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中學(xué)地理課程跨科學(xué)、人文與社會(huì)、技術(shù)三大領(lǐng)域。課程的綜合性強(qiáng),上至天文、氣象、宇宙航行,下至地理、地球、物理,縱向涉及人文科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域,這就要求教師必須不斷拓展自己的知識(shí)面,凡是與地理有關(guān)的知識(shí)都需了解和學(xué)習(xí),以使自己能夠成為“一專多能”的復(fù)合型人才。其次要學(xué)習(xí)先進(jìn)的知識(shí)和技能,將科學(xué)技術(shù)發(fā)展所帶來(lái)的地理研究新成果,融入新課程地理教學(xué)中,其中大都借助于以計(jì)算機(jī)為主要手段的多媒體技術(shù)來(lái)完成的。
1.多媒體教學(xué)是讀圖教學(xué)的突破點(diǎn)。地理教學(xué)中的讀圖、析圖是教學(xué)中的重點(diǎn)、難點(diǎn),也是學(xué)生的重難點(diǎn)。但是,如果教師能借助多媒體技術(shù),把教學(xué)掛圖由靜態(tài)變?yōu)閯?dòng)態(tài)、由無(wú)聲到有聲、由抽象到具體、由復(fù)雜到簡(jiǎn)單地呈現(xiàn)出來(lái),學(xué)生就會(huì)有興趣隨光標(biāo)閃動(dòng)而去讀圖、析圖,從而達(dá)到良好的教學(xué)效果。如,學(xué)習(xí)中國(guó)34個(gè)省區(qū)行政圖時(shí),學(xué)生對(duì)各省行政區(qū)輪廓及空間分布十分難記,無(wú)頭緒下手。教師可利用多媒體教學(xué),大屏幕展示中國(guó)行政區(qū)圖,并采用不同顏色勾勒出各省級(jí)行政區(qū)輪廓,標(biāo)注省會(huì)、簡(jiǎn)稱、全稱。再按東北、西北、東南、西南、中部逐一隨光標(biāo)閃動(dòng)呈現(xiàn),把重點(diǎn)省級(jí)行政區(qū)凸現(xiàn)閃動(dòng),有些省區(qū)還可配上事物圖像進(jìn)行形象記憶。如,配大鵬展翅,陜西省配秦皇兵馬俑,青海省配一只大白兔,廣東省配一只象頭等。這樣的整合行政區(qū)圖,使靜態(tài)變?yōu)閯?dòng)態(tài),由無(wú)聲變?yōu)橛猩?,由抽象變?yōu)榫唧w,直接刺激學(xué)生的視覺感官,特別能激起學(xué)困生的參與。
2.利用信息技術(shù)整合資料和圖片,能大容量再現(xiàn)區(qū)域地理和人文景觀,體現(xiàn)地理教學(xué)跨越時(shí)空的特點(diǎn)。初中新課程中涉及許多世界區(qū)域地理和人文景觀,但大都只是簡(jiǎn)略介紹,一帶而過。更多的內(nèi)容和資料需在課堂活動(dòng)中或課外活動(dòng)中去搜集、查尋。所以利用信息技術(shù),網(wǎng)上下載,整合教學(xué)資源是最佳途徑。教師利用多媒體整理出的更多資料和人文景觀圖片,能讓學(xué)生如同身臨其境去親身感受。且這些資料容量大、跨越世界各地奇觀,展現(xiàn)出經(jīng)典人文地理。久而久之,在教師的引領(lǐng)下,學(xué)生也會(huì)把查閱到的地理奇聞、景觀在課堂上交流共享。
3.多媒體教學(xué)適應(yīng)不同學(xué)習(xí)類型的學(xué)生需要。學(xué)生學(xué)習(xí)類型是多種多樣的,主要有語(yǔ)言型、視覺型、文字型、運(yùn)動(dòng)型等。傳統(tǒng)的地理教學(xué)注重視覺型(即讀圖、看圖分析)、文字?jǐn)⑹鲂停ㄟ^讀、看、聽、說(shuō)來(lái)完成教學(xué)過程。由于讀圖的枯燥、抽象,久而久之,對(duì)于上課不會(huì)專心聽講的學(xué)生就坐不住,要么講小話,要么睡覺,要么開小差。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)較好地解決了這個(gè)問題。因?yàn)樗^的“學(xué)困生”,他們思維活躍,屬運(yùn)動(dòng)型,只是教師沒有激起他們的學(xué)習(xí)興趣。他們對(duì)電腦的操作都是一流的,所以教師利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué),引領(lǐng)他們?cè)陔娔X上查閱地圖,查閱有關(guān)地理教學(xué)資料,他們絕不會(huì)亞于優(yōu)等生。從中他們也獲得了學(xué)習(xí)的快樂和成功的成就感。所以說(shuō),多媒體教學(xué)適應(yīng)不同類型的學(xué)生需要。
二、信息技術(shù)與地理教學(xué)整合應(yīng)注意的問題
1.防止那種新技術(shù)、舊理念,呈現(xiàn)過量信息的“灌輸課”,現(xiàn)代課堂教學(xué)并不是提供越多的信息就越好,因?yàn)閷W(xué)生在一定的時(shí)間條件下接受的信息和思維的提高是有限的。
2.要根據(jù)課程需要來(lái)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì),而不是節(jié)節(jié)課都用,以免造成喧賓奪主,或者走馬觀花。
(伊犁師范學(xué)院,伊寧835000)
摘要院電力線載波通信技術(shù)利用電力線作為傳輸媒介,通信安全可靠,投資成本低,在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。本文主要分析電力線上存在的多徑干擾問題,并進(jìn)行建模仿真。并介紹OFDM 技術(shù)的基本原理。
關(guān)鍵詞 院電力載波通信;多徑延遲;OFDM
中圖分類號(hào)院TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼院A 文章編號(hào)院1006-4311(2015)27-0225-03
0 引言
電力線高速數(shù)據(jù)通信技術(shù),簡(jiǎn)稱PLC (Power LineCommunication 或PLT(Power Line T elecommunication),是一種利用中、低壓配電網(wǎng)作為通信介質(zhì),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、話音、圖像等綜合業(yè)務(wù)傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)[1]。隨著對(duì)PLC 傳輸速率要求的進(jìn)一步提高,帶寬的有限性導(dǎo)致基于擴(kuò)頻技術(shù)的電力線通信進(jìn)一步發(fā)展受到制約,而正交頻分復(fù)用技術(shù)OFDM 以其抗衰落能力強(qiáng)、頻帶利用率高等優(yōu)勢(shì),被電力線高速通信所采用。OFDM 具有使用相對(duì)較多的窄帶子載波,簡(jiǎn)單的矩形脈沖成型和頻域上子載波排列緊密等基本特征。其頻譜為多個(gè)相互正交的形狀為Sa 函數(shù)的子載波相疊加,避免了碼間干擾和子載波間干擾。FFT 和IFFT 技術(shù)的快速發(fā)展使OFDM 更加易于實(shí)現(xiàn),而且子載波數(shù)越多越能體現(xiàn)OFDM 的優(yōu)越性[2]。
1 低壓電力線通信的多徑干擾問題
1.1 電力線多徑干擾原因
多徑干擾產(chǎn)生原因是連接在低壓電力線上的眾多用戶,實(shí)時(shí)在進(jìn)行電器的插拔操作,導(dǎo)致電源線路狀況不斷變化,造成線路阻抗不匹配,發(fā)送的信號(hào)會(huì)經(jīng)過不同的反射路徑到達(dá)接收端,多路接收信號(hào)在接收端進(jìn)行合并形成多徑干擾,當(dāng)多條路徑的信號(hào)傳輸時(shí)延過大時(shí)會(huì)造成頻率選擇性衰落,從而引起碼間干擾。
1.2 電力線多徑信道建模
由于低壓電力網(wǎng)每天會(huì)接收到各種各樣設(shè)備的連接,其電網(wǎng)的負(fù)載一定不是固定的,在這種情況下,很容易造成信號(hào)的反射,使發(fā)送的信息多條經(jīng)過不同的路徑到達(dá)接收點(diǎn)。由于信號(hào)在每條路徑上經(jīng)歷的時(shí)間不同,多條路徑上的信號(hào)在接收端進(jìn)行疊加形成干擾,即多徑干擾[3]。當(dāng)最早到達(dá)的信號(hào)與最晚到達(dá)的信號(hào)時(shí)間差較小時(shí),這種干擾對(duì)系統(tǒng)的影響可以忽略,反之,如果時(shí)間差較大,這種干擾就會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響?,F(xiàn)有的較為典型的電力線信道模型分別由Philipps 和Zimmermann and Dostcrt 提出。
1.2.1 Holger Philipps 模型
根據(jù)電力線的多徑傳輸情況,由提出的回波模型能很好的模擬真實(shí)網(wǎng)絡(luò)中的多徑干擾,該模型可以表示為:
【關(guān)鍵詞】 地理信息技術(shù);GIS;上機(jī)實(shí)驗(yàn);高校教學(xué)
引言
1998年1月31日,美國(guó)副總統(tǒng)戈?duì)栐诿绹?guó)加利福尼亞科學(xué)中心發(fā)表了題為《數(shù)字地球:二十一世紀(jì)認(rèn)識(shí)地球的方式 (The Digital Earth:Understanding Our Planet in the 21st Century)》的講演,提出了“數(shù)字地球”(Digital Earth)的概念。戈?duì)栐谥v演中指出:我們需要一個(gè)“數(shù)字地球”,一個(gè)可以嵌入海量地理數(shù)據(jù)的、多分辨率的、真實(shí)地球的三維表示[1]。戈?duì)栮P(guān)于“數(shù)字地球”的這些觀點(diǎn)引起了科技界的高度重視與響應(yīng)。21世紀(jì)已進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代,谷歌地球(Google Earth)、數(shù)字城市、電子政府等詞匯與理念開始深入人心。2004年8月,地理信息技術(shù)與生物技術(shù)、納米技術(shù)被美國(guó)勞工部并列為三大最具前景的新興產(chǎn)業(yè)[2]。我國(guó)在這個(gè)世紀(jì)初以來(lái),也注重地理信息技術(shù)專業(yè)人才的培養(yǎng),各種地理信息技術(shù)相關(guān)的優(yōu)秀教材也不斷出現(xiàn)[2-4]。
筆者從2008年開始給本科生和研究生講授地理信息技術(shù)課程。其中本科生課《地理信息技術(shù)與數(shù)字地球》為跨專業(yè)全校性選修課,研究生則為全英文教學(xué)的海洋事務(wù)碩士生選修課《地理信息技術(shù)及其在海岸帶管理中的應(yīng)用》。從選修學(xué)生的專業(yè)背景知識(shí)來(lái)看,文理工兼具,層次也參差不齊。如何讓不同專業(yè)的學(xué)生能理解地理信息技術(shù)相關(guān)專業(yè)知識(shí),課堂上機(jī)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)對(duì)于這兩門實(shí)用性很強(qiáng)的課程尤其重要。本文主要以這兩門與地理信息技術(shù)相關(guān)的課程為例,圍繞課程上機(jī)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與探索,談些體會(huì),以饗讀者。
1 知識(shí)背景與課程定位
據(jù)統(tǒng)計(jì),地球上有超過80%的數(shù)據(jù)與空間相關(guān),而地理信息技術(shù)是空間數(shù)據(jù)數(shù)字化的核心技術(shù)之一,是將地球上各種資源信息可視化表達(dá)、存貯、分析以方便人類生活、生產(chǎn)的重要技術(shù)支撐。地理信息技術(shù)是一種強(qiáng)有力的空間信息獲取、管理和分析的工具[5]。這里談及的地理信息技術(shù)主要為3“S”,即:地理信息系統(tǒng)( GIS,Geographical Information System)、遙感(RS,Remote Sensing)、全球定位系統(tǒng)( GPS,Global Positioning System)。其中,GIS 是以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ),在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下,對(duì)空間相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、操作、分析和顯示,并采用模型分析方法,適時(shí)提供多種空間和動(dòng)態(tài)信息,為地理研究和決策服務(wù)而建立起來(lái)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)[6]。RS 與GPS 是兩種重要的空間信息采集工具,是GIS重要的數(shù)據(jù)源。
