浅议本科实验课程整合设计研究.doc

本文为湖南农业大学教改项目资助项目研究成果浅议本科实验课程整合设计研究以湖南农大地理信息系统与资源环境分析技术实验课程为例谢红霞 王翠红 王改兰 周清 杨君 廖超林 袁红（湖南农业大学资源环境学院 湖南长沙 410128）【摘 要】本文以湖南农业大学开设的地理信息系统与资源环境分析技术两门课程的实验课程整合研究为例，阐述了资源环境分析技术实验课与地理信息系统实验课之间相互支持和相互促进的作用，认为通过本科实验课程的整合设计，可以进一步提高教学质量，让学生掌握综合知识、灵活运用的技能。【关键词】本科；实验课程；整合设计；共同促进教学是高等学校的基础性工作，而实验教学是整个教学过程中的一个重要环节，实验教学能帮助学生加深对理论知识的理解，同时也能提高学生实际动手操作能力，实验教学直接影响着学生的培养质量。2007年国家教育部在“十一五”规划中全面启动了教学“质量工程”研究工作，其中如何进一步加强和提高大学生实验技能能力也摆在了各高校教学工作中的首要位置。实验课程在本科生培养期间占有举足轻重的地位，这种技能的培养无论是对未来社会就业还是继续深造都显得十分重要。从目前各高校教学研究情况来看，对如何加强和提高大学生实验技能能力的实验课程的教学研究已有一些，但由于不同课程教师对其他课程了解不够深入或较少，研究大都是针对单一课程的，如何将不同的实验课程之间的教学有机结合起来研究尚不多见。从目前大多数各大专院校实验教学情况来看，某单门课程的实验教学大多因学时限制使得专业的各种实践技能操作无法在扎实基础和灵活运用方面得到较系统深入培训而具有很大的局限性，基于此，本文拟以湖南农业大学资源环境和城乡规划管理专业的两门专业基础课程即地理信息系统和资源环境分析技术的实验教学为例，研究探讨实验课程间的有机结合问题，以期为提高实验课程效果、培养学生专业综合实践技能提供参考依据。一、开展地理信息系统与资源环境分析技术实验课程整合研究的可行性分析湖南农业大学资源环境学院实验中心经过长期购置积累目前已经拥有了较为完善的用于地理信息系统、遥感、资源环境及化学分析等方面实验研究必备的实验仪器设备和软件，建成了功能较完备的多间实验室。地理信息系统实验室购置了ArcGIS、SuperMap、MapGIS等GIS软件、扫描仪、GPS、打印机，配备了一定数量配置较高的电脑，可以保证本科生实验一人一机，实验室面积较大，可同时容纳一个班本科生的实验。分析实验室购置了原子吸收分光光度计、定氮仪、火焰光度计、紫外分光光度计等各种常规仪器设备，可以开设大量、中量、微量营养元素测定、硝酸盐测定、重金属测定等多种分析项目实验。此外学院拥有一支在地理信息系统和资源环境分析技术方面具有一定教学经验、基本功扎实、进取精神较强的教师队伍，既有资源环境专业的老教授，又有地图学与地理信息系统专业的博士学位的新教师，一直在一线从事土壤学、环境科学和地理信息系统方面的教学科研工作，已经完成了该方向教改课题一项，发表教改论文数篇。二、地理信息系统与资源环境分析实验教学研究现状课程实验教学的研究一直是教学研究中的重要内容，部分教师及研究者分别对地理信息系统和资源环境分析课程的实验教学做过一定的研究，但到目前为止尚未发现有这两门课程实验教学的整合研究。1、 资源环境分析实验教学研究资源环境分析是农业资源环境、资源环境与城乡规划管理、环境科学、环境工程等专业的主要课程，各专业根据自己专业特点确定教学重点及课程名称等，课程设置旨在帮助学生掌握资源环境分析的技术技能，目前已有一些教师及研究者对资源环境分析实验教学进行了研究。