面向地理国情监测的跨学科综合实验设计

徐丽华，李 兵，谷达华，廖兴勇，王永啟

(西南大学 资源环境学院，重庆400716)

面向地理国情监测的跨学科综合实验设计

徐丽华，李 兵，谷达华，廖兴勇，王永啟

(西南大学 资源环境学院，重庆400716)

以土地资源管理专业已有的实验平台为基础，优化重构基础性实验项目，设计跨学科的综合性实验项目。综合性实验项目具有多学科交叉的特点，教师必须转变教学理念，提高综合实践教学能力，改革实验教学方式和实验考核方式，是开展跨学科综合实验教学的基本保障。

实验；多学科；综合；优化

0 引言

开展地理国情监测是进行科学决策的基础，是准确掌握国情国力的重要手段，是国家实施重大战略和重大工程的重要保障[1]。在新形势下，对地理国情监测人才提出了新的要求，不但要具有专业知识，还要掌握遥感(RS,Remote Sensing)数据处理、地理信息(GIS,Geographic Information System)、全球定位系统（GPS,Global Positioning System）、计算机辅助制图技术（CAD,Computer Aided Design）等，并能将这些技术综合运用于地理国情监测领域。研究土地利用和土地覆盖情况是地理国情监测的重要目的[2]，是土地资源管理专业学生学习的主要内容。研究土地利用和土地覆盖情况，必须依靠GIS、GPS、RS、CAD等现代技术手段。因此，为了满足社会发展的需要，必须把国情监测知识和技术纳入土地资源管理专业的教学内容，并强化GIS、GPS、RS、CAD等现代技术课程的实践教学，提高学生运用现代技术综合分析土地利用和覆盖情况的能力。为了培养符合社会需求的地理国情监测人才，笔者以西南大学土地资源管理专业为例，研究面向地理国情监测的跨学科综合实验教学方法。

1 土地资源管理专业实验条件现状

西南大学资源环境学院根据实际需要，建立了土地资源管理专业实验平台。实验平台包括测绘、遥感、地理信息系统、计算机制图、土地资源规划等5类实验模块，为学生掌握GIS、GPS、RS、CAD等现代技术奠定了重要的基础，如图1所示。

图1 土地资源管理实验平台

在土地资源管理专业实验平台，配备了完善的软硬件，除了电脑、机房、多媒体教室外，还配备ENVI、ArcGIS、AutoCAD等专业软件，以及地形图、航空像片、卫星遥感影像、土地利用现状图、土地利用规划图等多种数据资源，满足了所有项目的实验要求。但是实验教学还存在一些问题。首先，没有设计学科交叉实验项目。由于各专业课程的实验教学以各专业课程的基本内容为主，没有设计各个跨学科的综合性实验项目，不利于培养学生的综合应用能力。其次，重复设计实验项目。由于各学科的知识内容存在交叉重复的现象，而且各学科的实验项目设计者之间又不进行沟通和交流，独立设计实验项目，实验项目势必存在交叉重复的现象。例如，在遥感课程中设计了航片土地利用现状判读与转绘、航片野外判读与调绘两个实验项目，而在土地资源调查与评价课程中也设计了航片野外判读和室内判读实验项目；在GPS与数字化测量课程与测量学课程都设计了全站仪的认识和使用实验项目。虽然各课程实验教学的侧重点不同，但是相同实验项目的实验内容基本一致。因此，应统筹实验教学管理，设计跨学科的综合性实验项目。

2 跨学科综合性实验项目设计原则

2.1 跨学科综合实验项目的设计原则

学生不仅要掌握基本的实验技能和系统的基础理论，还要有较强的综合应用能力，这是当今社会发展的需要[3]。综合性实验项目对培养学生的专业综合实践能力具有非常重要的作用[4]。因此，在设计综合性实验项目的过程中，必须把专业特点与用人单位的需求结合起来，使综合性实验项目突出专业特点。

各个学科的基础性实验项目是在多年实践基础上开发出来的，大多是经典实验项目，对培养学生的实践能力发挥了重要的作用。因此在综合性实验项目时，必须分析不同学科之间的关系，优化重组不同学科的基础实验项目，使之成为综合性实验项目。

2.2 土地资源管理专业的综合性实验项目体系

根据地理国情监测的需要和应用型人才培养的要求，在分析不同学科之间的关系，以及改进和完善现有实验项目的基础上，新增土地资源调查与评价、土地利用现状图更新、地籍调查等综合性实验项目。表1表明，学生在完成综合项目的实验任务的过程中，要运用各种数据资源、软件和知识，这对学生的知识和能力提出了更高的要求。

表1 土地资源管理专业综合实验设计

设计综合性实验项目时，应根据学科交叉内容，对现有基础性实验项目进行优化组合。综合性实验项目的子项目多数是各学科的基础性实验项目，有的子项目还属于各学科共同的基础性实验项目。例如，在土地资源调查与评价综合实验子项目中，像片室内判读和野外判读的两个子项目都是遥感课程和土地资源学课程的基础性实验项目，都涉及遥感学的知识；数据编辑与数据分析是地理信息系统课程和土地信息系统课程都开设的基础性实验项目；建库实验项目要运用土地信息系统和地理信息系统的相关知识，通过设计子项目，不仅能够减少重复实验项目，也能充分发挥各学科经典基础实验项目的作用。这不仅能避免教学资源浪费[5]，也能减轻教学压力。综合实验项目设计流程及相关学科之间的关系，如图2所示。综合性实验项目统领各学科共同的基础性实验项目，既有助于学生掌握学科的基础知识和基本技能，也有助于培养学生综合运用专业知识能力[6]。