由以上可知,地理信息技術(shù)是與計(jì)算機(jī)、地理學(xué)等學(xué)科相關(guān)性很強(qiáng)的一門實(shí)用型技術(shù),并與我們的日常生活息息相關(guān),如:利用GPS導(dǎo)航定位、利用谷歌或百度上的電子地圖進(jìn)行相關(guān)空間查詢等。事實(shí)上,地理信息技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已不再僅僅是地理學(xué),已被應(yīng)用于衛(wèi)生、交通、林業(yè)、房地產(chǎn)、旅游、農(nóng)業(yè)等各行各業(yè)中 [7-8]。世界最大的GIS軟件公司環(huán)境系統(tǒng)研究所Environmental Systems Research Institute(ESRI)的創(chuàng)建者、總裁Jack Dangermond說(shuō)過,GIS的應(yīng)用僅受限于使用者的想象力。也因?yàn)檫@樣,從2008年開課以來(lái),學(xué)生選修這門課的積極性較高,不論他們的專業(yè)背景是歷史、音樂、哲學(xué)、英語(yǔ)、或是化學(xué)、生物、建筑、機(jī)械自動(dòng)化與計(jì)算機(jī)等。表1列出了2010-2011年開設(shè)的本科生全校性選修課和海洋事務(wù)碩士生選修課兩門課的選課學(xué)生的專業(yè)及人數(shù)構(gòu)成情況。
表1 選課學(xué)生專業(yè)及人數(shù)構(gòu)成
由表1可見,兩門選修課,無(wú)論是本科生還是研究生的課程,選課學(xué)生的專業(yè)背景五花八門,這給教學(xué)與上機(jī)實(shí)驗(yàn)帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)。但無(wú)論是全校性本科生選修課,或是全英文授課研究生選修課,本課程的定位都是一致的,即結(jié)合自身的課題研究成果,如GIS在流域與海岸帶管理中的應(yīng)用等,介紹地理信息技術(shù)的基本功能及其應(yīng)用,讓學(xué)生了解地理信息技術(shù)、數(shù)字 地球與人類生產(chǎn)生活緊密相關(guān),并初步掌握地理信息技術(shù)常用軟件的基本操作。
2 課程設(shè)計(jì)與上機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案
圍繞上述課程開設(shè)的定位,進(jìn)行了課程的整體安排與上機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)。表2為全校性本科生選修課《地理信息技術(shù)與數(shù)字地球》課程的整體設(shè)計(jì)。由表2可見,涉及到GIS、RS軟件實(shí)際操作與課程作業(yè)的第4、7和8講,占整個(gè)課程課時(shí)(36課時(shí))的近60%(22課時(shí)),這是出于該課程實(shí)用性較強(qiáng),需有足夠時(shí)間保證上機(jī)的考慮。
表2 全校性本科生選修課《地理信息技術(shù)與數(shù)字地球》之課程設(shè)計(jì)
基于同樣的思路,開展了海洋事務(wù)研究生選修課的課程設(shè)計(jì),詳見表3。由表3可見,有關(guān)ArcGIS軟件學(xué)習(xí)的時(shí)間占用了20個(gè)學(xué)時(shí),并進(jìn)一步設(shè)計(jì)了兩個(gè)有關(guān)GIS軟件的課程實(shí)踐(作業(yè)),目的是保證學(xué)生有充分的時(shí)間上機(jī)練習(xí)及完成課程作業(yè)。
表3 海洋事務(wù)研究生選修課《地理信息技術(shù)及其在海岸帶管理中的應(yīng)用》之課程設(shè)計(jì)
在保證讓學(xué)生在課堂上有時(shí)間能自己動(dòng)手操作軟件的前提下,基于課程的定位,為了讓學(xué)生掌握一些基本的軟件功能,進(jìn)一步設(shè)計(jì)一些能使不同專業(yè)背景的學(xué)生都能感興趣的上機(jī)內(nèi)容。表4進(jìn)一步給出了本科生選修課《地理信息技術(shù)與數(shù)字地球》第4講(表3)的上機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。需要強(qiáng)調(diào)的是,本科生教學(xué)所涉及到的GIS軟件為MapInfo和ArcView兩個(gè)較易上手,界面友好同時(shí)對(duì)機(jī)房的硬件要求不高的桌面式GIS軟件,主要的參考教材是《地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論》(第一版)[3]。
表4 《地理信息技術(shù)與數(shù)字地球》之第4講上機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
通過上機(jī)操作,學(xué)生基本上掌握了空間數(shù)據(jù)采集(數(shù)字化)與編輯、屬性數(shù)據(jù)輸入與管理以及專題地圖制作等基本的GIS軟件操作,從課程難度上也較適合于這些跨專業(yè)(文理工兼具)的本科生。
對(duì)于海洋事務(wù)研究生選修課《地理信息技術(shù)及其在海岸帶管理中的應(yīng)用》,表3所列的第2-10講“ArcGIS軟件學(xué)習(xí)”的上機(jī)內(nèi)容進(jìn)一步展開如表5所示。需要說(shuō)明的是,由于是研究生課程及上機(jī)條件的改善,學(xué)習(xí)的GIS軟件為ArcGIS,主要的教材是《地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論》(第三版)[2]。該教材有中文導(dǎo)讀,其它內(nèi)容包括上機(jī)說(shuō)明都是英文,是現(xiàn)有較適合作為GIS英文教學(xué)的教材。在實(shí)際授課中,針對(duì)每一講,采用“概念與原理介紹”與“上機(jī)實(shí)踐”兩部分相結(jié)合的形式,有效地保證了學(xué)生的上機(jī)時(shí)間。
表5 《地理信息技術(shù)及其在海岸帶管理中的應(yīng)用》第2-10講之上機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)J皆O(shè)計(jì)
由表5可見,盡量課時(shí)有限,但基于研究生具有一定的自學(xué)能力的考慮,通過這樣的上機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),學(xué)生較為系統(tǒng)地掌握了GIS軟件的基本功能如空間數(shù)據(jù)采集、編輯、制圖、簡(jiǎn)單的緩沖區(qū)分析、空間疊置等空間分析,并學(xué)到了一些高級(jí)的空
間分析,如地形分析、水文分析等以及GIS模擬。
3 期末課程作業(yè)設(shè)計(jì)與課程教學(xué)效果評(píng)估
對(duì)于這兩門實(shí)踐性較強(qiáng)的選修課,如果在期末用閉卷考的形式,僅是要求學(xué)生掌握地理信息技術(shù)相關(guān)的原理、概念,則有悖于課程的定位。取而代之的是,通過結(jié)合實(shí)際情況的開放式課程作業(yè)的設(shè)計(jì),來(lái)考核學(xué)生對(duì)課程掌握的情況,從學(xué)生提交的作品來(lái)評(píng)估教學(xué)效果。
對(duì)于全校性本科生選修課《地理信息技術(shù)與數(shù)字地球》,通過2個(gè)期末作業(yè)來(lái)評(píng)估學(xué)生課程的表現(xiàn)。課程作業(yè)1是“數(shù)字化廈門大學(xué)本部地圖”。通過采集身邊的空間數(shù)據(jù)并進(jìn)行制圖表達(dá),讓學(xué)生進(jìn)一步掌握MapInfo的空間數(shù)據(jù)采集,屬性數(shù)據(jù)錄入,數(shù)據(jù)編輯以及制圖等基本操作。學(xué)生較好地完成了作業(yè),并建立了不同的空間圖層,如道路、林地、建筑用地、湖泊、草地等圖層(見圖1A)。課程作業(yè)2是專題地圖制作“中國(guó)人口分布圖”,通過該作業(yè),評(píng)估學(xué)生應(yīng)用ArcView進(jìn)行專題地圖制作的能力。圖1是這兩個(gè)課程作業(yè)的學(xué)生作品。
圖1 本科生課程作業(yè)(A-作業(yè)1;B-作業(yè)2)
由圖1可見,學(xué)生基本掌握了對(duì)周邊地理事物進(jìn)行數(shù)字化與制圖表達(dá)的能力。通過這樣的開放式的課程作業(yè)設(shè)計(jì),聯(lián)系身邊的地理現(xiàn)象,讓學(xué)生學(xué)以致用(如廈大校園地圖制作),極大地激發(fā)了他們學(xué)習(xí)這門課程的自主性和積極性。
對(duì)于海洋事務(wù)研究生選修課《地理信息技術(shù)及其在海岸帶管理中的應(yīng)用》,同樣采用課程作業(yè)來(lái)評(píng)估學(xué)生對(duì)課程的掌握情況。作業(yè)1是有關(guān)創(chuàng)建GIS數(shù)據(jù)庫(kù)及地理制圖。其中的制圖包括普通地圖與專題地制作。通過開放式分組(按學(xué)生所在國(guó)家)作業(yè)的完成,讓學(xué)生掌握從網(wǎng)上獲取各種相關(guān)空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集方式,并進(jìn)一步編輯與地理制圖。作業(yè)2是利用GIS的空間分析功能并與模型結(jié)合估算流域尺度的水土流失量并表達(dá)其空間分異性(基于課題研究成果)。該作業(yè)涉及到表5中的第6、7、8、10講的內(nèi)容,可讓學(xué)生進(jìn)一步鞏固相關(guān)知識(shí)并通過GIS項(xiàng)目練習(xí)對(duì)GIS的空間分析與地理表達(dá)有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。圖2和圖3分別是來(lái)自美國(guó)與喀麥隆的兩位學(xué)生完成的兩個(gè)作品。
圖2 研究生課程作業(yè)1之學(xué)生作品
圖3 研究生課程作業(yè)2之學(xué)生作品
從圖2-3可以看出,學(xué)生較好地掌握了地理信息技術(shù)的相關(guān)知識(shí)與軟件技能。值得強(qiáng)調(diào)的是,圖2作業(yè)是本科專業(yè)是生物學(xué)的美國(guó)學(xué)生自己從網(wǎng)上下載相關(guān)空間數(shù)據(jù)圖層,包括行政邊界、河流、道路、人口等并完成制圖的,來(lái)自韓國(guó)、喀麥隆等地的學(xué)生也完成了他們各自國(guó)家專題地圖制作,篇幅所限,這里無(wú)法一一列出他們的作品。顯然,通過這樣的課程作業(yè)設(shè)計(jì)會(huì)使他們產(chǎn)生能用所學(xué)的東西制作自己國(guó)家地圖的自豪感和成就感,學(xué)以致用。課后來(lái)自不同國(guó)家、學(xué)習(xí)層次不同的學(xué)生的普遍反映是該課程的實(shí)用性強(qiáng),能學(xué)到一些“超出預(yù)期”的東西。
4 教學(xué)心得與體會(huì)
通過三年多的跨專業(yè)本科生、研究生地理信息技術(shù)相關(guān)課程的教學(xué)實(shí)踐與探索,總結(jié)如下教學(xué)心得與體會(huì):
4.1 聯(lián)系實(shí)際并明確“學(xué)以致用”的課程定位。通過課題研究的成果展示并聯(lián)系身邊有關(guān)空間數(shù)據(jù)的事例,讓學(xué)生了解地理信息技術(shù)是解決研究問題并與日常生活緊密相關(guān)的常用工具,有效地減少了跨專業(yè)學(xué)生對(duì)這個(gè)從未曾接觸的軟件工具的陌生感。進(jìn)一步地從實(shí)用性的角度進(jìn)行課程、上機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)和課程作業(yè)設(shè)計(jì),讓學(xué)生掌握地理信息技術(shù)常用軟件的基本操作。
4.2 “概念與原理介紹”與“上機(jī)實(shí)踐”兩部分相結(jié)合的授課形式對(duì)于地理信息技術(shù)這種實(shí)用型技術(shù)的教學(xué)是有效的。有關(guān)地理信息技術(shù)的原理與概念介紹很晦澀難懂,在簡(jiǎn)要地對(duì)重點(diǎn)概念與原理介紹之后,通過給學(xué)生有具體操作步驟的上機(jī)練習(xí),完成特定任務(wù),在課堂上有成就感,這很重要。課程設(shè)計(jì)上要保證學(xué)生有較多的上機(jī)時(shí)間。
4.3 課程評(píng)估宜采用開放式的課程作業(yè)的形式,讓學(xué)生提交作品,而非閉卷考試。通過進(jìn)一步的上機(jī)操作、復(fù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容并完成作品,可以進(jìn)一步鞏固學(xué)生對(duì)這一實(shí)用型技術(shù)的基本功能的掌握。
參考文獻(xiàn)
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虛擬地球技術(shù)本身的發(fā)展趨勢(shì)
