高等师范院校3S实验室建设研究——以湖北师范学院为例

翟晓芳,刘 乐

(湖北师范学院 城市与环境学院，湖北 黄石 435002)

高等师范院校3S实验室建设研究
——以湖北师范学院为例

翟晓芳,刘 乐

(湖北师范学院 城市与环境学院，湖北 黄石 435002)

以湖北师范学院为例，探究了高等师范院校3S实验室建设对地理教育和学生能力提升的作用，并为高师院校加强3S实验室建设提出可行的对策。要加强3S实验室建设，需要从加强硬件、软件、师资力量和实验教材建设等方面入手，要在思想上重视，寻求多渠道资金支持并建立科研成果转化机制等。同时，要从多方面加强对实验室的管理，落实实验室管理制度。

高师院校；3S技术；实验室建设；地理教育

0 引言

3S技术是遥感技术(Remote Sensing，RS)、地理信息系统(Geography Information Systems，GIS)和全球定位系统(Global Positioning Systems，GPS)的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术与地理科学相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术[1]。进入21世纪，地理学科的发展日新月异，3S逐步发展成为地理学科重要的一支。遥感、地理信息系统等新兴应用学科发展迅速，对地理科学专业师范生的培养提出了更高的要求。3S相关学科具有极强的应用性和实践性，要改变3S教育薄弱的现状，培养出综合素质优秀的人才，必须加强对高等师范院校学生3S实践能力的培养。因此，加强3S实验室建设对师范院校地理学科的建设具有很强的现实意义。

我国高等师范院校在地理科学专业设置和发展方面起步较早，但在地理科学专业中开设3S相关课程则起步较晚。目前，高师院校建设的地理实验室主要为地质、地貌、环境等基础实验室，如综合自然地理实验室、地表过程实验室、环境监测实验室、水处理实验室、大气污染控制实验室等。而3S实验室建设水平则较低，用于3S实践教学的软硬件设施不够全面，重理论轻实践，造成学生实践能力培养欠缺。同时，从事3S教学的师资力量比较薄弱，课程定位不明，课程建设也比较落后。因此，对高等师范院校3S实验室建设的探索显得尤为必要。

本文以湖北师范学院为例进行研究，主要是由于湖北师范学院3S实验室建设过程及建设成果在高师院校3S实验室建设中既有普遍性又具有典型性，既能够分析出3S实验室建设存在的一般问题，亦能够将湖北师范学院3S实验室建设的成功的经验进行总结和推广。

1 实验室教学对学生能力提升的作用

实践教育是创新型人才培养过程中不可缺少的重要组成部分；也是学生理解理论知识、锻炼学生综合素质的重要手段；无疑，高校实验室是培养创新人才的重要基地，是培养学生实践能力和创新精神的实践课堂[2～3]。地理学科具有很强的综合性和实践性，3S相关课程更是如此，3S实践教学在培养地理科学专业学生综合素质与能力方面作用巨大。

1.1实验室教学有助于激发学生学习兴趣

遥感和地理信息系统课程涉及到专业软件应用，实践性和应用性很强，教师在仪器使用和软件操作的过程中讲解知识，让学生在实验的过程中发现问题、解决问题，有助于提升学生对课程的兴趣。研究学生的课堂表现发现，学生对待实验课程的积极性高于理论课，在听课的状态和对知识的掌握程度方面，实验课程亦好于理论课程。

1.2实验室教学有助于提高学生实践能力

实验室教学对学生专业技能的培养意义重大，枯燥的理论知识安放到具体的情境中能够让学生更好、更快地掌握。例如对测绘及地理信息采集仪器的构造、功能和操作方法的掌握，通过实验教学，能够提高学生的学习兴趣，让学生通过实际操作快速全面地掌握知识。而对于ArcGIS、Erdas等软件使用方法的掌握，更是需要在操作过程中去学习，并在实际应用中增加熟练程度。

1.3实验室教学有助于培养学生创新能力

在实践中学习，前提是熟练地掌握理论知识，如基本的实验仪器的操作和使用规则。在掌握理论知识之后，在实践中方可谈学以致用和进行知识的再创新。实验室不仅仅是学习知识的地方，更是出成果的地方，将知识转化为成果，能够培养学生的创新能力。

2 加强实验室建设的措施

2.1完善硬件设施

湖北师范学院3S实验室建设始于2008年，现建设有一个地理信息系统实验室、一个布有测量控制点的实习场地和一个手工绘图室。同时，配有多种测绘仪器和采集地理数据的仪器。地理信息系统实验室配有73台微型计算机，以及现代化的多媒体教学与演示设备，该实验室主要承担《遥感概论》、《地理信息系统概论》、《遥感数字图像处理》、《计算机制图》等课程的实验任务。测绘设备主要有GPS手持接收机、水准仪、经纬仪，地理信息采集仪器主要有光照计、湿度计、水深测定仪等。该配置与标准的3S实验室相比还存在一定的差距，需要进一步的完善。

