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【關(guān)鍵詞】遙感技術(shù) 雙語教學(xué) 探討
【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-4810(2012)15-0016-02
一 遙感技術(shù)雙語教學(xué)的意義
遙感(Remote Sensing 簡稱RS)是現(xiàn)代空間信息學(xué)的核心技術(shù)之一,作為一種高效能的探測、獲取、分析和處理空間信息的先進(jìn)手段,廣泛應(yīng)用于土地管理、城市建設(shè)、林業(yè)、環(huán)境、農(nóng)業(yè)等部門,它是20世紀(jì)后期發(fā)展起來的新興學(xué)科。遙感技術(shù)的發(fā)展,揭開了人類從外層空間觀測地球、探索宇宙空間的序幕,為我們認(rèn)識國土、開發(fā)資源、研究環(huán)境、分析全球變化找到了新的途徑。遙感學(xué)科是一門新興的綜合性學(xué)科,涉及地質(zhì)、地理、圖形圖像、計(jì)算機(jī)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)等領(lǐng)域。自20世紀(jì)80年代以來,我國各高校都相繼開設(shè)了遙感技術(shù)課程。
雙語教學(xué)是指教學(xué)大綱中設(shè)定的課程(語文課、外語課除外)使用兩種語言授課。通常把它分成三種基本類型:(1)沉浸式雙語教學(xué)(immersion program),學(xué)校使用一種不同于學(xué)生母語的語言進(jìn)行教學(xué),如加拿大的法語沉浸式課程;(2)維持性雙語教學(xué)(maintenance bilingual education),學(xué)生上學(xué)之處用母語授課,而后逐步過渡到部分科目采用學(xué)校規(guī)定的另外一種語言學(xué)習(xí);(3)過渡型雙語教學(xué)(transitional bilingual education)。學(xué)生上學(xué)之初部分或完全使用母語,以后轉(zhuǎn)換到只使用學(xué)校規(guī)定的另一種語言教學(xué),如美國移民學(xué)生的教學(xué)模式。在我國,雙語教學(xué)大都采用沉浸式模式,最重要的任務(wù)是提高學(xué)生的專業(yè)學(xué)術(shù)水平,將搞好專業(yè)課程學(xué)習(xí)放在第一位。
我院在2001年開始招第一屆地理信息本科生,遙感技術(shù)作為專業(yè)核心課程,開始講授,現(xiàn)已經(jīng)給十屆學(xué)生上了本課程,并在2009年榮獲鄭州大學(xué)精品課程。在此基礎(chǔ)上我們開始進(jìn)行雙語教學(xué)的探討和實(shí)踐,我們進(jìn)行本課題研究的意義主要有三個方面:首要目的是使學(xué)生掌握遙感技術(shù)專業(yè)課程的基本概念和基本方法,掌握有關(guān)專業(yè)詞匯的外文描述;其次,通過外文教材使學(xué)生學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的工程理念、思維研究方式和應(yīng)有成果;最后,使學(xué)生能真正讀懂原版教材,能獨(dú)立自學(xué)外文專業(yè)資料,培養(yǎng)國際學(xué)術(shù)交流能力,能在國際舞臺上的各專業(yè)領(lǐng)域與世界各國直接開展平等的對話,迎合全球經(jīng)濟(jì)一體化的要求以及國家和學(xué)生未來發(fā)展的需要,同時提高學(xué)生的英語實(shí)際運(yùn)用能力。
遙感技術(shù)是研究生考試的必考科目,我院該專業(yè)學(xué)生先后有多人考入北京大學(xué)、中國科學(xué)院、武漢大學(xué)等知名學(xué)校的地理信息方向的碩士研究生,這也體現(xiàn)了本系在遙感技術(shù)專業(yè)課的教授方面的成績。因此,繼續(xù)實(shí)施并推進(jìn)雙語教學(xué)的建設(shè)與實(shí)踐,必將對我校的地理信息系統(tǒng)專業(yè)甚至其他學(xué)
科的教學(xué)方法、學(xué)習(xí)方式產(chǎn)生變化,對提高研究性、自主性學(xué)習(xí),培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的復(fù)合型人才發(fā)揮巨大的作用。
二 國內(nèi)遙感技術(shù)雙語教學(xué)的現(xiàn)狀分析
2001年9月,國家教育部《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作,提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》明確提出:今后本科教育20%以上的課程必須采用雙語教學(xué)。我國高等學(xué)校雙語教學(xué)得到了迅速發(fā)展。許多高校在部分基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)課教學(xué)中直接選用國外原版教材,課堂講授、課堂討論、課后作業(yè)和成績考核均采用外業(yè)或外語和母語兩種語言進(jìn)行,教學(xué)手段和教學(xué)方法上都進(jìn)行了相應(yīng)改革與創(chuàng)新。天津大學(xué)規(guī)定,各專業(yè)應(yīng)對2002年秋季以后入學(xué)的碩士研究生至少開設(shè)一門雙語課程。清華大學(xué)2001年開設(shè)的1440門課程中,有54門課程全部用英語授課,2004年有500門左右的核心課程采用外國著名高校的優(yōu)秀教材作為教學(xué)參考書;復(fù)旦大學(xué)引進(jìn)了哈佛大學(xué)的7600多種教材;大連理工大學(xué)有60門課程采用國外原版教材。
遙感技術(shù)是一門新興的信息技術(shù),發(fā)展迅速、更新快、時效性強(qiáng),在城市數(shù)字化建設(shè)、數(shù)字地球、自然災(zāi)害監(jiān)測、農(nóng)業(yè)和林業(yè)監(jiān)控、地質(zhì)探礦、太空探測、軍事偵察等多方面都有廣泛的應(yīng)用,北京大學(xué)、武漢大學(xué)、信息工程大學(xué)、礦業(yè)大學(xué)等多家重點(diǎn)大學(xué)都開設(shè)遙感技術(shù)課程,并具備遙感研究的全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。展開遙感技術(shù)的雙語教學(xué)課程,引進(jìn)國外先進(jìn)的教材,更好地追溯理論來源,技術(shù)發(fā)展動態(tài),開闊學(xué)生視野,提高學(xué)生競爭力,為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)、研究乃至今后走上工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
遙感技術(shù)雙語教學(xué),國內(nèi)較突出的是信息工程大學(xué),該校采用中文、英文教學(xué)同步展開、逐步漸進(jìn)的教學(xué)模式,采用朱述龍等人編著的中文教材,采用加拿大資源中心網(wǎng)站提供的教材作為對應(yīng)英文教材。武漢大學(xué)、北京大學(xué)則直接應(yīng)用國外原版教材進(jìn)行講授。
三 遙感技術(shù)雙語教學(xué)建設(shè)內(nèi)容
遙感技術(shù)雙語教學(xué)建設(shè)包含的七個方面的具體內(nèi)容,具體如下:本課程通過三年的實(shí)際雙語教學(xué)的實(shí)踐,積累了一定經(jīng)驗(yàn),我們認(rèn)為要搞好遙感技術(shù)專業(yè)課程的雙語教學(xué)工作,有一定的條件,需要從提高教師隊(duì)伍的英語水平,對雙語教學(xué)的內(nèi)容和教材建設(shè)充分改革,為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了新的挑戰(zhàn),出臺新的建設(shè)機(jī)制,采取新的教學(xué)方法和教學(xué)手段,對經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)進(jìn)行進(jìn)一步的探索等幾個關(guān)鍵問題進(jìn)行研究。
1.雙語教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)
通過引進(jìn)相關(guān)方面的高端人才、鍛煉人才和留住人才等手段,要逐步形成一支以主講教授負(fù)責(zé)、結(jié)構(gòu)合理、人員穩(wěn)定、教學(xué)水平高、教學(xué)效果好、外語水平一流的教師梯隊(duì),要按一定比例配備輔導(dǎo)教師和實(shí)驗(yàn)教師,對本課程專業(yè)教師進(jìn)行各種培訓(xùn)及進(jìn)修,鼓勵參與相關(guān)的會議,特別是國際會議。
國外高校的測繪工程專業(yè),其教學(xué)內(nèi)容采用以大地測量、工程測量、定位導(dǎo)航、地理信息系統(tǒng)四個主題為主體的專業(yè)培養(yǎng)模式.其中,大地測量和工程測量是傳統(tǒng)測繪是測繪專業(yè)人才必備的知識體系;而定位導(dǎo)航和地理信息系統(tǒng)則是同其它地理空間專業(yè)交叉發(fā)展的新興領(lǐng)域,極大的拓寬測繪技術(shù)本身的應(yīng)用層面,也是測繪復(fù)合型人才的主要體現(xiàn).相比國外,國內(nèi)高校對于測繪工程專業(yè)人才的培養(yǎng)在認(rèn)識上還存在一定的偏差和滯后,主要表現(xiàn)在多數(shù)測繪專業(yè)院校對學(xué)生的培養(yǎng)重心仍舊集中在傳統(tǒng)的大地測量和工程測量兩個方向,而對后兩方向的投入比重則相對較弱且與新興地理信息技術(shù)的銜接不足等缺陷.其原因在于我國傳統(tǒng)測繪的定義同現(xiàn)代地理信息技術(shù)學(xué)科的交叉融合存在脫節(jié).尤其是在同計(jì)算機(jī)技術(shù)相關(guān)方面的技術(shù)脫節(jié)十分嚴(yán)重.導(dǎo)致國內(nèi)測繪工程專業(yè)培養(yǎng)體系普遍過于保守,使測繪工程專業(yè)畢業(yè)生的知識體系形成“孤島現(xiàn)象”,無法滿足當(dāng)前測繪信息在環(huán)境、城市、國土等跨領(lǐng)域的研究工作.通過分析國外測繪專業(yè)建設(shè)體系發(fā)現(xiàn),不管是傳統(tǒng)工測、地測,還是新興導(dǎo)航、地理信息主題,其實(shí)質(zhì)都是圍繞空間數(shù)據(jù)處理這一核心問題.空間數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、時空復(fù)雜、多尺度等特征,因此對于空間數(shù)據(jù)的處理必須借助計(jì)算機(jī)技術(shù),這也使得對計(jì)算機(jī)應(yīng)用的熟練程度成為了衡量現(xiàn)代測繪人才教育培養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)鍵.然而,目前我國對于測繪工程專業(yè)計(jì)算機(jī)課程設(shè)置普遍還存在一系列問題,諸如課程設(shè)置目標(biāo)錯誤、課程時效性差、缺少實(shí)用的專業(yè)教材、結(jié)構(gòu)不合理等,具體分析見下一小節(jié).
