GoogleEarth軟件在高校“農業信息技術”課程研究性教學中的應用

王建軍　李媛媛　周桂生　高輝　孫成明

摘要：本文探討了如何利用谷歌公司的Google Earth軟件輔助開展“農業信息技術”課程的研究性教學。該軟件能夠幫助教師精心設計科學問題和研究假設，創設科學研究的情境，也能夠激發學生的學習興趣和參與熱情，幫助學生自行設計實驗方案，積極主動地探索和解決科學問題，從而使學生得以深入理解課堂上所學的理論知識，并獲得綜合利用農業信息技術這一新興交叉學科所涉及的不同學科的專業知識，創造性地解決農業發展中遇到的實際問題的能力。

關鍵詞：Google Earth軟件；農業信息技術；研究性教學

基金項目：教育部、農業部、國家林業局卓越農林人才教育培養計劃改革試點項目（教高函〔2014〕7號）；江蘇高校品牌專業建設工程一期項目（PPZY2015A060）；揚州大學教學改革研究重點課題：復合應用型卓越農學人才培養模式的研究與探索（YZUJX2015-6A）

中圖分類號： G642 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.19.051

1 “農業信息技術”課程研究性教學

發展農業、確保糧食安全離不開農業科技進步。農業科研、教育和技術推廣都要服務于促進農業高產高效優質發展。特別是信息時代，必須加快以定性為主的傳統農業模式向以定量為主的標準化、信息化農業模式的轉變。農業信息技術這一新興交叉學科成功地將信息技術與農業科學有機地結合起來，為實現信息化、數字化和智能化的農業信息管理與決策提供技術支持。

高校“農業信息技術”課程的教學，要求教學內容與生產實際、科研活動緊密聯系，無縫銜接。研究性教學的教學模式和教學方法既重視知識的傳授，又強調學習能力和研究能力的培養，因此適用于“農業信息技術”這樣一個新興的、交叉的技術性課程的教學[1]。

在研究性教學中，教師通過指導或引導，為學生創設一種類似科學研究的情境，學生從中主動探索、主動思考和主動發現，創新精神和實踐能力得到培養。在開展“農業信息技術”課程研究性教學的實踐中，遇到的一個挑戰是如何整合課堂上所學理論與農業發展需求，如何整合該課程所涉及的不同學科的專業知識以及如何整合課程學習任務與學生個人興趣。為應對以上挑戰，本文探討了如何利用谷歌公司的Google Earth軟件輔助開展“農業信息技術”課程的研究性教學。雖然Google Earth軟件已被用于“地貌學”和“地理信息系統”課程的輔助教學[2，3]，目前鮮有涉及Google Earth軟件輔助“農業信息技術”課程及其研究性教學的報道。

2 Google Earth軟件介紹

谷歌公司2005年6月推出了Google Earth軟件。這一免費且易用的軟件的全面推廣激發了專業及非專業人士對于空間技術及其在工作與生活中應用的巨大興趣[4]。Google Earth軟件通過地理信息系統技術將海量衛星圖像和航空圖像等遙感數據結合起來，形成一個虛擬的三維地球儀，使得用戶可以輕松地觀察世界上任何一個角落的景象。

Google Earth軟件通過使用美國國家航空航天局提供的數字高程模型，使用戶可以觀察地球表面的地形狀況。在某些城市，該軟件提供更為清晰的地表高程狀況甚至提供建筑物的立體模型。遙感圖像的空間分辨率從15厘米～15米不等。用戶可以模擬以不同的分辨率和不同區域尺度從不同高度和不同視角觀察全球任一區域的地球表面形態。該軟件不但可以展現真實的三維場景，還提供了“模擬飛行器”功能，使用戶可以獲得逼真的飛行體驗。

從Google Earth軟件5.0版開始，用戶可以看到同一地點不同時期拍攝的遙感圖像。只需點擊工具欄中的“顯示歷史圖像”，用戶即可輕松自主選擇加載該地點某一日期的圖像，從而觀察和比較該地點自然和人文景觀的歷史演變。

Google Earth軟件所使用的遙感圖像已經經過了正射校正以及幾何校正，位置定位十分準確。用戶可以很方便地查詢和記錄定位數據，亦可以將自己的定位信息標定在該軟件中。用戶不但可以自行添加路徑和多邊形，還可以顯示標尺，以及準確量測線條、路徑和面積。此外，該軟件還提供了邊界和地名、地點、道路、海洋、天氣、照片、3D建筑等眾多圖層，用戶可以方便地根據需要自行選擇希望顯示的圖層。

3 Google Earth軟件輔助“農業信息技術”課程研究性教學

3.1 利用Google Earth軟件整合課堂上所學理論與農業發展需求

我國農業正在大力推進供給側結構性改革、提高綜合效益和競爭力，“農業信息技術”課程必須盡快培養有能力促進農業增產、提高作物品質、減少勞動力需求、保護生態環境的農業科技創新型人才。這些農業發展的需求可以通過Google Earth軟件與課堂所學理論結合起來。

農業信息技術是農業科學與眾多學科的交叉學科，課堂上所學理論涵蓋農業科學、數據庫及管理信息系統、專家系統、模擬模型、虛擬技術、機器視覺技術、遙感技術、地理信息系統、決策支持系統等不同學科的專業知識。如何有效地在這些眾多學科的專業知識與農業發展的迫切需求之間為學生“擺渡”，對授課者是一個巨大的挑戰。