雖然虛擬地球技術(shù)已經(jīng)比較成熟,虛擬地球系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用,但是有些關(guān)鍵技術(shù)還有待于進(jìn)一步發(fā)展。在全球無(wú)縫多源多尺度海量空間數(shù)據(jù)管理方面,還需要發(fā)展多種地球剖分方法和多種投影方法,以適應(yīng)不同地區(qū)、不同細(xì)節(jié)層次的數(shù)據(jù)可視化,并且需要擴(kuò)展現(xiàn)有數(shù)據(jù)模型以包含多時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)的管理。在大規(guī)模用戶并發(fā)控制和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方面,還有待于進(jìn)一步提高空間數(shù)據(jù)調(diào)度與傳輸效率。在大規(guī)模三維精細(xì)模型可視化和多類型終端自適應(yīng)可視化方面,需要發(fā)展新的方法。目前,海量地形數(shù)據(jù)和正射影像紋理數(shù)據(jù)可視化的效率可以滿足用戶要求,但是,顯示大規(guī)模城市三維精細(xì)模型時(shí),效率還很低;另外,也需要發(fā)展自適應(yīng)終端顯示技術(shù),以使三維數(shù)據(jù)能夠在手機(jī)、PDA等小型移動(dòng)終端上快速顯示。
虛擬地球作為地理信息公共服務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)
虛擬地球系統(tǒng)能夠管理和快速顯示全球海量多源、多尺度、多時(shí)相三維空間數(shù)據(jù),為地理信息公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)提供了一個(gè)基礎(chǔ)。但是地理信息公共服務(wù)平臺(tái)本身有自己的技術(shù)要求和特點(diǎn)。虛擬地球系統(tǒng)是三維數(shù)據(jù)的管理與可視化,地理信息公共服務(wù)平臺(tái)應(yīng)該包括二維和三維數(shù)據(jù)的管理與可視化,而且要求二三維數(shù)據(jù)來(lái)自同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù),以保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性。另外,還要將虛擬地球系統(tǒng)與專業(yè)地理信息系統(tǒng)集成,使之不僅可以滿足公眾用戶對(duì)地理信息高效查詢與可視化的要求,還要滿足專業(yè)用戶對(duì)地理信息分析與應(yīng)用的要求,并且要支持地理信息公共服務(wù)的接口標(biāo)準(zhǔn),以便提供空間數(shù)據(jù)服務(wù)和應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)。例如,GeoGlobe就是一個(gè)很好的地理信息公共服務(wù)平臺(tái),它已成功應(yīng)用于“國(guó)家地理信息公共服務(wù)平臺(tái)”建設(shè)中,同時(shí)用它建立了黑龍江等省級(jí)和齊齊哈爾等市級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái),形成了國(guó)家、省、市三級(jí)地理信息公共服務(wù)體系框架。
虛擬地球?qū)⒊蔀橹腔鄣厍蚝臀锫?lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)
關(guān)鍵詞:GIS;環(huán)境地理信息系統(tǒng);空間數(shù)據(jù)庫(kù)
一、環(huán)境地理信息系統(tǒng)的概念
環(huán)境地理信息系統(tǒng)(GeographicInformationSystemforEnvironment,簡(jiǎn)稱EGIS)是收集、存儲(chǔ)、管理、綜合分析和處理空間信息和環(huán)境信息的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)。它是GIS技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域的延伸,是GIS技術(shù)與環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)、環(huán)境管理技術(shù)等各種環(huán)境信息分析和處理技術(shù)的集成。環(huán)境地理信息系統(tǒng)的主要功能有:
1.基本功能包括對(duì)空間和屬性數(shù)據(jù)的輸入、存儲(chǔ)、編輯,以及制圖和空間分析等功能。編輯功能允許用戶添加、修改、刪除點(diǎn)、線、面或修改其屬性信息;制圖功能可以靈活多樣地制作和顯示及輸出各種專題地圖,如污染分布圖、水功能區(qū)劃圖、環(huán)境規(guī)劃圖等等,地理要素可放大縮小以顯示不同的細(xì)節(jié)內(nèi)容,并能夠測(cè)量地圖上線段的長(zhǎng)度或指定區(qū)域的面積。
2.空間統(tǒng)計(jì)分析(SpatialStatisticsAnalysis)是指對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)中的專題數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。畢業(yè)論文包括各種屬性數(shù)據(jù)的集征數(shù)、離散特征數(shù)及其分類分級(jí)統(tǒng)計(jì)等。
3.疊加分析(OverlayAnalysis)功能允許兩個(gè)或多個(gè)圖層在空間上比較各空間要素和屬性,分為合成疊加和統(tǒng)計(jì)疊加。合成疊加得到一個(gè)新圖層,它將顯示原圖層的全部特征,交叉的特征區(qū)域僅顯示共同特征;統(tǒng)計(jì)疊加可以統(tǒng)計(jì)一種空間要素在另一種空間要素中的分布特征。對(duì)不同的圖層進(jìn)行疊加分析,從而獲得各種感興趣信息,如利用類型疊置分析獲取新的類型。如土壤圖與植被圖疊置,以分析土壤與植被的關(guān)系,可以計(jì)算某一區(qū)域內(nèi)的植被類型的數(shù)量及面積,即通過對(duì)同一地區(qū)、相同屬性、不同時(shí)間的柵格數(shù)據(jù)的疊置,可以分析由時(shí)間引起的變化,通過與所需提取的范圍的疊加運(yùn)算,快速地進(jìn)行范圍內(nèi)信息的提取等。
4.緩沖區(qū)分析(BufferAnalysis)是GIS的基本空間操作功能之一。例如,某地區(qū)有危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù),要分析一旦倉(cāng)庫(kù)爆炸所涉及的范圍,這就需要進(jìn)行點(diǎn)緩沖區(qū)分析,結(jié)合與居民地圖層的疊加分析,可以獲取需要疏散的人口數(shù)等等。
綜上所述,空間分析是地理信息系統(tǒng)軟件的核心,空間統(tǒng)計(jì)分析、疊加分析、緩沖分析等功能為環(huán)境地理信息系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的環(huán)境分析功能與廣闊的應(yīng)用空間。隨著其功能的不斷完善和發(fā)展,環(huán)境地理信息系統(tǒng)將為環(huán)境各部門提供一個(gè)功能強(qiáng)大的空間信息服務(wù)和管理工具,成為各部門日常工作不可或缺的工作手段。
二、環(huán)境地理信息系統(tǒng)的具體應(yīng)用
由于環(huán)境地理信息系統(tǒng)具有強(qiáng)大的信息服務(wù)和管理功能,具有廣泛的應(yīng)用范圍。具體體現(xiàn)在兩個(gè)方面,一是它可以應(yīng)用在環(huán)境管理的各個(gè)環(huán)節(jié),如區(qū)域環(huán)境規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)督管理、區(qū)域環(huán)境監(jiān)測(cè)及環(huán)境評(píng)價(jià)研究等;二是它可以廣泛應(yīng)用在國(guó)家、省、市等不同層次的管理。下面簡(jiǎn)單介紹一下它的具體應(yīng)用。
1.電子地圖使環(huán)境管理工作變得輕松直觀
由于采用空間數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫(kù)掛接,改變了傳統(tǒng)的信息管理方法,地圖由傳統(tǒng)的靜態(tài)紀(jì)錄變?yōu)樾畔⒇S富多樣的動(dòng)態(tài)的電子地圖,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)可視化。它使環(huán)境主管部門對(duì)各種環(huán)境要素的管理變得直觀、簡(jiǎn)單和輕松。如通過直接對(duì)地圖要素進(jìn)行查詢,可以獲得環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位、污染源等的空間分布及其與環(huán)境敏感區(qū)域的空間關(guān)系等信息。可以對(duì)各種環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的統(tǒng)計(jì)并分析以及采用直觀的豐富多樣的表現(xiàn)方式進(jìn)行展示,為環(huán)境決策提供科學(xué)快捷的支持。
2.強(qiáng)大的環(huán)境規(guī)劃手段
區(qū)域環(huán)境規(guī)劃是EGIS應(yīng)用發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域之一,目前基于EGIS的環(huán)境規(guī)劃模型還處于深化研究階段,將環(huán)境應(yīng)用模型與GIS集成為一體,可以為環(huán)境規(guī)劃提供更強(qiáng)大的技術(shù)手段。由于應(yīng)用EGIS能夠更好地考慮和評(píng)價(jià)建設(shè)項(xiàng)目對(duì)環(huán)境的影響,因此在建設(shè)項(xiàng)目的環(huán)境評(píng)價(jià)中得到廣泛應(yīng)用。
3.危險(xiǎn)物運(yùn)輸管理
借助GIS的運(yùn)行路徑選擇功能,可以對(duì)危險(xiǎn)物轉(zhuǎn)移運(yùn)輸線路進(jìn)行優(yōu)化選擇,能避開人口集中居住區(qū)、飲用水源地等環(huán)境敏感區(qū)域制定運(yùn)輸計(jì)劃。并可以通過GPS對(duì)危險(xiǎn)物的運(yùn)輸線路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
4.環(huán)境模型模擬分析
環(huán)境模型在環(huán)境決策中有著重要的作用,如可以通過模型模擬出污染事故發(fā)生后各個(gè)時(shí)間的擴(kuò)散情況,為決策提供科學(xué)的參考依據(jù)。碩士論文常用的模型主要有大氣擴(kuò)散模型、1維水污染擴(kuò)散模型、2維水污染擴(kuò)散模型等等,實(shí)現(xiàn)各種模型的模擬結(jié)果的生成、2維和3維的顯示等功能。
5.為數(shù)字環(huán)保提供技術(shù)平臺(tái)
數(shù)字環(huán)保是最近提出來(lái)的終極環(huán)境管理系統(tǒng),它是繼數(shù)字地球概念提出以后,環(huán)保領(lǐng)域提出的新概念,它將是未來(lái)十年環(huán)保領(lǐng)域信息化建設(shè)的終極方向,EGIS作為數(shù)字環(huán)保的基礎(chǔ)平臺(tái),將能夠?yàn)橛脩籼峁?shí)時(shí)動(dòng)態(tài)環(huán)境信息服務(wù),也能夠?yàn)榄h(huán)境管理者提供決策信息,逐步控制污染,改善環(huán)境狀況,提高人民生活水平。三、國(guó)外環(huán)境地理信息系統(tǒng)的研究重點(diǎn)
1.數(shù)據(jù)采集的技術(shù)比選
當(dāng)前環(huán)境管理決策要求EGIS提供的數(shù)據(jù)種類及其范圍都在不斷擴(kuò)大,同時(shí)信息采集技術(shù)也有了很大的發(fā)展,包括GPS技術(shù)、視頻技術(shù)、高清晰衛(wèi)星圖像、實(shí)時(shí)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)等等。這些實(shí)時(shí)信息采集系統(tǒng)都有很多傳感器,包括空氣質(zhì)量、溫度、氣壓及水質(zhì)等等。如最近微軟公司正在基于VirtualEarth開發(fā)一項(xiàng)新技術(shù),用戶可以在地圖上搜索大量的實(shí)時(shí)信息,如道路擁堵情況、天氣狀況、空氣質(zhì)量,甚至是汽油價(jià)格等等實(shí)時(shí)信息,這需要大量的傳感器采集空間及其相關(guān)的實(shí)時(shí)信息,這無(wú)疑會(huì)推動(dòng)更多的數(shù)據(jù)采集技術(shù)的開發(fā)。
2.EGIS與環(huán)保信息化之間如何協(xié)調(diào)發(fā)展可以預(yù)計(jì)未來(lái)五年內(nèi)EGIS將會(huì)與環(huán)境信息化越來(lái)越緊密地集成起來(lái),發(fā)揮良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,大大提高現(xiàn)有的環(huán)境管理與決策水平。二者的緊密集成還需要研究以下問題:
1.制定所需空間數(shù)據(jù)及環(huán)境數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn),以保證系統(tǒng)的擴(kuò)展性與兼容性;
2.空間數(shù)據(jù)的獲取渠道以及更新途徑,以保證系統(tǒng)的可用性及可靠性;
3.研究以何種方式進(jìn)行有效集成,并分析這種方式的可行性;
4.研究環(huán)境信息與空間信息及其分析、模擬結(jié)果的綜合表現(xiàn)方式;
5.建立示范項(xiàng)目以便分析和測(cè)試集成的效果。
