地学与3S技术实验实训中心的建设与思考

2013-04-10熊建新彭保发陈端吕王文辉

实验室研究与探索 2013年2期

熊建新，彭保发，陈端吕，王文辉

（湖南文理学院资源环境与旅游学院，湖南常德 415000）

0 引言

2010年3月，中央财政决定在原“中央与地方共建高等学校专项资金”的基础上，设立支持地方高校发展专项资金（2010～2012），支持地方高校的重点发展和特色办学［1］。湖南文理学院紧抓这一千载难逢的契机，积极申报，成功获得立项。“地学与3S技术实验实训中心”（以下简称“中心”，“3S”是指RS、GIS和GPS）是由我校资源环境与旅游学院的气象园、天文台、地质室、地图室、土壤室、测量室、地理信息系统室、旅游管理信息系统室、野外实习装备室合并组建而成。2001年被确认为校级实验中心，其中，气象园、天文台和地质室于2009年被评为湖南省优秀科普基地。“中心”共覆盖6个专业约1 600名本科学生的实践教学。主要承担地理科学专业、地理科学（GIS方向）基础实验、专业实验和创新实验实训，并承担旅游管理、旅游管理（酒店管理方向）、城市规划、农学等专业的部分实验。同时，提供相关专业毕业论文（设计）、课程设计的实验条件，承担校级选修课天文学概论、自然科学导论、可持续发展概论等课程和校内外科普活动的开放性实验教学任务。

1 创建的意义和必要性

1.1 创建的意义

随着世界关注的数字地球、数字城市、资源利用、环境保护、防灾减灾、低碳经济、城乡统筹等科学领域的迅速发展，对高校相关专业人才的培养也有了新的更高的要求。实验实训是地学类学科的基石，也是科学创新的源泉。建设高水平的“中心”，对提升相关专业实践教学水平，培养相关专业应用型，创新型人才具有重要意义。

资源环境与旅游学院是湘西北相邻七市州（岳阳、益阳、娄底、常德、张家界、湘西州、怀化）唯一的全日制地理科学及地理科学（GIS方向）本科教学点。地理科学专业已列为教育部高等学校Ⅰ类特色专业建设点，“地理学”是湖南文理学院5个重点建设的一级学科之一，“产业经济学”是学校6个省级重点建设二级学科之一，“中心”是支撑学科发展的基石。因此建设一个高水平的“中心”对加强产学研结合、对发展优势学科、对环洞庭湖地区和湘西北地区乃至武陵山片区区域经济发展都具有重要意义。

1.2 创建的必要性

（1）增加实验实训设备。随着“中心”覆盖的相关专业招生规模的扩大，承担的相关校级选修课开放实验面向学生人数增加，原有实验实训设备的台（套）数已严重不够，急需合理增加“中心”实验实训设备的台（套）数。

（2）更新实验技术。随着地学及“3S”领域新方法、新技术、新设备的不断涌现，现有实验教学设备和手段远落后于本领域新技术的发展，部分实验仪器设备已不能完全满足本科生实践教学和教学改革的需要，实验实训仪器设备的更新和补充刻不容缓，“中心”的更新扩建建设迫在眉睫。

（3）构建新的实验教学体系。为了改革高校人才培养模式，地理科学、地理信息系统等相关专业人才培养方案进行了修订，构建了新的实践教学体系，增加了培养学生专业能力和创新能力的集中实践环节，加大“三性”实验实训项目比例，提高学生实践环节和创新创业能力的学分比例，改造和增设顺应社会需要的应用性课程和实验实训项目等，“中心”需要配置相应的实验实训设备予以保障与支撑。

（4）建设省校重点实验室。为了完善与提升与中心关联的湖南省重点研究基地、湖南省优秀科普基地、湖南省重点建设学科、湖南文理学院重点学科、湖南文理学院示范教学团队的科研平台条件，满足学生在环洞庭湖区资源利用、环境保护、防灾减灾、城乡规划等领域的研究性学习与创新实验项目研究的需要，培养学生科学思维能力与创新创业能力，有效开展师生联动的“产学研”服务工作。

2 创建的思路与内容

长期以来，“中心”坚持以培养地方应用型人才为根本，以本科教学为中心。通过学习和借鉴兄弟院校的先进经验［2-12］，结合学校的人才培养目标和实验室的基础条件，确定了“中心”创建的思路为“基础性+先进性+应用性”。即夯实基础。增大常规仪器套数，特别是传统气象气候、地质水文和地图测量仪器，保证实训过程中人手一套，让学生在实训中动手操作的机会多，确保学生动手操作的实效性。体现先进。结合洞庭湖专题研究、灾害学、环境监测与评估、计量地理学、地理调查研究方法、地理信息系统、遥感系统、全球定位系统、城市规划等课程，按照科学性、系统性与实用性有效结合的原则，保证实验内容具有可选择性、探索性，实验手段具有科学性、新颖性，合理配置现代教学实验和科研创新设施，培养学生实验探究和创新能力。加强应用。在区域资源利用、土地利用规划、环境建设、防灾减灾、城乡规划、旅游开发等领域，发挥“中心”优势，带领学生参加产学研及创新实践项目，使学生获得必要的基本训练，构建应用型人才培养模式，通过“渗透式”和“融合式”的教学与实践过程，使学生掌握创业、就业所需要的相关知识和技能。