王翠红等系统研究了资源环境分析课程实验内容的科学选取问题，从实验课程内容的系统性、合理性及拓展性三个方面回答了实验内容的选取：全面性体现在内容选择上兼顾资源分析和环境分析，测定环节上形成一个从“样品采集样品制备样品分析测定结果计算”的完整过程，分析对象上兼顾固体样本（即土壤、肥料和农畜水产品）、水样和大气样本，分析方法上兼顾酸熔法、碱熔法和干灰化法等方法；合理性则体现在内容组合、理论实验安排上；拓展性体现在实验课程和其他课程的联系，达到增强学科间知识的综合运用和灵活运用1,2；张占恩等就实验课程内容选取、技能操作训练、学生的科学态度及考核方法进行了探索3；关共凑等则从资源环境实验室角度进行了研究，从开放时间、开放内容以及开放范围三个方面探讨了实验室开放运作模式，总结出了开放效果，分析了存在的问题及需采取的对策4。2、地理信息系统课程实验教学研究地理信息系统（Geographic Information System ,GIS）是集计算机科学、地理科学、测绘学、遥感学、环境科学、空间科学、信息科学、管理科学等学科为一体的新兴边缘学科，是高等院校地理信息系统、土地资源管理、资源环境与城乡规划管理、地理教育等本科专业学生必修的一门专业基础课，是从事资源管理、土地利用规划、城乡规划等工作的重要工具，通过该课程的学习，要使学生掌握地理信息系统的基本原理及其在资源环境、管理决策、灾害防治等领域中的应用，许多教师及研究人员已经对该实验课程进行了大量研究。钟广锐、李亦秋、田雨等研究了基于SuperMap、MapGIS、ArcGIS等不同GIS软件平台的实验课程设计5-7；黄解军、陈红艳、田雨等根据学生具体情况、学科发展和社会需求等对实验教学模式进行了探讨，重点针对学生实际情况因材施教，采用分层分类指导实现实验教学内容的优化、学生创新意识的强化以及“开放式”实验教学模式的深化等8-10；党丽娜等从实验室建设、管理模式和使用制度探讨了如何最大效率的发挥GIS的功效11；由于地理信息系统课程有针对地理信息系统专业开设的，也有针对非地理信息系统专业开设，学科和专业的差异对课程要求也不相同，车自力、张慧等探讨了非地理信息系统专业地理信息系统实验教学的内容设置和专门针对专业特点体现的特色等12,13 。三、地理信息系统与资源环境分析实验课程间整合研究和设计地理信息系统和资源环境分析是很多专业开设的必修课程，本次实验课程间整合研究针对的是国家教育部1999年颁布实施的高校新专业目录中设立的旨在培养具有资源、环境与规划管理能力的综合性人才的资源环境和城乡规划管理专业的这两门课程的实验研究，其中地理信息系统课程总学时50（实验占18），资源环境分析技术总学时80（实验占60），地理信息系统课程教学内容主要包括地理信息系统概述、空间数据结构、空间数据采集、处理及分析、空间数据库、空间分析原理与方法、地理信息系统产品输出、地理信息系统设计与评价、地理信息系统应用等，在学生构建了空间数据采集、分析、处理等理论知识体系的基础上，运用GIS软件平台加强实验教学，提高学生的实践操作能力。资源环境分析技术课程教学内容包括土壤、植物、肥料、水、大气等农业资源与环境分析的基本理论与分析技术，重在培养学生的动手能力和分析问题与解决问题的能力。本研究通过以往的实验教学为基础实现实验课程之间的整合，旨在培养学生真正学有所长、学有所用的技能，能将不同课程学习内容有机的结合起来，对零散的知识进行融会贯通，提高解决问题的综合能力，培养能真正广泛应用于科研、企事业单位从事城乡规划、国土、环保等多个部门工作需要的实用型人才，为国家教育部实施实验实习“质量工程”、提高实验课程教学质量提供参考依据。