主动性和积极性,培养学生的实践动手能力和创新思维,提高学生对环境信息技术的应用技能,全面提升该课程的教学质量和教学效果。
关键词:环境与资源 信息技术课程 教学改革
中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)01(b)-0173-02
随着全球性资源、能源与环境问题的激化,数字地球战略的竞争,越来越多的环境资源问题迫切需要依靠信息技术进行解决,以全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、遥感技术(RS)等为主流的“3S”信息技术在环境与资源领域的应用日益广泛。因此,培养具备信息技术应用能力的专门人才已成为新时期高等院校环境资源类专业人才培养的新任务,环境与资源信息技术已成为环境与资源类专业极为重要的专业课程,其主要任务是:以环境与资源等专业的基本理论与基本知识为基础,掌握综合运用以“3S”技术为支撑的环境资源调查、评价、规划和管理等知识与技术。
1 课程特点及教学中的问题
环境与资源信息技术是一门典型的交叉边缘型课程。该课程综合性强,由地理学、地图学、测绘学、遥感科学、计算机科学、数据库、信息科学等多学科交叉集成,教学内容广泛,主要包括:遥感图像处理及地学应用、GIS空间分析及应用、GPS精确定位与导航应用等。该课程具有学科与技术的统一性,理论性和应用性并重,因此,在教学中既要注重基础知识的教学,同时,又要加强技术能力和实践能力的培养。此外,信息技术的发展是随着相关学科的发展而发展的,特别是计算机软、硬件技术的发展,具有发展与内容更新的快速性。
由于环境与资源信息技术课程的特殊性,目前,该课程的教学尚存在一些局限性,主要表现为:(1)缺乏相应的教材:国内外的相关教材主要是针对单一的技术,如《全球定位系统原理与应用》《地理信息系统导论》《遥感导论》等,而关于“3S”技术的配套教材较少,如《资源环境信息技术概论》。另外,许多最新的技术方法不能及时纳入教材,使教材内容明显滞后。(2)注重理论,忽视实践教学:在教学方法上主要采用以教师为中心的授课方式,理论教学内容过多,在学生动手能力的培养上缺乏有效途径。(3)实践教学缺少应用性:多数实验课程是以认知性实践为主[1],包括常用软件的使用和技术方法的具体操作,实验项目之间通常缺乏联系,重要的是与环境资源相关的综合性、应用性实验较少。(4)学生理论基础薄弱:与GIS专业学生相比,环境资源类专业学生对信息技术的知识结构不完整,主要是对地理学、地图学、测绘学、遥感科学、计算机科学、数据库、程序设计等知识,若系统深入学习“3S”技术理论,不仅面临很大困难,而且不能引起学生学习的兴趣[2]。
针对上述问题,本文对环境与资源类专业信息技术课程的教学改革和实践进行探讨。
2 教学改革与实践
2.1 完善教学大纲,优化教学内容
环境与资源信息技术具有一个庞大的课程教学体系,受大学教学时数的限制,不可能将所有内容都纳入课程教学之中,因此需进行教学内容的优化。该课程讲授的重点主要包括“3S”技术的基本理论与技术方法及其在环境资源领域中的实际应用,以GIS为教学的主体内容,RS和GPS作为辅助内容,GIS作为“3S”技术的核心平台,注重空间数据的获取、输入、处理和分析,空间分析的原理和方法,成果的制作和输出等内容,RS和GPS作为数据源,注重遥感图像处理和解译,数据的输入输出转换等内容。
随着“3S”技术的不断发展以及在环境资源领域的应用日益扩大,将教学与科研相结合,紧跟学科发展方向,增加前沿性知识,删除过时的内容。根据主讲教材,结合国内外多种教材,特别是中、英文期刊以及研究热点项目等资料,将科研成果及时转化成教材、融入课堂,也将自己在科研活动中获得的新理论、新技术、新方法、新成果随时引入到教学中,以不断充实和修正教学内容[3]。例如,将城市热岛效应研究引入遥感教学内容中,将杭嘉湖平原耕地土壤养分空间变异性研究引入地理信息系统教学内容中。通过理论知识教学和科研成果介绍相结合,可以在理论教学中让学生了解“3S”技术在环境与资源领域的应用,在科研案例介绍中掌握“3S”技术的基本理论和方法,达到本课程的教学目的。
2.2 多种教学手段为一体的教学模式,全面提升课程教学质量
探索多种教学方法和手段,建立“讲解+演示+网络课堂+主题讨论”为一体的教学模式。