2存在的主要問題
對測繪行業(yè)本科生而言,早期傳統(tǒng)測繪學(xué)所要求的三大基本功,即“測、繪、算”的內(nèi)涵在現(xiàn)代測繪行業(yè)中有了很大的變化.其中,“測”主要指對測繪儀器操作技能的要求.隨著GPS、全站儀、電子水準(zhǔn)儀等自動化儀器的出現(xiàn),“測”變得更簡單,對操作技能的要求大幅度降低,因此“測”更多的體現(xiàn)在對儀器開發(fā)、工作原理以及性能的理解和掌握“.繪”指地圖繪制,目前有關(guān)地圖繪制工作基本借助于計(jì)算機(jī),因此繪圖技能更多指的是電子繪圖軟件的使用以及二次開發(fā);“算”早期主要指測量項(xiàng)目中平差計(jì)算或者坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等常見測量計(jì)算,而現(xiàn)代測繪的“算”則指的是對空間數(shù)據(jù)模型的信息化處理.同過去相比,現(xiàn)在的空間數(shù)據(jù)具有處理量大、方式種類多樣、過程復(fù)雜等特點(diǎn),因此,“算”的能力成了衡量學(xué)生對本專業(yè)知識水平的重要標(biāo)準(zhǔn).本著高效的目的,對于海量數(shù)據(jù)的處理通常借助于計(jì)算機(jī)來完成,因此現(xiàn)代測繪工作者算的能力主要表現(xiàn)在掌握數(shù)據(jù)處理方法,軟件開發(fā)能力和軟件使用的熟練程度,即測繪應(yīng)用領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)技術(shù)水平.因此無論是從“三基”能力,或者是“五會”等衡量指標(biāo)對現(xiàn)有測繪專業(yè)畢業(yè)生進(jìn)行考量,都可反映出現(xiàn)代測繪行業(yè)對學(xué)生空間數(shù)據(jù)處理,尤其是借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)處理空間數(shù)據(jù)的高要求.目前國內(nèi)高校測繪工程專業(yè)所開設(shè)計(jì)算機(jī)相關(guān)課程在數(shù)量上雖可滿足教學(xué)需要,但在課程質(zhì)量、課程銜接方面存在許多缺陷,特別是也缺少相對應(yīng)的專業(yè)課程實(shí)踐,具體主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
2.1計(jì)算機(jī)課程設(shè)置培養(yǎng)目標(biāo)錯位
對測量專業(yè)而言,測繪知識和技能的教育是專業(yè)核心,而計(jì)算機(jī)技術(shù)更多的是作為一種工具,在實(shí)踐環(huán)節(jié)中起作用.在實(shí)際工作中,通常需要能既懂測繪專業(yè)知識和基本技能,又能熟練時候用各種測繪專業(yè)軟件的技術(shù)人才.這就要求在教學(xué)過程中能夠形成以基礎(chǔ)知識引導(dǎo)實(shí)踐內(nèi)容,以實(shí)踐方式加深知識理解的螺旋式教育模式.一方面加深學(xué)生對于測繪空間數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)操作等知識的掌握,另一方面也可培養(yǎng)學(xué)生的自我學(xué)習(xí)和動手實(shí)踐能力.因此計(jì)算機(jī)技術(shù)課程的開設(shè)必須基于測繪理論知識進(jìn)行深化拓展,尤其要注意課程之間的主次銜接和連貫性.目前國內(nèi)高校對于計(jì)算機(jī)課程的設(shè)置過多的關(guān)注客觀需要,反而忽視了學(xué)生主體的發(fā)展需求,片面的強(qiáng)調(diào)知識的掌握和技能強(qiáng)化.
2.2計(jì)算機(jī)相關(guān)課程設(shè)置結(jié)構(gòu)不合理
目前,我國測繪工程教育課程體系普遍存在不合理的現(xiàn)象,主要表現(xiàn)在:知識結(jié)構(gòu)搭配不合理,偏重計(jì)算機(jī)理論課程,輕視了計(jì)算機(jī)實(shí)踐課程;側(cè)重基礎(chǔ)課程的普適教學(xué),忽視計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的深化.導(dǎo)致傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)知識同測繪專業(yè)的交叉融合內(nèi)容較薄弱,內(nèi)在知識體系的銜接不夠,無法體現(xiàn)測繪計(jì)算機(jī)課程的教育特色.
2.3計(jì)算機(jī)課程設(shè)置時效性不高,教材更新緩慢
我國學(xué)校測繪工程計(jì)算機(jī)課程內(nèi)容主要借鑒計(jì)算機(jī)專業(yè)的基礎(chǔ)知識體系,受限于師資水平或者專業(yè)背景,一些課程,如C語言,VB語言的教案設(shè)計(jì)沿用多年,知識陳舊,更新緩慢,已跟不上計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展的步伐.究其原因,一方面是因?yàn)闇y繪專業(yè)培養(yǎng)體系過于保守,新技術(shù)的成果沒有及時在計(jì)算機(jī)課程內(nèi)容中得到體現(xiàn)和反映;另一方面,借鑒而來的計(jì)算機(jī)課程缺乏同測繪專業(yè)知識體系之間融會貫通,過于強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)知識體系的完整性,力求面面俱到.然而在課時固定的前提下,不加篩選,去重的課程設(shè)置,一方面加重了學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識的負(fù)擔(dān),同時也忽視了對學(xué)生自我學(xué)習(xí)、適應(yīng)能力的深化和培養(yǎng),甚至?xí)箤W(xué)生對重復(fù)性學(xué)習(xí)產(chǎn)生抵觸情緒,“學(xué)而非用”,“學(xué)而無用”的現(xiàn)象時有發(fā)生.
3改進(jìn)措施
基于上述存在問題分析,本文針對性的提出幾點(diǎn)有關(guān)測繪工程專業(yè)計(jì)算機(jī)課程設(shè)置方面的改進(jìn)措施:
3.1明確計(jì)算機(jī)技術(shù)在測繪工程專業(yè)中輔助工具的定位
依據(jù)專業(yè)課程總學(xué)分提出“5-2-3”的課程設(shè)置比例,即傳統(tǒng)測繪,包括大地 測量和工程測量相關(guān)理論及實(shí)踐課程學(xué)分比例占50%,計(jì)算機(jī)技術(shù)相關(guān)課程占比20%,而定位導(dǎo)航、地理信息系統(tǒng)相關(guān)課程學(xué)分比例占30%.三者之間主次關(guān)系有所差異,主要表現(xiàn)在:傳統(tǒng)測繪課程是本門專業(yè),是培養(yǎng)測繪本科生的立足點(diǎn),因此占據(jù)最多比重;定位導(dǎo)航與地理信息系統(tǒng)是當(dāng)前信息化測繪框架重點(diǎn)發(fā)展的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域,是傳統(tǒng)測繪知識體系的延伸和拓展;計(jì)算機(jī)技術(shù)課程是數(shù)字化、信息化測繪發(fā)展重要的輔助工具和實(shí)現(xiàn)手段,也是實(shí)現(xiàn)復(fù)合型人才培養(yǎng)的關(guān)鍵.按照課程性質(zhì)劃分,計(jì)算機(jī)技術(shù)課程歸于應(yīng)用工具類,其它兩種則屬于理論知識類,因此,學(xué)生逐漸掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)的過程,就是傳統(tǒng)測繪和現(xiàn)代測繪知識體系融合的過程.需要說明的是,比重劃分并非固定不變,其主要目的是從宏觀方面明確計(jì)算機(jī)相關(guān)課程在測繪工程專業(yè)課程中應(yīng)作為應(yīng)用型的工具,起輔助作用.
3.2以空間數(shù)據(jù)為核心,以數(shù)據(jù)處理為主線,設(shè)置有測繪專業(yè)特色的計(jì)算機(jī)課程
在確定比重的前提下,還需對計(jì)算機(jī)課程,尤其是編程基礎(chǔ)類課程(如C、VB、C#、Java)等內(nèi)容進(jìn)行篩選和去重,避免學(xué)生陷入對計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識的重復(fù)學(xué)習(xí),將原本依編程語言相互獨(dú)立的計(jì)算機(jī)課程根據(jù)空間數(shù)據(jù)處理流程融入到測繪本專業(yè)的知識體系中,突出測繪工程專業(yè)計(jì)算機(jī)教學(xué)的專業(yè)特色.例如,在學(xué)生首次接觸編程語言(C或C++)時,可把重點(diǎn)放和數(shù)據(jù)處理有關(guān),如變量、函數(shù)、數(shù)組、指針、文件等基礎(chǔ)知識,在教學(xué)的過程中穿插講解結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)思想,幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣.通過案例教學(xué)法從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程、測量學(xué)原理課程中提取公式算法,作為實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的有效補(bǔ)充,提高學(xué)生的編程能力,加深對專業(yè)基礎(chǔ)知識的理解和掌握;在隨后開設(shè)面向?qū)ο缶幊陶Z言(如C#或Java)課程時,就可相對的減少基礎(chǔ)知識的課程比重,把課程重點(diǎn)、難點(diǎn)轉(zhuǎn)移到如開發(fā)環(huán)境、界面設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、以及測量平差課程等實(shí)際問題的應(yīng)用層面,通過階梯式課程設(shè)置讓學(xué)生能夠?qū)W有所長、學(xué)有所用.為實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo),建議測繪專業(yè)講授計(jì)算機(jī)相關(guān)課程的專任教師應(yīng)盡量選擇具有GIS、測繪交叉背景,又能夠熟練掌握計(jì)算機(jī)技術(shù),或搭配有項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)用人才組成教學(xué)團(tuán)隊(duì).