3.海量空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)
隨著空間信息與環(huán)境信息的積累,EGIS的數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)會(huì)變得越來(lái)越重要,新的數(shù)據(jù)采集技術(shù)可能會(huì)使數(shù)據(jù)量以幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng),海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與維護(hù)是要繼續(xù)研究的課題。如:采用什么技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的更新與歷史數(shù)據(jù)的備份?如何實(shí)現(xiàn)新舊空間數(shù)據(jù)的合并和統(tǒng)一?如何利用數(shù)據(jù)挖掘與信息抽取技術(shù)來(lái)更好地發(fā)揮數(shù)據(jù)的利用價(jià)值?遙感數(shù)據(jù)如何才能得到有效的利用?等等。
四、發(fā)展環(huán)境地理信息系統(tǒng)的策略探討和建議
隨著國(guó)外EGIS技術(shù)的逐漸成熟和數(shù)據(jù)采集技術(shù)的快速發(fā)展,建立環(huán)境地理信息系統(tǒng)的條件開始逐漸成熟,而且將成為我國(guó)發(fā)展GIS的重點(diǎn)領(lǐng)域,從GIS在我國(guó)近幾年的發(fā)展領(lǐng)域也可以看出這種趨勢(shì)。當(dāng)前我國(guó)有關(guān)部門已經(jīng)開始著手進(jìn)行環(huán)境地理信息系統(tǒng)的開發(fā),并進(jìn)行了一些有益的嘗試,如廣東省環(huán)境信息中心開發(fā)的珠三角水環(huán)境信息管理系統(tǒng)等,但鑒于我國(guó)GIS基礎(chǔ)工作薄弱,特別是基本的空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)尚未建立,因此EGIS的開發(fā)費(fèi)用十分巨大;加上EGIS的發(fā)展涉及眾多部門和多種技術(shù),因此有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)重視和開展我國(guó)EGIS的發(fā)展策略研究。
發(fā)展EGIS應(yīng)當(dāng)采用“統(tǒng)一規(guī)劃、注重基礎(chǔ)、緊密跟進(jìn)、高起點(diǎn)開發(fā)、協(xié)調(diào)發(fā)展”的發(fā)展策略。
1.統(tǒng)一規(guī)劃。由于EGIS的發(fā)展不但涉及眾多環(huán)境部門,還包括與其他各級(jí)政府管理部門(如土地管理、環(huán)保、環(huán)境管理等部門)之間的信息交流;同時(shí)又涉及多種信息技術(shù),而信息技術(shù)發(fā)展的速度十分迅速,為了降低空間數(shù)據(jù)資源采集和管理的成本,為了適應(yīng)未來(lái)發(fā)展的需要,必須在多方部門的參與下,統(tǒng)一規(guī)劃和構(gòu)建EGIS的發(fā)展框架。
2.注重基礎(chǔ)。由于我國(guó)GIS發(fā)展基礎(chǔ)薄弱,數(shù)據(jù)基礎(chǔ)是系統(tǒng)生命力的關(guān)鍵,失去了完善可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支撐,系統(tǒng)的功能再?gòu)?qiáng)大也不能發(fā)揮其作用,因此要在統(tǒng)一規(guī)劃的思路和明確的發(fā)展框架下,不斷加強(qiáng)基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫(kù)和基礎(chǔ)環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)的積累與建設(shè)。
3.緊密跟進(jìn)、高起點(diǎn)開發(fā)、協(xié)調(diào)發(fā)展。職稱論文在技術(shù)上緊密跟進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的GIS技術(shù),高起點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā),與我國(guó)的信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度相協(xié)調(diào),共同發(fā)展適合我國(guó)國(guó)情的EGIS。
當(dāng)前我國(guó)各地許多部門雖然已經(jīng)開展了EGIS的研究與開發(fā),但這些開發(fā)均是出于本部門的需要,很少考慮到將來(lái)部門之間的數(shù)據(jù)交流和共享,加上沒有全國(guó)性的EGIS發(fā)展框架和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),數(shù)據(jù)的通用性將成為
影響EGIS開發(fā)的關(guān)鍵因素,建議有關(guān)部門及時(shí)組織開展EGIS發(fā)展體系和框架標(biāo)準(zhǔn)的研究。
五、結(jié)束語(yǔ)
地理信息系統(tǒng)是近二十年來(lái)迅速發(fā)展的信息技術(shù)的重要組成部分,它的應(yīng)用已經(jīng)從早期的礦產(chǎn)資源管理拓展到與空間地理相關(guān)聯(lián)的更廣泛的領(lǐng)域,特別是在環(huán)境領(lǐng)域,原有的多種環(huán)境信息處理技術(shù)(環(huán)境模型、環(huán)境規(guī)劃分析)正在與地理信息系統(tǒng)融合,逐漸形成具有強(qiáng)大功能并具有環(huán)境特征的地理信息管理系統(tǒng),即環(huán)境地理信息系統(tǒng)(EGIS)。它將成為各個(gè)環(huán)境管理部門日常信息處理不可缺少的新工具。它將徹底改變傳統(tǒng)的信息處理方式??梢哉f(shuō)它是環(huán)境管理進(jìn)入信息時(shí)代的標(biāo)志。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:地理信息系統(tǒng);中學(xué)地理;輔助教學(xué)
中圖分類號(hào):G633.55 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-0568(2012)30-0154-03
地理信息系統(tǒng)(Geographic information system,簡(jiǎn)稱GIS),是一種采集、存儲(chǔ)、管理、分析、顯示與應(yīng)用地理信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術(shù)[1]。
GIS是計(jì)算機(jī)技術(shù)與地理學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物,是計(jì)算機(jī)技術(shù)在地理學(xué)中的應(yīng)用,它的出現(xiàn)對(duì)地理學(xué)產(chǎn)生了巨大的影響。地理學(xué)本身又是一門理論聯(lián)系實(shí)際的應(yīng)用科學(xué),在地理教學(xué)中重視地理理論教學(xué)的同時(shí)對(duì)地理技能也要有足夠的重視。如果說(shuō)定性描述是地理學(xué)的第一代語(yǔ)言,地圖是地理學(xué)的第二代語(yǔ)言的話,無(wú)疑GIS就是當(dāng)之無(wú)愧的地理學(xué)第三代語(yǔ)言。地圖一直以來(lái)都是中學(xué)地理課堂的核心,而作為地理學(xué)第三代語(yǔ)言——GIS就面臨著如何發(fā)揮自己的強(qiáng)大功能更好地服務(wù)于輔助中學(xué)地理教學(xué)的挑戰(zhàn)。GIS與中學(xué)教育的結(jié)合在我國(guó)也不過數(shù)十年的歷史,在取得一定成績(jī)的同時(shí)也暴露出了很多亟待解決的問題,引人思考。
一、GIS輔助中學(xué)地理教學(xué)的意義
1.新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。新課標(biāo)下地理教學(xué)改革的一個(gè)重要課題是使課堂教學(xué)效果整體化,其解決途徑就應(yīng)以更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的地理興趣與培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和技能入手,盡量使用多種電教媒體輔助教學(xué)?;贕IS的快速空間定位搜索和復(fù)雜的查詢功能,獨(dú)立的地理空間分析能力,強(qiáng)大的圖形創(chuàng)建和可視化表達(dá)手段,及通過地理學(xué)信息組成的現(xiàn)實(shí)空間模型與程序,實(shí)現(xiàn)對(duì)地理過程動(dòng)態(tài)模擬和空間決策支持等功能,將其與傳統(tǒng)教育方法結(jié)合,使抽象的理論知識(shí)或地理現(xiàn)象直觀、具體地呈現(xiàn)給學(xué)生。達(dá)到引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、增強(qiáng)學(xué)生理解力、開發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的效果。
2.地理教學(xué)本身與現(xiàn)代化技術(shù)整合的要求。地理科學(xué)具有綜合性、區(qū)域性,地理數(shù)據(jù)具有時(shí)空性等特點(diǎn),隨著多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、三維技術(shù)、虛擬技術(shù)、GIS、RS與GIS的進(jìn)一步結(jié)合,GIS輔助地理教學(xué)的功能也愈顯強(qiáng)大,將所學(xué)的地理知識(shí)與高科技很好地結(jié)合。反過來(lái),學(xué)生在掌握技術(shù)的同時(shí)也適應(yīng)了現(xiàn)代信息社會(huì)的高速度與高質(zhì)量,學(xué)會(huì)了如何獲取最新的信息與資料;教師也加強(qiáng)了地理教學(xué)的廣度和深度,提高了教學(xué)效率??梢?,GIS輔助地理教學(xué)不僅拓展了研究者和學(xué)習(xí)者的視角,為提高學(xué)生的實(shí)際操作提供了一種新的嘗試,也對(duì)傳統(tǒng)地理教育的目標(biāo)、教材、教法、學(xué)法、學(xué)生素質(zhì)和能力的培養(yǎng)等方面提出了挑戰(zhàn)[2]。
二、GIS輔助地理教學(xué)的現(xiàn)狀分析及面臨的問題
1.GIS技術(shù)落后。GIS最早出現(xiàn)在20世紀(jì)六十年代的加拿大,發(fā)展于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家。因此GIS與教育的結(jié)合也始于這些歐美發(fā)達(dá)國(guó)家,這些國(guó)家的GIS教育體系也相對(duì)完善,其專業(yè)水平也達(dá)到了相當(dāng)?shù)母叨取IS技術(shù)已經(jīng)在中小學(xué)中廣泛應(yīng)用,并且學(xué)生也普遍可以用GIS知識(shí)解決生活實(shí)際問題。我國(guó)從20世紀(jì)八十年代開始研究GIS,GIS教育也是近些年才得以重視,中學(xué)GIS輔助地理教學(xué)的研究更是處于剛剛起步階段,其研究也僅限于技術(shù)手段輔助教學(xué)的層面,應(yīng)用的深度、廣度和歐美諸國(guó)都不可比擬,普及的道路還很漫長(zhǎng)。
2.GIS教學(xué)資源建設(shè)不達(dá)標(biāo)。在中學(xué)地理教學(xué)中獲得的相關(guān)GIS軟件和地理數(shù)據(jù)資料相當(dāng)少,沒有專門符合中學(xué)師生水平的應(yīng)用于GIS輔助地理教學(xué)的軟件,教師本身的專業(yè)知識(shí)不足,利用相關(guān)地圖數(shù)字化又要花費(fèi)大量的時(shí)間,以至于應(yīng)用GIS輔助中學(xué)地理教學(xué)大多數(shù)情況下變成了一句空的口號(hào),失去了實(shí)際教學(xué)的意義。因此,很少有地理教師真正利用GIS進(jìn)行輔助教學(xué)。雖然有一部分學(xué)校為了迎合GIS的發(fā)展和滿足新課標(biāo)的要求,也正在探索和嘗試將GIS應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)中,但是不像歐美諸國(guó)一樣,已經(jīng)培養(yǎng)了一批掌握了GIS技術(shù)的中學(xué)地理教師來(lái)駕馭于這門課程。教學(xué)設(shè)置上也沒有將這門課以必修課的形式呈現(xiàn),相應(yīng)的硬件設(shè)施還達(dá)不到要求。