图2 土地资源调查与评价综合实验设计流程及涉及的相关学科的关系

3 跨学科综合性实验的保障条件

具备一定的实验条件，才能顺利完成实验教学任务。完善的教学管理制度和体制、运行良好的实验室和实践教学基地、高水平的师资队伍等是完成实验教学的必要保障条件[7]。由于跨学科综合实验项目是学科交叉的结果，教学管理更加复杂。除了要具备基础性实验条件外，对教师的教学能力和教学方法提出了更高的要求。为了更好地完成综合性实验教学任务，必须加强实验教学改革。

3.1 转变教学观念，提高教师的综合实践能力

由于跨学科综合性实验涉及各学科知识之间的相互渗透和交叉[4]，这对教师教学能力提出了更高的要求。虽然高校招聘的专业教师不仅学历高，而且也具有较高的学术水平，一般都能胜任自己专业领域的实验教学任务，但是不一定能够胜任综合性实验教学任务。一方面，部分教师缺乏多学科知识。另一方面，综合性实验复杂，不仅教学难度大，而且要与其他教师合作，才能完成教学任务。因此，教师不能抱残守缺，必须不断地学习新知识，加强与其他教师之间的交流与合作，以满足综合性实验教学的要求。

3.2 改变实践教学方式，转变师生角色

在传统的实验教学过程中，教师讲解实验内容和要求，演示操作方法和步骤；学生按照教师的要求，完成实验任务，提交实验报告。在这种教学活动中教师是主体，学生是客体，学生只能被动地接受教师传授的实验方法，不利于发挥学生学习的主体性作用，不利于学生深入地学习科学知识和方法。综合性实验的教学目标是让学生能够综合运用专业知识来解决实际问题。因此，教师必须改变传统的实验教学方式，转变师生角色，构建以学生为中心的教学模式，如图3所示。教师的主要任务是引导学生学习，而不是向学生灌输知识和传授技能；学生由被动学习向主动学习转变，不仅要完成实验任务，而且还要进一步探索解决实际问题的方法，以培养自己综合运用各学科知识和技术的能力。

图3 教师和学生各自的任务和角色转变

3.3 改革实验成绩考核方式，提高学生撰写实验报告的能力

一般来说，实验报告是评价学生实验成绩的依据。传统的实验报告只是再现实验过程[8]，既不能反映学生的写作水平，也不能反映学生的实际动手能力。改革传统的实验成绩考核方式，既要考核学生实验过程，也要反映学生实验效果，综合考核学生实验成绩[9]。具体来说，可以从学生的实验操作技能、实验报告书写水平、实验理论等方面进行考核。实验报告写作是否规范是重要的考核标准，要求学生按照学术论文规范撰写实验报告。学术论文不仅格式规范，而且内容完整，包括国内外研究现状、实验数据、成果分析、讨论等。学生完成一篇合格的学术论文，不仅掌握实验内容，还要查阅大量的文献资料，使用专业术语和规范的图表。这对于培养学生的科学态度、独立思考能力和综合分析能力，具有重要的作用。

4 结语

跨学科综合性实验是基础性实验和创新实验之间的重要桥梁[4]，是提高学生动手能力、合作能力、知识综合应用能力的重要手段[8,10]。跨学科综合性实验涉及多个学科的知识，仍然面临一些亟待解决的问题。首先，要不断地调整实验内容，以适应社会发展和科技进步的要求；其次，跨学科综合性实验教学涉及不同教研室和不同学科教师之间的合作，必须加强实验教学管理队伍建设。只有解决好这些问题，才能顺利地开展跨学科综合性实验教学，达到教学改革目标。

[1]史文中,秦昆,陈江平,等.可靠性地理国情动态监测的理论与关键技术探讨[J].科学通报,2012(24): 2239-2248.

[2]谢宏全.地理国情监测背景下测绘工程专业人才培养若干思考[J].测绘通报,2013(5):101-104.

[3]罗娅君,胡晓黎,李松,等.探索综合化学实验培养学生综合创新能力[J].实验室研究与探索,2011(11): 100-102,115.

[4]吕梅香,汪朝阳,何广平,等.综合化学实验教学改革与实践[J].实验室研究与探索,2010(4):112-114.

[5]祝爱民,于丽娟,蒋文杨.管理类跨专业综合实验体系构建与实施[J].实验室研究与探索,2014(2):186-189.

[6]元泽怀.开放式设计性综合实验课程教学的改革与实践[J].实验室研究与探索,2009(11):120-122.

[7]徐丽华,李兵,张勇,等.高校农林专业多层次实践教学体系构建探索[J].西南师范大学学报(自然科学版),2015(3):166-170.

[8]孔宇,张雅利,莫晓燕.增强综合开放实验课程教学效果措施探索[J].实验技术与管理,2014(06):33-35.

[9]钱洁,房健民,陈志宏.生物技术专业综合性和设计性实验教学改革与实践 [J].实验室研究与探索, 2014(1):207-210,224.

[10]郝南海,邓春芳.工业工程综合实验的构建和成效[J].实验室研究与探索,2014(3):198-201.

责任编辑 仇大勇

G642.0

A

1674－5787（2016）06－0115－04

10.13887/j.cnki.jccee.2016（6）.33

2016-10-04

本文系西南大学2013年教育教学改革研究项目“多层次遥感课程实践教学体系的构建”(项目编号：2013JY010)、西南大学2014年教育教学改革研究项目“跨学科综合性实验设计与研究”(项目编号：2014JY054)的研究成果。

徐丽华(1976—)，女，黑龙江绥滨人，博士，西南大学资源环境学院，副教授，研究方向：遥感图像信息处理、土地资源与信息化技术。