時間：2022-07-04 04:39:38
導語：在遙感課程論文的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優秀范文，愿這些內容能夠啟發您的創作靈感，引領您探索更多的創作可能。
[論文摘要]為適應當前高等教育中新型農科人才培養的要求，針對農科本科生的特點，本文明確了遙感課程教學目標，通過分析當前遙感教材的優缺點確定了適宜教材，依據理論聯系實際以及學以致用的原則提出了以應用為目標的主要教學內容。
遙感就是對地球表面的地學過程及特征進行物理量測量，并以數字量的形式客觀地收集、記錄、傳輸、處理和重現這一信息的科學技術，是現代空間信息科學的主要組成部分[1]，涉及到空間、電子、光學、計算機和生物學、地學等學科領域，特別是在資源監測、環境管理、全球變化、動態監測等中應用非常廣泛，顯示其優越性。目前已廣泛應用于農業、林業、地質、地理、水文、海洋、氣象、環境等領域，已發揮重大作用。農業遙感即為將現代遙感技術與農業科學相結合，而應用于農業生產領域的一門新興前沿技術，在當今遙感領域中最為活躍，也是迄今遙感應用最成功的領域之一，一直受相關科研機構、高等院校以及政府的積極關注。其中與農業學科領域關系密切的應用主要有：土壤調查，水分監測，草原調查、估產及監測，農學中的作物長勢監測、營養診斷與作物估產，植保中的病蟲害監測，農業氣象中的農業氣候研究與監測，農業生態中的環境保護和魚情水產研究等[2]。伴隨我國農業信息化進程的快速提升，遙感課程在高校農科本科生教育中的地位日趨重要。面對當前高等教育中新型農科人才需求，許多本科專業，對遙感技術都提出了很高的要求[3]，因此，為適應農業現代化和信息化的要求，必須進一步加強遙感課程教學以及提升學生遙感技術應用水平。基于此，根據筆者近5年的遙感課程教學實踐，本文結合農科本科生的實際特點制定遙感課程教學目標、選擇適宜教材以及調整教學內容。
一、教學目標
通過本課程的教學，使農科本科生了解農業遙感的基本理論、基礎知識、研究現狀及農業遙感技術發展趨勢與應用，了解電磁輻射與電磁波譜的相關知識，學習地物波譜的測定方法，認識地物反射光譜的響應規律，學習繪制地物反射光譜曲線的方法，掌握常規的遙感儀器和軟件的操作方法，理解遙感技術農學機理，掌握遙感圖像處理的基本原理和方法，掌握遙感圖像的地物影像特征、遙感圖像解譯及遙感制圖的基本技能，掌握光譜數據處理方法，使農科本科生掌握研究農業遙感的基本方法和基本技能，注重培養農科本科生的實際操作和應用能力。
二、適宜教材
依據農科特點和遙感在農業領域中的應用現狀，選擇適宜教材是比較困難。如教育部面向21世紀課程教材《遙感導論》[2]，這部教材的特點是內容豐富，涉及技術原理較多、較深，對于農科本科生而言，技術原理顯得過深、有些內容較為陳舊，尤其應用案例。《植被與生態遙感》[4]教材內容系統，編排合理，理論分析深入、學術價值較高，但有關遙感基礎概念和基本技能甚少，作為農科本科生教材尚不合適。《遙感概論》[5]內容編排邏輯性強，概念清晰易懂，實驗內容簡單而易開展，但很多應用案例比較陳舊，不能滿足當今新型農科本科生人才需求。21世紀高等院校教材《遙感技術導論》[6]內容系統，理論構架完整，概念清晰易懂，技術注解詳細，但對于農業應用涉及較少，所選應用案例也較老化。《農業定量遙感基礎與應用》[7]是一本系統闡述農業遙感新應用的專著，可作為農科本科生教學的參考書，但由于技術理論基礎體系不完整、內容因偏重于農情遙感而顯得覆蓋面不夠廣泛，不適宜作為農科本科生教材。為此，筆者講解遙感原理時選擇《遙感技術導論》作為教材，講解較新遙感農業應用案例時選擇《農業定量遙感基礎與應用》作為教材，這樣可有效地提高學生的遙感理論和實踐應用水平，以適應新型農科人才培養的要求。
三、教學內容
科學地選擇教學內容，優化教學內容，合理教學分配，是《遙感導論》教學的關鍵環節[8]。主要內容為遙感的基本概念、類型、特點、發展概況與在不同應用領域中所發揮的作用、電磁輻射與地物光譜特征、遙感成像原理與遙感圖像特征、遙感圖像處理、遙感圖像目視解譯與制圖、遙感在農業領域的應用等。
電磁輻射與地物光譜特征主要講解斯忒藩-玻爾茲曼定律、維恩位移定律、基爾霍夫定律、黑體輻射規律或普朗克公式、大氣的成份和結構、典型植被光譜反射特性以及地物反射三種形式（鏡面反射、漫反射和方向反射），重點解釋該內容所涉及到的一些術語或概念，比如電磁波譜、光譜特征、輻照度、輻射出射度、朗伯源、絕對黑體、太陽常數、大氣窗口、光的干涉和衍射、反射率及反射波譜等，該內容要配套開展光譜測定儀的使用及光譜數據處理操作方法等光譜實驗。遙感成像原理與遙感圖像特征主要講解世界范圍內主要的陸地衛星、氣象衛星、對地觀測系統（EOS）衛星和海洋遙感衛星平臺、攝像像片的幾何特征（垂直攝像、傾斜攝像、幾何特征、中心投影、垂直投影和像片的比例尺）、微波遙感的概念和特點以及四種分辨率（光譜分辨率、空間分辨率、時間分辨率和輻射分辨率）間的關系。遙感圖像處理主要講解光學原理（亮度對比、顏色對比、顏色性質、明度、色調、飽和度以及加色法和減色法等）、遙感影像的預處理（包括輻射校正、幾何校正、對比度增強、空間濾波、彩色變換、圖像運算、多光譜變換等）和多源信息復合等，該內容要配套開展輻射校正、幾何校正、拼接、鑲嵌、掩膜、融合、link等上機操作性實驗。遙感圖像目視解譯與制圖主要講解遙感影像的目視解譯、遙感影像的監督分類和非監督分類及其誤差和精度評價、專題圖制作等。遙感在農業領域的應用主要講解植被遙感、土壤遙感、水體遙感等。
四、結語
遙感技術是20世紀60年代興起的一種從遠距離不實際接觸物體而感知地表目標物及其特征的綜合性探測技術，是現代空間信息科學的主要組成部分，涉及到多種學科領域，它的功能和價值引起了許多學科的關注。
近5年，面向農科本科生基礎知識的實際情況，筆者以學生發展為本緊扣教學大綱開展遙感課程教學，教學目標制定明確，教材選用適宜，教學內容豐富，覆蓋面廣，應用實例典型且較新。結合遙感技術在農業領域中的應用，主要內容涵蓋了農業資源與農田環境監測、數字農作技術、精確農業、農情監測預報等主要應用領域，集中體現遙感可視為農業資源利用的“好管家”、農田管理的“好幫手”、農情監測的“千里眼”等重要作用。