3.沒形成科學(xué)的GIS教學(xué)方法和模式體系。GIS技術(shù)應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)并不是盲目地對(duì)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的附和。飛速發(fā)展的信息時(shí)代對(duì)地理教學(xué)的要求也有了新的提高:掌握書本知識(shí)更重要的是幫助學(xué)生掌握獲得地理知識(shí)的能力和方法,即實(shí)現(xiàn)應(yīng)試教育向素質(zhì)教育的轉(zhuǎn)化。而GIS應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)是最優(yōu)的信息技術(shù)與課程整合方案,其改變教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究學(xué)習(xí)、培養(yǎng)學(xué)生掌握和運(yùn)用知識(shí)的能力,進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展,而衡量學(xué)校辦學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵指標(biāo)也正是學(xué)生發(fā)展水平。
三、GIS輔助中學(xué)地理教學(xué)的幾點(diǎn)思考
1.落實(shí)GIS教育的普及。GIS教育的目標(biāo)則是教會(huì)學(xué)生在掌握了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)以后,應(yīng)用GIS專業(yè)軟件對(duì)地理有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的操作處理后,形成能夠解決實(shí)際問題、提供有關(guān)功能的教育過程[3]。在信息社會(huì)中,GIS的地位、作用日漸顯著,面對(duì)如此先進(jìn)的GIS教育形式,率先成功地落實(shí)GIS教育的普及化的國(guó)家和地區(qū)無(wú)疑就占得了信息技術(shù)發(fā)展的某種程度上的先機(jī)。鑒于軟、硬件的建設(shè)問題確實(shí)和教育經(jīng)費(fèi)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,但我國(guó)大部分地區(qū)的大多數(shù)中學(xué)也都建立了不同層次的微機(jī)室,即便數(shù)量和質(zhì)量上不能滿足每一位學(xué)生,但只要用心規(guī)劃,也能夠合理地利用起來(lái),在一定程度上能夠讓學(xué)生有充分的上機(jī)實(shí)踐機(jī)會(huì),進(jìn)行基礎(chǔ)層面的GIS實(shí)際操作應(yīng)用。
2.加強(qiáng)GIS教育的資源建設(shè)。從我國(guó)現(xiàn)在取得的研究成果中不難發(fā)現(xiàn),GIS技術(shù)真正用于教育教學(xué)的很少,其成果大都用于商業(yè)用途,近十年來(lái)的有關(guān)GIS應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)的論文也寥寥無(wú)幾[6]。這就需要給以GIS輔助中學(xué)地理教學(xué)更多的關(guān)注和研究,提高軟、硬件檔次,開發(fā)專門的應(yīng)用于中學(xué)地理教育的免費(fèi)或者價(jià)格低廉的軟件和地理數(shù)據(jù)資料,加大各類高等院校尤其是師范類院校的關(guān)于GIS的人才培養(yǎng)和在職老師的培訓(xùn)工作,提高中學(xué)教師的計(jì)算機(jī)操作技能和地理專業(yè)技能。在培養(yǎng)和培訓(xùn)GIS人才的內(nèi)容中,強(qiáng)化與中學(xué)教學(xué)的銜接,增加關(guān)于GIS的相關(guān)課程,編寫和制作一些專門的教材和案例數(shù)據(jù)。使教師從地理知識(shí)的傳授者變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者,使教師的教學(xué)過程從單純的傳授地理知識(shí)變?yōu)橄驅(qū)W生提供和加工地理知識(shí)信息、解決和研究相關(guān)地理問題以及教法學(xué)法的過程。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,教師可以合理的利用一些免費(fèi)的資源,運(yùn)用自己的專業(yè)知識(shí)做出相應(yīng)地修改然后加以利用[4]。也建議各級(jí)各類中學(xué)與當(dāng)?shù)氐拈_設(shè)GIS課程的大專院校做好交流,實(shí)現(xiàn)GIS技術(shù)與資源的共享。
3.構(gòu)建科學(xué)的GIS教育體系。GIS教育不能從大學(xué)階段開始,而GIS技術(shù)融入中小學(xué)基礎(chǔ)教育還需要社會(huì)的關(guān)注為其實(shí)現(xiàn)提供契機(jī)。根據(jù)實(shí)際教學(xué)環(huán)境分層次、分地區(qū)、分級(jí)別的設(shè)置基于基礎(chǔ)教育階段的GIS教育,有層次地、逐步地落實(shí)進(jìn)行。把教學(xué)分為基本要求教學(xué)、拓展性教學(xué)、研究性教學(xué)等幾個(gè)層次或者按照當(dāng)前課程改革的課程設(shè)置結(jié)構(gòu)分為必修課程與選修課程。建立起從中小學(xué)到高等教育乃至進(jìn)入社會(huì)的完整的GIS教育系統(tǒng)。GIS輔助中學(xué)地理教學(xué)則有利于中學(xué)生端正學(xué)習(xí)地理學(xué)科的態(tài)度,通過接觸現(xiàn)代地理科學(xué)的前沿科技動(dòng)態(tài),與時(shí)俱進(jìn),學(xué)以致用,也為培養(yǎng)高一級(jí)的GIS專業(yè)人才和地理學(xué)科專業(yè)人才乃至復(fù)合型的通才打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[5]。
四、案例——以《世界的海陸分布》為例
基于GIS輔助中學(xué)地理教學(xué)的教學(xué)過程設(shè)計(jì):
通過比較可以得出:GIS輔助中學(xué)地理教學(xué)在教學(xué)過程中可以幫助教師做更多適合教學(xué)使用的各類地圖,為地理教師提供更多的選擇,節(jié)省了地理教師制作多媒體課件的時(shí)間,也使地圖的運(yùn)用手段更加多樣化,同時(shí)簡(jiǎn)化了教學(xué)過程。在實(shí)際操作中,學(xué)生不僅獲得了主動(dòng)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì),而且其地理能力和地理思維方式也得到了開發(fā),適應(yīng)了學(xué)生的個(gè)性發(fā)展,學(xué)習(xí)能力和技能也得以養(yǎng)成和提高。
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[關(guān)鍵詞]地理信息系統(tǒng) 創(chuàng)新型能力 人才培養(yǎng) 教學(xué)改革
[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437(2013)11-0093-02
教育教學(xué)改革是高校發(fā)展中的一項(xiàng)重要課題,對(duì)于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。深化教學(xué)改革是我國(guó)高等教育以質(zhì)圖強(qiáng)的內(nèi)在動(dòng)力。[1]GIS專業(yè)是一個(gè)多學(xué)科交叉的新興專業(yè),具有很強(qiáng)的技術(shù)性和實(shí)踐性。隨著地理信息系統(tǒng)應(yīng)用社會(huì)化,地理信息系統(tǒng)的專業(yè)化趨勢(shì)也愈加明顯,地理信息系統(tǒng)專業(yè)發(fā)展面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。[2]下面結(jié)合武漢理工大學(xué)地理信息系統(tǒng)專業(yè)的教學(xué)實(shí)踐,從教學(xué)手段、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式等幾個(gè)層面,提出教學(xué)改革的具體思路和措施。
一、傳統(tǒng)與現(xiàn)代方法相輔相成,激發(fā)專業(yè)學(xué)習(xí)興趣
為了適應(yīng)現(xiàn)代教育的改革與發(fā)展,必須根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與形式的關(guān)系,促進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革與創(chuàng)新,圍繞信息表達(dá)、知識(shí)傳授和技能訓(xùn)練的有效性和靈活性,構(gòu)建和形成融傳統(tǒng)與現(xiàn)代于一體的教學(xué)手段?,F(xiàn)代教育技術(shù)以其信息量大、速度快、直觀形象等特點(diǎn),在現(xiàn)代教學(xué)中得到推廣和應(yīng)用。課程組教師將教學(xué)內(nèi)容全程編制多媒體課件,收集相關(guān)教學(xué)錄像和演示系統(tǒng)等交互式軟件,科學(xué)地利用數(shù)字化學(xué)習(xí)資源,并通過網(wǎng)絡(luò)向?qū)W生提供豐富的學(xué)習(xí)資料,包括多媒體課件、電子圖書、系統(tǒng)視頻和相關(guān)資源鏈接等。注重采用大量圖片、數(shù)字影像和三維動(dòng)畫,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力。積極推進(jìn)信息技術(shù)與課程整合的教學(xué)手段,把信息技術(shù)、信息資源、信息方法和課程內(nèi)容有機(jī)融合為一體。
結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)GIS和Flash等技術(shù)開發(fā)GIS專業(yè)教學(xué)軟件,既體現(xiàn)了專業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì),又強(qiáng)化了學(xué)生的專業(yè)興趣,從而促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、主動(dòng)探索、主動(dòng)實(shí)驗(yàn)。同時(shí),合理吸收傳統(tǒng)教學(xué)手段中的特點(diǎn),做到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),協(xié)同發(fā)揮其教學(xué)功能。多樣化的教學(xué)手段,滿足了對(duì)不同層次教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)體系的表達(dá)、傳授和推理,促進(jìn)了學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)和理論模型的理解和掌握。
二、課內(nèi)與課外教學(xué)有機(jī)結(jié)合,培養(yǎng)自主創(chuàng)新意識(shí)
為了培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)與綜合能力,現(xiàn)代教學(xué)更加注重對(duì)學(xué)生全方位的教育和培養(yǎng)。堅(jiān)持兩課(課內(nèi)課外)教學(xué)齊頭并進(jìn)的教學(xué)思路,強(qiáng)調(diào)教學(xué)過程不僅包括課堂內(nèi)的講授與講解,而且包括課堂外的引導(dǎo)與指導(dǎo)。
在課堂內(nèi),圍繞課程的知識(shí)體系和專題模塊進(jìn)行講授,針對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容開展學(xué)習(xí)小組討論與答辯,注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作精神。通過課堂“主題討論”、“有問必答”和“辯論賽”等形式,鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑和提問,提倡學(xué)生敢于“標(biāo)新立異”和“挑戰(zhàn)權(quán)威”,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性、主動(dòng)性和積極性。
