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绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇农业资源与环境,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
1.1精选教学内容
我系农业资源与环境专业之前曾开设《农业环境学》课程。2009年修订的新教学计划将《农业环境学》改为《环境科学概论》。一方面是因为许多环境资源作为农业生产的物质基础和条件,直接影响农业生产;另一方面是为学生以后扩大就业面和跨专业考研打基础。本系选用的教材是环境科学出版社出版的《环境学》(陈英旭主编,2001年3月第一版),该教材的优点是所涵盖的内容非常广泛,共分为17章,包括绪论,大气污染,水污染,土壤污染,固体废物污染、噪声污染,环境规划、环境评价、环境法、环境经济和可持续发展等。但目前我校农业资源与环境专业的教学计划对于《环境科学概论》的课时设置为32学时,不可能在规定的学时中讲完所有内容,因此,要求教师必须从中选择一部分内容进行精讲。作为农业资源与环境专业的课程,既要全面选择其中与农业生产息息相关的内容,又要对环境科学基本理论部分进行详细讲解。因此,我系教师主要选择其中的绪论、大气污染,水污染,土壤污染、固体废物污染、环境评价和可持续发展等几部分内容进行精讲。目的是培养学生对农业环境保护相关知识的把握和对环境科学相关内容的理解,提高学生的环境保护意识和素养。
1.2补充新内容
由于所选用教材的出版时间距今已有十几年,书中一些内容难免跟不上当今环境科学发展的新态势,体现不出相关领域的最新研究成果,所以要把本学科的新理论、新科技成果等内容充实到教学中,做到与时俱进。这就要求教师花费大量精力和时间去备课,比如通过电视新闻、互联网、报纸、杂志等各种手段收集有关资料并整理,把国内外在本课程相关方面最新的科学知识和发展动态传授给学生。例如,本人在讲土壤农药污染这部分内容,介绍有机氯农药的特征和危害性时,补充了持久性有机污染物(Persistentorganicpollutants,POPs)的概念,并告诉学生2001年首批被列入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》的12种POPs中有9种为有机氯农药。这样既强调了有机氯农药的特性,又使学生了解了POPs的相关知识;既培养了学生的学习兴趣,也收到较好的教学效果。
2教学方法改革探讨
由于《环境科学概论》是针对环境科学专业的导论性课程,农业资源与环境专业的学生一方面会认为与本专业联系不大;另一方面会觉得该课程很多内容比较科普化,不重视该课程的学习。因此,教师应采用灵活的教学方法激发学生的学习兴趣,深入浅出的引导学生,使他们意识到任何破坏环境的行为都会对农业发展和社会进步造成直接或潜在的危害。比较行之有效教学方法主要包括多媒体教学与传统教学方式结合,互动式教学和理论结合实际教学。
2.1多媒体教学与传统教学方式结合
多媒体教学是现代教育技术与多媒体的结合,集文本、图形、图像等多种信息于一体,以计算机为核心,通过视听的组合为学生提供一个图文并茂的学习环境,使客观事物以视听的形式直观、形象地表现出来,富有吸引力,在现代教育中具有特殊的优势。多媒体教学能大大减少课堂板书时间,增加教学内容。例如,本人在备课过程中通常结合教材,利用互联网查阅下载相关文献资料,采用PowerPoint制作课件,将课本中的理论知识与其实际应用结合起来进行讲解,并将相关知识点的最新研究成果呈现给学生,这样既能弥补教材在这方面的缺失,也激发了学生的学习兴趣。而且,也可以利用互联网下载相关视频,课堂上结合相关章节给学生播放。例如,本人在讲到固体废物污染时,给学生播放卫生填埋法、焚烧热能回收技术和热解法处理城市垃圾的视频,使学生直观的认识这些处理技术的具体流程及其操作原理和方法。但多媒体教学也存在一些弊端,比如学生认为可以拷贝老师的教学课件,这样他们上课就不认真听讲。而且多媒体教学使教学内容呈现的时间短暂,会使学生对授课内容印象不深,甚至对一些基本概念和原理理解不透彻。所以,教师在应用多媒体授课的同时,要充分结合传统教学的优势,比如对于教材中的一些难点和重点问题,可以通过板书演算和推导,把学生的注意力吸引到教学的难点和重点上,帮助学生对知识的充分理解和领会。因此,采取多媒体与传统教学方式黑板板书相结合,能更加有效的组织课堂教学。
2.2互动式教学
互动式教学是通过营造多边互动的教学环境,在教学双方平等交流探讨的过程中,达到不同观点碰撞交融,进而激发教学双方的主动性和探索性,达成提高教学效果的一种教学方式。互动式教学能使师在共同思考探讨中掌握所学的知识,形成气氛活跃的教学氛围。互动式教学方法多种多样,最简单的可以通过课堂提问吸引学生课堂注意力,也可以利用一些经典案例,设计若干个讨论议题分组讨论,让学生表达自己的观点和看法,老师再进行点评和总结。比如,笔者在期中和期末时会分别将学生分成4个小组,每组学生针对本课程内容自由设计一个研究课题,由学生到图书馆查阅相关资料,将这些资料进行分类和总结,然后一组派一名代表以PowerPoint形式在课堂上进行汇报,老师和其他组的同学针对其汇报的内容进行提问,本组同学负责解答,可以看出学生的表现非常踊跃,课堂气氛也十分活跃,取得很好的教学效果。通过互动的教学方式,既提高了学生学习和思考的积极性,拓展了学生的知识面,又锻炼了学生的胆量和语言表达能力,可谓一举多得。
2.3理论结合实际教学
《环境科学概论》课程的内容以概述性为主,其中很多是概念和原理性的知识,如果单调的讲书本内容,就会使学生听起来很枯燥。实际上,不断出现的许多现实环境问题与书中的理论内容是相对应的,所以在讲课过程中应适当穿插实例。例如,2011年江苏无锡太湖蓝藻爆发造成无锡全城自来水污染,超市、商店里的桶装水被抢购一空,这一事件与书中水体富营养化这部分内容紧密相关;最近我国频发的雾霾天气与本课程绪论中的洛杉矶烟雾事件有很多相似之处,而且与大气环境这一章中的光化学烟雾有直接联系。在讲到书中这些内容时与实际环境事件结合起来既能激发学生的学习热情,增强学生对知识点理解,又能培养他们的环境保护意识。另外,在讲完每一部分的污染处理技术之后,可以组织学生实地参观相应的污染处理场地,比如污水处理厂、垃圾处理厂、重金属污染的修复场地等,让学生观察工艺流程和处理效果,以增强他们对相关知识理解,同时,也能激发学生的学习兴趣,使学生对相关知识从感性认识上升到正确的理性认识。
3结语
关键词 GIS;农业资源管理;农业环境评价;农业地理信息系统;应用
中图分类号 X825 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2015)17-0237-02
Application Progress of GIS in Agricultural Resources and Environment
WANG Chen
(College of Environmental Science and Engineering,Southwest Forestry University,Kunming Yunnan 650224)
Abstract The application of GIS in the field of agricultural resources and environment was summarized as agricultural resources management and agricultural environment assessment.Agricultural GIS should be constructed,including agricultural information management system,agricultural decision support system and agricultural production management system.A reference can be provided for the application of GIS in agriculture and construction of agricultural GIS.
