高等師范院校3S實驗室建設研究
——以湖北師范學院為例

翟曉芳,劉 樂

(湖北師范學院 城市與環境學院，湖北 黃石 435002)

高等師范院校3S實驗室建設研究
——以湖北師范學院為例

翟曉芳,劉 樂

(湖北師范學院 城市與環境學院，湖北 黃石 435002)

以湖北師范學院為例，探究了高等師范院校3S實驗室建設對地理教育和學生能力提升的作用，并為高師院校加強3S實驗室建設提出可行的對策。要加強3S實驗室建設，需要從加強硬件、軟件、師資力量和實驗教材建設等方面入手，要在思想上重視，尋求多渠道資金支持并建立科研成果轉化機制等。同時，要從多方面加強對實驗室的管理，落實實驗室管理制度。

高師院校；3S技術；實驗室建設；地理教育

0 引言

3S技術是遙感技術(Remote Sensing，RS)、地理信息系統(Geography Information Systems，GIS)和全球定位系統(Global Positioning Systems，GPS)的統稱，是空間技術、傳感器技術、衛星定位與導航技術和計算機技術、通訊技術與地理科學相結合，多學科高度集成的對空間信息進行采集、處理、管理、分析、表達、傳播和應用的現代信息技術[1]。進入21世紀，地理學科的發展日新月異，3S逐步發展成為地理學科重要的一支。遙感、地理信息系統等新興應用學科發展迅速，對地理科學專業師范生的培養提出了更高的要求。3S相關學科具有極強的應用性和實踐性，要改變3S教育薄弱的現狀，培養出綜合素質優秀的人才，必須加強對高等師范院校學生3S實踐能力的培養。因此，加強3S實驗室建設對師范院校地理學科的建設具有很強的現實意義。

我國高等師范院校在地理科學專業設置和發展方面起步較早，但在地理科學專業中開設3S相關課程則起步較晚。目前，高師院校建設的地理實驗室主要為地質、地貌、環境等基礎實驗室，如綜合自然地理實驗室、地表過程實驗室、環境監測實驗室、水處理實驗室、大氣污染控制實驗室等。而3S實驗室建設水平則較低，用于3S實踐教學的軟硬件設施不夠全面，重理論輕實踐，造成學生實踐能力培養欠缺。同時，從事3S教學的師資力量比較薄弱，課程定位不明，課程建設也比較落后。因此，對高等師范院校3S實驗室建設的探索顯得尤為必要。

本文以湖北師范學院為例進行研究，主要是由于湖北師范學院3S實驗室建設過程及建設成果在高師院校3S實驗室建設中既有普遍性又具有典型性，既能夠分析出3S實驗室建設存在的一般問題，亦能夠將湖北師范學院3S實驗室建設的成功的經驗進行總結和推廣。

1 實驗室教學對學生能力提升的作用

實踐教育是創新型人才培養過程中不可缺少的重要組成部分；也是學生理解理論知識、鍛煉學生綜合素質的重要手段；無疑，高校實驗室是培養創新人才的重要基地，是培養學生實踐能力和創新精神的實踐課堂[2～3]。地理學科具有很強的綜合性和實踐性，3S相關課程更是如此，3S實踐教學在培養地理科學專業學生綜合素質與能力方面作用巨大。

1.1實驗室教學有助于激發學生學習興趣

遙感和地理信息系統課程涉及到專業軟件應用，實踐性和應用性很強，教師在儀器使用和軟件操作的過程中講解知識，讓學生在實驗的過程中發現問題、解決問題，有助于提升學生對課程的興趣。研究學生的課堂表現發現，學生對待實驗課程的積極性高于理論課，在聽課的狀態和對知識的掌握程度方面，實驗課程亦好于理論課程。

1.2實驗室教學有助于提高學生實踐能力

實驗室教學對學生專業技能的培養意義重大，枯燥的理論知識安放到具體的情境中能夠讓學生更好、更快地掌握。例如對測繪及地理信息采集儀器的構造、功能和操作方法的掌握，通過實驗教學，能夠提高學生的學習興趣，讓學生通過實際操作快速全面地掌握知識。而對于ArcGIS、Erdas等軟件使用方法的掌握，更是需要在操作過程中去學習，并在實際應用中增加熟練程度。