在課堂外,教師鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行“創(chuàng)新項(xiàng)目”的選題和申報(bào),輔導(dǎo)學(xué)生課外學(xué)習(xí)與創(chuàng)新,形成課內(nèi)教學(xué)與課外實(shí)踐的良好學(xué)習(xí)機(jī)制,既提升了課內(nèi)教學(xué)效果,也推動(dòng)了課外專業(yè)實(shí)踐與應(yīng)用。借助“大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目”、“GIS專業(yè)技能大賽”、“大學(xué)生挑戰(zhàn)杯科技作品競(jìng)賽”及“全國(guó)GIS軟件開發(fā)大賽”等課外科技競(jìng)賽載體,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力,為學(xué)生創(chuàng)造濃厚的學(xué)習(xí)與學(xué)術(shù)氛圍。近5年來(lái),學(xué)生先后開展“大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目”、節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐項(xiàng)目和開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目20余項(xiàng),獲得湖北省大學(xué)生優(yōu)秀科研成果獎(jiǎng)8項(xiàng),湖北省優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文獎(jiǎng)30余項(xiàng),公開發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇,特別是在2010年中國(guó)大學(xué)生GIS軟件開發(fā)大賽中,獲得“全國(guó)一等獎(jiǎng)”和“最佳創(chuàng)意獎(jiǎng)”的優(yōu)異成績(jī)。這些課外科技活動(dòng)培養(yǎng)了學(xué)生的協(xié)作精神和團(tuán)隊(duì)意識(shí),拓展了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維,突出和體現(xiàn)了第二課堂獨(dú)特的育人作用。
三、理論與實(shí)踐環(huán)節(jié)交叉滲透,提升動(dòng)手實(shí)踐能力
制定科學(xué)合理的課程體系是培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才的基本任務(wù)。[3]教學(xué)內(nèi)容和課程體系是教學(xué)改革的重中之重。在教學(xué)內(nèi)容和課程體系上,注重理論與實(shí)踐的交叉滲透。根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)定位,體現(xiàn)系統(tǒng)性、科學(xué)性和前瞻性的教學(xué)思想,妥善處理理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的關(guān)系,加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)的統(tǒng)籌規(guī)劃和整體優(yōu)化。為了改變專業(yè)課程之間的松散關(guān)系,避免專業(yè)知識(shí)模塊的脫節(jié)現(xiàn)象,加強(qiáng)了課程體系之間的無(wú)縫銜接和有機(jī)整合。圍繞地圖學(xué)、地理信息系統(tǒng)、遙感和GPS等核心課程,注重空間分析、地理信息系統(tǒng)工程、資源環(huán)境信息系統(tǒng)、土地信息學(xué)和區(qū)域分析與規(guī)劃等課程專業(yè)理論知識(shí)的拓展與應(yīng)用。基于地理信息系統(tǒng)的專業(yè)特點(diǎn),將實(shí)踐體系分為數(shù)據(jù)采集與組織、數(shù)據(jù)分析與處理、系統(tǒng)服務(wù)應(yīng)用等專題模塊,通過設(shè)置科學(xué)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)踐環(huán)節(jié),將理論知識(shí)和專業(yè)技術(shù)貫穿起來(lái),形成一套系統(tǒng)的專業(yè)“知識(shí)鏈”。一方面是整合與優(yōu)化課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,弱化和減少演示性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),提升和增加綜合設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,避免了理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的脫節(jié),克服了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的孤立零散,同時(shí)使得實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)理論模型的聯(lián)系更為緊密,實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)于知識(shí)應(yīng)用更為深入,幫助學(xué)生從傳統(tǒng)的“看實(shí)驗(yàn)”,轉(zhuǎn)變?yōu)榍袑?shí)的“做實(shí)驗(yàn)”,學(xué)生實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和參與性得到大大提高。另一方面,把實(shí)驗(yàn)教學(xué)放在與理論教學(xué)同等重要的位置,平衡與協(xié)調(diào)學(xué)時(shí)比例,保證實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的學(xué)時(shí)比例和學(xué)分比例均超過40%。對(duì)于課內(nèi)實(shí)驗(yàn),適當(dāng)增加了空間數(shù)據(jù)庫(kù)、資源環(huán)境信息系統(tǒng)、GIS程序設(shè)計(jì)、GIS統(tǒng)計(jì)分析等課程的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí),確保了課程實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量和效果。對(duì)于集中實(shí)踐環(huán)節(jié),通過開設(shè)GIS基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練、能力拓展訓(xùn)練,強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)應(yīng)用技能。通過地理地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、地圖學(xué)與遙感制圖實(shí)習(xí)、GPS及測(cè)量實(shí)習(xí)、地理信息系統(tǒng)工程實(shí)習(xí)、空間分析課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié),重點(diǎn)訓(xùn)練學(xué)生的系統(tǒng)開發(fā)能力和綜合集成能力。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)更加體現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性,更加有利于培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、分析問題和解決問題的能力。
四、教學(xué)與科研良性互動(dòng),拓寬專業(yè)學(xué)術(shù)視野
將科研、學(xué)術(shù)與教育、教學(xué)緊密結(jié)合起來(lái),全面促進(jìn)科學(xué)研究與教學(xué)工作的協(xié)調(diào)發(fā)展與良性互動(dòng)。堅(jiān)持科研成果帶動(dòng)課程教學(xué)的理念,根據(jù)課程的內(nèi)容及特點(diǎn),以科研為先導(dǎo),將科研成果、科研經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)例引入課堂教學(xué),不斷更新和充實(shí)教學(xué)內(nèi)容。積極倡導(dǎo)學(xué)生直接參與專業(yè)老師的科研課題,實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)和科研實(shí)踐的結(jié)合,幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和理解專業(yè)技術(shù)在科研和工程應(yīng)用中的價(jià)值和意義,重視學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和綜合工程素質(zhì)的提升,探索應(yīng)用專業(yè)知識(shí)尋求解決問題的技術(shù)手段和方法途徑。如通過智慧城市、數(shù)字國(guó)土和數(shù)字環(huán)保等項(xiàng)目介紹地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用,通過瓦斯爆炸、水污染事故等實(shí)例介紹地理信息系統(tǒng)的解決思路和技術(shù)方案。
推行本科生導(dǎo)師制,組建本科生科研興趣小組,鼓勵(lì)學(xué)生在教師的指導(dǎo)下開展科研選題,進(jìn)行自主科研實(shí)驗(yàn)和學(xué)術(shù)探索,這種科研項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下的人才培養(yǎng)模式,有利于培養(yǎng)學(xué)生的文獻(xiàn)查閱能力、歸納表達(dá)能力、創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神,增強(qiáng)了學(xué)生獨(dú)立的科研能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。[4]定期開展教師與學(xué)生的學(xué)術(shù)交流和討論,通過教師介紹在科研中的方法與體會(huì),引導(dǎo)學(xué)生形成正確的科研態(tài)度和科研素養(yǎng)。借助Supermap走進(jìn)高?;顒?dòng)、資環(huán)講壇和GIS論壇等學(xué)術(shù)交流平臺(tái),邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外知名的GIS專家、學(xué)者開展學(xué)術(shù)講座,介紹學(xué)科專業(yè)的最新動(dòng)態(tài)和學(xué)術(shù)成果,營(yíng)造良好的學(xué)術(shù)氛圍和科研環(huán)境,讓學(xué)生了解專業(yè)學(xué)科領(lǐng)域的前沿技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì),拓寬學(xué)生的專業(yè)視野和知識(shí)面,激發(fā)科學(xué)研究的原動(dòng)力。
五、結(jié)束語(yǔ)
近幾年的教學(xué)改革和實(shí)踐,進(jìn)一步充實(shí)和豐富了我校地理信息系統(tǒng)專業(yè)的內(nèi)涵建設(shè),教學(xué)資源配置進(jìn)一步優(yōu)化,教學(xué)體系更加合理、科學(xué),教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果得到顯著提高。專業(yè)教師先后主持完成省級(jí)和校級(jí)教學(xué)研究項(xiàng)目15項(xiàng),建設(shè)校級(jí)精品課程5門,發(fā)表教學(xué)研究論文20余篇,獲得省級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)3項(xiàng)和校級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)5項(xiàng)。學(xué)生獲得國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目20余項(xiàng)、本科生科技創(chuàng)新項(xiàng)目和開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目30余項(xiàng),并在全國(guó)GIS軟件開發(fā)大賽、全國(guó)大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”競(jìng)賽和節(jié)能減排競(jìng)賽中獲得全國(guó)性科技活動(dòng)獎(jiǎng)勵(lì)20余項(xiàng)。每年畢業(yè)生的就業(yè)率在95%以上,考研錄取率超過40%,人才培養(yǎng)質(zhì)量得到國(guó)內(nèi)企事業(yè)單位的廣泛認(rèn)可。
教學(xué)改革是一個(gè)長(zhǎng)期的過程,應(yīng)該面向國(guó)家和社會(huì)的需求,立足于培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)技術(shù)人才,從教學(xué)內(nèi)容、課程體系、教學(xué)方法和培養(yǎng)模式等層面不斷改革和創(chuàng)新,為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步提供強(qiáng)有力的人才保障和智力支撐。
[ 參 考 文 獻(xiàn) ]
[1] 張安富.高教強(qiáng)國(guó)視閾下我國(guó)高等教育質(zhì)量與水平前瞻[J].清華大學(xué)教育研究,2011,(1):33-39.