3.3基于項(xiàng)目情境安排課程進(jìn)度,形成產(chǎn)學(xué)研一體化的教學(xué)模式
測繪、計(jì)算機(jī)都是時效性、實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程,儀器操作和計(jì)算機(jī)技術(shù)更新?lián)Q代十分迅速.作為高等院校應(yīng)加強(qiáng)對社會需求、市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)革新的調(diào)查和研究,建立學(xué)校與測繪生產(chǎn)單位的合作模式,按照科學(xué)的理論和方法設(shè)置專業(yè)課程教學(xué)大綱.針對具體課程,可先安排教師深入測繪單位、企業(yè)進(jìn)行市場調(diào)研和溝通,基于實(shí)際項(xiàng)目或案例,采用項(xiàng)目情景式教學(xué)或者開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方法設(shè)計(jì)課程結(jié)構(gòu),輔以項(xiàng)目成果建立課程的綜合評價機(jī)制,結(jié)合實(shí)踐教學(xué)等環(huán)節(jié)形成產(chǎn)學(xué)研一體化的教學(xué)模式,防止閉門造車、主觀臆斷的教學(xué)現(xiàn)象.
3.4及時吸納國內(nèi)外計(jì)算機(jī)技術(shù)在地理科學(xué)領(lǐng)域的最新成果,及時更新迭代教材資料和實(shí)踐案例
從產(chǎn)品向服務(wù)轉(zhuǎn)變
主要觀點(diǎn)
信息化測繪體現(xiàn)的是一個支撐作用,測繪的主要功能從原來單純地提供測繪產(chǎn)品轉(zhuǎn)換為提供地理空間信息綜合服務(wù)。
孫定: 以前人們心目中的測繪都是非常專業(yè)的領(lǐng)域,好像IT與測繪也距離很遙遠(yuǎn)。但是近年來,城市的管理、中西部地區(qū)的開發(fā)、青藏鐵路等重大工程建設(shè)以及防洪救災(zāi)等工作中,測繪發(fā)揮的作用越來越大。國家測繪局制定的《測繪科技發(fā)展“十一五”規(guī)劃》綱要指出,“十一五”期間,要初步形成信息化測繪體系。信息化測繪將在哪些方面發(fā)揮功能?
胥燕嬰: 信息化測繪的基本體現(xiàn)就是一個支撐作用。南水北調(diào)、西氣東輸、無線電管理、環(huán)保監(jiān)控、災(zāi)害監(jiān)測等國家重大工程都離不開測繪工作的重要支撐?!笆晃濉逼陂g,國家按照分級管理的原則,要重點(diǎn)更新完善1∶5萬比例尺基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫,完成我國西部地區(qū)200萬平方千米范圍1∶5萬地形圖空白區(qū)測圖任務(wù),建設(shè)新一代大地測量基準(zhǔn),開展海島、海礁測繪工作,各地區(qū)重點(diǎn)推進(jìn)1∶1萬和城鎮(zhèn)大比例尺基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫建設(shè),目標(biāo)是基本建成數(shù)字中國地理空間框架,為全面建設(shè)小康社會提供全方位的測繪保障服務(wù)。
測繪的主要功能從原來單純地提供測繪產(chǎn)品轉(zhuǎn)換到了提供地理空間信息綜合服務(wù)。目前由測繪局提供使用的數(shù)字化測繪產(chǎn)品模式,主要有數(shù)字線劃地圖、數(shù)字高程模型、數(shù)字柵格地圖、數(shù)字正射影像圖等。數(shù)字中國地理空間基礎(chǔ)框架已初具規(guī)模。
在政府服務(wù)方面,利用多尺度地理空間數(shù)據(jù)庫,疊加相關(guān)專題信息的國務(wù)院綜合國情地理信息系統(tǒng),已經(jīng)成為國務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行重大決策的重要輔助工具;國家基礎(chǔ)地理信息中心利用國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)1:25萬數(shù)據(jù)庫等,量算南水北調(diào)“大西線”調(diào)水線路的各種高程、長度、剖面參數(shù),對 “大西線”工程設(shè)想進(jìn)行可行性科學(xué)論證,為有關(guān)部門提供了決策依據(jù)。另外,完善政府基礎(chǔ)地理信息門戶網(wǎng)站、開發(fā)網(wǎng)上產(chǎn)品也是測繪信息化的一項(xiàng)重要工作。
測繪提供的綜合服務(wù)加快了政府部門的信息化發(fā)展。信息化測繪促進(jìn)了一些部門的管理方式的變革,提高了某些領(lǐng)域的信息化水平和工作效率。例如廣電部在西部進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施布局時,就是利用測繪資料和地理信息技術(shù),掌握地形情況、基站覆蓋情況,再結(jié)合居民分布情況,進(jìn)行選點(diǎn)建站。
交通部門利用測繪提供的準(zhǔn)確數(shù)據(jù),包括道路位置、寬度、長度,疊加路面設(shè)施的情況,例如每一段道路是幾級道路,路基、路塹、路面鋪裝情況,道路附屬設(shè)施情況,與交通部門原來掌握的一些表格或文字?jǐn)?shù)據(jù)綜合,能幫助交通部門有效管理,比如哪個地方塌方了,應(yīng)該采取什么措施,指揮中心的負(fù)責(zé)人坐在屏幕前就可以一目了然。
新農(nóng)村是國家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一,測繪的服務(wù)功能還體現(xiàn)在農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施的布局以及農(nóng)村規(guī)劃圖的制作,以及提供農(nóng)業(yè)信息化基礎(chǔ)平臺,促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品的加工和流通上。
在企業(yè)服務(wù)方面,有了共用地理信息平臺,要鼓勵企業(yè)開展增值服務(wù),比如商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)布局、物流配送、輸電配電等應(yīng)用。要支持企業(yè)對地理信息系統(tǒng)平臺的使用,推動導(dǎo)航定位、智能交通、電子商務(wù)、現(xiàn)代物流等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
在公眾服務(wù)方面,隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人民生活的各方面對基礎(chǔ)測繪成果的需求量越來越大,對測繪成果形式和服務(wù)手段的要求也越來越高。通過地理信息系統(tǒng)服務(wù)網(wǎng)站,用戶可以更加方便、快捷地獲取基礎(chǔ)測繪成果以及各種相關(guān)信息。
孫定: 在信息化測繪體系建設(shè)過程中,測繪面臨哪些新的挑戰(zhàn)?
胥燕嬰: 信息化測繪簡單地來理解,就是需要做到數(shù)據(jù)獲取實(shí)時化、數(shù)據(jù)處理自動化、信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化和信息應(yīng)用社會化。
首先應(yīng)解決測繪工作者觀念的轉(zhuǎn)變,以及測繪部門基本職能的轉(zhuǎn)變,現(xiàn)在我們要從提品轉(zhuǎn)換到提供服務(wù)。應(yīng)提高測繪自主創(chuàng)新能力,加強(qiáng)測繪科研院校和測繪生產(chǎn)基地、地理信息中心等測繪單位的協(xié)作,建立產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的測繪科技創(chuàng)新體系。
中國地域遼闊、地形復(fù)雜,社會經(jīng)濟(jì)處于快速發(fā)展階段,應(yīng)用需求面廣,現(xiàn)在存在的主要問題就是要加大基礎(chǔ)地理信息更新力度和服務(wù)水平。技術(shù)方面,數(shù)據(jù)獲取能力和自動化批處理能力都有待加強(qiáng),產(chǎn)品的加工能力以及傳輸手段都會對服務(wù)能力造成影響。
孫定: 我們也看到,許多城市都開始在建設(shè)“數(shù)字城市”,在這些數(shù)字城市試點(diǎn)項(xiàng)目中,測繪工作發(fā)揮了哪些作用?國家測繪局扮演了什么樣的角色?