需要进一步配备的硬件设施主要有：扫描仪、数字化仪、全站仪和便携机、手持GPS、遥感图像分析仪、彩色合成仪——用于数据采集和输入；工程绘图仪、大型出图打印机，其中彩色激光打印机或彩色喷墨绘图仪等设备可以输出高质量、色彩鲜艳的图像；高性能计算机、服务器、图形工作站——用于图像的计算机处理以及提高图像的处理速度等[4～5]。上述配置完全可以满足现阶段实验室学生和教师的教学与科研需求。在设备数量方面，既要考虑学生的数量，也要考虑设备的使用效率，使实验室设备既能够满足师生教学和科研的需要也符合经济实用的原则。在实验室环境方面，需要注意灯光和室内温度。为了利于计算机散热，保持良好的工作状态，实验室需要安装空调，给计算机提供稳定的温度环境。为了保持显示屏显示色彩的真实性，装修实验室时应该选择白色光源，并注意灯光的安放角度，避免与屏幕反光。

2.2加强专业软件建设

遥感和地理信息系统涉及的范围很广泛，相关信息处理的软件也较多，现常用的有ArcGIS、Erdas、SPSS、AutoCAD、ArcView、MapGIS等。完善3S实验室建设首先需要在现有的计算机硬件设施基础上正确安装上述教学用基础软件。另外，新技术层出不穷，要及时关注软件的更新。由于软件购置是一笔较高的费用，高师院校购置软件时一方面要增强针对性，购置与专业相符的软件，另一方面可以尝试与企业建立合作关系，以低价甚至免费等方式获取最新的软件。

计算机操作系统也是需要关注的重要方面，目前大部分高师院校仍然有相当部分的实验室计算机操作系统为Windows XP操作系统，随着该系统的停用，高师院校需要及时的维护或者更换计算机的操作系统，以保证软件的正常使用和操作环境的安全。

2.3培养学生实践能力

实验室的建设要与提高学生实践能力结合起来，以便更好地发挥实验室的作用。要发挥实验教学在提高学生实践能力方面的作用，可从自主编写实验教材和开拓野外实习基地入手。

湖北师范学院地理科学专业招收学生为“文理兼收”，班级里文科生的数量占到三分之二以上，而在大学的学科体系中地理科学专业属于理科，开设的专业课均需要一定的理科素养，3S课程实践性强，更是如此。为提高以“文科生”为主的学生群体的学习效率，湖北师范学院在3S实验室建设的过程中一直在探索编写符合高师院校师范生学习实际的实验教材，力求以学生易懂的方式呈现教学内容，细化实验操作步骤，增加具体的应用实例说明，以提高教材的趣味性，目前在学生中取得了良好的反响。

开拓野外实习基地，积极开展野外教学是提升高师院校学生实践能力的有效措施。湖北师范学院高度重视培养学生的实践能力，不仅在学校建设3S实验室，而且建有校外教学实习和野外实习基地共7个。在实习的过程中，学生使用水准仪、经纬仪等测量仪器，能够在实际应用中掌握仪器操作方法；使用手持GPS接收机定位经纬度和高程信息，同时收集人文和自然的地理信息，并以GIS为技术手段，能够以新方法开展地理学的研究。野外实习的教学过程利于学生更好地掌握地理知识，提高学生的创新能力和实践能力。

2.4重视实验室建设，增加实验课程比重

实验室教学在地理教育和学生能力提高方面的作用是显著而又不可替代的，要充分发挥实验室教学的作用，必须在思想上注重实验室建设，将实验室建设的地位提升到一个高度。

在教学方面，要正确认识实验室建设在教学中的重要作用，改变“重理论、轻实验”的现状，合理分配理论课和实验课的比重，对于《遥感数字图像处理》《测量与地图学》等实践性强的课程要增加实验课程的比重，改变“纸上谈兵”的现状。

2.5寻求资金支持

资金支持是加强实验室建设的保障，要加强实验室建设，必须寻求有力的资金支持。高等师范院校地理专业3S实验室建设资金的主要来源是国家专项基金，但是这一资金渠道较为单一，对于建设设施完备的3S实验室是远远不够的，高师院校应该主动开拓多样化的资金支持渠道，如寻求企业支持等。以湖北师范学院3S实验室的建设为例，学院与中海达公司签订合约，在中海达公司建立实习基地，同时中海达公司无偿为实验室提供测绘仪器等设备支持，为3S实验室建设开拓了新的资金支持渠道。