[2] 秦其明, 董廷旭.中國(guó)高校地理信息系統(tǒng)專業(yè)發(fā)展問題探討[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué),2011,(5):34-37.
【關(guān)鍵詞】建筑工程;施工;信息管理
建筑施工信息管理是建筑工程管理中的基礎(chǔ),涉及到建筑施工的方方面面,成為影響建筑工程施工質(zhì)量和效率的重要環(huán)節(jié)。為了保證管理工作的正常有序,信息部門對(duì)信息的掌握和獲取必須保證及時(shí)準(zhǔn)確。傳統(tǒng)的信息管理主要依靠人工處理和簡(jiǎn)單的記錄保存的方式。面對(duì)建筑工程在質(zhì)和量上的不斷發(fā)展,施工中信息量越來(lái)越大,而且對(duì)信息的精確性和處理速度要求也隨之增高。這就使得傳統(tǒng)的信息管理方式和手段都難以適應(yīng)新的要求,為此,我們應(yīng)當(dāng)在認(rèn)清建筑施工信息管理重要性的基礎(chǔ)上,繼續(xù)完善和創(chuàng)新建筑施工信息管理措施。
一、建筑施工信息管理概述
建筑工程施工的整個(gè)流程涉及到各方面工作,例如原材料的采購(gòu),人力資源管理,建筑技術(shù)應(yīng)用,工程質(zhì)量監(jiān)督等,在完成這些工作的進(jìn)程中勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生大量的信息和數(shù)據(jù),這些信息涉及眾多部門,有企業(yè)單位,也有事業(yè)單位,有施工單位也有監(jiān)理單位。關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜,信息五花八門,但這些信息又稱為影響建筑工程質(zhì)量的重要因素。因此,為了保障信息的真實(shí)性、有效性,使信息能夠在建筑工程管理中發(fā)揮重要的作用必須加強(qiáng)施工信息管理工作。在信息管理中充分利用現(xiàn)代信息技術(shù),在信息的采集,傳遞,保存和查閱調(diào)取各個(gè)環(huán)節(jié)中都應(yīng)當(dāng)考慮通過現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用提高信息管理的質(zhì)量。此外還應(yīng)當(dāng)引入現(xiàn)代管理理念,規(guī)范有序的整合信息流動(dòng)各環(huán)節(jié)的銜接程度。
二、工程施工管理信息平臺(tái)
信息管理對(duì)建筑施工的重要性不言而喻,目前在建筑施工企業(yè)的信息管理中已經(jīng)普遍引入了計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大型數(shù)據(jù)庫(kù),地理信息系統(tǒng)等先進(jìn)的信息管理技術(shù)手段,這些技術(shù)手段對(duì)于信息管理的現(xiàn)代化和高效率起著極其重要的作用。(1)施工管理信息系統(tǒng)的重要作用。施工管理信息系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)在信息管理中作用的充分發(fā)揮。涉及施工中的信息采集、信息保存,信息流通和處理,通過對(duì)這些信息的加工處理確保施工企業(yè)在組織施工時(shí)能夠順利便捷的查找和利用這些信息。該系統(tǒng)首先需要建立一個(gè)大型中央數(shù)據(jù)庫(kù),該數(shù)據(jù)庫(kù)廣泛收集施工過程中的所有信息。這些信息在專門軟件的操控下進(jìn)行合理有效的歸類和匹配,在編制施工預(yù)算和調(diào)控工程施工進(jìn)度的時(shí)候能夠在專門軟件的操控下直接生成最佳方案,或生成多個(gè)方案供我們選擇。(2)施工項(xiàng)目信息門戶。這種信息管理技術(shù)的最大特點(diǎn)就在于它能夠?qū)崿F(xiàn)項(xiàng)目多個(gè)相關(guān)單位的共同參與。施工單位以項(xiàng)目中心建立主頁(yè)面,各相關(guān)單位通過申請(qǐng)用戶權(quán)限進(jìn)入各自的用戶界面,關(guān)注施工單位的關(guān)于項(xiàng)目緊張的信息。然后根據(jù)這些信息決定自己的企業(yè)行為。例如某建筑施工項(xiàng)目在進(jìn)展到一定程度時(shí),原材料使用情況及時(shí)的在項(xiàng)目網(wǎng)頁(yè)上,各相關(guān)供貨商可根據(jù)原材料的使用情況及時(shí)的聯(lián)系項(xiàng)目主管單位洽談進(jìn)料事宜,這就大大提高了項(xiàng)目進(jìn)展的效率,從而也體現(xiàn)了信息管理在建筑施工中的重要作用。另外,施工項(xiàng)目信息門戶系統(tǒng)的重要性還在于它為施工單位大大節(jié)省了人力資源和工作時(shí)間,再以項(xiàng)目的原料使用這一事項(xiàng)為例,在以往的施工過程中,施工方一般都是人工估算材料的使用時(shí)間,在發(fā)現(xiàn)材料不足或者即將不足的時(shí)候派專人聯(lián)系供貨方,洽談供貨事宜。這一過程需要耗費(fèi)時(shí)間,同時(shí)也分散了施工方的精力,而施工項(xiàng)目信息門戶系統(tǒng)可以使供貨方隨時(shí)了解項(xiàng)目材料使用進(jìn)展,施工方不必再為材料的短缺或者不足而專門聯(lián)系供貨方,這樣相關(guān)工作人員可以拿出更多的實(shí)踐關(guān)心工程質(zhì)量等其他工作。(3)施工地理信息系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)是對(duì)建筑施工十分有利的一個(gè)龐大的信息系統(tǒng)。原理是采集和存儲(chǔ)一定區(qū)域內(nèi)或者項(xiàng)目施工地的地理信息,這些地理信息包括施工地點(diǎn)的地上建筑物信息,地下管道信息,土質(zhì)巖層等地理信息。這些地理信息輸入書庫(kù),經(jīng)過專業(yè)軟件的編制處理,可提供可視化的圖形數(shù)據(jù),來(lái)呈現(xiàn)某一區(qū)域的地理概況?,F(xiàn)代化的地理信息系統(tǒng)就是將這些信息輸入數(shù)據(jù)庫(kù),在工程技術(shù)人員需要的時(shí)候可隨時(shí)查閱,給他們的決策提供參考。該系統(tǒng)是建筑施工信息管理系統(tǒng)的重要組成部分。
總之,建筑工程施工中隨時(shí)需要大量的相關(guān)信息為工程進(jìn)展提供數(shù)據(jù)支持。在某種程度可以說(shuō)這些信息是建筑企業(yè)的一種資源,它影響著建筑施工的質(zhì)量和效率,對(duì)施工項(xiàng)目和施工單位的順利高效施工起著至關(guān)重要的作用。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]楊亞閣,軒慧聰.建筑施工企業(yè)在工程施工階段的成本控制[A].土木建筑學(xué)術(shù)文庫(kù)(第15卷)[C].2011
[2]周琪,劉勝友.關(guān)于國(guó)有大中型建筑施工企業(yè)成本管理問題探討
[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào).2010(9)
1 地理科學(xué)在科學(xué)體系中的地位
錢學(xué)森在20世紀(jì)80-90年代逐步完成了總結(jié)全人類研究的科學(xué)體系。概括起來(lái)分11個(gè)門類、5大巨系統(tǒng)、4項(xiàng)建設(shè)(圖1、圖2、圖3、表1),下面分別表述原著與解解的內(nèi)容。
附圖
圖1 錢學(xué)森論人類的知識(shí)體系
fig.1 the statement of human knowledge system by qian xuesen
錢學(xué)森將當(dāng)今人類對(duì)科學(xué)知識(shí)的體系,分為數(shù)學(xué)科學(xué)、自然科學(xué)、地理科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、建筑科學(xué)、軍事科學(xué)、人體科學(xué)、思維科學(xué)、行為科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)與美學(xué)11個(gè)體系。對(duì)上述人類知識(shí)體系解讀,可以將自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)和地理科學(xué)作為客體世界的主要研究對(duì)象;而人體科學(xué)、思維科學(xué)和行為科學(xué)作為人類主體的主要研究對(duì)象;建筑科學(xué)界于客體與主體科學(xué)之間;軍事科學(xué)實(shí)際上是指謀略科學(xué)(包括經(jīng)濟(jì)、政治、軍事等),是在掌握所有科學(xué)基礎(chǔ)上的智慧較量;美學(xué)是縱貫于各個(gè)學(xué)科的;數(shù)學(xué)科學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)是橫貫于各個(gè)學(xué)科的。因此有以下的科學(xué)分類網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(圖2)。
附圖
圖2 科學(xué)分類的網(wǎng)絡(luò)體系
fig.2 the network system of science classification
在五個(gè)開放的、復(fù)雜巨系統(tǒng)中(圖3),地理系統(tǒng)與星系系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)、人體系統(tǒng)、人腦系統(tǒng)并列,其中的物理、地理、事理、人理、腦理中的“理”都是指研究的“規(guī)律”。
錢學(xué)森提出的社會(huì)主義總體設(shè)計(jì)部(表1)中,除了政治文明建設(shè)、物質(zhì)文明建設(shè)、精神文明建設(shè)外,特別提出地理建設(shè),筆者將其修改為地理系統(tǒng)工程,并增加了人口、科教、城鎮(zhèn)、資源、災(zāi)害、產(chǎn)業(yè)。
表1 社會(huì)主義建設(shè)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(略有修改)
tablel the system structure of socialism construction
附圖
2 地理信息科學(xué)
20世紀(jì)70年代以來(lái),隨著航天技術(shù)的迅猛發(fā)展,來(lái)自外層空間的遙感、遙測(cè)、定位、通訊信息海量地增加;隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,處理與解決這些海量數(shù)據(jù)的能力大幅度地提高。地理信息系統(tǒng)、地理專家系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、輔助決策系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,使得地理信息科學(xué)首先獲得發(fā)展的機(jī)會(huì)。正是地理信息科學(xué)這門用高新技術(shù)武裝起來(lái)的技術(shù)科學(xué)的發(fā)展,帶動(dòng)了整個(gè)地理科學(xué)的建立與發(fā)展。