課程教學目標定位合理，重點突出，符合農科本科生實際，適應當前新型農科人才發展的需求。所選用的教材互補性強，主次分明，難易程度適中，有利于農科本科生人才培養。教學內容本著理論聯系實際以及學以致用的總體原則進行系統講授，概念講解透徹，有明顯的重點和難點，遙感圖像解譯方法適應當前農業應用需求，覆蓋面較廣，且系統性強，適應當前高等教育中新型農科人才培養的要求。
近5年教學實踐證實，針對農科本科生的特點，本文該課程的教學目標、教材和教學內容是合理的，與當前高等教育中新型農科人才培養的要求是相適應的。
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關鍵詞：遙感圖像處理 課程體系 模塊化 教學實踐
中圖分類號：G421 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（b）-0185-02
遙感作為一種高效的探測、獲取、分析和處理空間信息的先進技術手段，已廣泛應用于各個領域。高等院校是我國遙感專業人才培養的主戰場，它提供了一個綜合性高、專業性強的平臺[1]。在該平臺上，可以針對社會的應用需求，塑造學生不同的個體特征，培養出適于不同崗位的研究型、應用型人才。因而，構建旨在培養學生綜合素養，并突出其個體特征的課程體系具有舉足輕重的作用。特色鮮明的體系可以在提升學生的綜合素養的同時，也能夠突出學生個體，因而可以更好地滿足我國遙感專業人才培養的需求。
現階段我國為遙感專業人才培養設置的本科專業主要有攝影測量與遙感、遙感科學與技術、地理信息科學等，在這些專業的培養方案中，《遙感導論》和《遙感圖像處理》在多數高等院校中都有開設，并為專業核心課程之一，有的高等院校還開設了《數字圖像處理》。《遙感導論》和《數字圖像處理》兩門課程可以視為《遙感圖像處理》的前期基礎課，因而在課程學期安排上應該提前。
《遙感圖像處理》以地理學、測繪學、數理統計、計算機技術等為背景，在學習了遙感技術、圖像處理技術的原理和理論基礎上，著重介紹遙感信息處理的原理、過程與方法，并掌握遙感圖像處理技術的發展動態與實際應用。由于《遙感圖像處理》是多學科的交叉，與很多專業都有很密切的聯系，而且發展速度較快，在遙感圖像處理的教學中，一方面要求不同對象的學生掌握、理解或了解圖像處理技術的基本原理；另一方面，還要求不同對象的學生理解或了解遙感圖像的成像機理、處理技術和流程等。同時，圖像處理技術和遙感技術具有技術更新快的特點，因而還需要學生掌握現階段的狀態以及最新發展情況。除了教學內容和教學方法外，實驗教學也是《遙感圖像處理》課程的重要的環節，傳統的課程教學大都偏重于理論，一些已有的實驗也主要是針對特定圖像處理的一些應用，缺乏圖像處理技術應用與遙感圖像特征無縫結合和系統組織。
總的來說，目前的《遙感圖像處理》課程體系主要存在以下幾個方面的問題[2]：（1）傳統的課程體系多注重經典理論，輕實驗和實踐[3]。除了應該重視理論教學外，有效地利用實踐教學環節，有利于學生理解和掌握該課程內容，取得事半功倍的教學效果；（2）傳統課程體系脫胎于數字圖像處理，和遙感處理關鍵技術之間存在斷裂面，遙感處理知識體系不夠完善。
本文以我國高等師范院校開設的遙感科學與技術、地理信息科學專業為例，針對《遙感圖像處理》課程的教學目標，提出了適合高等師范院校本專業領域學生的課程體系的構建方案，并就其實踐教學的效果和課程體系特色進行介紹。
1 課程體系的建立
內容的模塊化設計是目前課程體系建設的主要方案，在很多高等院校的專業教學中得到了較好地應用[4]。為適于高等師范院校開設的遙感科學與技術、地理信息科學專業教學需求，通過近10年左右的實踐教學，我們將《遙感圖像處理》的課程體系結構分為7個模塊，如圖1所示。
（1）圖像基礎模塊：這一部分主要介紹遙感數字圖像的基礎知識，主要包括遙感數字圖像、遙感數字圖像的計算機存儲、遙感數字圖像的計算機視圖與表達等內容，讓學生了解遙感數字圖像的基本概念和特點，并從計算機存儲和顯示的角度，定性了解數字遙感圖像，引導學生建立遙感圖像處理研究和實踐的興趣。
（2）定量遙感處理模塊：遙感定量化是當前技術發展的重要方向之一，其分析和處理過程涉及到物理、大氣等學科；本科生由于前期所開課程較少，感覺定量遙感處理的難度較大，因而我們主張在本科階段掌握定量遙感的基礎理論和圖像處理，深層次處理設置在后續的研究生課程開設。
該模塊的主要內容涵蓋輻射定標、大氣校正、熱紅外地面溫度反演等，以Landsat TM圖像為例，了解遙感圖像的輻射校正和定量反演的技術方法：輻射定標結合Landsat TM的0級、1級產品，介紹遙感圖像數字值（digital number，DN）轉換為光譜輻射亮度的方法；大氣校正主要講述基于輻射傳輸方程的校正方法，結合6S和MOTRAN輻射傳輸軟件包，完成遙感圖像的大氣校正；熱紅外圖像地表溫度反演以Landsat TM6為例，介紹單波段熱紅外圖像的地表溫度反演方法和技術流程。
（3）幾何遙感處理模塊：該模塊針對遙感成像的純中心投影、多中心投影、側視雷達等不同構像方式，解釋它們的幾何糾正方法和技術流程；對于多項式糾正方法重點介紹，強度多項式的構建、地面控制點的選擇、最小二乘法擬合等相關內容。
（4）數字圖像增強模塊：數字圖像增強模塊按照彩色增強、輻射增強、空間域增強、頻率域增強、多光譜增強等順序進行講解。在這一部分，我們遵循系統深入的原則，基于遙感數字圖像處理的實例，幫助學生系統復結并領會各種理論方法之間的邏輯順序與本質。由于圖像處理具有理論性和可視化強的特點，在這個部分教學中，我們希望加強學生對前置基礎課程（如《遙感導論》和《數字圖像處理》）所學基本理論和方法的深入理解，使其充分認識遙感機理理論知識在遙感圖像增強應用中的指導意義，并體會理論本身的魅力。
（5）遙感圖像融合模塊：該模塊從遙感圖像融合的目的出發，介紹圖像融合的主要方法和技術流程、圖像融合結果的性能評估等；聯系數字圖像增強模塊的多光譜增強子模塊，以HIS變換、主成份分析、傅里葉變換和小波變換等為基礎，闡述遙感圖像融合的主要技術方法，并對其方法的缺點進行分析，提出改進的遙感圖像融合方案。
（6）遙感圖像分類模塊：該模塊主要包括計算機分類的基本原理、非監督分類、監督分類、計算機分類的新方法、分類結果后處理、精度評估等內容。在這一部分教學中，我們充分發揮圖像處理應用性強的特點，選擇最小距離法、ISODATA、最大似然分類法等，重點講述其基礎理論和技術方法，激發學生學習興趣。