Key words GIS;agricultural resources management;agricultural environment assessment;agricultural GIS;application
地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)是在计算机硬软件的支持下,获取、存储、管理、分析和利用空间和地理信息的高新技术[1]。农业系统是一个高度复杂的自然-社会综合体,系统内的农业资源与环境要素在时空上的复杂性和变异性极强,GIS技术凭借其特有的空间信息管理与数据处理分析功能成为了农业信息化及现代化强有力的分析和决策辅助工具。
在国外,20世纪70年代GIS技术就开始应用于农业领域。90年代以后,GIS在农业领域的应用不断深入和普及,国外GIS技术在农业的应用不仅范围广、程度深、水平高,而且将“3S”技术有机地结合在一起,发挥集成优势,及时有效地解决农业生产和管理中的实际问题。我国从20世纪80年代中期才开始将GIS技术应用于农业领域,尽管与国外相比起步略晚,但部分研究成果已应用于农业生产,取得了很好的经济效益[2]。
1 GIS技术在农业资源管理中的应用
1.1 农业区划
GIS技术是开展农业气候资源分析与区划的重要手段,利用GIS数据库可以对多尺度、多源的农业资源数据进行采集和管理,利用GIS的空间分析功能可以将现有的资源、经济数据库和遥感影像获取的信息在GIS软件中进行叠加分析,运用GIS软件中提供的各种评判方法和模型,可进行不同区划方案的动态模拟与评价,制作农业区划图,以更加直观的形式展示区划结果。中国气象局预测减灾司于2000年组织江西省等7个省(市)气象局联合开发了“农业气候资源和区划信息系统”,用于制作农业气候区划[3]。当前GIS技术在农业区划方面的应用已日益成熟,国内学者将GIS的空间叠加分析功能与传统区划方法相结合,广泛应用于枸杞、烤烟、猕猴桃、火龙果、葡萄、荔枝等经济作物的农业区划工作中,为当地农业生产决策提供可靠的依据。
1.2 农业土地质量评价
利用GIS技术能够将地形、土壤性状、土地利用、环境变量等方面的空间和属性数据进行整合,通过建立各种数学模型,利用空间分析功能分析运算,进行农业土地质量的多因素综合评价,为土地利用、规划、管理提供决策依据。国外从20世纪70年代开始利用GIS技术进行土地质量评价,国外学者主要是将GIS技术与模糊逻辑技术[4]、神经网络方法[5]、遗传算法等人工智能方法结合[6],进行农业土地质量评价。GIS在我国农业土地评价中的应用起步较晚,20世纪90年代才开始大量利用GIS技术进行评价,主要用于耕地地力评价[7]、农地适宜性评价[8]、耕地生产潜力评价等[9]。部分学者利用GIS的路径分析、缓冲分析等功能提取区位条件因素[10],丰富了评价指标,使评价体系更加科学合理。
1.3 农作物估产
利用GIS和RS对作物区遥感影像进行处理分析,可获取粮食产区播种面积、作物类型及作物生长态势和环境变化等信息。在充分分析各影响因素对作物的相互作用关系后,利用GIS的模型功能,构建不同条件下(土壤、气候、环境条件)作物生长模型和多种估产模式,估算出大面积的作物产量,并提供数字化、图像化的农情。国内外农作物估产研究的重点有两方面,一是利用GIS技术辅助确定农作物的种植面积[11],另一个是利用遥感影像提取的归一化差分植被指数[12]、光谱植被指数[13]、收获指数[14]、温度植被角度指数等指数在GIS中与气候或地理要素进行叠加分析[15]。
1.4 土壤养分管理
在大面积的生产管理中,土壤养分的空间变异性和气候变化的不一致性等问题给平衡施肥、合理施肥带来很大的困难。GIS在土壤养分管理方面的应用主要是利用GIS技术对农田土壤进行调查、采样,结合地统计学知识进行区域农田土壤养分空间变异特征分析[16-17],在此基础上进行土壤养分管理分区[18-19],并可结合气候变化、预测系统等构建施肥推荐系统,为施肥决策和管理提供服务[20]。
2 GIS技术在农业环境评价中的应用
2.1 农业灾害评价与预测
GIS技术为农业灾害评价与预测提供了新的手段,在GIS技术支持下,将获取的灾情信息与地面现实信息有机结合,能够实现对区域内灾害发生的基本规律、时空分布特征的综合分析评价[21]。另外,通过构建灾害风险模型可进行灾害风险评估与区划[22],并利用空间插值功能对灾害发展趋势进行预测[23],如对旱灾、涝灾、作物病虫害等农业灾害的预测预报,可为防灾减灾提供分析对策。以GIS为二次开发平台,集成人工智能技术、决策支持系统等开发构建的农业灾害预测防治专家系统[24],让农业灾害防治工作变得简单易行。
2.2 农业面源污染分析
农业面源污染具有分散性、空间异质性等特征,GIS技术凭借其强大的空间信息管理、空间分析、可视化等功能,成为了研究面源污染的有效手段。利用GIS技术可以对农业面源污染的时空分异性进行分析,直观地反映其时空动态变化情况[25-26],与其他模型集成还可进行农业面源污染排放量的预测[27]。以GIS作为二次开发平台,建立农业面源污染信息系统[28],更能实现信息、管理、分析和预测。
2.3 农业生态环境评价
农业生态环境评价是对某一区域的农业生态环境状况的优劣进行定性和定量的描述,在GIS中可实现生态环境信息的快速获取及空间数据的分析处理,利用GIS模型功能建立农业生态环境评价模型[29],评价区域内农业生态环境的现状[30],分析其动态变化和发展趋势[31],为决策和管理提供依据,实现农业资源的可持续利用和农业环境的保护。
3 农业地理信息系统的建设展望
随着GIS技术的不断成熟,其在农业资源与环境领域的应用已越来越广泛和深入,建立综合的农业地理信息系统愈加必要,将“3S”(GPS、GIS、RS)技术和农业专家系统充分集成,构建具有人工智能的空间决策系统将是未来的发展方向。农业地理信息系统应该将“3S”、通信网络、计算机、自动化等技术与农学、气象与气候学、土壤学、地理学等基础学科紧密结合,形成一个可对农作物、气候、土壤等信息进行定期获取、动态分析和诊断预测,并提出耕作措施及管理方案的系统。
未来的农业地理信息系统应该包括农业信息管理系统、农业决策支持系统、农业生产管理系统3个部分。农业信息管理系统是基础,统一采集和管理农业资源与环境的空间数据和基础信息,实现查询、更新、可视化等功能,并为农业决策支持系统提供数据支撑。农业决策支持系统是核心,对农业信息管理系统提供的数据进行整合,利用系统的分析、评价、评估和预测功能,为相关农业管理决策提供技术支持。如进行农业区划、农地适宜性评价、农业估产、农业生态环境监测、农业灾害预测与防治等工作。农业生产管理系统是重点,在农业决策支持系统提供的决策支持的基础上,结合专家系统,进行科学的农业生产管理,实现种植、施肥、灌溉等农业生产管理的精确化、专业化。如进行农作物种植作物类型和模式确定、精准农业变量施肥管理、灌区水资源优化配给等农田管理。
4 结语
中国是农业大国,农业在国民经济中起着举足轻重的作用,信息农业是农业现代化的重要发展方向之一。GIS技术是农业信息化及现代化过程中有力的技术支持,进一步深入开展其在农业资源与环境领域的应用研究非常必要,开发农业地理信息系统也将成为其研究的重中之重,它将指导农业生产、促进农业现代化、推动农业的高产丰收。
5 参考文献
