高校环境生态工程专业中3S技术类课程设置初探
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作者:李望军
【摘要】本文基于3S技术类课程本身特性，结合环境生态工程专业人才培养的社会需求，对高校环境生态工程专业中3S技术类课程设置的基本条件、课程结构、授课计划、教学资源和教学方法等方面进行了初步的探索。
【关键词】3S技术 环境生态工程 课程设置
【基金项目】贵州工程应用技术学院2018年本科教学质量提升工程项目（2018JG142），贵州省重点学科“生态学”（黔学位合字ZDXK[2013]11）。
【中图分类号】G423.02 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）06-0233-02
3S 技术是遥感（RS） 、地理信息系统（GIS） 与全球定位系统（GPS） 的统称，是现代信息技术与空间分析研究的主要技术手段和发展方向[1]。随着信息技术的飞速发展，科技的不断创新，3S技术正作为一种不可多得的技术在环境和生态领域发挥着越来越重要的作用[2]，高校环境生态工程专业中3S技术类课程的合理设置，是高校培养生态环境领域高层次应用型人才的硬性需求和必然趋势。
掌握环境监测与评价、生态规划与设计、生态修复和环境污染治理等常规的技术方法是环境生态工程专业人才培养的基本要求，而3S技术在这些基本要求的实现过程中扮演了相当重要的角色。通过RS技术获取和处理后的遥感卫星影像可为研究区概况提供诸如植被分布、土地利用方式、行政区划等关键信息[3～5];GPS可以为生态因子和环境数据的采集（尤其是针对重要生态保护目标或环境敏感点的数据采集）提供精准的定位服务[6]。针对采集的生态因子和环境数据进行统计分析处理时， GIS强大的空间分析模块能够通过构建分析算法，从空间数据中计算和提取研究对象的位置、形态、构成及演变等信息。此外，GIS可以绘制上述项目中需要提供的重要图件[7]，比如环境影响评价中的植被分布图、土地利用类型图、土壤侵蚀图、水系分布图、调查路线和样方点分布图、珍稀保护动植物分布图、生态规划中的区位示意图、生态功能区划图、生态环境敏感区分布图、生态产业布局图等。
1.基本条件
一支高素质专业化的3S类师资队伍是环境生态工程专业3S类课程顺利开设的根本保障。这样的师资队伍要求专业教师拥有3S技术的专业背景，源自多元化的技术领域，具备丰富的3S技术应用经验和较高的教学水平。
此外，实验室软、硬件平台的建设是高校环境生态工程专业开设3S技术类课程的必要条件，具体包含了计算机硬件、网络配置、多媒体教学系统、以及各类遥感、地信软件（比如ERDAS、PCI、ENVI、IDRISI、ArcGIS、MapGIS、eCongnition等），其中遥感地信软件实现的总体功能差异不大，但各有优势和缺陷，学校在选择和购买软件时需要综合权衡软件的特点和课程教学需求。
2.课程结构设置
遥感和地理信息系统是3S类课程的两个核心部分，而GPS的内容可以适当融合到这两部分之中，不需要单独设置课程。鉴于环境生态工程专业主要是将3S技术作为应用工具开展数据分析处理及制图等工作，笔者认为对于系统开发与设计、三维建模等内容可以不作要求，必修课程部分只需将《遥感导论》和《地理信息导论》（分别搭配实验课程）设置为学科大类课程即可满足环境生态工程专业学生的专业要求。选修课程的设置应该注重拓宽学生的知识视野，培养兴趣爱好，可以结合具体情况灵活设置，其中专业选修课程應选择与环境生态工程相关性较强的课程，推荐《资源与环境遥感》课程;大类课程选修课应作为大类课程必修课程的延伸和拓展，建议考虑《3S技术集成与应用》和《遥感地学分析》;个性课程选修通常应该包含3S技术在生态环境领域的实际应用以及一些新兴的技术手段，比如《无人机遥感监测技术》是较好的选择。
3.授课计划
学期授课计划应结合学生具体情况和学校教学条件安排，表1列举了我校环境生态工程专业3S类课程基本信息，可供参考。
