地學與3S技術實驗實訓中心的建設與思考

熊建新， 彭保發， 陳端呂， 王文輝

（湖南文理學院資源環境與旅游學院，湖南常德 415000）

0 引言

2010年3月，中央財政決定在原“中央與地方共建高等學校專項資金”的基礎上，設立支持地方高校發展專項資金（2010～2012），支持地方高校的重點發展和特色辦學［1］。湖南文理學院緊抓這一千載難逢的契機，積極申報，成功獲得立項。“地學與3S技術實驗實訓中心”（以下簡稱“中心”，“3S”是指RS、GIS和GPS）是由我校資源環境與旅游學院的氣象園、天文臺、地質室、地圖室、土壤室、測量室、地理信息系統室、旅游管理信息系統室、野外實習裝備室合并組建而成。2001年被確認為校級實驗中心，其中，氣象園、天文臺和地質室于2009年被評為湖南省優秀科普基地。“中心”共覆蓋6個專業約1 600名本科學生的實踐教學。主要承擔地理科學專業、地理科學（GIS方向）基礎實驗、專業實驗和創新實驗實訓，并承擔旅游管理、旅游管理（酒店管理方向）、城市規劃、農學等專業的部分實驗。同時，提供相關專業畢業論文（設計）、課程設計的實驗條件，承擔校級選修課天文學概論、自然科學導論、可持續發展概論等課程和校內外科普活動的開放性實驗教學任務。

1 創建的意義和必要性

1.1 創建的意義

隨著世界關注的數字地球、數字城市、資源利用、環境保護、防災減災、低碳經濟、城鄉統籌等科學領域的迅速發展，對高校相關專業人才的培養也有了新的更高的要求。實驗實訓是地學類學科的基石，也是科學創新的源泉。建設高水平的“中心”，對提升相關專業實踐教學水平，培養相關專業應用型，創新型人才具有重要意義。

資源環境與旅游學院是湘西北相鄰七市州（岳陽、益陽、婁底、常德、張家界、湘西州、懷化）唯一的全日制地理科學及地理科學（GIS方向）本科教學點。地理科學專業已列為教育部高等學校Ⅰ類特色專業建設點，“地理學”是湖南文理學院5個重點建設的一級學科之一，“產業經濟學”是學校6個省級重點建設二級學科之一，“中心”是支撐學科發展的基石。因此建設一個高水平的“中心”對加強產學研結合、對發展優勢學科、對環洞庭湖地區和湘西北地區乃至武陵山片區區域經濟發展都具有重要意義。

1.2 創建的必要性

（1）增加實驗實訓設備。隨著“中心”覆蓋的相關專業招生規模的擴大，承擔的相關校級選修課開放實驗面向學生人數增加，原有實驗實訓設備的臺（套）數已嚴重不夠，急需合理增加“中心”實驗實訓設備的臺（套）數。

（2）更新實驗技術。隨著地學及“3S”領域新方法、新技術、新設備的不斷涌現，現有實驗教學設備和手段遠落后于本領域新技術的發展，部分實驗儀器設備已不能完全滿足本科生實踐教學和教學改革的需要，實驗實訓儀器設備的更新和補充刻不容緩，“中心”的更新擴建建設迫在眉睫。

（3）構建新的實驗教學體系。為了改革高校人才培養模式，地理科學、地理信息系統等相關專業人才培養方案進行了修訂，構建了新的實踐教學體系，增加了培養學生專業能力和創新能力的集中實踐環節，加大“三性”實驗實訓項目比例，提高學生實踐環節和創新創業能力的學分比例，改造和增設順應社會需要的應用性課程和實驗實訓項目等，“中心”需要配置相應的實驗實訓設備予以保障與支撐。

（4）建設省校重點實驗室。為了完善與提升與中心關聯的湖南省重點研究基地、湖南省優秀科普基地、湖南省重點建設學科、湖南文理學院重點學科、湖南文理學院示范教學團隊的科研平臺條件，滿足學生在環洞庭湖區資源利用、環境保護、防災減災、城鄉規劃等領域的研究性學習與創新實驗項目研究的需要，培養學生科學思維能力與創新創業能力，有效開展師生聯動的“產學研”服務工作。