2.1 夯实自然地理综合实验室

自然地理综合实验室现有10门课程开设实验项目36个，即地质学基础实验（矿物鉴定、岩石鉴定、矿床认识、化石鉴定、地质图编制、野外地质考察），水文学实验（河流水情要素、湖泊水文、地下水观测、水指标、工业污水指标、空气总悬浮颗粒测定、室内空气中污染成分分析、固体废弃物处理），气象学与气候学、农业气象学实验（温度变化、气压变化、湿度、降水变化观测与分析、联合观测），植物学实验（植物的器官、植物的自然分类、植物的生态类群分析、植物群落调查与分析、植物标本的采集与制作），地貌学实验（地形图地貌判读、航空照片判译、卫星照片判译、微地貌测量、地貌图绘制），土壤地理学实验（土壤剖面观察、土壤标本采集、土壤PH值与水分测定、土壤全氮、有效磷与有机质分析），地球概论（星空观察、观察太阳、观察月球、观察月相、天文综合观测）。围绕自然地地理、区域资源利用和生态环境保护新增校内实训实践基地项目7个，即野外综合实习、土壤综合实验、气象要素综合观测、水质综合测定、水质综合分析流、速流量测量、水位测量，新增科研平台项目1个，即植物群落结构调查与评价。

2.2 强化“3S”技术实验实训与应用室

该室主要承担地理信息系统开发与应用、管理信息系统、遥感、测量学、地图学、计算机辅助制图、计量地理学等的实践教学工作，使学生能灵活运用GIS为资源管理、设施管理、城市和区域的规划、人口和商业管理、环境保护、灾害预测、城市规划建设服务。

GIS技术应用实验主要针对实际问题，特别是资源环境问题，利用GIS工具对地理空间数据进行分析，以辅助决策，是运用空间信息的工程人员应具备的一项GIS综合应用能力。对于GIS软件的基本操作实验都已开出，包括地理空间数据采集、数据建库、空间数据分析和专题地图制图，现有软件主要是Mapinfo、ViewGIS、Geostar 3个基础软件，在综合应用上存在局限性。拟增加一个校内实训的综合性实验，即地理信息系统综合应用试验。同时对软件进行升级，购置ESRI的Arcinfo主要模块和相应的硬件设备。

GIS系统分析设计与二次开发是地理信息系统、管理信息系统、旅游管理信息系统的一项重要实验内容，主要进行系统的需求分析、总体设计、详细设计，运用VB.NET语言进行软件开发，利用MapObjects进行地理信息系统（GIS）的二次开发，达到主界面实现与主要功能的编码实现。

遥感实验主要是了解立体成像机理，学习航片判读的基本原理和判读标志的建立方法及内容，掌握使用遥感软件进行遥感图像及其数据处理的方法，为地理信息数据分析提供准确有数据源。已开设实验有遥感像片标志判别、像片立体观察和遥感图像处理，但购置的图像处理软件为Imageinfo，需要增加仪器套数和对软件功能进行升级。拟增设遥感综合应用试验并进行配套仪器的购置。

测量学实验要求掌握测量仪器操作的基本技能和信息采集的基本方法，提高实地测图及绘图的能力。现开设的普通水准测量、经纬仪的使用、水平角测量、综合测量等实验项目需扩充仪器套数，拟增设校内实训的综合性实验项目“全站仪测绘地形图”、“GPS综合应用试验”，购置全站仪和GPS。

地图学实验让学生能独立判读地形图，认识地形图各种符号系统，在野外能灵活运用地图判识地形、地貌与地物，能独立设计并完成专题地图制作。现开设的实验项目基本上覆盖了课程内容。拟针对“地形图阅读量算”和“专题地图编绘”2个项目添置相应套数的地图量距仪和宽幅扫描仪。

计算机辅助制图实验主要是掌握AutoCAD软件各功能模块与使用方法，培养学生运用辅助制图进行规划设计的能力。开设的实验项目拟对相应的硬件进行升级，配置PC图形工作站。

计量地理学实验主要通过运用计算机软件进行地理数据的处理、分析和建立模型，使学生在理解地理数据处理的数学原理和方法外，不停留在简单的数学计算上，更多地是利用现代数学方法运用于地理系统，培养学生的实践能力。已开设的主要实验项目有分析软件操作、地理数据的描述性统计分析、地理系统的假设检验与方差分析、地理要素的相关回归分析、地理系统优化、地理系统预测。拟对分析软件进行升级。