（7）變化檢測模塊：該模塊是對前面所學模塊的綜合運用，向學生展示《遙感圖像處理》立體而豐富的專業內容。在介紹遙感圖像變化檢測意義和技術流程的基礎上，重點論述變化檢測的分類后比較法和直接比較法；將變化向量分析法（CVA）作為典型算法進行講述，通過土地覆被變化檢測的應用實例，綜合遙感圖像輻射校正、幾何糾正等知識，重點論述變化強度和變化方向的確定方法，并利用圖像處理實踐提升學生的研究性思維，初步培養學生的創新能力。
2 課程教學實踐及其特色
2.1 加強實踐教學環節，注重動手能力的培養
本課程主要教學目的是使學生了解和掌握遙感信息處理的基本知識、方法、基本技能和發展動態，初步掌握應用遙感信息處理技術分析和解決實際問題的能力。因而，實踐教學能力培養是我們課程建設的核心部分。我們在每個模塊中設置了多個實踐環節，多角度、多目標的提升學生動手操作能力。
通過理論學習、實踐處理等環節，增強學生對本課程的理解，并在此基礎上使學生進一步掌握遙感圖像成像的基本原理、基本理論和這些理論在遙感圖像處理中的應用。近10年的教學實踐證明，該課程的實踐教學環節較好地調動了學生專業學習的積極性，取得了較好的學習效果。
2.2 內容延伸模塊化，形成分層次課程體系
我們依據課程教學內容，構建了授課內容的基本框架，按照教學內容分塊設置，根據學生學習階段、課時安排、專業特色延伸等可以靈活變化，因而給授課內容帶來了較大的機動性。
在每個教學模塊中首先確定知識體系和拓展專題內容，將這些拓展專題分為偏應用型和偏理論型。每個專題中設置基本內容和擴展內容，形成模塊化分層次的課程體系。
例如：在數字圖像增強模塊中，目前的大多數教材中存在直方圖均衡化的內容，然而隨著圖像處理技術的發展和應用的拓展，人們發現在絕大多數遙感圖像增強處理中不適合直方圖均衡化處理，因此這部分內容可以不講或讓學生自學。圖像增強部分的內容非常多，使學生清楚掌握第一節內容介紹的關鍵詞，課程的延伸內容就會更易理解。根據學科特色和學習層次，可以有意識地引入偏應用專題或偏理論專題，更好地滿足不同目標、不同層次的學生的需求。
通過遙感圖像處理課程教學內容的分塊劃分，形成了層次化、模塊化課程體系，在確保授課內容體系完整情況下，使內容選擇更具條理和可操作性，便于培養不同目標導向的學生，更適于我國高等師范院校相關專業的教學設計。
2.3 多目標人才及其創新能力培養
社會對人才可以從不同的角度加以分類，從生產或工作活動的目的來分析，現代社會的人才可分為學術型（理論型）、技術型、工程型和技能型等。多目標人才就是多功能人才，其特點是多才多藝，能夠在很多領域大顯身手。當今社會的重大特征是學科交叉，知識融合，技術集成。因而，《遙感圖像處理》多目標人才培養是培養學生在各個方面都有一定能力，同時在某一個具體的方面要能出類拔萃。
在高等師范院校地理學背景創辦遙感科學與技術、地理信息科學等本科專業的情況下，不同層次、不同培養目標導向，可以讓學生針對自己的發展方向選擇應用型還是研究型，因而該課程體系更加具有靈活度。我們課程體系中設置的定量遙感模塊，可以滿足學生在應用型《遙感圖像處理》課程中學習到研究型知識，豐富和完善學生的有關遙感處理的知識結構，提升學生的創新能力。實踐教學證明，我們的本科生經過該模塊的學習，也能夠獨立完成研究方案構思和具體研究路線設計，并在老師的指導下撰寫科學論文。
3 結語
衛星遙感、圖像處理技術的迅猛發展，其應用領域愈來愈廣泛，該領域受到很多學生的垂青，激發了他們的學習熱情。目前很多高等院校都開設了《遙感圖像處理》這門課程。如何根據各個高等院校的學科特色、學生特點構建適合自己的課程教學體系、安排好授課內容、提高教學方法和教學手段的有效性是很多高等院校主講教師最關注的，同時對于提高學生學習興趣、加強實踐應用能力以及培養信息技術時代的創新型人才具有重要意義。
筆者結合多年《遙感圖像處理》課程的教學經驗，設計了一個課程內容模塊化、專題內容可延伸、分層次的課程體系，它采用專題框架，在保證授課體系完整性的前提下，授課教師可以依據人才培養目標、專業特色、學時要求引入模塊化延伸內容，有機地將課程教學內容聯合在一起，形成多層次、多目標的授課內容。實踐證明，該課程體系設置達到了我們高等師范院校相關專業的課程教學預期效果，可以為我國其他高等師范院校的相關專業的《遙感圖像處理》課程教學提供參考。
參考文獻
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【關鍵詞】創新能力 培養 地方院校 地理科學專業 實踐教學
【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】 A
【文章編號】0450-9889（2013）12C-0031-03
在國際競爭日趨激烈的今天，加強大學生創新實踐能力的培養，對國家、地方、高校以及大學生個人都極其重要。國外許多高校通過組織學生全面參與科研等方式進行研究型創新實踐學習，培養創造性人才。我國許多高校也正在大力推動本科生加強科研活動，開展實驗調查等，以促進大學生創新實踐能力培養。然而，目前我國地方高校數量占全國高校總體的大部分，它們與重點研究型高校相比，在為學生提供的科研項目、資金及科研平臺及實驗設施等方面還存在明顯差距。這必然要求地方高校在培養學生創新實踐能力方面，必須努力尋找與本地區、本校情況相適應的因地制宜的創新途徑。而探索有效的創新實踐教學途徑則是地方高校彌補不足的最重要方式。創新能力就是推陳出新的能力，具體是指人們運用知識和理論，在科學、藝術、技術和各種實踐活動領域中不斷提供具有經濟價值、社會價值、生態價值的新思想、新理論和新方法的能力。本文以貴州省凱里學院為例，探索如何構建實踐教學體系，培養學生的創新實踐能力。
一、地理科學專業加強創新實踐能力培養的意義
《中華人民共和國高等教育法》明確規定，高等教育的基本任務是培養具有創新精神和實踐能力的高級專門人才。創新教育是以培養人的創新精神和創新能力為基本價值取向的教育，其核心是研究和解決人的創新精神和實踐能力的培養問題。吳傳鈞院士認為，地理科學是一門研究地球表層自然要素與人文要素的交互關系與作用的科學。地理科學作為一門綜合性專業，已經在社會經濟多領域發揮重要作用，其人才培養目標已經不僅是為中學基礎教育培養合格的地理學科教師。地理科學研究對象的綜合性還決定了實踐教學是地理創新實踐能力培養的重要途徑。因此，加強地理專業學生創新實踐能力的培養，不僅可促使學生深刻理解地理環境事物發展與演變規律、人地關系地域系統結構等知識，還對培養地理科學專業學生成為創新型人才，為國家構建戰略創新體系提供支持具有重要基礎意義。