2 創建的思路與內容

長期以來，“中心”堅持以培養地方應用型人才為根本，以本科教學為中心。通過學習和借鑒兄弟院校的先進經驗［2-12］，結合學校的人才培養目標和實驗室的基礎條件，確定了“中心”創建的思路為“基礎性+先進性+應用性”。即夯實基礎。增大常規儀器套數，特別是傳統氣象氣候、地質水文和地圖測量儀器，保證實訓過程中人手一套，讓學生在實訓中動手操作的機會多，確保學生動手操作的實效性。體現先進。結合洞庭湖專題研究、災害學、環境監測與評估、計量地理學、地理調查研究方法、地理信息系統、遙感系統、全球定位系統、城市規劃等課程，按照科學性、系統性與實用性有效結合的原則，保證實驗內容具有可選擇性、探索性，實驗手段具有科學性、新穎性，合理配置現代教學實驗和科研創新設施，培養學生實驗探究和創新能力。加強應用。在區域資源利用、土地利用規劃、環境建設、防災減災、城鄉規劃、旅游開發等領域，發揮“中心”優勢，帶領學生參加產學研及創新實踐項目，使學生獲得必要的基本訓練，構建應用型人才培養模式，通過“滲透式”和“融合式”的教學與實踐過程，使學生掌握創業、就業所需要的相關知識和技能。

2.1 夯實自然地理綜合實驗室

自然地理綜合實驗室現有10門課程開設實驗項目36個，即地質學基礎實驗（礦物鑒定、巖石鑒定、礦床認識、化石鑒定、地質圖編制、野外地質考察），水文學實驗（河流水情要素、湖泊水文、地下水觀測、水指標、工業污水指標、空氣總懸浮顆粒測定、室內空氣中污染成分分析、固體廢棄物處理），氣象學與氣候學、農業氣象學實驗（溫度變化、氣壓變化、濕度、降水變化觀測與分析、聯合觀測），植物學實驗（植物的器官、植物的自然分類、植物的生態類群分析、植物群落調查與分析、植物標本的采集與制作），地貌學實驗（地形圖地貌判讀、航空照片判譯、衛星照片判譯、微地貌測量、地貌圖繪制），土壤地理學實驗（土壤剖面觀察、土壤標本采集、土壤PH值與水分測定、土壤全氮、有效磷與有機質分析），地球概論（星空觀察、觀察太陽、觀察月球、觀察月相、天文綜合觀測）。圍繞自然地地理、區域資源利用和生態環境保護新增校內實訓實踐基地項目7個，即野外綜合實習、土壤綜合實驗、氣象要素綜合觀測、水質綜合測定、水質綜合分析流、速流量測量、水位測量，新增科研平臺項目1個，即植物群落結構調查與評價。

2.2 強化“3S”技術實驗實訓與應用室

該室主要承擔地理信息系統開發與應用、管理信息系統、遙感、測量學、地圖學、計算機輔助制圖、計量地理學等的實踐教學工作，使學生能靈活運用GIS為資源管理、設施管理、城市和區域的規劃、人口和商業管理、環境保護、災害預測、城市規劃建設服務。

GIS技術應用實驗主要針對實際問題，特別是資源環境問題，利用GIS工具對地理空間數據進行分析，以輔助決策，是運用空間信息的工程人員應具備的一項GIS綜合應用能力。對于GIS軟件的基本操作實驗都已開出，包括地理空間數據采集、數據建庫、空間數據分析和專題地圖制圖，現有軟件主要是Mapinfo、ViewGIS、Geostar 3個基礎軟件，在綜合應用上存在局限性。擬增加一個校內實訓的綜合性實驗，即地理信息系統綜合應用試驗。同時對軟件進行升級，購置ESRI的Arcinfo主要模塊和相應的硬件設備。

GIS系統分析設計與二次開發是地理信息系統、管理信息系統、旅游管理信息系統的一項重要實驗內容，主要進行系統的需求分析、總體設計、詳細設計，運用VB.NET語言進行軟件開發，利用MapObjects進行地理信息系統（GIS）的二次開發，達到主界面實現與主要功能的編碼實現。

遙感實驗主要是了解立體成像機理，學習航片判讀的基本原理和判讀標志的建立方法及內容，掌握使用遙感軟件進行遙感圖像及其數據處理的方法，為地理信息數據分析提供準確有數據源。已開設實驗有遙感像片標志判別、像片立體觀察和遙感圖像處理，但購置的圖像處理軟件為Imageinfo，需要增加儀器套數和對軟件功能進行升級。擬增設遙感綜合應用試驗并進行配套儀器的購置。

測量學實驗要求掌握測量儀器操作的基本技能和信息采集的基本方法，提高實地測圖及繪圖的能力。現開設的普通水準測量、經緯儀的使用、水平角測量、綜合測量等實驗項目需擴充儀器套數，擬增設校內實訓的綜合性實驗項目“全站儀測繪地形圖”、“GPS綜合應用試驗”，購置全站儀和GPS。