胥燕嬰: 基礎(chǔ)測繪在數(shù)字城市的建設(shè)中同樣發(fā)揮了很大作用,國家測繪局、國務(wù)院信息化辦公室和地方政府正在采取聯(lián)合共建的方式,目前已開展了30個數(shù)字城市地理空間框架試點(diǎn)建設(shè)工程。主要內(nèi)容是建設(shè)統(tǒng)一的基礎(chǔ)地理信息公共服務(wù)平臺,開發(fā)典型應(yīng)用示范項(xiàng)目。統(tǒng)一規(guī)劃,統(tǒng)籌協(xié)調(diào),避免資源浪費(fèi)和重復(fù)建設(shè)。首先建立一個公共平臺,統(tǒng)一數(shù)據(jù)目標(biāo)、數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)格式。有了準(zhǔn)確的基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)后,再將地下管線、道路橋梁、建筑設(shè)施等信息疊加上去。在此基礎(chǔ)上,推進(jìn)城市應(yīng)急、公安、智能交通、電子政務(wù)等應(yīng)用,保證城市可持續(xù)發(fā)展。
目前,數(shù)字城市的建設(shè)還在示范階段,各個城市的應(yīng)用側(cè)重點(diǎn)都有所不同,每個城市要根據(jù)自己的特點(diǎn),以兩個試點(diǎn)應(yīng)用為龍頭,比如數(shù)字房產(chǎn)、土地管理、數(shù)字醫(yī)療等。其他應(yīng)用要疊加在統(tǒng)一平臺上,而不能像建煙囪一樣,有一個應(yīng)用建一套地理信息系統(tǒng),造成資源浪費(fèi)、基礎(chǔ)信息重疊、標(biāo)準(zhǔn)不一。
這項(xiàng)工作最好由各省、市政府推進(jìn),由業(yè)主單位建設(shè)和維護(hù),才能做到上下貫通,帶動城市良性發(fā)展。比如北京市東城區(qū)的網(wǎng)格管理,現(xiàn)在許多城市都在推動這樣的模式,使城市管理工作精細(xì)化、統(tǒng)籌化。2008年北京奧運(yùn)會開幕之前,青島市也在積極把旅游、交通、市政資源集成在基礎(chǔ)地理信息平臺上,更好地為奧運(yùn)服務(wù),并帶動地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
數(shù)字城市搞了很多年,各地的發(fā)展水平和認(rèn)知度都不一樣,應(yīng)用的推進(jìn)程度也不一樣,但是作為基礎(chǔ)平臺來源的測繪數(shù)據(jù),在各個數(shù)字城市項(xiàng)目中都是首先需要建立的,因此要保證測繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、現(xiàn)勢性,做到可持續(xù)發(fā)展,為今后的升級改造奠定基礎(chǔ)。
在“數(shù)字城市地理空間基礎(chǔ)框架建設(shè)”工作中,國家測繪局主要發(fā)揮政策引導(dǎo)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、組織試點(diǎn)工程來引導(dǎo)推進(jìn)的作用。我們提出了工作的總體原則和目標(biāo),確立了國家、省、城市共建共享,政府主導(dǎo)、多部門參與的模式,組織制訂了統(tǒng)一的技術(shù)指導(dǎo)性文件和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),在此基礎(chǔ)上,通過總結(jié)經(jīng)驗(yàn)并加以推廣,引導(dǎo)、促進(jìn)全國數(shù)字城市建設(shè)健康、快速、可持續(xù)發(fā)展。
在“保密”和“公開”間博弈
主要觀點(diǎn)
空間位置服務(wù)在“保密”和“公開”的天平上從來沒有平衡過。近年來,電子地圖信息不斷增加,它在提供一定服務(wù)功能的同時,也帶來了許多安全隱患。測繪產(chǎn)品的市場化面臨新的難題。
孫定: 基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)建設(shè)屬于基礎(chǔ)測繪,是社會公益性事業(yè),應(yīng)該向社會提供公共服務(wù)。但是在地理信息系統(tǒng)共享的同時,也不乏安全隱患。測繪部門以前就是進(jìn)行測繪,現(xiàn)在存在一個怎么樣來管理市場,督導(dǎo)、制定政策,讓市場健康發(fā)展的問題,這方面你有什么樣的看法?
胥燕嬰: 空間位置服務(wù)在“保密”和“公開”的天平上從來沒有平衡過。隨著大家對公共地理信息的需求越來越大,為了提供更好的服務(wù),信息共享和公開是必不可少的。同時,我國是一個發(fā)展中國家,保守國家秘密、保證信息安全,對國家的和平發(fā)展也是至關(guān)重要的。然而,如何把握這一尺度,基本原則就是“該保的保住、該放的放開”。
一段時間以來,由于一些互聯(lián)網(wǎng)信息提供者維護(hù)國家版圖、保證國家安全和遵守地圖管理法律、法規(guī)的意識淡薄,造成網(wǎng)上地圖出現(xiàn)了一些影響惡劣的政治性問題和嚴(yán)重的泄密問題。在國際上,由于在Google Eerth在線地理信息服務(wù)軟件提供的衛(wèi)星地圖上,可以看到非常清晰和詳細(xì)的地理信息,一些國家已經(jīng)提出它對本國國家安全構(gòu)成了潛在威脅。
電子地圖行業(yè)仍然屬于測繪范疇,網(wǎng)上地圖傳播面廣,容易復(fù)制下載,影響范圍大,測繪產(chǎn)品的市場化面臨新的難題。但是這并不意味著因噎廢食,我們正盡可能地在可行范圍內(nèi)出多品種地圖,根據(jù)國家測繪局、新聞出版總署和信息產(chǎn)業(yè)部《關(guān)于加強(qiáng)網(wǎng)上地圖管理的通知》規(guī)定,網(wǎng)站登載的地圖應(yīng)使用曾經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)以外載體上依法出版的地圖或從國家測繪局網(wǎng)站下載的地圖;并將登載的地圖報所在地省級測繪主管部門和新聞出版局備案。
基礎(chǔ)測繪這部分?jǐn)?shù)據(jù)屬于上游,各種服務(wù)類地圖屬于下游,現(xiàn)在上、下游都在快速地發(fā)展,上游發(fā)展主要還是為了下游更好地應(yīng)用,而下游的開發(fā)如果沒有上游的資源,也會源盡而絕。因此打開中間的瓶頸很關(guān)鍵,即要把從上游向下流轉(zhuǎn)換過程中的保密及數(shù)據(jù)處理這個中間環(huán)節(jié)處理得更好。
孫定: 導(dǎo)航電子地圖是個新興的產(chǎn)業(yè),由于電子地圖傳播速度快、傳播范圍廣,發(fā)展非常迅猛,以往制定的法律、法規(guī)往往對這一領(lǐng)域針對性不是很強(qiáng),因此,國家測繪局在產(chǎn)業(yè)政策制定方面也加強(qiáng)了力度。目前導(dǎo)航電子地圖制作資質(zhì)的審核有哪些規(guī)定?是否存在一定的門檻和數(shù)量上的限制?
胥燕嬰: 今年國家測繪局分別在6月份和4月份批準(zhǔn)通過了3家具有導(dǎo)航電子地圖制作資質(zhì)的企業(yè),加上原來的9家(其中有一家已經(jīng)被收購了),這樣行業(yè)內(nèi)就有11家企業(yè)擁有了資質(zhì)。結(jié)合導(dǎo)航電子地圖制作的特點(diǎn),國家測繪局制定了《導(dǎo)航電子地圖制作資質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》,作為《測繪資質(zhì)分級標(biāo)準(zhǔn)》的補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)。 申請導(dǎo)航電子地圖制作資質(zhì)的企業(yè)必須是全內(nèi)資的,注冊資金要有5000萬元,企業(yè)測繪專業(yè)技術(shù)人員要80人以上。在保密方面,這些企業(yè)不得雇用境外人員,并且應(yīng)按有關(guān)規(guī)定對人員進(jìn)行審查、教育、培訓(xùn)。另外,企業(yè)所擁有的儀器設(shè)備也會作為一項(xiàng)考核指標(biāo),對導(dǎo)航儀系統(tǒng)、GPS接收機(jī)、野外采集作業(yè)車、野外網(wǎng)絡(luò)傳輸存儲設(shè)備等均有數(shù)量上的要求。
只要符合條件的企業(yè)就可以申請資質(zhì),每年沒有限額。但它們必須擁有完整的導(dǎo)航電子地圖制作工藝技術(shù),具備獨(dú)立完成導(dǎo)航電子地圖設(shè)計(jì)、編輯、制作的能力。
申請導(dǎo)航電子地圖制作資質(zhì)的單位,除符合《導(dǎo)航電子地圖制作資質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的各項(xiàng)考核指標(biāo)要求外,還應(yīng)當(dāng)符合《測繪資質(zhì)分級標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的其他考核條件。
國家測繪局通過對導(dǎo)航電子地圖的空間位置和內(nèi)容做出安全處理的限制性標(biāo)準(zhǔn),使其達(dá)到公開出版、傳播和使用的要求,從另一個角度來說這也促進(jìn)了導(dǎo)航電子地圖產(chǎn)業(yè)健康、有序地發(fā)展。
“標(biāo)準(zhǔn)” 難題待解
主要觀點(diǎn)
標(biāo)準(zhǔn)化問題已成為制約我國基礎(chǔ)地理信息共享的一大瓶頸,要從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)機(jī)制兩方面解決。
孫定: 在信息化領(lǐng)域中,“標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一”是一直以來的一項(xiàng)難題,“標(biāo)準(zhǔn)缺失、重復(fù)交叉、使用混亂、難以協(xié)調(diào)”矛盾越來越突出,在地理信息與測繪標(biāo)準(zhǔn)化工作中,如何解決這一難題?
胥燕嬰: 標(biāo)準(zhǔn)化問題已成為制約我國基礎(chǔ)地理信息共享的一大瓶頸。由于缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),數(shù)據(jù)格式不一,給社會化的數(shù)據(jù)共享和交換都帶來了極大的不便。“數(shù)字行業(yè)”、“數(shù)字城市”、“數(shù)字社區(qū)”等均投入了大量經(jīng)費(fèi)進(jìn)行研究,為了避免以后集成和共享中的重復(fù)投資,地理信息標(biāo)準(zhǔn)化更加顯示出迫切性。
“十一五”期間,測繪部門通過制訂規(guī)劃、建立標(biāo)準(zhǔn)體系和標(biāo)準(zhǔn)一致性測試機(jī)制、加大標(biāo)準(zhǔn)制定和標(biāo)準(zhǔn)貫徹工作力度等舉措,統(tǒng)籌協(xié)調(diào),促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范和統(tǒng)一。
孫定: 基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)特別強(qiáng)調(diào)可持續(xù)建設(shè)能力,而數(shù)據(jù)是不斷變化的,平臺之間的連接和數(shù)據(jù)共享問題如何解決?