1.3實驗室教學有助于培養學生創新能力

在實踐中學習，前提是熟練地掌握理論知識，如基本的實驗儀器的操作和使用規則。在掌握理論知識之后，在實踐中方可談學以致用和進行知識的再創新。實驗室不僅僅是學習知識的地方，更是出成果的地方，將知識轉化為成果，能夠培養學生的創新能力。

2 加強實驗室建設的措施

2.1完善硬件設施

湖北師范學院3S實驗室建設始于2008年，現建設有一個地理信息系統實驗室、一個布有測量控制點的實習場地和一個手工繪圖室。同時，配有多種測繪儀器和采集地理數據的儀器。地理信息系統實驗室配有73臺微型計算機，以及現代化的多媒體教學與演示設備，該實驗室主要承擔《遙感概論》、《地理信息系統概論》、《遙感數字圖像處理》、《計算機制圖》等課程的實驗任務。測繪設備主要有GPS手持接收機、水準儀、經緯儀，地理信息采集儀器主要有光照計、濕度計、水深測定儀等。該配置與標準的3S實驗室相比還存在一定的差距，需要進一步的完善。

需要進一步配備的硬件設施主要有：掃描儀、數字化儀、全站儀和便攜機、手持GPS、遙感圖像分析儀、彩色合成儀——用于數據采集和輸入；工程繪圖儀、大型出圖打印機，其中彩色激光打印機或彩色噴墨繪圖儀等設備可以輸出高質量、色彩鮮艷的圖像；高性能計算機、服務器、圖形工作站——用于圖像的計算機處理以及提高圖像的處理速度等[4～5]。上述配置完全可以滿足現階段實驗室學生和教師的教學與科研需求。在設備數量方面，既要考慮學生的數量，也要考慮設備的使用效率，使實驗室設備既能夠滿足師生教學和科研的需要也符合經濟實用的原則。在實驗室環境方面，需要注意燈光和室內溫度。為了利于計算機散熱，保持良好的工作狀態，實驗室需要安裝空調，給計算機提供穩定的溫度環境。為了保持顯示屏顯示色彩的真實性，裝修實驗室時應該選擇白色光源，并注意燈光的安放角度，避免與屏幕反光。

2.2加強專業軟件建設

遙感和地理信息系統涉及的范圍很廣泛，相關信息處理的軟件也較多，現常用的有ArcGIS、Erdas、SPSS、AutoCAD、ArcView、MapGIS等。完善3S實驗室建設首先需要在現有的計算機硬件設施基礎上正確安裝上述教學用基礎軟件。另外，新技術層出不窮，要及時關注軟件的更新。由于軟件購置是一筆較高的費用，高師院校購置軟件時一方面要增強針對性，購置與專業相符的軟件，另一方面可以嘗試與企業建立合作關系，以低價甚至免費等方式獲取最新的軟件。

計算機操作系統也是需要關注的重要方面，目前大部分高師院校仍然有相當部分的實驗室計算機操作系統為Windows XP操作系統，隨著該系統的停用，高師院校需要及時的維護或者更換計算機的操作系統，以保證軟件的正常使用和操作環境的安全。

2.3培養學生實踐能力

實驗室的建設要與提高學生實踐能力結合起來，以便更好地發揮實驗室的作用。要發揮實驗教學在提高學生實踐能力方面的作用，可從自主編寫實驗教材和開拓野外實習基地入手。

湖北師范學院地理科學專業招收學生為“文理兼收”，班級里文科生的數量占到三分之二以上，而在大學的學科體系中地理科學專業屬于理科，開設的專業課均需要一定的理科素養，3S課程實踐性強，更是如此。為提高以“文科生”為主的學生群體的學習效率，湖北師范學院在3S實驗室建設的過程中一直在探索編寫符合高師院校師范生學習實際的實驗教材，力求以學生易懂的方式呈現教學內容，細化實驗操作步驟，增加具體的應用實例說明，以提高教材的趣味性，目前在學生中取得了良好的反響。