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世界农业发展具有辉煌的文明历史。19世纪中叶,废除封建土地制度、推行资本主义商品经济和发展现代工业,极大地解放了农业生产力,为农业的腾飞提供了必要的基础条件。到第二次世界大战以后,和平与发展成为世界主题,各国都在致力于经济建设、社会与科技发展,农业环境保护也迎来了发展的黄金时期。
在世界农业现代化进程中,尤其是西方发达国家实现高度工业化模式的农业,主要是依靠石油为动力的大规模机械化作为发展现代农业的基本方式与发展途径。这是一种依赖大量的工业产品(化肥、农药、杀虫剂、机械、燃料、灌溉电力等无机能量)从农业外部投入,用高耗能量来换取高产量的农业生产方式与增长模式。由此人们把这种现代农业称为石油农业,又叫现代常规农业、黑色农业等。石油农业没有或很少考虑生态问题,其较高的投入相对于比较价格(与工业品比较)较低的农产品来讲,经济效益也不是石油农业的追求目标,它主要追求的是农产品生产数量的最大化,以满足人类对食物等数量的迫切需求。
随着石油农业发展进入鼎盛时期,它危害生态环境及其经济和技术上的弱点也暴露得日益明显,必然促使人们寻找新的农业生产方式,来克服石油农业模式的负效应,以期采用新的先进农业生产方式代替石油农业模式。于是从20世纪60年代以来,形成了各种各样的农业发展模式思潮,世界各国不同程度地试行了多种多样的新的农业生产模式,这些模式被统称为“替代型农业”发展模式,其中较有影响的有:有机农业、生态农业、持续农业等。20世纪末至21世纪初,在全球经济一体化、市场经济规则逐步完善的大背景下,农业生产的可持续发展原则得到国际社会的广泛推行,主要是亚洲等地区的一些发展中国家,越来越认识到发展“农业产业经济”对本国国民经济发展的重要性,提出了增强农产品国际市场竞争力等关注农业经济效益的目标,这就对农业和农产品提出了新的要求,例如产品的标准化、有害残留物质的限制等等,一些新的农业发展思路逐步萌芽,绿色农业作为一种先进的、代表生产力要求的、符合农业发展方向的生产模式出现了。
在中国,“绿色农业”是中国绿色食品协会在2003年10月召开的“亚太地区绿色食品与有机农业市场通道建设国际研讨会”上首次提出来的,同时建议建立区域性“绿色农业”组织--“亚太地区绿色农业联盟”,开展国际合作,推动“绿色农业”的理论研究和实践。这一倡议得到与会各国代表和联合国亚太经社理事会的赞同。 会后,中国绿色食品协会和中国绿色食品发展中心成立了《绿色农业基本理论的研究与探讨》课题组,由中国农业科学院、中国科学院、中国工程院、中国社会科学院以及中国农业大学等单位的有关学者参加,列入中国社会科学院软科学重大研究课题和中国科学院农业项目,开展了“绿色农业”的研究。
关于绿色农业与农业资源节约、环境保护
绿色农业的内涵,是指在总结传统农业、现代农业以及诸如有机农业、自然农业、生态农业、可持续农业等系列替代农业的成功经验和弊端的基础上,以促进农产品安全、资源安全、提高农业综合效益和改善整体农业生态环境为目标,汲取人类农业历史文明成果,遵循循环经济的基本原理,依靠先进科学技术,达到人与自然协调,实现生态环境效益、经济效益和社会效益三者协调统一的新型农业发展模式。因此,绿色农业与农业资源节约、环境保护是相互关联有机统一的。
1.绿色农业是一种采用“资源节约型”的利用方式。一方面,受多种因素制约(例如:气候、土壤、水、地形等自然条件,动植物品种的产量水平,要素投入的多少以及科技水平和经营管理水平等),单位面积的土地产出率是有一定的限度的。另一方面,工业化、城市化也需要占用农业生产用地、用水和用能等。绿色农业能够最大限度地维护土地、水和动植物等自然资源的利用,不以掠夺自然资源为代价,并且在生产方式上具有公平、协调、和谐的可持续性,即当代人的财富积累不危及后代的生存与发展。
2.绿色农业是一种采用“环境友好型”的生产方式。生态系统中的能量流和物质循环在通常情况下总是平稳地进行着,与此同时生态系统的结构也保持相对的稳定状态,称为生态环境平衡,通常叫生态平衡。生态平衡的最明显表现就是系统中的物种数量和种群规模相对平稳。绿色农业通过改善整体农业生态环境、强调植物、动物和微生物间的能量自然转移,能够最大限度的保护环境,维持生态完好,实现农业与生态和谐共存与发展。
3.绿色农业生产的是生态型、环保型、营养型的优质安全农业产品,农产品无公害、无污染和无残留是其重要特征,包括了“有机食品”、“绿色食品”、“无公害农产品”等。
4.绿色农业是一种在节约使用自然资源和保护生态环境的同时,更注重科学技术、管理体制和制度的创新、提高农业综合竞争力的可持续的新型农业发展模式。
5.绿色农业是一种达到人与自然协调,实现生态环境效益、经济效益和社会效益相互促进的农、林、牧、渔、工(加工)综合发展的施行标准化生产的新型农业发展模式。
发展绿色农业是农业资源节约
环境保护的必然选择
1.发展绿色农业是实现农业“资源节约型”利用的最有效方式。绿色农业不以掠夺自然资源为前提,能够最大限度地维护土地、水和动植物等自然资源的利用,并且在生产方式上具有公平、协调、和谐的可持续性,发展绿色农业是实现农业“资源节约型”利用的最有效方式。
2.发展绿色农业是实现农业 “环境友好型”生产方式的最佳路径。绿色农业采用“环境友好型”的生产方式,能够最大限度的保护环境,维持生态完好,是实现人与自然、农业与生态和谐共存与发展的最佳路径。
3.发展绿色农业是提高农产品质量、确保农产品安全的重要举措。农产品质量和安全问题所导致的食物中毒事件时有发生,造成食品中毒的重要原因之一是不当使用农药、兽药等农业投入品,致使农产品药物残留及有害物质超标。发展绿色农业首先强调的无公害、无污染和无药物残留的安全农产品,发展绿色农业是提高农产品质量安全的重要举措。
4.发展绿色农业是促进农业科学技术运用和管理创新的催化剂。发展绿色农业是复杂的系统工程,从育种、栽培、加工、仓储到运销等各个环节要求严,成本高,仅靠农民自身的投入是不够的,而且,绿色食品加工也需要先进的工艺和设备。目前绿色农产品生产的配套技术研究和运用还存在许多问题,缺乏全面的质量管理,营销网络和市场体系滞后,物流、资金流、信息流不畅,加之政府的扶持力度不够。但全社会都认识到了发展绿色农业的重要性,而且不少地方发展绿色农业所带来的实实在在的好处,必将催化农业科学技术积极运用、管理体制和制度的创新,促使绿色农业的健康、快速发展。
5.发展绿色农业是突破绿色壁垒、增强农产品出口创汇能力的重要手段。农产品质量问题成为我省农产品出口难以跨越的绿色壁垒,通过发展绿色农业是突破绿色壁垒、提升农产品国际竞争力,增加农产品出口创汇收益的重要手段。
6.发展绿色农业为建设社会主义新农村奠定良好的基础。建设社会主义新农村必须是以“绿色农业”为前提,不能是以牺牲资源与环境为代价的“社会主义新农村”。发展“绿色农业”能大力促进农业生产、加工、销售的一体化(包括建设绿色生产基地、兴办绿色加工企业、建立绿色流通通道等),提高农产品加工率和加工业产值与农业生产值的比率,建设整洁的村容和文明的乡风,加强管理的民主,增加农民收入,加速现代农业、生态农业及生态农业产业化的建设进程,从而为全面建设社会主义新农村奠定良好的基础。
关键词:环境监测与评价;课程群;建设
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)17-0046-02
农业环保类专业中环境监测与评价课程群是农业与环境科学的交叉,主要研究运用环境监测技术和有关学科的原理和方法,保护和合理利用农业资源,防治生态退化和环境污染,以改善农业生态环境质量。下面针对我校农业资源与环境专业,对农业环保类专业中环境监测与评价课程群建设的依据、思路、框架、建设条件和存在问题进行分析和讨论。