胥燕嬰: 數(shù)據(jù)共享是一道難題,體現(xiàn)在兩個方面,一個是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問題。由于建設(shè)渠道不一樣,采用的技術(shù)和平臺軟件也不盡相同,數(shù)據(jù)分割嚴(yán)重,這些是技術(shù)上的因素造成的。因此我們倡導(dǎo)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。另外還有機(jī)制上的問題,過去都是各自為政,你搞一套,我搞一套,發(fā)展到一定階段,當(dāng)大家都認(rèn)識到共享是非常必要的時候,又會涉及到把誰的拿出來共享、數(shù)據(jù)是完全開放還是局部開放、由誰來統(tǒng)一實(shí)施等問題,所以要從建設(shè)機(jī)制上來推進(jìn)共享,首先可以在政府部門電子政務(wù)中先行實(shí)踐,帶動全社會共建共享的逐步完善。
采訪手記:何止責(zé)任重大
今年3月,北京市房山區(qū)青龍湖鎮(zhèn)的85棟違規(guī)別墅被,退還了別墅區(qū)范圍內(nèi)非法占用的集體土地4.7畝,起因是由于國家進(jìn)行衛(wèi)星測量時發(fā)現(xiàn)了這片違法用地。這類利用高科技手段監(jiān)測到的違章建筑案例,不在少數(shù)。
測繪部門作為提供國土資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的源頭單位,為守護(hù)國土資源筑起第一道防線。
當(dāng)信息化與國土資源聯(lián)系在一起的時候,其意義何止“責(zé)任重大”這幾個字所能概括的。測繪學(xué)科主要由大地測量學(xué)、攝影測量與遙感學(xué)、地圖制圖與地理信息工程學(xué)、工程測量學(xué)、海洋測繪學(xué)等分支學(xué)科構(gòu)成。隨著現(xiàn)代技術(shù)革命浪潮的推進(jìn),特別是由于空間技術(shù)、信息技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展和在測繪領(lǐng)域的滲透與融合,從20世紀(jì)70年代開始,出現(xiàn)了以“3S”技術(shù)(全球定位系統(tǒng)GPS、遙感RS和地理信息系統(tǒng)GIS)為代表的現(xiàn)代測繪新技術(shù)體系,推動了世界范圍的傳統(tǒng)(模擬)測繪向數(shù)字化測繪的過渡與轉(zhuǎn)化,并繼而向信息化測繪方向升華。與此同時,傳統(tǒng)的測繪學(xué)科體系也發(fā)生了深刻的變化,發(fā)展了新興的地球空間信息學(xué)科體系。
關(guān)鍵詞:電子信息;數(shù)字圖像處理;教學(xué)改革
Research of teaching reforms on the course of digital image processing for electronic
information major
Qu Chengming, Meng Ying, Zhang Mingyan
Anhui polytechnic university, Wuhu, 241000, China
Abstract: Digital image processing is an important course of electronic information major. As a result of specific requirements in electronic information teaching, teaching contents arrangement, previous and follow-up course content articulation, experimental training and so on should be consistent with the professional training objectives. By the gradual implementation of teaching reforms in teaching process, students strengthen their professional theoretical foundation, and improve their ability of practice and innovation.
Key words: electronic information; digital image processing; teaching reforms
圖像是信息傳遞的重要媒介。數(shù)字圖像處理是當(dāng)今信息處理技術(shù)中發(fā)展很快且應(yīng)用面很廣的新興學(xué)科。數(shù)字圖像處理是理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的學(xué)科。數(shù)字圖像處理是高等學(xué)校信息類專業(yè)的重要專業(yè)課程,它的教學(xué)目的是使學(xué)生了解和掌握數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容與方法,為今后的深入研究和開發(fā)工作打下良好的基礎(chǔ)[1]。
目前對數(shù)字圖像處理課程教學(xué)改革的研究主要集中在以下幾個方面:
(1)從教材選擇、內(nèi)容講解、課程銜接、教學(xué)演示等方面探討本課程教學(xué)方法的改革[1];
(2)從學(xué)生科學(xué)思維能力和綜合運(yùn)用能力的培養(yǎng)、CAI引入教學(xué)等方面研究本課程教學(xué)改革[2];
(3)從數(shù)字圖像處理課程教學(xué)內(nèi)容體系、教材、教學(xué)方法與手段、實(shí)踐教學(xué)和師資隊(duì)伍等方面的建設(shè)與改革入手,探討精品課程建設(shè)和教學(xué)改革的途徑[3];
(4)從本課程實(shí)驗(yàn)改革角度出發(fā),針對數(shù)字圖像處理課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的不足,對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)改革[4,5]。
當(dāng)前對數(shù)字圖像處理課程教學(xué)的改革與實(shí)踐主要集中在教材、課程內(nèi)容更新,教學(xué)手段和方法的改進(jìn),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改進(jìn)等常規(guī)方面。
1 教學(xué)改革的目標(biāo)
數(shù)字圖像處理領(lǐng)域的重要內(nèi)容涵蓋范圍極其廣泛,教學(xué)內(nèi)容具有科學(xué)性、先進(jìn)性、系統(tǒng)性,課程容量大,牽涉的原理相對復(fù)雜,如影像灰度直方圖的概念、性質(zhì)及其應(yīng)用,圖像的空間域、頻率域增強(qiáng)與復(fù)原等內(nèi)容;并且每一領(lǐng)域牽涉到不同學(xué)科的相關(guān)知識,如分形特征提取、多分辨率分析法等內(nèi)容。針對不同的專業(yè)特點(diǎn)和學(xué)生的實(shí)際水平,如何取舍教學(xué)內(nèi)容,設(shè)計(jì)教學(xué)方法,就顯得尤為重要。
電子信息工程專業(yè)的目標(biāo)是培養(yǎng)能從事各類通信電子設(shè)備和信息系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用和開發(fā)的高級工程技術(shù)人才[6]。面向電子信息工程專業(yè)的數(shù)字圖像教學(xué)內(nèi)容和面向遙感科學(xué)與技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、測繪工程等專業(yè)的數(shù)字圖像處理教學(xué)是有區(qū)別的。主要為:
(1)強(qiáng)調(diào)圖像處理方法具體實(shí)現(xiàn)的理論思路而非一般概念;
(2)強(qiáng)調(diào)圖像處理方法具體實(shí)現(xiàn)的程序設(shè)計(jì)途徑而非熟悉一門圖像處理應(yīng)用軟件;
(3)強(qiáng)調(diào)利用軟硬件結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)圖像應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路而非熟悉一套圖像處理應(yīng)用系統(tǒng)的使用。
綜合以上區(qū)別,應(yīng)該從授課內(nèi)容、前后續(xù)課程內(nèi)容的銜接、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面妥善安排,從而達(dá)到以上所述的教學(xué)目標(biāo)。
2 授課內(nèi)容的安排
為使授課內(nèi)容適應(yīng)工科學(xué)生的特點(diǎn),應(yīng)結(jié)合電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),強(qiáng)調(diào)課程教學(xué)的理論性與實(shí)用性相統(tǒng)一。在教案、多媒體課件制作過程中,遵循這一原則,即:既注重本課程較強(qiáng)的理論性,又強(qiáng)調(diào)理論實(shí)現(xiàn)方面的可行性,制作出適合電子信息工程專業(yè)學(xué)生的教案和課件。
如在講授圖像的灰度變換時,在介紹基本概念的前提下,先明確圖像變換是一種數(shù)據(jù)處理方法,為此,以函數(shù)曲線形式讓學(xué)生直觀了解這種方法就是用一種數(shù)學(xué)函數(shù)來處理大量數(shù)據(jù):
(1)
由于該變換都是解析式,較抽象,因而給出圖1(a)的函數(shù)曲線,并且對于該函數(shù)還有很多變形形式[如圖1(b),(c)所示]:
(a) (b) (c)
圖1 圖像灰度變換函數(shù)曲線
針對以上變換方法,程序上是可以實(shí)現(xiàn)的,并且能夠得到圖像處理后的效果。
如針對圖1(c)的變換,給出該運(yùn)算的C函數(shù)代碼:
void Thresholding(unsigned char *ibuf, int width, int height, unsigned int thres )
{
unsigned int i,temp,len;
len = (unsigned short)width*(unsigned short)height;
for( i=0 ; i
{
temp = *ibuf;
if( temp > thres )
*ibuf++ = 255;
else
*ibuf++ = 0;
}
}
圖2是處理結(jié)果,其中圖2(a)為原圖像,圖2(b)為以圖1中的(b)為函數(shù)曲線處理的結(jié)果,圖2(c) 為以圖1中的(c) 為函數(shù)曲線處理的結(jié)果。
(a) (b) (c)
圖2 圖像灰度變換效果
3 前后續(xù)課程的銜接
課程內(nèi)容銜接與師資配置主要目標(biāo)是:
(1)恰當(dāng)處理從已知到未知的過渡嗎,使學(xué)生能較好、較快地接受新知識;