開拓野外實習基地，積極開展野外教學是提升高師院校學生實踐能力的有效措施。湖北師范學院高度重視培養學生的實踐能力，不僅在學校建設3S實驗室，而且建有校外教學實習和野外實習基地共7個。在實習的過程中，學生使用水準儀、經緯儀等測量儀器，能夠在實際應用中掌握儀器操作方法；使用手持GPS接收機定位經緯度和高程信息，同時收集人文和自然的地理信息，并以GIS為技術手段，能夠以新方法開展地理學的研究。野外實習的教學過程利于學生更好地掌握地理知識，提高學生的創新能力和實踐能力。

2.4重視實驗室建設，增加實驗課程比重

實驗室教學在地理教育和學生能力提高方面的作用是顯著而又不可替代的，要充分發揮實驗室教學的作用，必須在思想上注重實驗室建設，將實驗室建設的地位提升到一個高度。

在教學方面，要正確認識實驗室建設在教學中的重要作用，改變“重理論、輕實驗”的現狀，合理分配理論課和實驗課的比重，對于《遙感數字圖像處理》《測量與地圖學》等實踐性強的課程要增加實驗課程的比重，改變“紙上談兵”的現狀。

2.5尋求資金支持

資金支持是加強實驗室建設的保障，要加強實驗室建設，必須尋求有力的資金支持。高等師范院校地理專業3S實驗室建設資金的主要來源是國家專項基金，但是這一資金渠道較為單一，對于建設設施完備的3S實驗室是遠遠不夠的，高師院校應該主動開拓多樣化的資金支持渠道，如尋求企業支持等。以湖北師范學院3S實驗室的建設為例，學院與中海達公司簽訂合約，在中海達公司建立實習基地，同時中海達公司無償為實驗室提供測繪儀器等設備支持，為3S實驗室建設開拓了新的資金支持渠道。

2.6加強管理，重視制度建設

湖北師范學院GIS實驗室建成已有五年，但實驗室的規章制度尚在完善之中，管理方面存在較大的缺陷，需要從規章制度和技術兩個層面加強對實驗室的管理。

從技術層面上講，可以實行網絡化的管理模式，引進計算機管理軟件，將原本分散的計算機一起管理，實現實驗室計算機軟件安裝和更新同步。在制度方面，要及時完善實驗室管理制度。完善的管理制度是實驗室建設和使用過程中有章可循的基本保障，有利于延長儀器使用壽命，更好地發揮實驗室的價值。進行3S實驗室建設時，要制定符合本院校實驗室實際的管理制度，并嚴格落實。落實是實驗室管理制度建設的核心，要及時引導師生學習實驗室的管理制度，遵守實驗室管理制度，并將這一做法制度化。

2.7配備師資力量

目前，高師院校3S實驗室師資力量的配備并未得到足夠的重視。以湖北師范學院為例，3S實驗室教學任務主要由相應課程的任課教師承擔，目前僅有一名專業課教師兼職管理實驗室。實驗室教師數量少、結構不合理是3S實驗室建設的軟肋，因而，加強實驗室師資力量建設是加強實驗室建設的重要一環。只有為實驗室配備數量充足的專業教師，才能夠更好的服務于實驗教學，提高實驗教學的針對性和實效性。3S實驗教學尤其是如此，數量充足的、實驗操作技能扎實的實驗室教師隊伍能夠在實驗中給予學生及時、有力的實驗指導，教師的指導是發揮實驗室教學作用的關鍵所在。

首先，要增加實驗室教師數量，實驗室至少配備一名教師專職管理，負責設備的維護和輔助任課老師完成教學任務；其次，要提高實驗室教師的地位，重視對實驗室教師的培養，以提高教師的積極性；最后，要組織對實驗室教師的培訓，提升實驗室教師的職業素養，促進實驗室教師隊伍素質的不斷提高。

2.8設備維護常規化

3S實驗室的相關設備維護很重要，若實驗室設備維護不到位會嚴重影響學生上課的效率和他們對課程的興趣。設備維護必須常規化、制度化，并配備專人管理，經常檢查設備的狀況，對于問題要早發現、早解決，將實驗室設備故障的影響減到最小，這樣也可以減少設備維修的成本。同時，要將學生納入到設備維護的環節中來，每臺設備應配備使用情況記錄本，學生應該如實記錄使用信息及機器的狀況，發現問題要告知實驗室老師，以便及時采取措施。