附圖
圖3 五個(gè)開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)
fig.3 five open complex giant system
地理信息科學(xué)的主要內(nèi)容就是天地信息一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),包括航天信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(外層空間衛(wèi)星之間的信息網(wǎng)絡(luò))、地面的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、天地之間的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)三部分,是有線網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連通的一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。1998年筆者發(fā)表了“航天信息與地理信息一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其應(yīng)用”的論文[5],2002年又發(fā)表了“論地理信息科學(xué)的發(fā)展”[6]一文。兩篇論文基本上代表了地理信息科學(xué)的創(chuàng)始與發(fā)展,當(dāng)前各行各業(yè)都在進(jìn)行數(shù)字化或信息化的建設(shè),實(shí)際上都是天地信息一體化網(wǎng)絡(luò)中的部分子網(wǎng)絡(luò)或子系統(tǒng)。地理信息科學(xué)中最重要的原創(chuàng)性的成果是遙感信息模型與地理信息編碼模型。
隨著遙感信息的大量獲取,數(shù)學(xué)家以模式識(shí)別為工具對(duì)遙感信息進(jìn)行圖像處理與分類,使用的數(shù)學(xué)工具主要是數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法,把遙感信息看成是沒有成因關(guān)系的隨機(jī)變量;物理學(xué)家則把獲取遙感的物理過程視為遙感信息的成因,因此采用反演的方法,使用輻射傳輸方程為主的數(shù)學(xué)工具,事實(shí)上不承認(rèn)地理現(xiàn)象的不確定性;大多數(shù)地理學(xué)家將遙感信息當(dāng)成系列成圖的基礎(chǔ)信息,快速、準(zhǔn)確地制作系列地圖。地圖是符號(hào)系統(tǒng),其信息量遠(yuǎn)不可與遙感信息量比較,地圖學(xué)家把遙感信息轉(zhuǎn)化成符號(hào)系統(tǒng)的系列圖譜。遙感信息模型則是將地理復(fù)雜現(xiàn)象中的非遙感信息轉(zhuǎn)變?yōu)闅w一化的影像信息,與遙感信息一起用方程、統(tǒng)計(jì)與相似準(zhǔn)則結(jié)合,也即演繹邏輯、歸納邏輯與類比邏輯結(jié)合;確定性與不確定性(包括隨機(jī)的不確定性、模糊的不確定性、灰色的不確定性、分形的不確定性)辯證統(tǒng)一;圖像與方程(一個(gè)像元或一個(gè)圖斑、一個(gè)方程)耦合;抽象思維與形象思維互動(dòng)而建立起來(lái)的一種地理復(fù)雜信息模型[7-9]。這種信息模型只有在遙感技術(shù)的推動(dòng)下才有可能產(chǎn)生。這種信息模型是遙感信息與地理信息連接的紐帶。
地理信息系統(tǒng)本來(lái)就是為了制作地圖而創(chuàng)建的,因此地圖學(xué)家將從遙感中提取的系列地圖存入地理信息系統(tǒng),是順理成章的。但是這種地理信息系統(tǒng)無(wú)論空間分析功能多么強(qiáng)大,也不可能進(jìn)行模型計(jì)算,外掛、內(nèi)嵌種種方式都不可能解決直接進(jìn)行模型計(jì)算問題。系列地圖存入計(jì)算機(jī)的圖形庫(kù)時(shí),信息又是冗余的,因此帶來(lái)一系列與計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展格格不入的疑難,最為典型的是數(shù)據(jù)挖掘,數(shù)據(jù)挖掘說(shuō)明存在數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息有冗余。遙感信息模型的運(yùn)算要求地理信息系統(tǒng)可以直接進(jìn)行模型計(jì)算,由此地理信息編碼模型應(yīng)運(yùn)而生[10,11]。傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)以圖形的疊合(overlay)為主;而能夠進(jìn)行遙感信息模型運(yùn)算的地理信息系統(tǒng)則以像元或圖斑中的多位編碼的抽取(extract)為主。這又是完全相反的途徑。地理信息編碼模型還是地理定量信息與定性信息轉(zhuǎn)化的紐帶,也是地理信息系統(tǒng)中屬性庫(kù)與地理專家系統(tǒng)中知識(shí)庫(kù)聯(lián)系的橋梁。
總之,天地信息一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是開放的復(fù)雜巨系統(tǒng),研究這個(gè)巨系統(tǒng)的地理信息科學(xué)的內(nèi)容遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了3s(remote sensing,global positioning system,geographical information system)的范圍,而是以天地信息一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為核心的天—地—人—機(jī)系統(tǒng)。地理信息科學(xué)雖然是從屬于地理科學(xué)的技術(shù)科學(xué),但是地理信息科學(xué)的誕生與發(fā)展是引領(lǐng)地理科學(xué)成長(zhǎng)的核心力量,因此本刊更名時(shí),將地理信息科學(xué)與地理科學(xué)相提并論,突出了地理信息科學(xué)的重要性。
3 地理系統(tǒng)工程
地理系統(tǒng)工程當(dāng)前尚未被廣泛認(rèn)識(shí),已經(jīng)認(rèn)識(shí)到的也僅僅是系統(tǒng)工程在地理學(xué)中的應(yīng)用。當(dāng)?shù)乩硇畔⒖茖W(xué)中的模型在實(shí)踐中應(yīng)用時(shí),必然會(huì)涉及地理系統(tǒng)工程的可操作性。地理遙感復(fù)雜信息模型的建立,可以進(jìn)行定量預(yù)報(bào)和回溯,因此為地理系統(tǒng)工程打下了工程的基礎(chǔ)。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主戰(zhàn)場(chǎng)主要包括人口、資源、生態(tài)、環(huán)境、災(zāi)害、城鎮(zhèn)、基建、產(chǎn)業(yè)等8個(gè)方面,這8個(gè)方面是互動(dòng)的。
如果沒有以高新技術(shù)武裝起來(lái)的地理信息科學(xué)的支撐,研究復(fù)雜的地理系統(tǒng)工程就是空想,然而所幸的是人們已經(jīng)掌握了地理信息科學(xué)的許多關(guān)鍵技術(shù),地理系統(tǒng)工程的實(shí)踐指日可待。
4 理論地理科學(xué)
地理信息科學(xué)一方面可以進(jìn)一步為地理系統(tǒng)工程提供研究方法與手段;另一方面又為理論地理科學(xué)提供技術(shù)基礎(chǔ)。從遙感信息模型發(fā)展到地理復(fù)雜信息模型再到地理數(shù)學(xué)[8],為理論地理科學(xué)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
理論地理科學(xué)中首要的是建立開放的復(fù)雜巨地理系統(tǒng)的理論;其次是地理類比的廣義相似理論[13];第三是一般地理復(fù)雜模型理論與地理數(shù)學(xué);第四是地理數(shù)學(xué)在部門地理—部門子地理系統(tǒng)工程與區(qū)域地理—區(qū)域地理系統(tǒng)工程中的應(yīng)用。理論地理科學(xué)如果不能指導(dǎo)部門子地理系統(tǒng)工程的研究和區(qū)域地理系統(tǒng)工程的研究,那么就失去了理論意義。
如果沒有以高新技術(shù)武裝起來(lái)的地理信息科學(xué)的支撐,研究理論地理科學(xué)也是空想,然而所幸的是人們已經(jīng)掌握了地理信息科學(xué)的許多關(guān)鍵技術(shù),理論地理科學(xué)的建立指日可待。
5 地理科學(xué)在可持續(xù)發(fā)展信息社會(huì)中的作用
地理學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了“地理環(huán)境決定論”、“人類中心主義”,然后達(dá)到了地理科學(xué)的可持續(xù)發(fā)展的階段。地球上人類消耗的資源、能源是極其不平衡的,按照發(fā)達(dá)國(guó)家的水平,一個(gè)地球是滿足不了全人類的需求的??沙掷m(xù)發(fā)展只有在信息社會(huì)中才能實(shí)現(xiàn),人類一方面需要依靠科學(xué)技術(shù)開發(fā)資源,如太陽(yáng)能的利用,靠基因工程使綠色植被更多地利用太陽(yáng)輻射,靠納米技術(shù)直接轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能為電能;另一方面是靠信息技術(shù)節(jié)省資源、能源,如天地信息一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就是信息社會(huì)的重要支柱之一,靠航天技術(shù)獲取外層空間信息源,靠計(jì)算機(jī)技術(shù)建立信息網(wǎng)絡(luò)。由此可見,地理信息科學(xué)在可持續(xù)發(fā)展信息社會(huì)中的作用[14]。隨著地理信息科學(xué)的發(fā)展,地理系統(tǒng)工程與理論地理科學(xué)的發(fā)展,將為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主戰(zhàn)場(chǎng)做出重要的貢獻(xiàn)。
由上分析,可見地理科學(xué)與地理信息科學(xué)已經(jīng)被廣泛共識(shí),地理系統(tǒng)工程與理論地理科學(xué)的發(fā)展尚不夠充分,因此本刊更名為“地理與地理信息科學(xué)”是適時(shí)的,是既有繼承性又有發(fā)展性的;是既有前瞻性又有現(xiàn)實(shí)性的。在這里我們希望地理科學(xué)界的同仁,切不要輕視技術(shù),高新技術(shù)恰恰是新理論、新應(yīng)用的強(qiáng)大推動(dòng)力。
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