(2)恰當(dāng)處理內(nèi)容重復(fù)的問題,以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和效率。應(yīng)制定出相應(yīng)的授課教師配置方案,從教師教學(xué)和教學(xué)管理的角度滿足以上要求。
由于圖像處理中有些處理技術(shù)依賴于其他學(xué)科的理論基礎(chǔ)知識,而電子信息工程類學(xué)生以前從未接觸過這類知識,這要求授課教師必須要簡單、明了地介紹這類知識,讓學(xué)生易于接受的同時,還不會占用過多的時間與精力,主要是為學(xué)習(xí)圖像處理算法服務(wù)。如在講授圖像數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理的內(nèi)容時,電子信息類學(xué)生對數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)較陌生,突然要求學(xué)生接受這一概念比較困難,可以具體聯(lián)系圖像建立該方法的處理思路。又如在講述形態(tài)學(xué)操作中的結(jié)構(gòu)元素時,使用圖示的直觀理解,讓學(xué)生在知道圖像的前提下,聯(lián)系形態(tài)學(xué)理論,學(xué)習(xí)形態(tài)學(xué)處理方法中的“結(jié)構(gòu)元素”的物理意義,而對其學(xué)科背景及概念則盡量弱化。
對于圖像處理的有些內(nèi)容和前面課程存在重復(fù),盡量不在這些內(nèi)容上占用時間去講解。如圖像頻域變換中的離散傅立葉變換、離散余弦變換等,在前續(xù)課程信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理中學(xué)生已經(jīng)深刻理解,在圖像處理中只要強(qiáng)調(diào)圖像是“二維信號”,在FFT和DCT變換中注意是對“二維信號”進(jìn)行處理,強(qiáng)調(diào)與“一維信號”處理的區(qū)別即可。
4 教學(xué)方法改進(jìn)與更新
在遵循有利于發(fā)揮學(xué)生是教育主體,有利于學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí),有利于學(xué)生創(chuàng)新能力和素質(zhì)的培養(yǎng),有利于實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)和促進(jìn)學(xué)生個性的發(fā)展,有利于師生彼此促進(jìn)共同進(jìn)步的原則下,針對數(shù)字圖像處理課程的特點(diǎn),制定出一套適合電子信息工程專業(yè)的數(shù)字圖像處理的教學(xué)方法。
例如:在講授了圖像濾波內(nèi)容以后,為達(dá)到有利于學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)的目的,要求他們利用Matlab軟件編寫一個圖形用戶界面,能利用自己學(xué)過的不同濾波器處理同一幅圖像。這樣,在學(xué)生學(xué)習(xí)以后,發(fā)現(xiàn)自己所學(xué)的知識能立刻發(fā)揮作用,對此非常高興,而在完成這一任務(wù)的過程中,學(xué)生不但鞏固了自己所學(xué)的課程知識,而且編程能力也得到了提高。
5 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革
在學(xué)生掌握一定的基礎(chǔ)知識,具有一定的動手能力和思想方法后,應(yīng)找到所學(xué)技能在實(shí)際應(yīng)用中的切入點(diǎn)。改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,增加綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,使學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ匈|(zhì)的飛躍,分析問題、解決問題的能力得到進(jìn)一步提高并激發(fā)他們的創(chuàng)造能力就顯得尤為必要。為此,實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革有3點(diǎn)改進(jìn):
5.1 軟件實(shí)驗(yàn)與硬件實(shí)驗(yàn)相結(jié)合
在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排上,軟件實(shí)驗(yàn)安排Matlab,VC,Photoshop等處理圖像的軟件工具,使學(xué)生認(rèn)識到軟件處理圖像的巨大優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景。硬件實(shí)驗(yàn)安排以TMS320C6000 DSP為平臺的數(shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),從攝像頭的安裝、前向視頻采集電路的調(diào)試、CPU模塊的程序下載與仿真、后向視頻的顯示調(diào)試等方面給學(xué)生以硬件操作的訓(xùn)練,同時,在調(diào)試好硬件后,還需要調(diào)試CPU中的C代碼,以達(dá)到圖像處理效果。
5.2 代碼編寫與應(yīng)用軟件相結(jié)合
強(qiáng)調(diào)本專業(yè)學(xué)生代碼編寫能力,特別是在圖像處理程序編寫方面,但在此基礎(chǔ)上,一定要熟悉1~2種應(yīng)用圖像處理軟件的使用,同時對該應(yīng)用軟件相關(guān)處理功能能從概念和算法上加以理解,軟件實(shí)驗(yàn)主要采用VC和Matlab作為實(shí)驗(yàn)軟件,但也安排了2學(xué)時的Photoshop實(shí)驗(yàn),以讓學(xué)生了解和使用圖像處理應(yīng)用軟件。
5.3 綜合性實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用系統(tǒng)相結(jié)合
積極開展綜合性、應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)的開發(fā),讓學(xué)生了解圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域,如在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中,帶領(lǐng)學(xué)生實(shí)習(xí)在發(fā)電廠集控室鍋爐火焰圖像的采集顯示,醫(yī)院CT、超聲圖像的采集與處理等。畢業(yè)設(shè)計(jì)課題安排諸如“車牌識別系統(tǒng)中車牌識別的算法實(shí)現(xiàn)”“智能安防系統(tǒng)中視頻圖像的特征分析”等應(yīng)用研究與實(shí)踐。
6 結(jié)束語
通過改革,電子信息類專業(yè)的數(shù)字圖像處理課程能夠較好地安排課程理論與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,使電子信息工程專業(yè)學(xué)生建立起信息處理的基本概念,熟悉圖像處理的基本理論與方法,在擴(kuò)大學(xué)生知識面,提高學(xué)生提出和分析問題能力的同時,通過授課和實(shí)驗(yàn)方法與內(nèi)容的調(diào)整,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性,培養(yǎng)學(xué)生掌握、跟蹤科學(xué)技術(shù)發(fā)展,綜合知識應(yīng)用,開發(fā)和創(chuàng)新的能力。
參考文獻(xiàn)
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[4] 李曉輝,吳蓓.數(shù)字圖像處理課程實(shí)驗(yàn)改革與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究[J].高等理科教育,2003,4:100-103.
關(guān)鍵詞:資源環(huán)境科學(xué) 資源環(huán)境信息學(xué) 課程建設(shè)
中圖分類號:G4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1673-9795(2014)03(b)-0099-03
當(dāng)代社會信息技術(shù)迅猛發(fā)展,利用信息技術(shù)為資源環(huán)境科學(xué)服務(wù)是大勢所趨[1~2]。資源環(huán)境信息學(xué)(informatics of resources and environment)就是面向資源環(huán)境領(lǐng)域的數(shù)據(jù)、信息和知識,將計(jì)算智能應(yīng)用于資源環(huán)境分析和評價,為資源開發(fā)和環(huán)境保護(hù)及管理提供方法和理論支持,使之走上可視化、數(shù)字化、智能化、精確化、高效化的道路[3~5]。近十年來,國內(nèi)各高校資源環(huán)境和環(huán)境工程專業(yè)相繼開設(shè)了“資源環(huán)境信息學(xué)”方向的課程,不斷充實(shí)資源環(huán)境科學(xué)的教學(xué)體系,為培養(yǎng)符合社會需要的人才作出了積極努力和探索[6~8]。
資源環(huán)境信息方向人才是國家緊缺人才,探索資源環(huán)境信息學(xué)的課程創(chuàng)新,對資源創(chuàng)建環(huán)境科學(xué)專業(yè)高效的教學(xué)體系,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,向“知識―素質(zhì)―能力”型教育模式轉(zhuǎn)變,具有積極意義。學(xué)校要為學(xué)生掌握扎實(shí)專業(yè)知識、提高實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新能力搭建堅(jiān)實(shí)的平臺,使培養(yǎng)的人才能適應(yīng)21世紀(jì)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。
1 國內(nèi)“資源環(huán)境信息學(xué)”課程設(shè)置與教學(xué)體系存在的主要問題
1.1 “資源環(huán)境”與“信息”融合度不夠
資源環(huán)境信息學(xué)的著眼點(diǎn)應(yīng)該是“資源與環(huán)境”問題,信息技術(shù)是方法和工具。但在現(xiàn)階段,不少高校院系在師資和教材都不到位的情況下倉促上馬,開設(shè)資源信息學(xué)課程,造成信息技術(shù)和理論知識與資源環(huán)境問題脫節(jié),與資源環(huán)境問題實(shí)例結(jié)合少,難以突出課程特色。如大部分高校的環(huán)境科學(xué)專業(yè)都開設(shè)了《環(huán)境信息系統(tǒng)》課程,但實(shí)際教學(xué)大多采用的仍然是地信專業(yè)的《地理信息系統(tǒng)》作為教材,教學(xué)內(nèi)容上沿用地信專業(yè)的教學(xué)思路,缺乏與環(huán)境問題的結(jié)合,達(dá)不到應(yīng)有的教學(xué)效果。且各校開設(shè)的資源信息學(xué)課程,多偏重傳統(tǒng)資源學(xué)的教學(xué)思路,與信息學(xué)結(jié)合不夠。
