智慧環保課程設計研究

王祥洪

智慧環保課程是在大數據和人工智能背景下，為我校環境科學專業開設的專業特色課程，課程主要聘請多個與環保行業相關專家，以專業講座形式對學生進行授課。課程主要增強學生多方面多角度全面地認識大數據、人工智能、云計算、遙感等新興科技手段在環保行業中的應用，以及基于天空地一體化的環境綜合監測技術，強化學生對遙感、無人機、智能化等新興技術的興趣，提升了他們對智慧環保科技創新意識和創新能力。這門課程在全國高校所有環境科學類專業中都未見開設，我校對環境科學類專業學生開設這門課程屬于首創，因此具有極好的創新和良好的示范作用。

一、課程開設目的

通過該門課程的學習，使學生能夠熟悉智慧環保涉及的計算機科學、智能科學、數理科學及環境科學的相關知識及原理;了解智慧環保前沿技術及應用案例;了解智慧環保前沿研究成果和應用發展趨勢。能夠應用計算機科學、環境科學、大數據科學等的基本原理識別、表達智慧環保相關技術及概念，并通過文獻研究分析智慧環境相關問題，以獲得智慧環保相關結論;能綜合考慮社會、環境、安全等因素設計智慧環境解決方案和需求的硬件、軟件系統;能針對智慧環境監測與環境規劃問題，選擇與使用恰當的前沿技術資源、現代工程工具和最新信息技術，對復雜環境問題進行信息化預測與模擬。學生具有主動參與、積極進取、崇尚科學、探究前沿技術的學習態度和思想意識，學生具備實事求是的科學態度與創新精神;形成良好的環境保護意識與可持續發展理念;具有團隊合作，終身學習的意識。

二、課程開設內容

課程主要介紹現代前沿科學技術及手段在環保行業中的應用，融合大數據、人工智能、云計算、遙感、無人駕駛等新興技術，以及基于天空地一體化的環境多源綜合監測技術，使學生獲得基礎的認知知識和基本的技能能力。介紹智慧環保系統架構框架，智慧環保數據整合與交換，智慧環保總體設計方案等;介紹環境數據中心構成，環境數據管理系統方案等;介紹環境質量監測信息化綜合方案，大氣環境預警預報系統方案;以及環境質量綜合監控系統技術和預警預報信息化技術、智慧環保系統架構與設計管理等內容。介紹無線傳感器網絡的基本概念、結構與發展，云計算的起源與基本概念、云計算的工作原理、體系結構和關鍵技術，了解分布智能的概念與應用，物聯網傳輸關鍵核心技術和云計算核心技術;介紹大數據所涵蓋的技術匯總，大數據之數據存儲，大數據之軟件，大數據之可視化以及環保大數據系統建設關鍵問題。介紹智慧環保云平臺構架，智慧環保云平臺資源池建設;智慧環保云平臺建設核心技術;介紹智慧城市信息環境的關鍵要素，無縫智慧城市信息網絡;介紹智慧城市系統構建技術等內容。介紹大數據、人工智能、區塊鏈技術等的相關基礎知識和常識，以及它們在環保行業中的應用案例等內容。

三、課程教學方式方法

課程主要以專題講座的形式開展教學，邀請具有計算機網絡技術、軟件開發技術、大數據科學技術、智能科學技術和物聯網科學技術等背景的老師以專題講座的形式，通過多媒體課件和傳統教學相結合，闡明基礎知識和技術，豐富學生課程知識結構;通過案例分析，強調理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養學生的反思能力;實施小組討論法，針對問題展開小組討論，引發學生思考討論，通過合作學習，可培養學生思維能力、創新能力、團隊意識;通過課堂匯報和課堂辯論，強化知識應用意識，發展學生的教學能力和反思能力;施行任務驅動法強調自主學習，有助于提高自主學習能力，思維能力，分析問題與解決問題的能力。以問題的提出，問題的解決為驅動，在問題的驅動過程中實現自我學習，從而建構概念、原理與方法，同時提高分析問題與解決問題的能力;執行自主學習法，對于簡單易學的內容，應盡可能采用自主學習法，提高學習意識、提高思維能力。

四、課程效果預測

通過該課程教學，學生能掌握環境科學、計算機科學、智能科學等專業基礎知識，并能用于解析智慧環保的技術原理，簡單闡明智慧環保的設計，掌握發展趨勢和研究成果。能培養能認識到解決智慧環保問題有多種方案，并能通過文獻研究分析尋求有效解決方案。培養學生能夠運用專業知識完成智慧環保技術工藝流程的設計或開發。學生能合理選擇并將現代智能工具和大數據技術應用于智慧環境問題的解決過程。能初步使用恰當的技術、資源和工具對環境問題進行模擬和預測。能正確認識和理解針對智慧環境問題的工程實踐對環境與社會可持續發展的影響。