一、课程群建设的依据
随着环境污染日益加剧,环境相关理论与实践技术不断更新。作为农业环保类专业,与环境科学、环境工程专业相比,存在很多劣势,需按照农科类环境专业在区域优势领域发展中农业生态环境监测与评价的人才需求,对《环境科学概论》、《环境监测》、《环境监测实验》、《环境监测实习》、《环境影响评价》、《环境规划与管理》课程进行内容优化,突出农业环境污染、监测、评价与管理的相关理论与技术的系统教学,培养学生成为当前农业资源利用和农业环境污染监测与治理的复合型人才。
二、课程群建设的基本思路
1.明确课程群建设目的,依据课程间知识点、方法、问题之间的内在联系为结合点,将理论和技能融合成一个面向问题和应用的知识空间,优化课程群教学内容。
课程群建设是以课程群为对象,对课程群相关内容进行整合设计,将课程设计与课程实施有效结合起来以提高教学效果。环境监测与评价课程群建设的目的是实现农业资源与环境专业培养目标,培养具有农业环境监测与评价的创新型、应用型人才,以便更好地适应社会需求。因此,课程群建设瞄准专业定位,与行业现状和发展相适应进行长远规划,以本专业生态环境领域人才能力培养为中心,以课程群优化整合为重点,以改革课程及课程间教学内容、教学方法与手段为主要内容,充分利用教学基本条件为保障,培养生态环境领域本科人才能力进行课程群建设。
2.遵循循序渐进的原则,按照由浅入深,先基础再综合的方式组织,教学内容随教学过程的推进而不断加深递进和拓展延伸,以整体、综合的科学思维方法训练学生的综合能力
以环境监测与评价综合能力培养为目标,通过环境科学概论和环境监测基础课程理论与实践教学模式夯实学生基本能力把握,利用环境影响评价专业特色课激励学生提高应用素质能力,挖掘环境规划与将管理专业教育课内涵拓宽学生理论联系实践能力体系,突出农业环境污染、监测、评价与管理体系的教学系统性,优化课程群教学模式。本课程群既有系统的理论研究内容,也有实践性强的实验内容,在教学上强调理论联系实际,打破以传授知识为中心的教学模式,转移到注重培养学生基本能力、实践能力、创新能力和促进学生个性与才能全面发展的教学模式上来,建立传授知识+培养能力+提高素质的新课程体系,突出农业环境污染、监测、评价与管理体系的教学系统性。
3.突出课程群实践定位,通过调整实验和实习教学内容,优化实践体系,强化教学过程课程群的教学目标是培养具有环境监测与评价知识和技能的专门人才,重在知识的应用与实践,故突出了课程群的实践定位,通过调整实验内容和优化实验体系,加强实践教学,在教学过程中遵循理论和实践相结合的原则,走知识理解提出问题实际操作总结分析实习应用深化学习的路子。
4.以科研带教学,积极指导与引导学生开展创新实践,完善学生创新能力培养体系
“国家中长期科学技术发展纲要(2006-2020)”中指出:防止水土流失、保护生态环境,建立合理的农林牧副渔复合生态体系。这突出了农业生态环境监测与评价在保护生态环境中的重要地位,课程组老师依据地域特色和科研基础,积极指导与引导学生开展相关研究与实践,培养学生创新能力。
三、课程群框架
农业环保类专业中环境监测与评价课程群是农业与环境科学的交叉,主要研究运用环境监测技术和有关学科的原理和方法,保护和合理利用农业资源,防治生态退化和环境污染,以改善农业生态环境质量。环境监测与评价课程群以宏观层面的农业环境问题为出发点,强化“农业与环境监测”、“农业环境评价与管理”等基本理论,结合农业、环境科学、环境监测技术、环境影响评价、环境规划学和环境管理学相关知识,系统地打造以保障农业环境安全为核心的环境监测与评价课程群。教学组织上,加强主干理论课与实践课之间的联结、递进与层级关系,减少重复与交叉的内容。课程群建设以增强学生的竞争能力、提高学生实践能力和创新素质、增加教学效率和农业资源与环境专业建设中的特色办学为目的,通过将相关的课程科学地整合,产生新的课程群,从而优化教学资源,实现课程建设的规模效应,强化农业资源与环境专业环境方面应用与创新能力的整体提升。环境监测与评价课程群包括环境科学概论、环境监测、环境监测实验、环境监测实习、环境影响评价和环境规划与管理6门课程。环境科学概论课程和环境检测课程是农业资源与环境专业的专业基础课,环境影响评价课程是本专业的专业综合特色课,环境规划与管理课程是本专业的专业教育课,环境监测实验和环境监测实习课程是本专业的实践基础技能培养必修课。课程整合优化后,将系统优化教学模式,强化学生实践能力培养,以基本技能为着力点,技术应用为主线,加强综合性设计性实验的实践教学,利用环境监测实验分成模块化教学,从根本上改变以知识为本位确定教学内容的做法,突出农业资源与环境专业环境理论与实践课程的系统性,建立以综合应用能力为本位确定教学内容结构的体系,为培养应用型人才提供可靠的保障。
四、本专业课程群建设条件
石河子大学于2003年开设“环境监测与评价”课程,并列为农业资源与环境本科专业必修的专业基础课。课程主要讲授大气、水体、土壤、噪声、固体废弃物、生物等主要污染物的监测分析技术方法,监测过程中的质量保证,以及环境监测技术发展趋势等内容。经过几年教学实践,已经积累形成了较完善的教学体系。2010年环境监测课程被评为校级一类课程。在该课程的推动下,教研室逐步加强和改革环境监测相关课程的建设。2011学年教研室教师所授本科生课程《生态环境科学概论》、《环境科学概论》、《环境监测》、《环境监测实验》、《环境监测实习》、《农业资源与环境专业概论》、《环境影响评价》、《环境规划与管理》、《资源环境研究法》被评为石河子大学优质课程。因此,环境监测与评价课程群建设可更好地优化教学资源,实现课程建设的规模效应,创办出颇具特色的农业环境教学。随着环境污染日益加剧,环境相关理论与实践技术不断更新。
五、本专业课程群建设中存在的问题
目前,环境监测课程体系较健全,但环境科学概论、环境影响评价、环境规划与管理课程教学内容均按照环境专业人才共性能力培养为主,农业环境污染、监测、评价与管理的相关理论还不够突出和系统,亟待课程系统整改,主要问题有:(1)教师对各课程内容及特点不够熟悉,课程之间知识点重复或脱节,教学内容与教学方法不配套,未与教学资源与条件有机结合,课程之间不能融会贯通,教学案例与实例启发性及与课程联系性不强。(2)课程组教师单打独斗,谈不上学生能力培养的系统性和综合性,学生由课程学习获得的能力系统连贯性不强,学期分散授课后教师仅强调本门课程的能力培养目标,未融合课程体系的教学目标。(3)环境监测课程实验和实习内容虽然经过多次改革优化,但对学生仅注重实验及实习结果,教学效果有待进一步优化,不能突出学生个人在实践教学过程中的综合能力提高。(4)学生创新能力仅依靠教师个人指导,没有发挥相关课程及课程组老师的指导优势,忽略了学科及教师优势的交叉性和互补性,局限了学生思维。
因此,本专业应针对环境领域共性职业能力(环境监测技术、环境评价方法)分析的课程群平台设计,课程群建设以“夯实基础―拓宽专业―创新提高”为主线,以“环境科学概论”、“环境监测”与“环境影响评价”必修课程作为课程群建设的理论支撑主体,以“环境监测实验”和“环境监测实习”为课程群建设的实践支撑主体,结合农业环境保护类专业环境监测与评价能力分析,依据专业培养目标和社会需求要求,选择相关课程,以“环境规划与管理”选修课程为专业方向拓展核心课,从而为基层培养应用型创新人才,有助于学生能力培养和就业需求,实现岗位需求和能力培养、课程内容与人才培养、就业相结合。
参考文献:
[1]王开勇,张凤华,杨乐,等.高等环境教育的教学模式的探讨[J].石河子大学(高教研究),2007,19(6):20-21.