1.2 缺乏實(shí)踐教學(xué)
資源環(huán)境信息學(xué)本身是一門實(shí)踐性強(qiáng),面向應(yīng)用的學(xué)科。但在教學(xué)中,相關(guān)課程的教師,特別在國內(nèi)非重點(diǎn)大學(xué)的資源環(huán)境專業(yè),教師沒有科研支撐,缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),加上教學(xué)素材不足,教學(xué)成了無源之水,只能照本宣科,極易脫離實(shí)際。如《環(huán)境遙感》課程,多由原非環(huán)境專業(yè)方向的教師承擔(dān),缺乏環(huán)境專業(yè)的知識背景和科研經(jīng)驗(yàn)。這種情況下導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容只能“遙感概論”為主,而沒有結(jié)合環(huán)境學(xué)的案例進(jìn)行講解,不符合應(yīng)用型課程的教學(xué)特點(diǎn)。如果由環(huán)境專業(yè)出身的老師授課,則會出現(xiàn)缺乏信息學(xué)知識,教學(xué)能力跟不上教學(xué)要求的情況。資源信息學(xué)的教學(xué)同樣面臨問題,基于測繪學(xué)、勘探學(xué)的傳統(tǒng)專業(yè)如礦產(chǎn)資源信息學(xué)、海洋資源信息學(xué)等可由傳統(tǒng)信息技術(shù)升級實(shí)現(xiàn),過渡的難度較小,而如水資源信息學(xué)、生物資源信息學(xué)轉(zhuǎn)型的難度很大,極易脫離實(shí)踐而依賴?yán)碚摗?/p>
1.3 綜合運(yùn)用能力培養(yǎng)不足
環(huán)境信息技術(shù)綜合性強(qiáng),涉及領(lǐng)域多。比如,要完整開發(fā)一個資源環(huán)境信息系統(tǒng),制作出某地區(qū)的大氣污染情況分布專題圖,就必須使用到環(huán)境化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、遙感及圖像處理、地理信息系統(tǒng)等知識。一味孤立地學(xué)習(xí)以上各類知識,不通過課程將上述內(nèi)容整合,使學(xué)生對所學(xué)知識融會貫通,且無法通過實(shí)踐鍛煉,走向社會以后,面對一些實(shí)際工作會感到無從下手。而在現(xiàn)階段的教學(xué)體系中,資源環(huán)境科學(xué)專業(yè)的資源環(huán)境信息教學(xué)尚難以將上述知識進(jìn)行整合,對學(xué)生進(jìn)行綜合能力培養(yǎng)。再如在資源調(diào)查與評價中,政府各部門已普遍使用了GIS系統(tǒng)進(jìn)行信息處理、統(tǒng)計(jì)分析。廣大的資源科學(xué)專業(yè)畢業(yè)生,必須了解到一個GIS前期計(jì)劃設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集,中期數(shù)據(jù)處理分析、調(diào)查,后期制圖、結(jié)論評價等各階段的基本過程,形成完整的思路,在未來的工作中,才能胸懷全局,心中有數(shù)。
1.4 “資源信息”與“環(huán)境信息”未能有機(jī)融合
資源與環(huán)境二者相互依存相互轉(zhuǎn)化,是人類社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。當(dāng)人類以己為中心,只顧利用資源而忽視環(huán)境保護(hù),將出現(xiàn)嚴(yán)重的生態(tài)失衡和環(huán)境危機(jī)等問題,從而制約人類社會可持續(xù)發(fā)展。資源與環(huán)境是一對矛盾統(tǒng)一體,相輔相成,相生相克,開發(fā)利用自然資源會影響自然環(huán)境生態(tài),而強(qiáng)調(diào)生態(tài)環(huán)境保護(hù)也可能限制經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。如果孤立地研究“資源”或“環(huán)境”,尤如盲人摸象,視野狹窄。資源與環(huán)境專業(yè)通常同屬一院,公共基礎(chǔ)課內(nèi)容相通,也是為了培養(yǎng)學(xué)生的宏觀視角。資源信息學(xué)和環(huán)境信息學(xué)的基本研究方法是一致的,研究工具大體相同,只是研究角度不同,出發(fā)點(diǎn)不同,但在現(xiàn)階段,“資源信息學(xué)”與“環(huán)境信息學(xué)”各自的教學(xué)體系尚不成熟和完備,如何實(shí)現(xiàn)資源觀點(diǎn)與環(huán)境觀點(diǎn)的融合,引導(dǎo)資源學(xué)專業(yè)和環(huán)境學(xué)專業(yè)的學(xué)生辯證思維,進(jìn)行宏觀思考,尚有待在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行探索。
2 “資源環(huán)境信息學(xué)”課程建設(shè)不力的主要原因
2.1 對資源環(huán)境信息學(xué)的重要性認(rèn)識不足
國內(nèi)高校的資源環(huán)境科學(xué)或資源環(huán)境工程專業(yè)的教學(xué)體系,一般依托學(xué)校專業(yè)背景和院系師資,會設(shè)置“資源(環(huán)境)生態(tài)、資源(環(huán)境)經(jīng)濟(jì)、資源(環(huán)境)評價”、等幾個主要方向,而對于“資源(環(huán)境)信息”這個近十年才逐漸形成并發(fā)展的學(xué)科方向,從上至下,尚未形成統(tǒng)一的認(rèn)識,各界投入明顯不足。
在歐美和日本等發(fā)達(dá)國家高校,“資源(環(huán)境)信息學(xué)”在不少高校已成為資源(環(huán)境)科學(xué)專業(yè)的專業(yè)必修課程,甚至是學(xué)位課程,資源(環(huán)境)信息方向已與其他傳統(tǒng)領(lǐng)域一起構(gòu)成資源環(huán)境科學(xué)的課程體系。另外,已有大學(xué)開設(shè)了獨(dú)立的資源(環(huán)境)信息學(xué)本科專業(yè),制定了較完善的培養(yǎng)方案,培養(yǎng)資源環(huán)境信息學(xué)專業(yè)人才。同時有些高校成立了資源(環(huán)境)信息學(xué)院,并開設(shè)了碩士點(diǎn)??梢钥闯?,資源環(huán)境信息學(xué)的學(xué)科建設(shè)是與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度直接關(guān)聯(lián)的。
在國內(nèi),由于信息技術(shù)起步較晚,在資源環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用尚不成熟,同時受師資力量和軟硬件條件的限制,相關(guān)課程的設(shè)置隨意性強(qiáng),課程建設(shè)投入少,這與信息技術(shù)在資源環(huán)境科學(xué)中的日益重要地位明顯不相符,也不符合社會發(fā)展對資源環(huán)境應(yīng)用型人才的要求。從目前的社會需求來看,重視資源環(huán)境信息學(xué)的教學(xué),培養(yǎng)具備資源環(huán)境信息學(xué)素養(yǎng)的人才,在緩解資源環(huán)境科學(xué)畢業(yè)生就業(yè)壓力上有較大的潛力。
2.2 教學(xué)目標(biāo)不清晰,課程體系不完善
現(xiàn)階段國內(nèi)高校資源環(huán)境科學(xué)專業(yè)對資源環(huán)境信息方向的認(rèn)識尚不成熟,仍處于探索實(shí)踐階段,對于此類課程的意義和培養(yǎng)目標(biāo)缺乏清晰的認(rèn)識,造成教學(xué)計(jì)劃定位模糊,課程設(shè)置無特色,教學(xué)內(nèi)容前后重復(fù)矛盾,缺乏連續(xù)性和邏輯性,綜合應(yīng)用更是紙上談兵。資源環(huán)境信息學(xué)的教學(xué)研究幾近空白,各級精品課程無人申報,長此以往,前景堪憂。資源環(huán)境信息學(xué)亟待教育主管部門的重視和扶持,亟待高校院系加大投入,組織攻關(guān)。
2.3 師資力量不足和教材建設(shè)不力
資源環(huán)境信息學(xué)教學(xué)效果差的重要原因是師資力量和教學(xué)資源缺乏,特別是對于大量省屬普通本??圃盒?,教師們常常是心有余而力不足。國內(nèi)大學(xué)尚沒有資源(環(huán)境)信息學(xué)本科專業(yè),自然沒有專業(yè)完全對口的教師。此方向課程的老師主要由具有“資源環(huán)境”或“信息”某一方向的老師通過自學(xué)或進(jìn)修來擔(dān)任,不但要花費(fèi)大量精力,教學(xué)質(zhì)量也難以保證,甚至有些學(xué)校還存在相關(guān)課程無人愿意接手的尷尬狀況。
另外,資源環(huán)境信息學(xué)課程教材建設(shè)不力,缺乏精品教材?!顿Y源信息學(xué)》《資源信息系統(tǒng)》《環(huán)境信息系統(tǒng)》《環(huán)境遙感》等近年也有多種教材和專著出版,但有的內(nèi)容龐雜,理論性過強(qiáng),有的與資源環(huán)境專業(yè)結(jié)合不緊密,缺乏案例,又無配套素材和數(shù)據(jù),師生使用不便,導(dǎo)致這些教材的實(shí)際采用率有限,師生反響平平。
3 資源環(huán)境信息學(xué)教學(xué)創(chuàng)新思路探討
3.1 制定符合社會需要的培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)計(jì)劃
社會需求是大學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的基本出發(fā)點(diǎn)。資源環(huán)境科學(xué)專業(yè)方向培養(yǎng)的人才要具有鮮明的專業(yè)特色,突出專業(yè)優(yōu)勢,才是資源環(huán)境科學(xué)專業(yè)立足和發(fā)展的根本。進(jìn)行21世紀(jì),計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)全面普及,各行各業(yè)都會直接或間接地使用到信息技術(shù),利用信息技術(shù)來輔助處理復(fù)雜的資源環(huán)境問題具有傳統(tǒng)方法不可替代的優(yōu)勢。
對于普通的資源環(huán)境科學(xué)和資源環(huán)境工程專業(yè),需要讓同學(xué)們了解地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)的基本知識、基本技能,具有運(yùn)用地理信息系統(tǒng)分析和解決資源環(huán)境問題的基本技能及初步的研究和管理能力, 為資源環(huán)境信息管理培養(yǎng)專業(yè)的信息服務(wù)人員。