2.6加强管理，重视制度建设

湖北师范学院GIS实验室建成已有五年，但实验室的规章制度尚在完善之中，管理方面存在较大的缺陷，需要从规章制度和技术两个层面加强对实验室的管理。

从技术层面上讲，可以实行网络化的管理模式，引进计算机管理软件，将原本分散的计算机一起管理，实现实验室计算机软件安装和更新同步。在制度方面，要及时完善实验室管理制度。完善的管理制度是实验室建设和使用过程中有章可循的基本保障，有利于延长仪器使用寿命，更好地发挥实验室的价值。进行3S实验室建设时，要制定符合本院校实验室实际的管理制度，并严格落实。落实是实验室管理制度建设的核心，要及时引导师生学习实验室的管理制度，遵守实验室管理制度，并将这一做法制度化。

2.7配备师资力量

目前，高师院校3S实验室师资力量的配备并未得到足够的重视。以湖北师范学院为例，3S实验室教学任务主要由相应课程的任课教师承担，目前仅有一名专业课教师兼职管理实验室。实验室教师数量少、结构不合理是3S实验室建设的软肋，因而，加强实验室师资力量建设是加强实验室建设的重要一环。只有为实验室配备数量充足的专业教师，才能够更好的服务于实验教学，提高实验教学的针对性和实效性。3S实验教学尤其是如此，数量充足的、实验操作技能扎实的实验室教师队伍能够在实验中给予学生及时、有力的实验指导，教师的指导是发挥实验室教学作用的关键所在。

首先，要增加实验室教师数量，实验室至少配备一名教师专职管理，负责设备的维护和辅助任课老师完成教学任务；其次，要提高实验室教师的地位，重视对实验室教师的培养，以提高教师的积极性；最后，要组织对实验室教师的培训，提升实验室教师的职业素养，促进实验室教师队伍素质的不断提高。

2.8设备维护常规化

3S实验室的相关设备维护很重要，若实验室设备维护不到位会严重影响学生上课的效率和他们对课程的兴趣。设备维护必须常规化、制度化，并配备专人管理，经常检查设备的状况，对于问题要早发现、早解决，将实验室设备故障的影响减到最小，这样也可以减少设备维修的成本。同时，要将学生纳入到设备维护的环节中来，每台设备应配备使用情况记录本，学生应该如实记录使用信息及机器的状况，发现问题要告知实验室老师，以便及时采取措施。

有些实验室主要是由计算机设备组成，如地理信息实验室。这类实验室的计算机硬件和软件均需要维护，要经常检查硬件的状况，硬件问题要及时处理；计算机必须及时维护常用专业软件如ArcGIS、Erdas、SPSS、AutoCAD等，以保证实验教学的正常开展。病毒防护软件的维护也不可忽视，这样可以保证计算机运行环境的安全和设备的正常使用，并保证常用的专业软件的正常运行。

2.9建立成果转化机制

在进行3S实验室建设的过程中，要转变思想观念，实验室不仅仅是进行实践教学的场地，更是高校科研最具创新力的地方[6]。在发展和建设实验室时，要积极创新3S实验室的作用[7]。在完善实验室各项设施的同时，要建立实验室科研成果转化为生产力的动力机制。鼓励师生转变观念，积极将科研成果向运用方向发展转化；设立奖励机制，为科研成果转化为生产力提供直接动力；将成果转化所获的收益用于反哺实验室的发展，以此形成良性循环。对于3S实验室而言，可以鼓励学生向运用方向研究GIS技术，为居民生活、城市管理等方面，提供实用的GIS产品。

3 结语

3S实验室建设在地理教育和培养学生能力方面的作用是显著又不可替代的。对3S实验室的建设在思想上要重视起来，开拓多样的资金支持渠道，完善实验室硬件设施。同时，要加强实验室软件建设，完善管理制度、成果转化制度和人才培养制度，以实现实验室发展建设的良性循环。

虽然，我国高等师范院校3S实验室建设起步较晚，总体基础薄弱、存在较多短板，但近年来发展较快。3S实验室的建设需要科学的理论指导，更需要在实践中不断地探索和改进。

[1]苏丹丹,杨淼玲,催锦丽.高校3S实验室建设初探[J].长春师范学院学报(自然科学版),2008,27(6):168～170.

[2]刘 云,钱大益.加强实验室建设,培养学生创新能力[J].实验技术与管理,2007,24(7):14～17.

[3]马 宏.高校实验室建设改革与创新教学[J].河南建材，2007，(6)：12～13.

[4]苏丹丹,费 龙,程 彬.地理信息实验室建设探析[J].长春师范学院学报(自然科学版),2009,28(5):75～77.

[5]钟广锐.地理信息系统实验室的建设[J].实验室研究与探索,2004,23(8):100～102.

[6]张翰韬,吕 橙,魏楚元.实验室建设与实验教学改革刍议[J].实验室研究与探索,2007,26(3):134～137.

[7]白广梅.关于创新实验室建设的思考[J].实验技术与管理,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

湖北师范学院教育学重点学科2013开放基金(201324)

翟晓芳(1976- )，女，山西人，副教授，博士，主要研究方向是3s集成及遥感图像处理.

G482

A

1009-2714(2014)04- 0100- 04

10.3969/j.issn.1009-2714.2014.04.022