有些實驗室主要是由計算機設備組成，如地理信息實驗室。這類實驗室的計算機硬件和軟件均需要維護，要經常檢查硬件的狀況，硬件問題要及時處理；計算機必須及時維護常用專業軟件如ArcGIS、Erdas、SPSS、AutoCAD等，以保證實驗教學的正常開展。病毒防護軟件的維護也不可忽視，這樣可以保證計算機運行環境的安全和設備的正常使用，并保證常用的專業軟件的正常運行。

2.9建立成果轉化機制

在進行3S實驗室建設的過程中，要轉變思想觀念，實驗室不僅僅是進行實踐教學的場地，更是高校科研最具創新力的地方[6]。在發展和建設實驗室時，要積極創新3S實驗室的作用[7]。在完善實驗室各項設施的同時，要建立實驗室科研成果轉化為生產力的動力機制。鼓勵師生轉變觀念，積極將科研成果向運用方向發展轉化；設立獎勵機制，為科研成果轉化為生產力提供直接動力；將成果轉化所獲的收益用于反哺實驗室的發展，以此形成良性循環。對于3S實驗室而言，可以鼓勵學生向運用方向研究GIS技術，為居民生活、城市管理等方面，提供實用的GIS產品。

3 結語

3S實驗室建設在地理教育和培養學生能力方面的作用是顯著又不可替代的。對3S實驗室的建設在思想上要重視起來，開拓多樣的資金支持渠道，完善實驗室硬件設施。同時，要加強實驗室軟件建設，完善管理制度、成果轉化制度和人才培養制度，以實現實驗室發展建設的良性循環。

雖然，我國高等師范院校3S實驗室建設起步較晚，總體基礎薄弱、存在較多短板，但近年來發展較快。3S實驗室的建設需要科學的理論指導，更需要在實踐中不斷地探索和改進。

[1]蘇丹丹,楊淼玲,催錦麗.高校3S實驗室建設初探[J].長春師范學院學報(自然科學版),2008,27(6):168～170.

[2]劉 云,錢大益.加強實驗室建設,培養學生創新能力[J].實驗技術與管理,2007,24(7):14～17.

[3]馬 宏.高校實驗室建設改革與創新教學[J].河南建材，2007，(6)：12～13.

[4]蘇丹丹,費 龍,程 彬.地理信息實驗室建設探析[J].長春師范學院學報(自然科學版),2009,28(5):75～77.

[5]鐘廣銳.地理信息系統實驗室的建設[J].實驗室研究與探索,2004,23(8):100～102.

[6]張翰韜,呂 橙,魏楚元.實驗室建設與實驗教學改革芻議[J].實驗室研究與探索,2007,26(3):134～137.

[7]白廣梅.關于創新實驗室建設的思考[J].實驗技術與管理,2007,24(2):136～138.

Researchon3Slaboratoryconstructioninhighernormaluniversity——focusonHubeiNormalUniversity

ZHAI Xiao-fang,LIU Le

(College of Urban and Environment Sciences,Hubei Normal University,Huangshi 435002,China)

This thesis explores the 3S laboratory construction's influence on geography education and students' ability evaluating in higher normal university, focusing on Hubei Normal University. Meanwhile, it puts forward feasible suggestions on enhancing 3S laboratory construction in higher normal university. The thesis expresses the idea that we need to strengthen construction on many aspects. Firstly, we need strengthen the construction on hardware, software, teaching resources, experiment materials, etc. Secondly, we should seek for capital support of multi channel, establish scientific research transformation system, attach much attention, etc. Thirdly, we need to enhance the management of laboratory from various aspects and implement laboratory management system.

higher normal university; 3S technology; laboratory construction; geography education

2014—07—04

湖北師范學院教育學重點學科2013開放基金(201324)

翟曉芳(1976- )，女，山西人，副教授，博士，主要研究方向是3s集成及遙感圖像處理.

G482

A

1009-2714(2014)04- 0100- 04

10.3969/j.issn.1009-2714.2014.04.022