二、地方院校創新實踐能力培養面臨的困境
凱里學院作為地方新建本科院校，因其建設時間較短，在學科建設方面與國內許多高校相比，還存在多方面的不足，在建立培養學生創新實踐能力的機制方面還面臨許多困難。
從凱里學院內部因素來看，存在以下幾方面不足：師資隊伍不完備，整體教學與科研隊伍水平不高；實踐、實驗教學設施不完備，考核評價體系不完善，激勵等管理體制不健全；實驗實踐基地數量少，資源整合利用度低，沒有充分發揮實踐實驗設施、基地的效能；實踐教學方法還存在不足，對促進創造性和創新思維發展的方法還較少。
從凱里學院所處區域環境看，存在以下幾個方面的劣勢：區域經濟落后，地方財政資金支持力度小；生源質量不突出，教育資源整體匱乏；地處西部山區，地理區位條件差，對高級人才吸引力弱；當地社會企業數量少、層次低，對高校實踐支持力度弱，能提供校外實習基地數量少，產學研實踐平臺層次與水平低。
目前，凱里學院在培養學生創新實踐能力過程中，在人才創新培養的實踐教學體系的優化設計，因地制宜地構建合理的創新實踐教學體系與方案、高效的管理制度、評價考核體系等方面都亟待提高，并且還面臨著資金不足等問題。因此，努力探索、研究適宜本地院校的創新能力培養實踐教學體系，是培養出優秀的具有創新能力的高素質人才的重要途徑，對于促進地方、國家的經濟發展等也具有重要意義。
三、構建培養創新能力的地理科學專業實踐教學課程體系
目前，不少學者進行了地理科學專業實踐課程體系的構建。例如，朱愛琴對地理科學專業的實踐教學提出了地理過程實驗模塊、地理教育實踐模塊、地理應用實踐模塊、地理技術實踐模塊。
1986年錢學森提出，地理學應當是與自然科學、社會科學、數學科學等并列的大科學體系，故稱“地理科學”。它可分為三個層次，即基礎理論層次（基礎科學）、技術理論層次（技術科學）、技術層次（工程科學）。楊開忠認為科學體系應是客觀存在的科學研究分工和協作發展的系統反映，并總結和概括出地理科學體系包括地理科學哲學、基礎地理科學、應用地理科學和技術地理科學四個層次。構建創新實踐能力培養的地理科學專業實踐教學課程體系也應該是以科學的地理科學體系為基礎。本文以錢學森、楊開忠等人構建的地理學學科體系為基礎，根據凱里學院地理科學專業實踐課程體系的實際情況，進行實踐教學體系的構建，將其分為地理科學基礎實踐課體系、地理科學應用實踐課體系、地理技術實踐課程體系、地理科學綜合創新實踐課程體系。
（一）地理科學基礎實踐課程體系。主要是通過地理科學專業課程的實驗、實踐去深刻認識地球表層，理解人地相互作用關系及過程。包括核心基礎實踐課程與基礎實踐課程。
核心基礎課程有地球概論、地質學基礎、氣象學與氣候學、綜合自然地理學、植物與土壤地理學、水文學與地貌學等。基礎地理科學是核心基礎地理科學與自然科學、社會科學的合作領域。主要有人文地理學、環境生態學、文化地理學、人口地理學等專業課程。
在基礎實踐課程體系中，通過設置驗證性和探究性等形式，在室內、室外分別進行觀察、測試、分析、考察及綜合自然地理實習等實踐訓練，培養學生對實驗操作、數據采集、分析處理等能力，并通學生自己設計實驗，去分析、研究、探索出結論，促進學生在實踐訓練中對地理現象、地理環境客觀規律、人地關系的深刻認識，培養并激發學生的科學探究能力。
（二）地理科學應用實踐課程。主要是把基礎地理科學的理論和方法系統地應用于解決人口、資源、環境、經濟和社會問題。主要包括地質、環境、資源、生態、城市、經濟、社會等領域。主要的應用實踐課程有經濟地理學、巖溶學及應用、區域分析與規劃、旅游地理學、鄉村旅游學、環境學概論、可持續發展理論、區域經濟學、城市地理學、災害地理學、生態旅游學等。
在應用實踐課程體系中，主要讓學生通過室內資料準備與分析，室外實地綜合考察、觀測、調查研究，去獲得地理環境中自然要素、人文、社會、經濟、環境等各方面的數據資料，運用地理科學專業知識去分析與研究地理環境中的人口、資源、環境、經濟和社會的各方面及綜合問題，并提出解決措施與辦法的實踐訓練，培養學生運用地理科學專業思維分析問題與解決問題的能力。
（三）地理科學技術實踐課程。技術實踐課程是專門研究和開發地理科學技術手段的科學，是地理科學的技術支持系統，它包括傳統地圖測量技術、數學分析方法、新興信息計算機技術與“3S”技術，是地理學與計算機、信息學、圖像學、遙感、衛星等新興技術的結合。主要技術實踐課程有地圖學與測量學、遙感概論、地理信息系統原理、地理學的數學方法應用、計量地理學等。
在技術實踐課程體系中，主要讓學生在運用計算機技術實踐中，通過對地理信息系統技術、遙感技術掌握及相關軟件技術運用，對數字化地圖、遙感影像等資料中提供大量的地理信息數據資料，進行提取、分析運用的實踐訓練，以及運用數學方法對地理事物的空間規律的分析、建模的實踐訓練，建立認識、分析地理空間事物信息系統的新思維、新思路、新技能。
（四）地理科學綜合創新實踐課程。主要是地理教學技能與理念的培訓實踐，以及科技競賽、科研課題、學術（畢業）論文寫作等綜合性創新能力訓練的實踐，它還是運用地理科學專業知識水平及創新實踐能力的綜合體現。包括教育教學實踐訓練、科研課題研究實踐訓練、學術（畢業）論文寫作實踐、科技競賽實踐訓練等。綜合實踐課程有地理教學論、中學地理教學技能與教材精讀、教師教學技能訓練、教學見習、社會綜合實踐調查、學術規范與論文寫作、畢業論文寫作講座等課程。
在綜合創新實踐課程中，主要讓學生參與課程教學技能的訓練與實踐，通過主持或參與課題研究過程的實踐及撰寫學術（包括畢業論文）論文等實踐訓練形式，逐步培養具備良好的中學地理教學技能的能力，培養具有較強的信息處理、數據分析、研究寫作等科學研究能力。
從地理科學專業創新實踐教學課程體系結構可知（參見圖1）：基礎實踐課程是地理科學專業實踐教學體系的基礎，側重于對自然環境特征及其演化規律認識的實踐訓練；應用實踐課程側重于對自然環境整體系統中的社會經濟、環境等問題認識與研究的實踐訓練；技術實踐課程側重于培養學生運用新技術與方法進行地理科學領域進行研究的實踐訓練，它也是當代研究地理科學領域的重要技術手段和工具；綜合創新實踐課程則是綜合運用地理科學專業知識進行教學技能、科學研究能力的實踐訓練。其中基礎實踐課程與應用實踐課程體系在地理科學創新實踐教學體系中，起著培養學生創新實踐能力的基礎知識鋪墊作用，技術實踐課程體系起著訓練學生具備運用地理科學系統理論與方法、先進信息技術與數學方法進行綜合實踐創新的技能，綜合創新實踐課程體系則是訓練、培養學生運用地理科學知識、理論與技術進行實踐創新的能力。