2.3 提升区域资源环境创新实验室

区域资源环境创新实验室主要是围绕专业教学大纲，在完成和掌握了专业课程的验证性实验、设计性实验、综合性实验的基础上，依托建成的实践性教学平台，针对专业教师的科研方向，利用“3S”技术的方法和手段，从资源利用、区域规划、土地生态利用、减灾防灾、环境质量评价、低碳经济等方面开设“气候变化数值模拟”、“区域规划设计”、“灾害评估与监测”、“洞庭湖湿地调查与生态监测”、“减排增汇计量监测”等创新平台和科研平台实验，开展研究型实验教学，研究区域资源利用、生态过程及其环境效应。作为开放式实验室，实验操作以分组分时段的方式进行，添置仪器以先进性为原则，宜精不宜多。

3 预期效益分析

3.1 教学效益

“中心”建成后，扩大了实验规模，整合了资源优势，构建了完整的实验体系，可提供先进的实验条件，满足全校相关专业的实验教学的需要。实验类型和内容发生了结构性变化，扩充校内实训实践基地项目3个，将验证性实验改进为设计性实验的校内实训实践基地项目7个，新增校内实训实践基地项目7项，新增创新基地项目5个，设计性、综合性、创新性实验类型总数达70个，占所有实验项目的72.16%。每年参加实验学生人数500～600人/a，课程实验约15万时/a，毕业设计约4.5万·时/a，校内实训实践基地项目可实现1或2人一组，实验开出率为100%。

3.2 科研提升

“中心”建成后，改进科研平台1个，新增科研平台4个。保证了学生创新性实验的按质完成，使学生参与更多的科研项目，实现资源共享，可以预计，“中心”建成后科研平台中大型仪器设备使用率更高，将超过7 h/d。可保质保量完成湖南省洞庭湖区域发展研究基地师生联合承担的所有课题任务，完成现有师生正在主持的国家级、省级项目。在此基础上，充分发挥建成的实验室条件，争取师生更多地承担国家级、省部级和校级教研科研项目，提高科研实力，加速学科专业发展。

3.3 特色凸显

“中心”作为教育部高等学校特色专业的支撑平台，主要是突出两方面的特色：① 落实重能力重应用的复合型人才培养，适应现代社会市场对人才的需求;②对环洞庭湖区域的研究，既改革传统教学内容，又直接为地方经济建设服务。通过保证特色课程实验的开设，更加凸显专业特色，既能发挥师生教研科研的优势，多出教学科研成果，又将面向地方经济、科技和社会发展的需要，对地方经济有强大的带动作用。

4 结语

“地学与3S技术实验实训中心”的创建是一项系统工程，也是一项长期的、艰巨的和复杂的任务。今后，要始终坚持以实验教学改革为先导，以培养知识结构合理、实践能力突出、创新意识强烈的复合型应用人才为目标，以先进仪器设备、优化实验资源、开放服务为条件，以完善政策制度、高效运行机制为保障，建设成为一个有先进实验教学观念和教学体系、高素质师资队伍、先进实验室管理体制、良好实验教学环境的实验教学平台和实践创新基地［13-15］。

（References）：

［1］中央财政支持地方高校发展专项资金，http：//www.edu.cn/html/rd/r/project.shtml，2010.

［2］徐慧，喻强.国家级实验教学示范中心建设项目的思考［J］.中国现代教育装备，2006（10）：28-29.

［3］刘宏，肖发远.实验教学示范中心建设的探索与实践［J］.实验室研究与探索，2010，29（11）：84-86.

［4］张锐.加强实验教学中心建设培养学生基础实践能力［J］.实验室研究与探索，2009，28（3）：208-211.

［5］田克纯.省级示范实验中心建设的几点思考［J］.高教论坛，2007（5）：81-83.

［6］梁华定.新建地方本科院校实验教学中心的构建与管理［J］.实验室研究与探索，2009，28（2）：104-106.

［7］余魅.建设国家级实验教学示中心构建创新人才培养平台［J］.实验技术与管理，2006（12）：10-12.

［8］韦化.地方高校实验教学示范中心建设的研究与实践［J］.实验室研究与探索，2008，27（9）：67-70.

［9］罗家奇.省级实验教学示范中心创建模式研究与探讨［J］.实验技术与管理，2009，26（12）：104-106.

［10］郑春龙，胡惠君.省级实验教学示范中心建设实践与思考［J］.实验室研究与探索，2007，26（5）：73-76.

［11］刘涵.信息与控制工程省级实验教学示范中心的建设［J］.实验室研究与探索，2010，29（11）：78-80.