上表中有关各门课程修读学期的安排中，将所有课程都安排在第3学期之后，主要考虑到3S技术应用到的绝大多数软件为英文版本，学生经过一年级大学生英语和计算机的系统学习，可为3S技术中相关软件的学习奠定基础。遥感概论及实验放到地理信息系统概论及实验之前，让学生先通过遥感概论对卫星影像的成像原理和预处理过程等有初步的了解，并以此为基础进一步掌握地理信息系统的数据分析处理和制图等过程。选修课程需以必修课程构建的3S技术的完整知识结构体系为基础，因此建议第5、6学期各选修一门。
必修理论课程的学分和学时设置都高于必修实验课程和选修课程，同时必修理论课程以考试的形式进行考核，其余课程考查即可。
4.教学资源
3S技术的教材丰富多样，理论教程中，遥感概论以彭望琭等编著的《遥感概论》、梅安新等编著的《遥感导论》等应用较为广泛，而地理信息系统概论则普遍选择黄杏元编著的《地理信息系统概论》、汤国安编著的《地理信息系统》、胡鹏编著的《地理信息系统教程》及龚健雅编著的《地理信息系统基础》等，这些教材章节结构编排合理、条理清晰且难度适中，是3S类课程教学中不可多得的参考资料，但是3S技术的发展日新月异，教师教学过程中一定要结合学生学习需要，广泛涉猎专业知识，把握技术前沿和发展趋势，及时更新知识内容，完善知识体系。
实验课程是基于具体的遥感和地信软件设置的，因此不建议规定教材，教师可以根据实验课程的教学内容安排，针对所选的教学软件编制实验教程。选修课程由于更加强调视野和知识面的拓宽，授课内容比必修课程更具发散性和创新性，不应拘泥于单一教材的结构框架，教师可依据教学目标和内容多渠道地归纳整理教学素材。
除教材外，教学过程中需充分利用网络信息教学平台和资源，如中国大学MOOC、国家精品课程网站、雨课堂教学平台、中科院地理空间数据云数据下载中心等。
5.教学方法
教学方法以有利于课程内容的学习和取得良好的教学效果为原则，3S类理论课程的教学方法可以包括讲授法、案例教学法、讨论法、启发式教学法、任务驱动法和自主学习法等，教学方法根据具体教学目标和内容灵活设置。实验课程除常规的示范教学和上机操作以外，还应真实模拟学生的就业工作环境，让学生真正将理论基础与实践应用融会贯通，提高学生的专业技术应用水平。具体课程实施可与遥感数据处理、环境影响评价、生态环境监测、景观规划设计等较常应用3S技术的公司签约合作，让学生承担项目的部分数据分析处理工作，使学生成为该项工作任务的主体，最终成果以是否符合项目验收要求为评价标准进行考核。
总之，以3S技术为代表的信息技术在环境生态工程专业的地位日益凸显，高校结合自身专业定位，实现环境生态工程专业3S技术类课程的合理规划和设置，对学生专业技能的培养至关重要，已成为环境生态工程专业人才培养的关键内容。
参考文献：
[1]卜耀军， 温仲明， 焦峰，等. 3S技术在现代景观格局中的应用[J]. 水土保持研究， 2005（1）：34-38.
[2]李廷标. 3S技术在生态环境保护中的应用探究[J]. 资源节约与环保， 2017（3）：78-79.
[3]章皖秋， 李先华， 罗庆州，等. 基于RS、GIS的天目山自然保护区植被空间分布规律研究[J].生态学杂志，2003（6）：21-27.
[4]刘锐，陈毓龄. RS和GIS技术在土地利用动态监测中的应用[J]. 测绘通报， 2011（5）：76-79.
[5]何涛，王树文.遥感技术在城乡规划建设督察中的应用——城市用地现状监测[J]. 影像技术， 2012（4）：52-56.
[6]章齐国.GPS在森林生态建设中的应用[J]. 安徽林业科技， 2005（1）：39.
[7]漆小英. 四川省乐山市生态环境遥感动态监测[D]. 成都理工大学， 2008.
作者简介：
李望军（1986-），男，湖南人，博士，讲师，主要从事植被生态学研究。
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