圖1 地理科學專業實踐課程體系結構
四、地理科學專業培養學生創新能力的實踐教學措施
凱里學院盡管在培養學生創新實踐能力過程中面臨許多困難，但也在不斷向國內外優秀高校學習，努力尋求適宜的學生創新實踐能力培養的途徑，不斷彌補不足，并根據本學院及地理科學專業的實際情況總結出以下幾方面的實踐教學措施。
（一）重視通識教育課程體系的建設。地理學是對自然要素與人文要素相互作用與關系及其時空規律的科學，因此地理科學專業對學生具備良好的科學與人文素質提出很高的要求。通過通識教育課程體系建設，可以使科學與人文教育的緊密結合。學生不僅可掌握所學的專業知識外，還可學習其他學科的知識，為綜合創新實踐能力培養打下堅實的基礎。哈佛大學等世界名校對通識教育課程建設非常有特色，要求學生所學知識必須包含文、理兩大領域的基礎知識，通過多學科知識的結合，培養學生的綜合素質和綜合創新能力。因此，加強通識課程體系的建設，對促進地理科學專業學生創新實踐能力的提升具有重要基礎作用。
（二）打造學生參與科研實踐的教學平臺。地理科學專業是一門實踐性、應用性很強的學科。要求學生具備很強的區域野外實地觀察力、運用“3S”技術處理區域地理空間信息的能力、區域經濟綜合分析的能力等。通過打造建設學生參與科研實踐的教學平臺，促進學生在參與科研過程中去創新、設計實驗過程，主動觀察、分析地理科學現象，促進其創新思想與創造力的形成。
（三）重視實驗室和實踐基地的建設與管理。雖然凱里學院資金困難是其實驗室建設面臨的主要問題，但只有加強建設才能為學生提供最好的創新實踐平臺。在建設過程中，應該注意厲行節約、務實，集中資金優先購買急需的設備。加強對高水平實驗技術人員的培育與引進，注重引進教學與實驗兼具的“雙師型”人才。對實驗室的管理，從實驗室管理制度與學校實驗室資源整合等方面加強管理，充分發揮全校所有實驗設備、設施的功效。
實踐基地建設是地理科學專業創新實踐教學的非常重要的組成部分。選擇典型的、具有區域綜合性強及區域特性突出的實踐教學區，作為穩定野外實踐教學基地，是地理科學專業實踐教學必須達到的要求。凱里學院充分利用黔東南州及周邊區域特色，有效地建立自然、人文景觀為實習實踐基地。如劍河縣八郎國家地質公園、雷公山國家級自然保護區，雷山縣西江千戶苗寨風景區等極具區域特色的自然、人文景觀作為實習基地。此外，還應積極加強校外實習基地的建設與管理，改變以前將其作為實踐場所的觀念，尋求與實踐教學基地所在單位深入合作途徑，建立校企互利機制，促進實踐基地建設的穩定和持續發展。
（四）加強教師創新實踐教學素質的建設。高素質創新實踐人才的培養，離不開具有創造能力的教師隊伍。只有教師具備地理科學專業的前沿理論以及對相關交叉學科的最新理論有深入理解，才能在教學中講出新思路、新方法，并引領學生在科研實踐中去創新、探索。當教師具有較強的創新實踐能力時，才能改善自己的教學方式，開展有利于創新實踐培養的教學組織形式，從而培養出具有創新實踐能力的學生。
（五）建立地理科學專業實踐課程的質量考核與評價體系。合理、有效的實踐課程質量考核與評價體系是培養學生創新實踐能力的制度保障。地理科學專業實踐教學考核評價體系需要從實驗室實驗、野外實踐基地的調查研究、教學技能訓練與見習等幾方面分別進行建立，從實驗實踐的準備、流程設計，實驗實踐參與過程，實踐作業及教育實習效果等幾個環節進行考核，其中實踐作業按實驗報告、實踐調查報告、學術論文等形式進行評價。從學生與教師的角度分別建立考核體系，并對考核體系建立量化考核指標。
總之，高校肩負著培養學生具備創新實踐能力的歷史重任。雖然地方高校在培養學生創新實踐能力方面還存在許多限制性因素，但只要能因地制宜制訂創新實踐人才培養方案，從教師隊伍、實踐課程體系、實驗室建設與管理、實踐基地建設及考核評價指標體系等方面做好創新實踐基礎工作，提高大學生的創新精神和實踐能力，一定能建設優良的創新實踐人才培養基地，為我國經濟建設與發展發揮重要作用。
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【基金項目】凱里學院校級教學改革與研究一般項目（JG201338）
【論文摘要】目前國內外的地理學科發展都出現了綜合化、應用化的趨勢。現代高等教育以培養具有創新精神、創新和實踐能力及創業精神，適應我國經濟社會發展需要的高素質人才為目標。全面素質教育需要通過更新教育觀念、優化教育結構、創新教育模式、深化教學改革、促進教育資源共享等全面提升高等教育教學質量的措施來實現。開放式教學實踐活動對地理學科的教育、教學內容與方法進行全面改革和整合，構建符合時代要求的學生思想品德、綜合知識和能力體系。
跨學科的交叉研究是當代科學研究的重要特征，學科交叉孕育出新的學科生長點并大大促進了科學研究重大發現和重大突破。自然科學領域各個學科的交叉研究已相當普遍，更進一步的社會科學與自然科學的交叉研究是跨學科交叉研究中邁出的一大步，正在興起[1]。
地理學是古老的學科，但已不再是夕陽學科。由于衛星遙感技術、地球定位技術等現代科學技術的應用及地理信息系統和計算機網絡等信息研究平臺的建立，使之具有強大的工具性和實用性特征，在高等教育、科學研究、經濟建設和社會應用等各個領域都發揮著重要的作用。現代信息技術已經成為地理學科開放式教學實踐活動的重要基礎。
1 綜合知識體系對地理教育的要求
現代科學研究的巨大挑戰是科學研究問題的空前復雜化，其對象已經不是簡單的孤立系統，而是涵蓋更大的范圍，因而跨學科研究成為必然趨勢。由于空間技術的發展，使人類有能力對地球環境進行整體觀測，特別是衛星遙感技術，提供了對地球整體環境進行長期、立體監測的手段;計算機技術的發展為收集、處理、分析有關地球環境的海量信息，開展復雜的數學分析與數值模擬提供了必要的工具。
改革開放以來，素質教育已經成為人才培養方向和目標。在基礎教育領域，更加關注中小學生綜合素質的提高。如浙江省、武漢市等一些地區已經將物理、化學、生物和自然地理等理科課程綜合設置為《科學》課程，將政治、歷史、人文地理等文科課程綜合設置為《歷史與社會》課程。但是，高等教育師范專業的各個學科還是獨立發展，仍然缺乏教學內容的整合以及學科和專業之間知識的滲透、融合與開放。