地圖學實驗讓學生能獨立判讀地形圖，認識地形圖各種符號系統，在野外能靈活運用地圖判識地形、地貌與地物，能獨立設計并完成專題地圖制作。現開設的實驗項目基本上覆蓋了課程內容。擬針對“地形圖閱讀量算”和“專題地圖編繪”2個項目添置相應套數的地圖量距儀和寬幅掃描儀。

計算機輔助制圖實驗主要是掌握AutoCAD軟件各功能模塊與使用方法，培養學生運用輔助制圖進行規劃設計的能力。開設的實驗項目擬對相應的硬件進行升級，配置PC圖形工作站。

計量地理學實驗主要通過運用計算機軟件進行地理數據的處理、分析和建立模型，使學生在理解地理數據處理的數學原理和方法外，不停留在簡單的數學計算上，更多地是利用現代數學方法運用于地理系統，培養學生的實踐能力。已開設的主要實驗項目有分析軟件操作、地理數據的描述性統計分析、地理系統的假設檢驗與方差分析、地理要素的相關回歸分析、地理系統優化、地理系統預測。擬對分析軟件進行升級。

2.3 提升區域資源環境創新實驗室

區域資源環境創新實驗室主要是圍繞專業教學大綱，在完成和掌握了專業課程的驗證性實驗、設計性實驗、綜合性實驗的基礎上，依托建成的實踐性教學平臺，針對專業教師的科研方向，利用“3S”技術的方法和手段，從資源利用、區域規劃、土地生態利用、減災防災、環境質量評價、低碳經濟等方面開設“氣候變化數值模擬”、“區域規劃設計”、“災害評估與監測”、“洞庭湖濕地調查與生態監測”、“減排增匯計量監測”等創新平臺和科研平臺實驗，開展研究型實驗教學，研究區域資源利用、生態過程及其環境效應。作為開放式實驗室，實驗操作以分組分時段的方式進行，添置儀器以先進性為原則，宜精不宜多。

3 預期效益分析

3.1 教學效益

“中心”建成后，擴大了實驗規模，整合了資源優勢，構建了完整的實驗體系，可提供先進的實驗條件，滿足全校相關專業的實驗教學的需要。實驗類型和內容發生了結構性變化，擴充校內實訓實踐基地項目3個，將驗證性實驗改進為設計性實驗的校內實訓實踐基地項目7個，新增校內實訓實踐基地項目7項，新增創新基地項目5個，設計性、綜合性、創新性實驗類型總數達70個，占所有實驗項目的72.16%。每年參加實驗學生人數500～600人/a，課程實驗約15萬時/a，畢業設計約4.5萬·時/a，校內實訓實踐基地項目可實現1或2人一組，實驗開出率為100%。

3.2 科研提升

“中心”建成后，改進科研平臺1個，新增科研平臺4個。保證了學生創新性實驗的按質完成，使學生參與更多的科研項目，實現資源共享，可以預計，“中心”建成后科研平臺中大型儀器設備使用率更高，將超過7 h/d。可保質保量完成湖南省洞庭湖區域發展研究基地師生聯合承擔的所有課題任務，完成現有師生正在主持的國家級、省級項目。在此基礎上，充分發揮建成的實驗室條件，爭取師生更多地承擔國家級、省部級和校級教研科研項目，提高科研實力，加速學科專業發展。

3.3 特色凸顯

“中心”作為教育部高等學校特色專業的支撐平臺，主要是突出兩方面的特色：① 落實重能力重應用的復合型人才培養，適應現代社會市場對人才的需求;②對環洞庭湖區域的研究，既改革傳統教學內容，又直接為地方經濟建設服務。通過保證特色課程實驗的開設，更加凸顯專業特色，既能發揮師生教研科研的優勢，多出教學科研成果，又將面向地方經濟、科技和社會發展的需要，對地方經濟有強大的帶動作用。

4 結語

“地學與3S技術實驗實訓中心”的創建是一項系統工程，也是一項長期的、艱巨的和復雜的任務。今后，要始終堅持以實驗教學改革為先導，以培養知識結構合理、實踐能力突出、創新意識強烈的復合型應用人才為目標，以先進儀器設備、優化實驗資源、開放服務為條件，以完善政策制度、高效運行機制為保障，建設成為一個有先進實驗教學觀念和教學體系、高素質師資隊伍、先進實驗室管理體制、良好實驗教學環境的實驗教學平臺和實踐創新基地［13-15］。

（References）：

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