【关键词】农业资源与环境遥感课程教学改革
【中图分类号】G64【文献标识码】A【文章编号】2095-3089(2016)09-0016-02
一、引言
遥感技术是环境、城市、农业、林业、海洋、地质、气象、军事等探测研究的新手段,应用越来越广泛,在许多高校相关专业学习中也受到了越来越多的重视。随着高光谱遥感、微波遥感、高分辨率影像,以及3S集成技术的应用,遥感技术得到更加深入、全面的应用和发展。遥感课程是新疆农业大学农业资源与环境专业本科生的专业选修课,拟通过该课程的学习,使学生系统全面地了解遥感技术的基本理论、技术体系、原理方法,以及图像分析处理和解译的知识,并且能利用遥感技术解决专业领域相关问题的能力。农业资源与环境专业遥感课程的开设具有非常重要的作用。
二、农业资源与环境专业开设遥感课程的必要性
农业资源与环境专业的本科生主要学习农业资源的管理及利用、农业环境保护、农业生态、资源信息技术等方面的基本理论和基本知识,要求具备农业资源调查与规划、环境监测与评价、气象观测、计算机技术等方面的能力,同时具有对农业资源和环境进行信息化管理等方面的能力。毕业后能在农业、国土、环保、农资等部门或单位从事农业资源管理及利用、农业环境保护、农业资源遥感与信息技术的科研、管理等工作。因此,要求该专业学生掌握基本的土地规划与制图、资源信息管理等方面的技术。这些都要求学生能有效的利用遥感技术方法,掌握遥感的基本技能,这也使得农业资源与环境专业开设遥感课程非常必要。
三、农业资源与环境专业遥感课程存在的问题及特点
(一)课程部分内容抽象难懂,学生专业知识储备不足
遥感课程中遥感原理章节要求学生掌握遥感的物理基础,包括地物的电磁波特性、电磁辐射与地物波谱的基本概念与性质、遥感成像原理等,涉及许多抽象的理论知识及相关定理、概念。一般要求在学习遥感课程前,具备测量学、地图学、计算机技术和相关的专业知识,而农业资源与环境专业本科生没有相关的知识储备,对许多遥感课程涉及的重要知识内容仅限于高中的地理、物理知识水平上,对计算机的掌握能力也仅限于一般的应用,这就使得在理论教学上,需要重新制定适合其能力水平的教学内容。
(二)教学方法单一,缺乏多样的教学手段
现在许多高校开设的遥感课程,仍以教师课堂讲授为主,学生被动的接收,参与度不高。这就需要改革教学手段,采取多样化的教学方式,组织小组讨论,案例分析,更有效的利用多媒体技术和网络。另一方面,高校本科生很少参加老师的项目,科研工作仍以研究生为主,调动本科生参与到教师的科研项目中,可以促进其快速的了解遥感在专业领域的应用,提高学生学习的积极性。
(三)重视度不够
农业资源与环境专业本科生在培养模式上,往往更注重农业资源的管理及利用、农业环境保护、农业生态等理论知识的学习,对配套的相应技术方法的掌握不重视;同时与本专业教师对遥感技术的掌握及重视程度也密切相关。在实习环节不设计相应的实习,要想单一的从一门遥感课程的学习中获取所需的本领面临很大困难。
四、课程简介
该课程理论课30个学时,实验上机10个学时,共计40学时。教学目标要求掌握遥感的概念、遥感的原理与方法、遥感的技术系统;熟悉遥感数据的特征和应用、不同卫星遥感数据及其影像信息提取的方法;了解遥感信息的应用以及3S(GIS,RS,GPS)技术的集成应用。教学方法以课堂讲授、讨论、案例分析相结合,并辅以实验课上机操作。考核方法为平时出勤、课堂表现、实验成绩、作业、参加讨论次数占30%;期末考试70%,考试形式为闭卷笔试。
五、教学内容、方法及考核形式的改革
(一)教学内容改革
一般农业院校农业资源与环境专业开设的遥感课程,在内容上主要包括电磁辐射及物体的波谱特性、彩色基本原理、遥感技术系统、摄影成像、扫描成像、卫星遥感及其影像、遥感图像的分析解译、遥感数字图像处理、遥感技术的应用、高光谱遥感与微波遥感,以及地理信息系统与3S技术等内容。部分章节内容较深奥,对于农业资源与环境专业学生来说,缺乏前期的专业知识储备,理解掌握困难,而且在实际中的应用性较小。因此,本人在实际教学中将该课程内容进行了整合,弱化了彩色基本原理、摄影成像、扫描成像等部分内容的学习,主要突出遥感应用部分的知识讲解,尤其是遥感技术在农业资源与环境领域的应用方面,更是增加了许多相应的实例,以案例的形式进行深入的讲解,加深学生对遥感在本专业应用的理解。把3S技术集成应用章节也做为重点,使得教学内容更加具有前沿性。另外在实验上机环节,将重点放在遥感技术的应用方面,以求更好地激发学生的学习积极性。
(二)教学方法与方式改革
在理论教学环节将传统的板书与先进的多媒体技术以及网络教学相结合,加深学生对相关概念、公式的理解,同时也提高学生兴趣,增加互动。在实验上机环节的教学过程中,有效的利用有限的上机时间,将重点放在遥感技术的应用案例分析上。提倡学生利用课余时间自学遥感常用软件的基本操作,在课堂上不把遥感软件的基本操作作为重点讲述内容。其次,要多采用引导、启发的方式,进行小组讨论,让学生参与到课堂的互动教学过程,活跃课堂气氛。
(三)考核方式改革
在考核方式上,考核方法为平时出勤、课堂表现、实验成绩、作业、参加讨论次数等平时成绩占30%,期末闭卷笔试占70%。平时成绩主要根据课堂上参加小组讨论做汇报的情况,实验上机部分的课程作业为主。在实验课的学习中,要求以遥感技术在农业资源与环境领域的某一方面的应用为内容,完成一份详实的实验报告。期末考试在考试内容上作出调整,不要求学生死记硬背深奥的概念,不设计相关复杂的计算题目,引导学生以理解为主,根据专业背景增加学生对遥感的应用及发展趋势的掌握。
六、总结
农业资源与环境专业的本科生在培养过程中要求掌握农业资源调查与规划、环境监测与评价、气象观测、计算机技术等方面的能力,要具有对农业资源和环境进行信息化管理等方面的能力。要求其必须掌握遥感的基本技能,在毕业走上工作岗位后能利用遥感技术开展土地规划与制图、资源信息管理等方面工作。因此,培养单位要重视遥感课程的教学,使其通过该门课程的学习,具备一定的遥感专业技能,更好的服务于农业资源与与环境专业领域的各项研究和管理工作。
参考文献:
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[3]马丹.农业院校遥感课程的教学改革[J].教育教学论坛,2013,09:59-61.
关键词:高校 实践 教学模式
对黑龙江八一农垦大学农业资源与环境专业在黑龙江垦区的教学,重点对农业资源环境专业基于实践教育的创新型人才培养模式进行了介绍,紧紧围绕实践教学体系和实践教学模式进行了深入地理论研究,构建了农业资源与环境专业实践教学模式,并将这一实践教学模式付诸于实践,经过多年的不懈努力,取得了明显的成效。
一、开展实践教育的重要性及存在的问题
农业资源与环境专业实践教学是在学生掌握一定的专业基础知识的基础上进行的,结合农业资源与环境专业学生已掌握的专业知识而安排的相关实习内容,是该专业学生接触黑龙江垦区农场科学研究和生产实践的重要环节之一,特别是通过大三的综合实习加强了学生与农场大农业实际的接触,促进学生对专业知识学习的热情。在指导教师的辅导下,学生能更好地对已掌握知识进行理解,通过社会实践,增加学生综合运用知识的能力,开拓学生的思维,充分发挥学生的创造力和创新能力,进一步增强动手能力,提高学生的科研和劳动意识,掌握科学研究方法和技术,增加学生对专业课学习的兴趣,培养学生的敬业思想。
实践教学体系则是高校实现培养目标的重要途径。社会的飞速发展需要大量有知识、有能力的高素质人才,但农业资源与环境专业实践教学方面存在着许多问题,主要表现在:
一是实践能力不足,尤其是近几年来,在关系到实践能力培养的实习教育方面,许多高校失去了指导和管理能力,并陷入了实习单位、学校和学生矛盾重重的尴尬境地,学生实习质量明显下降,影响到人才培养的质量;
二是部分专业教师无实践经验,缺乏与社会的实质联系,不能满足实践教学工作的要求。正是这些观念上的、现实中的诸多因素制约了文科专业实践教学形成完备的体系;也正是这些主客观因素,导致了实践计划不合理、时间安排不科学、实习指导不充分、实习管理不严格、实习考核不见效等问题。
二、我院实践教学采用的方法及成果