地理學的研究對象是地理環境，是一個包括自然、經濟、人文三大環境的復合系統。要了解各個地理圈層間信息傳遞的產生機理、表達方式，圈層間信息流的形成、傳遞、整合、集成和存儲并且利用信息流調控物質流和能量流。必須應用系統論的觀點，把一個地區的人類活動與所處的地理環境看作是一個內在聯系的系統，研究人與自然之間相互作用的規律，協調人地關系，實現人類社會的可持續發展。人地關系的研究為各種地理事件的發生、發展的原因與機制探討、影響評價和對策提出，提供一個基本思路。通過研究、評價人地關系及其緊張程度，進而提出對策協調人與自然的關系[2]。地理學科研究內容不僅構成公民生活必要的知識和能力基礎，全面素質教育還可以利用地理學科所提供的素材、工具和研究方法。
2 綜合性是地理學科開放的研究優勢
地理學科因其涉及自然科學和人文社會科學領域，研究對象要素眾多、研究領域廣泛和極強的綜合性特點，使其具有獨特的學科研究優勢。新地理學不僅繼承了因果原則、綜合原則、比較原則和范圍原則等傳統地理學的研究原則，而且廣泛使用了現代遙感技術、地理信息技術和虛擬數字地球系統等新興應用技術，從而改變了地理學研究方式、方法，提高了工作效率。遙感方法視野廣闊、信息更新速度快、精確度高，提供了廣闊空間的同質資料，使定量研究有了很好的信息平臺并且使地理學的預測方法成為可能。為地理學科開放式教學實踐活動創造了條件。
目前，人類活動正以多種方式強烈地影響地表自然環境的發展和演化，人類活動誘發的變化大大超過了自然變率，其范圍和影響可與許多大的自然因素和自然過程相提并論。人類活動驅動著多重相互作用，并以復雜的方式通過地球系統產生級聯效應。全球變化不能理解為簡單的因果關系，人類活動的級聯效應之間相互影響，而且局地和區域尺度的變化以多維方式相互作用[2]。危險而復雜的人地關系現狀、演化趨勢及其綜合性的研究特點也要求地理學科必須構建開放式的教學體系。
3 地理學科開放式教學實踐活動的實施
3.1 整合課程資源，發揮地理學在整個科學體系中的作用
環境教育課程能夠在開放式教學實踐活動中發揮重要作用。與人類活動直接或間接相聯系的全球持續變暖、干旱化和土地沙漠化等一系列人類面臨的嚴重環境問題使人類不得不思考生存環境的未來變化，不得不警覺未來可能發生的環境災難，而有序人類活動可以避免環境的持續惡化，實現人地協調發展[1]。否則，可持續發展將僅停留在一個空洞的概念上，難以落實、無法操作，所以有序人類活動是實現可持續發展戰略目標的有效手段或措施，并成為環境教育的重要命題。通過地理學科課程的開放和多學科課程資源的交流與共享，實現師范院校各專業課程資源的整合，使學科綜合研究的特長和優勢得到彰顯，也使地理學科在整個科學體系中的作用得到充分發揮。
3.2 加強計算機課程的學習和計算機技術的應用
掌握計算機的基本知識和常用操作方法是對學生工具使用能力的要求，也是現代文明人類應該具備的一種基本素養。計算機課程既要培養學生實際的操作技能，更要培養學生利用計算機解決問題的能力和現代科學意識。
針對地理教育專業使用“地理信息系統”的特殊需要和學生的個體差異，要求學生加強高等數學中的線性代數和計算機數據庫等內容的學習，掌握具有地理專業特色的計算機應用技術。開放式的教學實踐活動要求該課程建立能夠激勵學生學習興趣和推動自主學習能力發展的評價體系。
3.3 互聯網成為地理學科開放式實踐活動的重要工具
國際互聯網被定義為商務、政府和個人計算機在世界范圍的電子通訊網絡。計算機信息技術對人類社會全方位的滲透以及國際互聯網的廣泛使用，使知識獲取、轉化、技術推廣、成果交流、教學手段乃至整個教育領域的面貌煥然一新。
3.3.1 互聯網信息資源改變了傳統學習的模式
互聯網是開放性的，具有微觀有序、宏觀無序的特點。網絡形成了龐大的多學科、多文種而又分散、無序的數字化信息。學生先要學會使用互聯網信息搜索引擎工具，然后才能快速查閱和檢索學習過程中所需要的信息和資料。 轉貼于
學生在互聯網上不僅可以了解到世界文化的發展，而且能夠對不同的文化進行比較。他們利用互聯網賦予的“力量”，對于他們應該學習什么以及怎樣學習、怎樣尊重權威的傳統智慧有了個人的認識和見解。不盲從、不迷信。他們在探究自己感興趣問題時，遇到困惑會到互聯網上去尋求答案。他們也向老師請教，但如果老師給出的答案無法令人信服，就會引經據典地指出在互聯網上找到的結論或解釋，還可能提出自己的看法，并且喚醒內心潛藏的創造激情，引燃創新的思維火花。探究性、互動式的教學過程和不迷信權威、不盲從的開放性學習方法大大提高了學生的質疑和創新能力。
3.3.2 互聯網能夠增進師生互動和提高
網絡信息資源還具有交互性。網絡在使用過程中可以在讀者之間、讀者和信息資源之間實現互動，使計算機網絡工具成為實現開放式的地理教學實踐活動的有效手段。除了在課堂使用網絡資源開展教學之外，課后教師使用電子郵件布置和批改作業;使用電子郵件公告閱讀參考書目、課程復習思考題、學習內容要點和問題討論提綱;使用電子郵件傳送、修改畢業論文。師生之間通過在線提問、觀點質疑、公布討論結果。利用網絡，學生能夠多角度觀察不同地理空間的地帶性和非地帶性差異或者同一個地理空間的要素特征、分布和演化過程。在信息化時代，地理教學和學習模式改革的大潮已經勢不可擋。教師不得不面對這樣一個現實:學生有條件通過各種媒體獲得有關信息來檢驗課堂上教師的教學內容和“灌輸”的結論。網絡討論突破了時空障礙，加強了師生的溝通和交流，增進了教學過程的互動性，實現了師生在思想上互相啟迪、借鑒，教學相長、互相促進，也大大提高了教學效果和學習效率。
3.3.3 引導學生正確利用網絡學習資源
但是，在網絡資源利用上也是有利有弊的。例如在互聯網信息材料的搜集、處理和利用上，無節制、不加甄別地使用互聯網信息的傾向會使人們漸漸地放縱、懶惰和“白癡化”。因為通過Google，困難問題能夠找到容易的答案，但是學生卻無法分辨這些答案究竟是來自嚴謹治學，還是僅僅來自淺薄的觀察和粗淺的概念[3]。因此，必須教會學生對互聯網上“魚龍混雜”的信息資源進行必要的分類和甄別，對各種各樣的研究結論進行審慎的分析和縝密的思考，引導學生正確利用網絡學習資源。利用搜索引擎獲取信息只是讓我們做事情更有效率，但是決不能取代我們的思考。
3.3.4 推廣網絡球面坐標工具的應用