根據(jù)國內(nèi)實(shí)際情況,參考國外比較成熟的經(jīng)驗(yàn),國內(nèi)普通高校的資源環(huán)境信息學(xué)相關(guān)專業(yè)可以先確定培養(yǎng)目標(biāo),從以下三個方面設(shè)立教學(xué)目標(biāo)并制定教學(xué)計(jì)劃:(1)資源環(huán)境專業(yè)專題電子地圖制作。學(xué)生根據(jù)所學(xué)相關(guān)技術(shù),可以使用各類素材和GIS軟件,完成多種資源和環(huán)境相關(guān)的專題圖,如區(qū)域污染企業(yè)分布圖、土地資源適宜性評價圖等;(2)面向?qū)嶋H應(yīng)用,進(jìn)行資源環(huán)境空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的處理分析,完成資源環(huán)境的評價管理等工作;(3)掌握GIS平臺二次開發(fā)技術(shù),在基礎(chǔ)軟件上完成資源環(huán)境科學(xué)各個應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)平臺建設(shè),包括軟件分析與工具開發(fā)。
3.2 教學(xué)內(nèi)容的組織與創(chuàng)新
學(xué)習(xí)和借鑒國際國內(nèi)一流大學(xué)課程的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合各校資源環(huán)境專業(yè)實(shí)際情況以及課程建設(shè)現(xiàn)狀,對資源環(huán)境信息學(xué)方向系列課程進(jìn)行全面建設(shè)與改革。包括課程體系的邏輯完整性構(gòu)建,分析各相關(guān)課程知識結(jié)構(gòu),明確先導(dǎo)和后續(xù)課程,建立完整的課程體系。
建議整合《資源環(huán)境遙感》《地理信息系統(tǒng)》《資源(環(huán)境)調(diào)查與評價》《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)》《資源(環(huán)境)監(jiān)測》《資源環(huán)境信息管理》等課程,建立完整而科學(xué)的課程體系與模式。完善“資源環(huán)境綜合信息”課程,面向應(yīng)用和綜合集成,將前期課程知識點(diǎn)串成知識鏈,并通過全程項(xiàng)目跟蹤實(shí)習(xí),引導(dǎo)學(xué)生動手動腦,全面提升綜合能力。例如,在前期《環(huán)境監(jiān)測》《環(huán)境化學(xué)》等課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)中,可以依據(jù)空間數(shù)據(jù)的樣點(diǎn)分布要求進(jìn)行采樣點(diǎn)的設(shè)置,在采樣的同時,利用手持GPS等工具記錄坐標(biāo)信息,可以為后期的環(huán)境信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造條件。前期課程得到的資源環(huán)境屬性數(shù)據(jù),可作為《資源環(huán)境信息系統(tǒng)》課程上機(jī)實(shí)驗(yàn)時的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)使用。通過以上連貫的實(shí)踐學(xué)習(xí),同學(xué)們可以較深刻地理解資源環(huán)境信息系統(tǒng)屬性數(shù)據(jù)的獲取和導(dǎo)入方式、空間數(shù)據(jù)的獲取及與屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)接方式,最終得到該區(qū)域直觀的資源環(huán)境指標(biāo)專題圖。這樣的教學(xué)效果比完全使用二手?jǐn)?shù)據(jù)資料更加符合實(shí)踐教學(xué)規(guī)律,也沒有重復(fù)增加教學(xué)成本,但要求教學(xué)計(jì)劃和課程設(shè)置更加科學(xué)和細(xì)致。
3.3 加強(qiáng)教學(xué)資源建設(shè)
高校資源與環(huán)境科學(xué)院系可以適當(dāng)政策傾斜,激勵優(yōu)秀教師進(jìn)行教材的創(chuàng)編工作,并不拘一格,吸引跨專業(yè)老師合作,協(xié)調(diào)組織各級環(huán)保機(jī)構(gòu)、資源環(huán)境信息研究院所、遙感研究所等力量,針對當(dāng)前資源環(huán)境學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀,結(jié)合教學(xué)實(shí)踐,提供素材,引入最新科研成果,編寫符合不同層次、不同程度需求的資源環(huán)境信息學(xué)系列教材。
資源環(huán)境信息學(xué)相關(guān)各門課程,均需要大量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)工作。對于大部分資源環(huán)境遙感圖像、空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù),各普通高校難以直接采集或保證足夠經(jīng)費(fèi)采購,只能依靠教材提供和網(wǎng)絡(luò)搜索,遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了教學(xué)需要。鑒于資源環(huán)境信息學(xué)的學(xué)科特點(diǎn),教委或高校組織協(xié)調(diào),建立適應(yīng)教學(xué)要求、統(tǒng)一管理的網(wǎng)絡(luò)共享資源環(huán)境資源數(shù)據(jù)庫,有利于解決資源環(huán)境信息教學(xué)資源缺乏和無序使用引發(fā)的知識產(chǎn)權(quán)糾紛問題。
4 資源環(huán)境信息學(xué)的教學(xué)實(shí)踐與展望
湖北工程學(xué)院農(nóng)學(xué)院自2002年開設(shè)《環(huán)境信息系統(tǒng)》至今,一貫重視資源環(huán)境信息學(xué)方向的教學(xué)研究和課程建設(shè)工作,從十年前的一個專業(yè)一個班一門課,發(fā)展到2013年本院及二級學(xué)院、本???,4個專業(yè)10多個班5~6門課的教學(xué)規(guī)模,逐漸形成了以社會需求為導(dǎo)向,以提高學(xué)生應(yīng)用能力為目標(biāo)的教學(xué)思路和課程體系。
學(xué)院將“資源環(huán)境信息學(xué)”方向確定為“環(huán)境科學(xué)”專業(yè)和“農(nóng)業(yè)資源利用”專業(yè)的各自主要培養(yǎng)方向之一,不斷完善培養(yǎng)方案,改進(jìn)課程體系。目前,經(jīng)過多年教學(xué)實(shí)踐,該教學(xué)方向已經(jīng)形成了由三名青年骨干教師為核心的教學(xué)團(tuán)隊(duì),1人為資源環(huán)境信息工程博士,1人為在讀博士,均具有交叉學(xué)科知識背景和出國進(jìn)修訪學(xué)經(jīng)歷,有多年的教學(xué)和工作經(jīng)驗(yàn)。團(tuán)隊(duì)教師多次參加省級、校級講課競賽并獲獎。
該教學(xué)團(tuán)隊(duì)朝氣蓬勃,具有創(chuàng)新精神,勇于實(shí)踐,構(gòu)建了較完備的資源環(huán)境信息學(xué)課程群,按照高中低三層次開展教學(xué),教學(xué)目標(biāo)明確,思路清晰。第一層次,在大一下或大二上學(xué)期開設(shè)《資源環(huán)境信息學(xué)概論》課程,使學(xué)生全面了解本領(lǐng)域基本知識、應(yīng)用范圍和研究方法。開設(shè)上機(jī)實(shí)驗(yàn),使學(xué)生初步使用地信軟件的基本操作,如地圖數(shù)字化、空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)輸入和關(guān)聯(lián),簡單的空間分析及遙感圖像識別入門;第二層次,中高年級開設(shè)專業(yè)選修課,如《地理信息系統(tǒng)》《遙感導(dǎo)論》《資源環(huán)境調(diào)查與評價》,拓展專業(yè)理論知識,強(qiáng)調(diào)動手能力,進(jìn)行較多的戶外作業(yè)和機(jī)房實(shí)驗(yàn)。以上課程均打通資源和環(huán)境專業(yè),整體教學(xué)方案一致,由任課老師根據(jù)專業(yè)特點(diǎn),靈活調(diào)整教學(xué)案例,既能保持資源環(huán)境專業(yè)內(nèi)在統(tǒng)一,又能兼顧專業(yè)差別;第三層次,開設(shè)《資源環(huán)境綜合信息》課程,面向?qū)嵺`應(yīng)用,進(jìn)行科研式教學(xué),要求同學(xué)們組成小組,撰寫項(xiàng)目計(jì)劃,展開調(diào)查研究,將信息學(xué)方法全面運(yùn)用到具體資源環(huán)境調(diào)查評價工作去,并輸出結(jié)果得到結(jié)論。該課程實(shí)現(xiàn)了與其他若干課程如《環(huán)境化學(xué)》《土壤學(xué)》《水(大氣)污染控制工程》的教學(xué)對接。感興趣和有能力的同學(xué),還可根據(jù)老師指導(dǎo),將教學(xué)內(nèi)容不斷深入并作為畢業(yè)論文選題,對就業(yè)和考研大有裨益。
院系重視和支持資源環(huán)境信息學(xué)的課程建設(shè),提供專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)進(jìn)行機(jī)房改造,儀器及軟件資料采購。團(tuán)隊(duì)積極申報省市各級科研題目,就近開展科研工作,帶領(lǐng)學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)。團(tuán)隊(duì)注重搜集教學(xué)資源,關(guān)注最新教材和素材,使用最新的教學(xué)輔助軟件,取得了較好的教學(xué)效果。經(jīng)過統(tǒng)計(jì),以資源環(huán)境信息為就業(yè)和考研方向的學(xué)生比率逐年上升。
近年來,各高校和研究機(jī)構(gòu)在資源環(huán)境信息方向的科研投入不斷加大,此方向的研究生陸續(xù)畢業(yè),他們具有良好的科研實(shí)踐和綜合能力,隨著他們充實(shí)到高校教師隊(duì)伍,會給學(xué)科發(fā)展帶來強(qiáng)大動力??梢灶A(yù)見,隨著社會經(jīng)濟(jì)的需求日益加大,資源環(huán)境信息方向的課程將更加受到重視,教學(xué)體系將不斷完善,課程設(shè)置將更為合理,實(shí)踐性綜合課程將更加突出,人才培養(yǎng)質(zhì)量也將邁上新的臺階。
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