通过三年的时间对本课题的实验研究,该专业学生在黑龙江垦区大西江农场、八五八农场、共青农场园区、化验室等相关单位的社会实践,让学生认识到了黑龙江垦区、农场的工作环境。以及,认识到了自己以后进入垦区后该专业的工作环境。为以后想深入垦区农场工作的同学在学习过程中目标的确定,更好的学习、研究垦区化验室、园区的试验的内容指引了方向。让学生在大学期间紧张有序、科学合理的实践教学环境下将学校里所学的理论知识得到提升。
1.采用的研究方法
本课题通过联系学生进入农场实践和学生座谈交流的方法进行了研究。首先跟学生联系,咨询其是否对垦区农场的工作环境感兴趣,然后给对农场感兴趣的学生联系实习的垦区农场,再跟学生和农场技术人员一起确定深入农场的实践方案。学生在农场实践过程中有专门做土壤化验和园区试验的技术人员进行指导。由于时间安排多为暑假寒假,所以有的农场没有化验任务,这个时候技术人员会给学生展示一下农场的化验条件和园区的农业试验,学生回学校后,课题组成员与参与农场实践的学生进行座谈,并对座谈内容进行总结,形成初步的改进意见,并就改进意见与农场技术人员交流,为下一步安排学生实践提供参考,为老师对培养深入垦区的学生提供参考意见。
2.创新与特色
通过安排学生到黑龙江垦区部分农场农场园区、土壤化验室、气象室、机械科、苗木基地、水库等多个部门实践,将使农业资源与环境专业学生真正认识了垦区现代化大农业,为以后参加工作尤其是进入垦区农场的学生打下良好的基础。根据农业资源与环境专业的特点,学校、分局、农场三个部门共同商定实习内容,系带实习教师提前设计、准备实践教学计划,将使到农场实践的学生在紧张有序、科学合理的实践教学环境下将学校里所学的理论知识得到提升。
(1)农业资源与环境专业作为一个直接服务于农业生产的新兴专业,其实践教学环节至关重要,该课题在研究当今专业发展的形式下对专业的实践进行了改革和创新。使培养的学生更加符合当今应用型人才的培养目标,更快更好的适应社会的需求。
(2)我校农学院作为黑龙江垦区配方施肥的技术依托单位,在“3414”肥料试验、田间示范试验和多种作物田间试验的土壤化验和数据处理等诸多领域里跟项目农场都有合作。这些条件为学生进行实践创造了良好的平台。
(3)增加创新实验,提高学生的实践能力
传统的实验内容和实验教学模式学生锻炼机会不够,难以提高学生的实践能力,因此要通过开设开放型、创新型实验,增加学生的动手能力和创新能力。我校与垦区合作,为提高学生的实践能力提供了很好的平台。通过以小组为单位进入农场实践的方式,培养了团队协作精神。团队遇到困难时能够很好的团结协作来解决问题,所以垦区的小组实践能够促进学生团结协作、知识学习运用的综合素质的提高。
2.理论水平
实践教学是培养学生实践能力,培养创新、创业人才的重要教学环节。此项目是以农业资源与环境专业教学为研究对象,通过对已有实践教学改革成果的集成、整合和深化研究,结合农学院教学改革的思路,以农业资源与环境人才培养方案中的实践教学方式方法改革为主要内容,重点研究实践教学的成果如何转化为就业能力,进一步增强学生就业能力的培养,更好地服务社会。
结语
农业资源与环境这类专业就是需要在实际教育与体验中才能有所收获,有所创新的专业。这类专业需要学生在实践中去体会和领悟,通过实际的体验,感知课程体系的建立与完善的过程,鼓励学生在体验中探索真知,在学习中发现真知。
参考文献:
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作者简介:
关键词:地理信息系统;软件设计;教学;资源与环境
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)36-0192-03
教育部于1998年颁布的《普通高等学校本科专业目录和专业介绍》,将原土壤与农业化学、农业环境保护、渔业资源与渔政管理以及农业气象合并为农业资源与环境,属于环境生态类[1,2]。按照专业规范的要求,农业资源与环境专业的业务培养目标是:培养具备农业资源与环境方面的基本理论、基本知识和基本技能,能在农业、土地、环保、农资等部门或单位从事农业资源管理及利用、农业环境保护、生态农业、资源遥感与信息技术的教学、科研、管理等工作的高级科学技术人才[3]。随着本科专业目录的调整,农业院校的土壤与农业化学专业更名为农业资源与环境专业,其课程设置和教学计划也有较大的变化。各学校根据自身的实际情况,对有关课程设置的调整变化很大[4]。人类80%的信息都和空间位置有关,因此地理信息系统作为资源调查和评价过程中的重要工具,在资源环境专业中得到了充分的重视,因此越来越多的资源环境专业开设了地理信息系统和地理信息系统设计与开发相关课程。
从20世纪90年代开始,地理信息系统贯穿在数据采集、存储、处理、管理、分析及决策中,为越来越多的领域提供动态模拟、统计分析、预测预报、决策支持等服务[5]。在资源与环境专业的教学过程中以培养学生的GIS软件的应用能力为基础上,更加侧重培养学生的GIS系统的设计与应用开发能力,以提高学生解决不同实际问题的能力[6]。基于此,在本科教学方案中增设“GIS设计与开发”这门课程。目前“GIS设计与开发”作为资源与环境专业一门专业基础课,具有较强实践性、跨学科和领域等特点。针对资源与环境专业发展特点,本文讨论了“GIS设计与开发”课程设置目标的教学内容、教学方式和考核形式及其特殊性,先修课程调整、综合实习内容以及学生综合能力培养上给出教学意见,提高教学质量。
一、教学目标
如何实现专题GIS应用系统,提高GIS应用水平和效益,本课程就是在这样一个环境背景下产生的。“GIS设计与开发”是资源与环境专业学生的一门应用性很强的课程。该课程是在完成地理信息系统原理、遥感导论、数字图像处理、GPS原理、地图学、C语言、Windows程序设计、数据库原理等基础课程之后,综合GIS、RS和GPS理论与计算机科学理论,以满足特定的应用要求。遵循地理信息标准,运用软件工程思想和方法,结合地理信息自身和相关应用领域的特点,设计和开发具有明确目标的信息系统。学生通过这门课的学习,掌握GIS设计与二次开发的基本原理、方法和工具,使学生具备地理信息系统二次开发的能力,熟悉空间数据库设计的基本原理和方法,了解应用项目开发中组织和管理涉及到的基本概念和策略,提高运用所学知识解决资源与环境专业方面实际问题的水平,为毕业设计和后续其它课程的学习夯实基础。
二、课程特点与基本要求
1.课程特点。(1)“GIS设计与开发”是一门具有学科交叉性特征的课程。该课程本身涉及到地理信息系统原理、地图学、遥感原理、软件工程、数据库原理、Windows程序设计、数学建模等多个学科的内容,具有较为明显的学科交叉性。就资源与环境专业而言,设计与开发更加侧重数据的分析、处理和表达,因此在课程中更加侧重数据的分析和制图表达上,但是对一些基本的功能的要求也必不可少。故此,资源与环境专业在“地理信息软件设计与开发”上应该兼顾所有的基础学科,同时对数学建模相关课程有深入了解。(2)“GIS设计与开发”是一门不断发展的课程。GIS基础软件与应用软件受到计算机软硬件技术的更新而不断发展的,这也对GIS软件设计与开发也提出了更高的要求。在教学中要不断吸收新兴技术,在教学过程中指导学生查阅与GIS软件设计和软件设计有关的新兴资料,把握GIS的前沿动态。在教学过程中,适当的提出问题,调动学生积极查阅图书文献资料,培养学生积极学习态度和自学能力。(3)“GIS设计与开发”是一门实践性很强的课程。要进行GIS软件设计必须在软件设计模式、集成开发环境的运用、软件编码等方面都较好的基础,强调理论和实际应用的结合,根据具体情况解决具体问题。要求将设计与开发的理论与方式用于具体实践工作中。在教学过程中设计了单独的“地理信息软件设计与开发”的实验课程。实验课程采用分解知识点进行训练和综合训练解决实际问题的能力。
2.基本要求。学生较好地掌握地理信息系统项目组织和管理的特殊性和相关理论,学习GIS软件设计的方法,理解其特殊性,为地理信息系统的设计与开发奠定基础。能熟练运用一种程序语言和地理信息系统基础平台进行二次开发。掌握GIS软件的二次开发的基本原理,熟悉组件式GIS软件开发的基本架构,了解目前主流组件库的基本特征,具备开发GIS基本功能的能力。能使用C#和ArcEngine进行GIS组件式二次开发。掌握如何将地理信息系统与应用模型及其他系统集成综合解决和处理问题的基本方法,达到会设计与应用的目的。
三、教学设计