在“農業信息技術”課程的研究性教學中，首先，教師結合農業發展的某一具體需求，提出能夠拓展課堂教學內容的富有啟發性、針對性的研究假設。學生根據所學的科學理論，通過在課外廣泛查閱相關文獻和搜集必需的資料，針對該研究假設進行深入分析，然后通過自行設計和實施的實驗結果對該研究假設進行具體的檢驗，并在課堂上進行交流討論。需要指出的是，在自行設計和實施實驗的過程中，學生往往無從下手。此時，教師可將Google Earth軟件推薦給學生使用。例如，該軟件的“顯示歷史圖像”功能，可以顯示同一地點不同時期拍攝的遙感圖像。學生可以使用此功能研究某一區域土地利用方式的改變，并結合實地測量的農田土壤重金屬含量空間分布特征，分析該區域工廠用地的增加與周邊農田土壤重金屬污染有無內在的關聯，從而為采取農田生態環境保護措施提供依據。endprint

3.2 利用Google Earth軟件整合課程所涉及的不同學科的專業知識

盡管農業信息技術是農業科學與信息科學的交叉學科，涉及農業科學與數據庫及管理信息系統、專家系統、模擬模型、虛擬技術、機器視覺技術、遙感技術、地理信息系統、決策支持系統等不同學科的專業知識，但由于課程體系安排等條件的限制，學生只能在尚未學習相關專業課程的情況下學習“農業信息技術”課程。基于“農業信息技術”課程的這一特點，教師不但需要在授課過程中幫助學生發現和理解這些眾多不同學科的專業知識之間的內在聯系，還需要在進行研究性教學時，創設類似科學研究的情境，引導學生主動動手搜集和分析大量相關信息，積極探索和真正掌握如何綜合利用這些不同的專業知識來創造性地解決農業發展中遇到的實際問題。Google Earth軟件可以有效地幫助老師和學生應對這一挑戰。

例如，遙感技術、地理信息系統和全球定位系統是農業信息技術的主要組成部分。遙感技術通過利用各種傳感器對目標所反射的電磁波信息進行收集、處理，從而對各種地物特征進行探測和識別。地理信息系統對以地理空間為基礎的地理信息，采用地理模型，進行空間和動態的地理分析，從而輔助進行地理研究和地理決策。全球定位系統則是一個中距離圓型軌道衛星導航系統，幫助用戶在全球任何地方全天候連續、精確地確定三維位置及時間，從而進行交通工具導航、大地測量、工程測量等工作。全球定位系統所獲得的空間位置可以對遙感圖像進行幾何校正和地理配準，而地理信息系統則可以對從遙感圖像所提取的地物信息進行空間分析。

學生在開展研究性教學中可能會使用到衛星影像、或者是自行使用無人機拍攝的一些農田圖像，而這些遙感圖像都必須進行準確的幾何校正和地理配準。由于Google Earth軟件所提供的遙感圖像均已進行過精確的校正，具有精確的定位信息，學生可在該軟件所提供的遙感圖像上提取一些控制點（如道路之間的交叉點、道路與溪流的交叉點、田埂之間的交叉點等）的位置信息，從而進行幾何校正和地理配準。

在Google Earth軟件中，學生可以直接測量距離、路徑、面積以及方位等地理信息。該軟件也提供了行政區邊界、地點、道路等眾多圖層，以及同一地點不同時期拍攝的遙感圖像。學生可以使用地理信息系統軟件將這些豐富的空間地理信息進行疊加分析、緩沖區分析等空間分析，從而獲取所研究區域的農業生產信息，如土地利用方式、作物種植面積、耕作制度變化等。

3.3 利用Google Earth軟件整合課程學習任務與學生個人興趣

學生的學習興趣對于確保研究性教學的效果十分重要。它可以激發學生的參與熱情，并使得參與熱情在研究性教學的整個過程中得以保持。濃厚的興趣可以幫助學生克服依賴心理和無助感，從而更積極、主動地參與研究性教學，更充分地發揮自己的能動性，更大限度地挖掘自身的潛力，最終構建學生運用所學的農業信息技術知識獨立地、創造性地解決農業發展中存在的實際問題的能力。

學生往往對自己的家鄉具有濃厚興趣。鑒于Google Earth軟件覆蓋了地球上的任一角落，其所能提供的豐富信息可以幫助學生以各自的家鄉作為項目區，針對教師所設定的科學問題，自行設計實驗方案，發揮自己的能動性，獨立完成相關研究，并通過交流討論來提升研究性教學的效果。

4 結語

研究性教學模式擯棄了傳統的灌輸式教學，強調同步提高學生的知識獲取能力、研究能力和動手能力。Google Earth軟件可用于輔助開展“農業信息技術”課程的研究性教學。該軟件能夠幫助教師精心設計科學問題和研究假設，創設科學研究的情境，也能夠幫助激發學生的學習興趣和參與熱情，幫助學生自行設計實驗方案，積極主動地探索和解決科學問題，從而使學生得以深入理解課堂上所學理論知識，并獲得綜合利用農業信息技術這一新興交叉學科所涉及的不同學科的專業知識創，造性地解決農業發展中遇到的實際問題。

參考文獻

[1]王建軍，李媛媛，周桂生，高輝， 孫成明. 關于“農業信息技術”課程研究性教學的思考[J].蘭州教育學院學報，2015，31（12）：99-100.

[2]鄭曉非.基于Google Earth網絡的大學地貌學課程輔助教學[J].沈陽大學學報（社會科學版），2014，16（04）：514-516.

[3]李晶.Google Earth在高校地理信息系統專業教學中的應用[J]. 開封教育學院學報，2015，35（10）：120-121.

[4]Google Earth，在線： https：//en.wikipedia org/wiki/Google_

Earth.

作者簡介：王建軍，博士，碩士生導師，副教授，研究方向：農業信息技術。endprint