智慧環(huán)保課程設(shè)計(jì)研究

王祥洪

智慧環(huán)保課程是在大數(shù)據(jù)和人工智能背景下，為我校環(huán)境科學(xué)專業(yè)開設(shè)的專業(yè)特色課程，課程主要聘請多個(gè)與環(huán)保行業(yè)相關(guān)專家，以專業(yè)講座形式對學(xué)生進(jìn)行授課。課程主要增強(qiáng)學(xué)生多方面多角度全面地認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算、遙感等新興科技手段在環(huán)保行業(yè)中的應(yīng)用，以及基于天空地一體化的環(huán)境綜合監(jiān)測技術(shù)，強(qiáng)化學(xué)生對遙感、無人機(jī)、智能化等新興技術(shù)的興趣，提升了他們對智慧環(huán)保科技創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。這門課程在全國高校所有環(huán)境科學(xué)類專業(yè)中都未見開設(shè)，我校對環(huán)境科學(xué)類專業(yè)學(xué)生開設(shè)這門課程屬于首創(chuàng)，因此具有極好的創(chuàng)新和良好的示范作用。

一、課程開設(shè)目的

通過該門課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠熟悉智慧環(huán)保涉及的計(jì)算機(jī)科學(xué)、智能科學(xué)、數(shù)理科學(xué)及環(huán)境科學(xué)的相關(guān)知識(shí)及原理;了解智慧環(huán)保前沿技術(shù)及應(yīng)用案例;了解智慧環(huán)保前沿研究成果和應(yīng)用發(fā)展趨勢。能夠應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、大數(shù)據(jù)科學(xué)等的基本原理識(shí)別、表達(dá)智慧環(huán)保相關(guān)技術(shù)及概念，并通過文獻(xiàn)研究分析智慧環(huán)境相關(guān)問題，以獲得智慧環(huán)保相關(guān)結(jié)論;能綜合考慮社會(huì)、環(huán)境、安全等因素設(shè)計(jì)智慧環(huán)境解決方案和需求的硬件、軟件系統(tǒng);能針對智慧環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境規(guī)劃問題，選擇與使用恰當(dāng)?shù)那把丶夹g(shù)資源、現(xiàn)代工程工具和最新信息技術(shù)，對復(fù)雜環(huán)境問題進(jìn)行信息化預(yù)測與模擬。學(xué)生具有主動(dòng)參與、積極進(jìn)取、崇尚科學(xué)、探究前沿技術(shù)的學(xué)習(xí)態(tài)度和思想意識(shí)，學(xué)生具備實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度與創(chuàng)新精神;形成良好的環(huán)境保護(hù)意識(shí)與可持續(xù)發(fā)展理念;具有團(tuán)隊(duì)合作，終身學(xué)習(xí)的意識(shí)。

二、課程開設(shè)內(nèi)容

課程主要介紹現(xiàn)代前沿科學(xué)技術(shù)及手段在環(huán)保行業(yè)中的應(yīng)用，融合大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算、遙感、無人駕駛等新興技術(shù)，以及基于天空地一體化的環(huán)境多源綜合監(jiān)測技術(shù)，使學(xué)生獲得基礎(chǔ)的認(rèn)知知識(shí)和基本的技能能力。介紹智慧環(huán)保系統(tǒng)架構(gòu)框架，智慧環(huán)保數(shù)據(jù)整合與交換，智慧環(huán)?？傮w設(shè)計(jì)方案等;介紹環(huán)境數(shù)據(jù)中心構(gòu)成，環(huán)境數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)方案等;介紹環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測信息化綜合方案，大氣環(huán)境預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)方案;以及環(huán)境質(zhì)量綜合監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)和預(yù)警預(yù)報(bào)信息化技術(shù)、智慧環(huán)保系統(tǒng)架構(gòu)與設(shè)計(jì)管理等內(nèi)容。介紹無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本概念、結(jié)構(gòu)與發(fā)展，云計(jì)算的起源與基本概念、云計(jì)算的工作原理、體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)，了解分布智能的概念與應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)傳輸關(guān)鍵核心技術(shù)和云計(jì)算核心技術(shù);介紹大數(shù)據(jù)所涵蓋的技術(shù)匯總，大數(shù)據(jù)之?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)，大數(shù)據(jù)之軟件，大數(shù)據(jù)之可視化以及環(huán)保大數(shù)據(jù)系統(tǒng)建設(shè)關(guān)鍵問題。介紹智慧環(huán)保云平臺(tái)構(gòu)架，智慧環(huán)保云平臺(tái)資源池建設(shè);智慧環(huán)保云平臺(tái)建設(shè)核心技術(shù);介紹智慧城市信息環(huán)境的關(guān)鍵要素，無縫智慧城市信息網(wǎng)絡(luò);介紹智慧城市系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)等內(nèi)容。介紹大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈技術(shù)等的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)和常識(shí)，以及它們在環(huán)保行業(yè)中的應(yīng)用案例等內(nèi)容。

三、課程教學(xué)方式方法

課程主要以專題講座的形式開展教學(xué)，邀請具有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件開發(fā)技術(shù)、大數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)、智能科學(xué)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)科學(xué)技術(shù)等背景的老師以專題講座的形式，通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明基礎(chǔ)知識(shí)和技術(shù)，豐富學(xué)生課程知識(shí)結(jié)構(gòu);通過案例分析，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)整合，培養(yǎng)學(xué)生的反思能力;實(shí)施小組討論法，針對問題展開小組討論，引發(fā)學(xué)生思考討論，通過合作學(xué)習(xí)，可培養(yǎng)學(xué)生思維能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)意識(shí);通過課堂匯報(bào)和課堂辯論，強(qiáng)化知識(shí)應(yīng)用意識(shí)，發(fā)展學(xué)生的教學(xué)能力和反思能力;施行任務(wù)驅(qū)動(dòng)法強(qiáng)調(diào)自主學(xué)習(xí)，有助于提高自主學(xué)習(xí)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(qū)動(dòng)，在問題的驅(qū)動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)自我學(xué)習(xí)，從而建構(gòu)概念、原理與方法，同時(shí)提高分析問題與解決問題的能力;執(zhí)行自主學(xué)習(xí)法，對于簡單易學(xué)的內(nèi)容，應(yīng)盡可能采用自主學(xué)習(xí)法，提高學(xué)習(xí)意識(shí)、提高思維能力。

四、課程效果預(yù)測

通過該課程教學(xué)，學(xué)生能掌握環(huán)境科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、智能科學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，并能用于解析智慧環(huán)保的技術(shù)原理，簡單闡明智慧環(huán)保的設(shè)計(jì)，掌握發(fā)展趨勢和研究成果。能培養(yǎng)能認(rèn)識(shí)到解決智慧環(huán)保問題有多種方案，并能通過文獻(xiàn)研究分析尋求有效解決方案。培養(yǎng)學(xué)生能夠運(yùn)用專業(yè)知識(shí)完成智慧環(huán)保技術(shù)工藝流程的設(shè)計(jì)或開發(fā)。學(xué)生能合理選擇并將現(xiàn)代智能工具和大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于智慧環(huán)境問題的解決過程。能初步使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源和工具對環(huán)境問題進(jìn)行模擬和預(yù)測。能正確認(rèn)識(shí)和理解針對智慧環(huán)境問題的工程實(shí)踐對環(huán)境與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響。