Google Earth是一種個人電腦桌面應用程序，能夠以Web方式瀏覽虛擬數字地球系統，從而實現全球地理數據共享與三維仿真。它能夠實現城市和旅游區地形和重要建筑物的三維仿真、顯示三維影象地圖，廣泛應用于區域規劃、農業區劃和旅游區規劃等實際工作中。2007年8月，Google Earth還增加了Switch to sky功能，提供在線瀏覽宇宙深空天體和天體系統的光影圖像、太陽系天體的周年運動及它們的天文數據檢索功能。對中學地理教師來說，Google Earth是一個功能強大的球面坐標搜索工具和天文觀測、天體坐標定位以及天體、天體系統信息檢索的工具。可是關于它的應用有很多中學地理老師還不知道。開放式的地理教學可以讓學生從了解它到對它產生興趣，到熟練掌握和運用它的天球坐標功能及地圖搜索功能。使用Google Earth使整個地理學習過程變得生動、有趣。
3.4 加強實踐課程的教學
開放式的教育需要開放的課堂，需要加強實驗和實習教學工作。使學生通過不同層次的觀測、觀察、操作和實驗活動，掌握基本的方法和操作技能，加深對地理科學基本概念的理解，達到具有初步進行綜合實驗的能力水平。把遙感技術、地理信息系統技術和計算機應用技術應用到實驗中去，通過實驗手段的改進和教學內容的深化，形成多學科融合，互相借鑒、綜合發展、不斷創新的實驗教學體系。同時，全面激發學生學習的主動性和自覺性，使學生能真正學有所獲、學以致用。
4 結語
地理學科開放式教學實踐活動可以借助于地理學科文理兼容的綜合研究優勢，以環境和可持續發展教育內容作為開放性課堂教學和研究的主題，以信息化的科研環境作為重要的研究條件，通過對多個學科和專業一些相關課程資源的利用和整合，發揮地理學科資源在整個高等教育教學體系中的作用。
參考文獻
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關鍵詞：數字礦山;測繪;課程體系
中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2016）01-0034-02
數字化時代已經到來，并還將進一步發展。中國礦業面向未來尋求可持續發展，必須走“數字礦山”之路才能使傳統的礦山企業在采礦工藝、生產管理、組織結構、工程決策等方面有大的調整，進而提高企業生產效率和生存空間[1]。目前，礦業類院校測繪工程專業礦山測量方向在“數字礦山”技術方面的培養還非常滯后，人才培養主要是以“傳統測量技術”和“3S技術”（GPS，GIS，RS，全球定位系統，地理信息系統，遙感）兩大能力模塊進行培養，但尚沒有建立起“數字礦山”相關概念，也就更無從談起在未來的工作中能夠承擔起構建和維護“數字礦山”這個重要使命了[2-3]。這已經凸顯出目前的人才培養與市場需求脫節，在此背景下，研究高校測繪工程專業如何制定培養方案、構建專業課程體系、優化教學內容，以適應我國現今對測繪人才需要顯得尤為重要。
一、測繪專業的人才培養目標與建設思路
第一，以對學生進行測繪工程專業知識和技能培養為根本;使學生系統地掌握數字測圖、測量平差、大地測量、空間定位技術、攝影測量、遙感、地圖學、地理信息系統等方面的基礎理論和基礎知識。
第二，以社會需求為導向、以服務經濟社會發展為宗旨，使學生掌握基礎測繪、工程測量、礦山測量、變形監測、地籍測量的理論和方法;掌握攝影測量、遙感圖像處理的理論和方法;掌握地圖編制和地理信息管理、應用的理論和方法;熟悉測繪行業方針、政策和法規;具有較強的計算機應用能力。
第三，提升學生的工程素質和工程實踐能力。使學生具有基于常規測繪和“3S”技術進行控制網的建立、數字化成圖、各種工程施工測量及變形監測，具有專題地理信息系統應用及設計的基本能力。
以“厚基礎、寬口徑、高素質、創新型”為指導思想，以培養復合型、創新型、應用型測繪人才為根本任務，以培養學生的專業能力為主線，以就業為導向。為了實現人才培養目標，需要將創新教育融于人才培養的全過程，全面提高學生的綜合素質[4-6]，突出黑龍江科技大學“大德育、大工程、大實踐”的三大教育理念，堅持立德樹人，用科學理論武裝學生頭腦，促進學生身心健康，貫穿大工程，重點落實大實踐教育理念，掌握扎實的專業知識，具有較強的專業實踐技能培養學生創新精神與實踐能力，提高學生人文素養和科學素養，使學生成長為中國特色社會主義事業的建設者和接班人。
二、測繪工程專業課程體系建設路徑
（一）課程體系的構建
根據黑龍江科技大學學分制課程體系的統一要求，構建了自主立交式學分制課程體系。課程體系中，按照性質分為公共必修課程、專業必修課程、專業選修課程、公共選修課程，按照課程類別分思想政治與健康教育平臺、公共基礎教育平臺、專業教育平臺、素質拓展與創新教育平臺，學生在規定的修業年限內達到學校對本科畢業生提出的德、智、體等方面的要求，完成人才培養方案規定的全部教學環節，修滿各模塊標準學分，共修滿185學分后，完成畢業設計（論文），答辯合格，方準予畢業。在課程當中核心課程有：“測繪學基礎”、“數字測圖原理與方法”、“誤差理論與測量平差基礎”、“大地測量基礎”、“攝影測量原理”、“GNSS原理及應用”、“遙感原理與應用”、“地圖學”、“地理信息系統原理與應用”、“工程測量學”等。
實踐教學環節有：“綜合實驗”、“數字測圖實習”、“大地測量實習”、“GNSS實習”、“地籍測量實習”、“3S技術綜合實習”、“工程測量綜合實習”、“工程訓練”、“畢業實習”、“畢業設計”等。
（二）課程體系的特點
1.注重專業理論知識與實踐能力的培養。重視學生道德素質教育，重視人文科學、自然科學和社會科學協調發展;注重學生創新能力的培養，重視學生個性發展。
2.必修課程與選修課程比例適宜。必修課與選修課的比例約為3：1，這有利于促進學生的個性發展，拓寬知識面和培養能力，更好地為社會培養復合型、創新型、應用型測繪人才。
3.注重夯實理論知識，突出實踐能力。注重培養學生掌握扎實的理論知識，開設了大量以培養學生基本知識，基本理論為目標的理論課程。重視加強學生實踐能力的提高，開設了大量以培養學生實踐能力為目標的實踐課程。加大實踐課程在課程體系中的比重，對于培養學生的實踐能力以及創新能力，提高學生的實踐能力和就業能力具有重要意義。
4.課程國際化增強。在課程設置上，開設了“英語”、“專業英語”及5門雙語課程，一是培養了學生的外語能力，二是培養了學生國際化的理念、教學思想。