在现有PowerPoint、板书等课堂教学模式基础上,将GIS的演示系统引入课堂教学之中,它既是一个应用系统,同时也是GIS相关知识点的一个缩影,通过选择具有代表性的演示系统进行演示,可以使学生能更加直观的理解所学知识。此外,在课堂演示相关的科研成果,丰富课堂教学内容和效果,如在遥感课程中演示近海滩涂时空变化遥感图。
利用本校丰富的网络资源,建立网络课堂,作为课堂教学的补充,上传课程资料,布置任务作业,网上提交作业和实验报告,网上答疑和互动等,提高课程教学质量和效益。同时,利用现代网络技术,挖掘教学科研资源,例如,让学生通过GoogleEarth免费浏览全球各地的高清晰卫星图片;利用学校图书馆电子数据库资源,查阅环境与资源信息技术相关的学术论文,等等。
作为一门学科性和应用性并重的课程,可以让学生在课外查阅资料,更多了解“3S”技术在环境与资源领域的应用以及发展趋势和应用前景,制作多媒体材料,安排一个学时开展课堂讨论。这种课堂讨论一方面可以激发学生学习的主动性,提高查阅资料和分析问题的能力;另一方面可以巩固所学知识,增加学习兴趣。
2.3 面向专业应用的实践教学模式,全面提升学生的专业技能
选择与专业紧密结合的应用问题作为实践的内容,在实际动手操作中使学生理解和掌握课程的理论知识和基本技能,通过实践课程教学又使学生了解该课程在本专业的作用,从而激起学生的学习兴趣,提高课程的教学效果。在教学方式上,采用以实践课堂教学为主,研究项目教学为辅的教学模式,全面提高学生对“3S”技术在环境与资源领域的应用技能。
(1)实践课堂教学。
将理论课程和实验课程相互结合和穿插,以理论课程内容为主线安排实验课教学时间,在设计内容时,选择学生生活相关的或是一个应用性小项目作为实验内容,贯穿整个实践教学环节,既能保证教学内容的连贯性,又能体现课程的应用性。
例如,在GPS实践课程中,以学校里的湖泊作为内容,用GPS记录湖泊的边界,并形成湖泊数字化地图,在这个过程中让学生掌握GPS的工作原理和使用方法,数据的输入和输出等。再如,在GIS相关实践课程中,完成某市耕地土壤重金属含量空间分布图,在这过程中依次学习数据的输入和空间图层的建立,坐标定义和投影变换,空间数据的编辑和修改,属性数据的建立和编辑,各种空间分析方法,成果图的设计和输出等内容。
(2)研究项目教学。
鼓励学生参与到环境资源相关的科研项目或课题中,使学生在实践过程中真正领悟到理论和实践的相互关系,培养学生对信息技术的实践应用能力,提升学生解决实际问题的能力和从事科研工作的能力。另外,鼓励学生参与校内外的科研训练计划或是学科竞赛,由学生自己设计实验项目内容,并通过亲自实施项目来达到知识综合应用和能力培养的目的。例如,09级学生苑雅琴等同学组队申报了大学生科技创新项目,利用“3S”技术开展某市水稻田土壤重金属污染的空间变异性和风险评价研究,根据课程所学知识结合教师指导,顺利完成了该项目内容。
2.4 完善课程考核体系,提高学生综合素质
环境与资源信息技术的考核内容应包括基础知识、基本理论、基本技能、应用能力、创新思维和创新能力等,单纯的笔试很难考核学生对知识的掌握和分析问题的能力。因此,建立“出勤、课堂表现、上机操作、作业、笔试”相结合的考试评价体系,其中出勤主要考核学生对课程学习的态度;课堂表现主要考核学生的积极性、互动性和主题讨论的完成情况;上机操作主要考核学生的基本技能和应用能力;作业主要考核学生对实践教学和理论教学内容的完成情况;笔试主要考核学生对信息技术基础理论和基本方法的掌握。
3 结语
环境与资源信息技术作为一门综合性较强的理论性和应用性并重的课程,针对其教学过程中注重理论而忽视实践,且在实践教学中缺少应用性等现状,应完善课程教学内容,通过综合运用多种教学方式和教学手段,提高学生的理论知识水平,另外应加强实践教学内容和教学方式改革,培养学生的基本操作技能和对信息技术的应用能力,以满足环境与资源领域对信息技术专门人才的需求。
参考文献
[1]郭变青,高迪.非GIS专业地理信息系统课程实践教学探讨[J].科技信息,2012,5:172,219．
[2]黄木易.非GIS专业地理信息系统课程教学改革及优化实践[J]．现代农业科技,2011,10:11-12,16．
[3]张飞,丁建丽,买买提·沙吾提．地理信息系统专业遥感课程建设中的教学与科研互动关系探析[J].高等教育研究学报,2011,34(2):69-71．
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