地理信息系统实验课程重视的是对空间数据的采集、编辑处理、管理、分析、输出，而资源环境分析实验课程重视的是对固体样品、液体样品和气体样品的分析，从表面上看似乎是两门很难联系起来的课程，然而资源环境分析实验课程采集的样品和一定的空间位置相联系，地理信息系统实验课程采集、编辑处理、管理、分析、输出的对象是数据，其中资源环境分析得到的数据是地理信息系统中数据的一个重要组成部分，如此一来，通过“具有空间信息的资源环境分析数据”这一纽带，就将这两门实验课程有机的联系在一起了。在具体的教学工作中，建议两门实验课程同一学期开设，考虑到地理信息系统课程理论部分内容比资源环境分析课程多，可提前几周开课，这样在讲授完部分理论后就可以同时进行第一次实验地理信息系统实验课程的数据采集和资源环境分析实验课程的采样，在接下来的实验中，资源环境分析实验主要是通过实验室分析获得需要的数据，而地理信息系统实验则分别是导出采样获取的空间信息、将资源环境分析实验分析的结果作为属性数据导入到地理信息系统中，最后将资源环境综合评价模型、地理信息系统平台、资源环境空间属性数据有机结合，运行地理信息系统软件获得具有空间信息的资源环境评价结果，将分析结果和综合评价结果以地图的形式进行直观、形象的表达，从而实现实验课程之间的有机整合（图1）。学生在这个过程中不经意的加深了对理论的理解和对知识的运用能力，尤其是知识的综合运用能力。地理信息系统课程资源环境分析课程课堂教学地理信息系统有关理论方法资源环境分析有关理论方法野外调查定位采样点拍摄采样点场景采集样品实验室处理导出采样空间信息分析采集样品编辑采样属性信息分析结果分布图综合评价指标分布图分析结果资源环境综合评价模型实验课程之间有机整合图1 实验课程之间整合图 通过将地理信息系统和资源环境分析实验课程整合，可以帮助学生了解课程之间的有机联系，将“孤立的实验”转为“综合系统的实验”，实现从理论、实践、综合应用的结合，既激发了学生探求新知的兴趣，同时也培养了学生对知识进行综合运用的能力。【参考文献】1 王翠红, 周清, 罗兰芳等. 本科专业实验课程教学的研究与实践J. 新西部, 2009, (10):222-2232 王翠红, 王改兰, 李宗让, 等. 实验技能课程内容设置的研究与实践以“农业资源与环境分析技术”课程为例J. 湖南农业大学学报(社会科学版), 2008, 9 (1):52-533 张占恩, 张丽君. 环境分析化学实验教学改革及其实践J. 苏州城建环保学院学报, 2000, 13 (1):70-734 关共凑, 梁钊雄. 资源环境实验室开放探索J. 实验科学与技术, 2008, 6 (5):139-1425 钟广锐. 基于SuperMap Deskpro的“地理信息系统”课程实验设计J. 地理空间信息, 2006, 4 (1):40-426 李亦秋, 董廷旭, 邓小菲. 基于MapGIS的地理信息系统课程实验设计J. 绵阳师范学院学报, 2008, 27 (2):136-1427 田雨, 卢秀山, 林宗坚. 基于Arcview的“地理信息系统”课程实验设计J. 实验室研究与探索, 2005, 24 (7):38-40,798 黄解军, 袁艳斌, 詹云军. 高校GIS专业实验教学模式改革与创新J. 理工高教研究, 2007, 26 (4):122-1239 陈红艳, 聂宜民, 丛津桥. 优化土地信息系统实验教学 培养学生个性化创新能力J. 山东农业教育, 2008, (3):31-3510 田雨, 郑文华, 卢秀山, 等. “地理信息系统GIS”课程实验教学体系改革J. 实验室研究与探索, 2006, 25 (11):1426-142811 党丽娜, 贺立源, 赵竹青, 等. 依托开放性GIS-Lab的