1.参考书选择。由于“地理信息软件设计与开发”这方面的教材比较少。教学过程中涉及到软件设计的基本原理与方法,在教学过程中选择Ian Sommerville编写的《软件工程》部分内容为指定阅读材料;同时考虑到GIS软件设计过程中的共性和特性,理论教学选择吴信才等编写的《地理信息系统设计与实现(第二版)》为参考书;课程是实验采用ArcEngine进行二次开发,因此参考相关的二次开发教材,主要包括ArcEngine开发帮助、类图等。同时给出部分图书清单,要求学生自学完成C#程序设计和设计模式等相关知识。
2.开发环境。学生的先修课程包含C语言、数学建模及Matlab等课程。然而除了个别学生自学了VC程序设计之外,大部分不具备VC的开发能力。如果为了可视化编程选择VC,则在有限的课时内,学生将投入大量精力来学习VC及MFC的基本开发技能。Matlab软件是国际公认的最优秀的科技应用软件。考虑到资源与环境专业背景,Matlab能在GIS开发中能够很好的挖掘和分析资源环境数据。但是考虑到GIS需要管理海量的空间数据,然而常见的空间数据Matlab不能进行直接的支持。因此Matlab不能作为本课程的主要开发环境。结合学生现有的开发基础,以及.NET在界面设计和面向对象的优势,因此本课程选择C#.NET作为高级语言开发环境。Visual Studio作为一个强大的开发环境,直接对C#等.NET原生语言支持。在Visual Studio 2010中对UML进行了支持,能够创建UML类图、活动图、序列图、用例图和组建图。利用对UML的支持,能够很好的支持在课程中的设计和建模。
在二次开发控件主要选择目前主流的ArcEngine提供的基本控件和类库。利用ArcEngine来开发实现GIS相关功能,而其他关于资源与环境的信息挖掘则采用Matlab来实现,并通过Matlab Builder将Matlab代码成为.NET程序集实现Matlab和.NET之间的互操作。
3.教学课程结构。“地理信息系统设计与开发”是我校资源与环境专业一门重要专业基础课。总学时为48,其中理论课程为32学时,实验课程为16学时。考虑到培养学生对GIS的实践能力,理论课程和实验课程比例达到了2:1,课程的教学内容如下表。
全部课程安排了16课时的实验,其中C#开发4个课时,基于UML的GIS系统设计4个课时,最后还有8个课时进行ArcEngine的二次开发内容。每次实验提交实验报告及相关的源代码和对应设计文档,用以检查教学效果,及时调整教学方案。
4.教学方法。“GIS设计与开发”教学主要借助多媒体等现代教学方法,理论教学配合对应内容演示,融合其它课程内容的方式。可以针对不同的教学内容采用不同的教学方式。例如,在讲解GIS软件设计的相关理论基础时,进行启发式教学,鼓励学生提出问题,诱导学生思考并解决问题。互动式教学是课程讲授的一种有效的教学方法,通过师生之间对同一问题的分析,促进对理论理解,对问题的分析方法理解,能营造良好的课堂气氛,提高了教学效果。研究式教学方法也很重要,采用研究的方式与激励学生查阅资料,了解未来的发展方向并阐述观点。
5.考核形式。为了培养学生的创造性思维、动手能力和综合素质,侧重应用开发的角度来对学生进行综合考察。本课程主要采用平时考核、最终试卷考试和实验考查三方面相结合的方式对学生进行考核。由于没有较完整的教材,教学过程中也采用了较多的新兴资料,因此在课程学习过程中要求学生查阅指定内容的文献资料,学生提交相关的读书报告,以此作为平时成绩考核标准之一;平时的出勤率和随堂提问也作为平时成绩一部分。实验课程考核包含实验完成代码、设计文档和实验报告三个部分,能较好提高学生的实践动手能力。考试内容包含了对学生对基本知识掌握程度的考察,还增加系统分析和设计讨论题。该类题目有较大的灵活性,能够考察学生综合素质,同时能体现教学效果。学生最终的成绩由3个部分组成:平时作业和出勤率占30%,实验占30%,期末考试占40%。
四、教学建议
1.调整先修课程。任何一门专业课的开设都建立在先修课程基础之上的。资源与环境专业在先修课程中虽然学习了“地理信息系统”、“遥感导论”、“数学建模”等课程。然而在理论教学课程中发现,学生对GIS的基础知识理解不够深入。如在简介空间查询时,需要先讲解空间拓扑的相关知识,才能进一步简介基于空间的查询方式。其次,学生在实验课程中动手能力表明,通识教育的高级程序语言现在还是侧重基本语法,导致学生的应用开发能力难以满足GIS开发的基本要求。因此,在通识教育过程中改变课程教学侧重点,使之更加符合资源与环境专业的学习,便于后续课程的开展。
2.增加综合实习。“地理信息系统设计与开发”是一门应用和实践较强的课程,同时其中的软件过程管理的内容又过于抽象,学生很难同时掌握基本的开发方法和软件过程管理。因此增加2周(80课时)的课程实习。集中时间让学生完整完成从设计到开发实现的过程,让学生巩固学习的GIS软件的设计方法,理解软件过程管理,同时强化学生的开发能力。在实验课程中学生掌握了基本的设计理论知识和程序开发技能。通过综合实习,能将学过的知识综合起来加以应用,既培养学生的动手能力又加强学生的创新意识。实习将学生分为2个实习目标,每个内容约30人,其中包含5个实习小组,每个小组5~6人,每个小组围绕实习目标完成不同的任务目标,由组长控制整个开发过程协调组员之间工作,在80课时内完成小型的GIS系统的设计与原型系统的开发任务。通过实习使得学生将基本的理论与应用开发联系在一起。
3.培养综合应用能力。本校的资源与环境专业主要研究方向有土地利用规划、流域管理、土壤与环境污染评价、防治与规划,耕地肥力管理、专家系统开发等。学生在毕业后,有很大一部分就转到了相关应用领域工作,把GIS作为处理该领域的一种工具。在先修课程中主要是利用Matlab、SPSS等软件对资源环境信息进行挖掘,同时也采用ArcGIS中的ArcTool工具包进行空间分析。因此在课程培养中需要结合上述的内容,需要培养学生综合统计和空间分析知识来解决实际问题的能力,使得学生能够为今后的工作和继续深造打下坚实的基础。
五、结束语
GIS的发展为资源与环境的飞速发展注入了新鲜的血液,提供了新的契机。在资源与环境专业设置地理信息课程是顺应时展趋势的。“GIS设计与开发”是资源与环境专业的一门重要课程,具有理论抽象和实践较强的特点。因此,要改变传统教学观念,不断改进教学方法,适时的调整和更新教学内容,充分调动学习的主动性,提高学生的综合运用能力,力争培养出具有良好专业基础的地理信息应用人才。
参考文献:
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关键词:经济转型 农业资源 环境 经济 协调发展
引言
在转型的适应过程中,我国的经济发展遭遇了各种各样的问题和困难,如经济的快速发展是用环境遭到严重污染破坏的代价换取而来的。而目前农村经济的发展也是如此,转型期的农业资源环境所面临的情况岌岌可危,需要引起人们的注意和重视,通过汲取城市经济发展的经验和教训,改良农村经济发展的方式和手段,促使农村经济可持续健康发展,不再重蹈经济发展的覆辙。
农业资源环境与经济协调发展的内涵
(一)农业资源环境的定义
农业资源环境主要指人们在进行最基本的生产活动时所利用的农业资源和所处的环境。传统意义上的农业资源包括农业的自然资源和社会资源。自然资源主要指土地资源、水资源、森林资源和气候资源等这些自然存在的事物,随着自然地理条件的不同,这些自然资源的分布也有所不同,因此自然资源总是不平均分布的,具有极大的随意性。
同时农村发展中的环境问题是全球共同关注的话题。农业作为一个国家国民经济发展的立国之本,其环境问题始终显著存在着。随着经济的发展,对农村的开发加快,水资源恶化,土地荒漠化,大气污染严重,气候变化异常等种种环境问题仍亟需解决。
(二)农业资源环境与经济发展之间的关系
资源环境和经济的发展有着辩证的对立统一的关系。在经济发展的初期,人们只关注经济的发展,一味地牺牲自然资源环境来换取经济的快速发展,如英国的圈地运动、城镇化大量征占耕地等,无止境地索取破坏了自然的平衡,污染了环境,农业资源环境与经济发展之间的关系是极其不平衡的。这时经济发展进入一个相对稳定发展的阶段,人们开始利用经济发展的先进技术,治理已遭到污染的环境,开发新能源,合理利用资源,保护环境,善待自然,努力平衡资源环境与经济发展之间的关系。
我国农业资源环境与经济协调发展所面临的困境
(一)农业资源人均占有量小,难以满足经济发展的需求
我国自然资源种类和总量都很丰富,但是由于我国人口基数大,其中农村人口的压力尤其大,农业资源的人均占有量小。我国的人均耕地面积仅占世界人均耕地面积的三分之一;虽然计划生育有效地抑制了人口数量的大幅度增长,但是由于人口基数大,据国家统计局,2013年我国全国人口总数为13.6亿,这其中农村人口约为6.3亿,全国人口每年仍以1000万左右的人口数量继续增长。我国的人均资源占有量大大低于世界人均水平,排名第120位(杨涛,2003)。有限的资源被众多的人口平分着,导致了资源分配的不均衡。
(二)农业现代化程度低下,限制了经济发展的步伐
目前农村大量存在资源浪费的情况,长期沿用祖辈世代流传的经验方式,不能有效利用有限的资源,如我国水资源的农业灌溉有效利用率仅为30%-40%左右,而发达国家的农业灌溉利用率则达到80%以上。农民缺乏对农业资源有效利用的意识,我国的农业发展模式大部分仍处于自给自足的小农经济,缺乏大规模的农业经营;农业机械化水平低,农业的基础设施十分薄弱。
(三)农业经济发展缺乏环保意识,环境污染严重
一方面,农药和化肥的大量使用以及使用不当,具有有毒有害物质的农药化肥进入到水土中,污染了当地的土地和河流,造成了大量的农业环境污染,农村环境情况堪忧。另一方面,随着经济的发展、社会的进步,人民的收入水平逐渐提高起来,农民的生活水平也越来越高。随着农民生活的改善,生活层次也越来越高,大量电器如洗衣机、冰箱、空调的使用,在提高农民的生活质量的同时也对农村的生活环境造成不良影响。再者,在经济转型期,由于受到教育水平的限制,农民的知识文化水平普遍不高,据统计农村文盲半文盲人数约占农业劳动力总人数的19.7%,尤其在西部地区农村人口平均受教育程度仅为3-4年(杨涛,2003)。长期的生活习惯使他们忽略对环境的保护和合理利用资源,缺乏环保意识。
(四)农业发展缺乏有效引导,资源开发不合理
农业发展缺乏政府和法律法规、制度的限制和指引,农民一味地粗放式开垦荒地,尤其在西北地区不断地开荒,破坏了植被,造成了严重的土地沙漠化;南方山区的石漠化、华北地区土地的盐碱化也是如此;这些都造成了土地资源的减少和浪费,给后期的土地改造和治理带来了一定的困难。目前我国荒漠化面积己达262.2万km2,分布于全国18个省区及471个县市(杨涛,2003)。地资源的减少,人们开始围湖造田,造成淡水资源的大量缩减,这样的情况主要出现在长江中下游地区,尤其在洞庭湖及鄱阳湖地区,据统计湖泊消亡的数量已达一百多个。
农业发展缺少正当的强制理性的引导,主要受到市场经济的变动性牵着走,从而造成耕地等自然资源的不合理开发利用。城镇化的发展必然导致耕地的减少,但是如果缺少政府的正确引导和管制,会造成耕地的极大浪费。按照我国目前城市化发展速度,到2030年,全国城市化水平达到65%,则将新增城市建设用地5万km2,若按70%占用耕地计算,则占用耕地的总量将达到350万km2(杨涛,2003)。
农业资源环境与经济协调发展的对策与措施
(一)健全农业、农村发展机制,进行综合决策
农业自然资源环境事关我国在经济转型期的社会经济发展,因此政府应该加强对资源环境的监督和管理,建立健全农业和农村发展机制,将农业资源环境与经济发展进行综合考虑综合决策,通过综合不同的决策人员、决策方法和手段以及决策模式,最后确定一套综合各方意见相对合理可靠的决策方案。在坚持可持续发展、开发与保护并重、预防为主与源头控制以及实事求是科学发展的原则下,首先要打破行政分割的局面,建立统一一体化的综合决策管理体制,保证决策的顺利进行;其次要建立综合决策负责制和考核制,确保决策的真正执行,发挥作用;再者要建立健全公众参与制度,召开公众听证会,给人民群众提出意见和进行评价的窗口,并认真记录、考虑、研究人民群众的意愿和要求,做到及时向群众通报有关决策的内容;同时建立公民参与制度,让群众对环境影响进行评价。
(二)实行区域农业经济,利用市场机制建立补偿机制
由于农业资源分布的均衡,可以在农业资源相对集中的不同区域实行不同的区域农业经济政策。针对不同的地域特点进行研究,通过了解区域的自然特征和资源情况选择不同的方式进行资源的开发,如处于山区以及丘陵地区可以利用山区的地理优势,种植果树或者树木,进行木材经济或发展水果产业,实行区域之间的互通有无。并在发展区域经济的过程中注意区域环境的变化,通过发现、分析区域中存在的生态环境问题,研究解决的方法,保护环境。
同时经济的快速发展导致了对资源环境的过度使用而产生大量不良的问题,因此需要利用市场机制建立资源环境补偿机制,维护资源环境与经济的协调发展。一方面通过排污收费制度,向高污染的企业和工业征收排污费,“排污收费,超标罚款”,加大对环境污染的补偿力度,严格控制排污总量;另一方面政府应建立和完善资源环境税收制度,向有损于资源环境的行为征税,完善征税标准、税种和税率,设立有关的法律法规,保障征税有法可依。
(三)利用新技术发展循环经济,提高资源利用率
一方面应该转变我国传统的农业粗放型的发展方式,进行农业产业结构的调整,开发高质高效的农业经济,实行新型的农业经济增长方式,精耕细作,进行高效集约经营,提高农业资源环境的利用率。另一方面要引进国外先进的科学技术,健全和完善农业的技术体系,依靠科技兴农。提倡可持续发展的思想,增加技术投入,利用科技进步,在农村推行生态农业,实行循环利用的经济理念,变废为宝,使农业经济呈现良好发展的状态。如可以在农村建造沼气池,农民可以通过把人畜粪便等排泄物以及秸秆等发酵成沼气,用沼气来发电及作为燃气供日常家庭生活所用。
改善农村基础设施,因地制宜合理利用水土资源。加大农业机械化的投入,并充分利用科研力量研发出更高效的产品,因地制宜地满足农业对机械的各种要求,尤其是在种植、收割方面,解放人力从而解放发展力。同时还要加强农业灌溉设备的建设。坚持开发和保护两手抓,在经济发展的过程中既要注重经济的快速发展,也要注意对农业资源和环境的保护,因地制宜,用好每一寸土地,每一滴水。
(四)进行制度改革创新,提高政府对农业资源与环境的管理水平
政府应该建立和健全资源资产化管理制度,将资源环境使用与综合核算制度联系起来,实现自然资源的有偿使用,努力发挥资源的资产价值对经济发展建设的作用。资源环境与经济综合核算制度通过核算经济发展中与资源环境有关的流量指标和存量资产,将对资源环境使用过程中产生的实物量和价值量进行核算,反映现有资源环境的情况和发生的变化,以及资源环境与经济发展之间的关系状况。资源环境与经济综合核算制度有助于提高政府对资源环境与经济发展之间的认识,有利于在经济发展过程中对农业资源环境的管理,因此应该努力推行、发展和完善该制度。
要加强对自然资源如土地、水、矿产等使用情况的管理和监控,完善资源利用总体规划,改变分部门分单位分地区管理规划的局面,实行统一安排管理,同时要加强建设对自然资源的数量、存量和质量的勘探、管理、监测和预报系统,及时掌握自然资源发生变化的信息。再者,政府还要加强对资源的法制管理,坚持实行“预防为主,谁污染谁治理,强化环境管理”的三大政策,完善12项资源环境保护法,努力研究制定完善有关的法律法规,完善农业保护的政策,为农业经济的可持续发展提供坚实的法律保障。
坚持科教兴农,采用多种形式如举行教育培训、座谈会等加强对农民的环境保护的教育和宣传,提高公众的环保意识,减少有害化学农药的使用量。政府应当成立相应的监管和决策部门,对农业的资源环境进行实时监控,提高公众的参与度;以促进农业资源为经济发展提供原动力,同时不会让经济的发展给农业的资源环境带来太大压力,促使两者协调发展。
结论
1978年改革开放以来,我国农村开始实行,在一定程度上有效地促进了我国农村经济的发展。但随着经济转型期的逐步深入,农业资源环境与经济发展之间出现了很多问题,如荒漠化、耕地遭到破坏、水资源浪费、污染严重等。为了保证农业资源环境与经济协调发展,无论是政府还是农民本身都需要格外注重这些问题,改善农村的硬件设施,发展循环经济,推进生态农村建设,促进经济的可持续发展,构建一个和谐的可持续发展的新农村。
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