5.強化綜合素質培養。注重培養學生的創新意識和實踐能力，學生在大一進入實驗室進行科學研究探索;大二進行中期研究性學習;大三進行各級創新實驗，培養創新能力;大四進行生產實習、畢業實習、畢業設計。
6.強化“數字礦山”人才培養。為了適應“數字礦山”人才培養需求，深入“數字礦山”高新企業龍軟公司、數字礦山實驗室和構建“數字礦山”的現場企業進行兩方面內容的調研：一是“數字礦山”方向人才實際需求和技術要求;二是深入了解“數字礦山”建設技術流程和關鍵技術。有針對性地開設“數字測圖原理與方法”、“GNSS原理及應用”、“地理信息系統原理與應用”、“攝影測量原理”、“遙感原理與應用”、“測量程序設計”、“CAD及測繪制圖”、“數據庫在測繪中的應用”、“數字礦山關鍵技術變形觀測與數據處理”、“開采沉陷與綜合治理、“數字礦山實用技術”、“數字攝影測量”、“數字地面模型原理”、“GIS工程設計”、“網絡地理信息系統與應用”、“三維GIS建模”、“計算機圖形學應用”、“數字圖像處理”、“遙感編程基礎”、“數字三維激光掃描技術及應用”、“GNSS數據處理”、“雷達干涉測量及應用”等課程。學生通過這些課程的學習，掌握“數字礦山”的關鍵技術，畢業后具有從事“數字礦山”事業的技術與能力，從而為加速推進“數字礦山”的建設和推廣做出應有的貢獻。
三、測繪工程專業課程體系分析
本文通過問卷調查對測繪工程專業課程體系進行研究和分析，為進一步完善課程體系提供一些結論性和經驗性的幫助。問卷一共設計了30個問題，通過對黑龍江科技大學測繪工程專業在校學生進行問卷調查，發放216份問卷，調查學生對測繪工程專業課程體系的一些客觀評價。問卷共收回212份，有效問卷210份，有效回收率99.06%。
通過調查，可以看出課程體系的優點，但也存在不足。在問卷調查中，71.4%的學生對本專業的培養目標是滿意和認可的。課程體系具有科學性、合理性和實用性，這主要體現在以下幾個方面。
1.課程有助于提高專業基礎知識。78.6%的學生認為自己所學課程設置有助于專業基礎知識的提高。
2.有助于培養學生的創新型自主學習能力。58.1%的學生認為自己所學課程設置有助于培養創新型自主學習能力。
3.有助于拓寬知識面，培養各方面的能力，拓寬就業面。問卷調查中，86.3%的學生認為自己所學課程設置有助于拓寬知識面;69.2%的學生認為該課程體系有利于學生各方面能力的提高;68.3%的學生認課程體系有助于拓寬就業面。
4.有助于學生的個人發展。通過優化課程體系，培養學生多方面的能力，提高學生的專業素質和就業能力。問卷調查中，23.6%的學生認為課程體系對自己將來的發展作用非常大，48.4%的學生認為課程體系對自己將來的發展作用比較大。在以下兩方面需繼續加強：一是在學生對測繪工程專業人才培養目標和人才培養模式的了解程度上還需加強;二是在提升學生對測量科學的興趣方面有待提高。
通過進行理論研究、比較分析、問卷調查與分析，筆者認為黑龍江科技大學測繪工程專業課程體系能夠滿足“數字礦山”對測繪人才的需求，該課程體系注重知識、能力和素質的協調發展。其人才培養的價值取向是通過提高多方面能力，拓寬就業面，最終目標是為國家“數字礦山”事業培養緊缺的測繪人才。在今后的研究中，可以對測繪工程專業課程體系的質量進行評估，從而可以更有效地發現課程體系中存在的問題，更好地完善課程體系。
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關鍵詞：3S技術；RS；GPS；GIS；實踐教學
中國分類號：p228.4
資助項目：新疆維吾爾自治區高校科研計劃科學研究重點項目（20110418172236109）、新疆農業大學教學研究項目（2012SGGX08）
1.應用背景
土地資源學是一，也一門具有自然- 社會- 技術三結合特點的邊緣科學[1]。土地調查是土地資源學的重點內容之一，也具有很明顯的實踐性和應用性[1、2]。當前3S技術的應用為土地資源研究領域提供了先進的技術平臺，空前地提高了工作效率[3]。所謂“3S”技術是指全球定位系統GPS （Global Positioning System）、遙感RS （Remote Sensing）和地理信息系統GIS （Geographic Information System）及其集成技術[3、4]。其中GPS提供準確、實時的定位信息， RS技術能如實提供大量的攝影數據，而GIS具有強大的數據處理和分析能力，能高效便捷地處理和管理有關信息[4、5]；這“一個大腦、兩只眼睛”的集成系統常被為3S技術[6]。當前3S技術在土地資源研究領域中被廣泛利用，帶來顯著的研究效果[7]，使3S技術在土地資源學實踐教學中的應用變得完全有可能， [8]。本研究在土地資源學本科教學中試圖應用3S技術，目的在于將3S技術應用在土地資源學實習中，加強學生實踐能力，提高教學效果，促進學生參與相關研究工作。
2.應用過程
第一步，講授理論基礎概念；第二步，寫實習計劃；第三步，分別進行RS、GPS及GIS講座及技能培訓；第四步，進行一次土地調查，進行實地踏勘和觀測，查清土土地利用類別；第五步，資料整理，繪出土地利用現狀圖，糾正比例尺、圖例等，最后撰寫實習報告；第七步，進行教學效果評價。
3.應用效果
學生在實習中參與到：下載新疆農業大學遙感影像圖并對其進行幾何校正，增強處理，目視解譯和土地利用類型的分類；用GPS確定測定校內控制點的緯度、經度；進行實地踏勘和觀測，查清校園本部范圍的土地利用類型、位置、面積等，先畫出草圖，以校正好的校園影像圖為底圖，以解譯好的土地利用類型為專題，制出新農大土地利用現狀圖，并且用ArcGIS或MapInfo添加相應的地圖要素，進行地圖整飾并出圖。
往年的土地資源學總評成績由平時成績（20%）+考勤（10%）+期末考試成績（70%）而獲得。經常有無故曠到的學生，期末考試通過率70-80%。對課程內容，理解性學習效率不高，在試卷答案中基礎概念類型題得分率較高（43分/60分），而綜合應用題得分率低（21分/40分）。在實習中綜合應用了3S技術的幾個班級，總評成績由平時成績（5%）+考勤（5%）+實習成績（20%）+期末考試成績（70%）組成。實習成績（20%）又由技能訓練效果（5%）+實習動手能力（10%）+實習報告（5%）組成。總評成績體現出：學生出勤率高，考試通過率100%。對課程內容，理解性學習的效率明顯增高；在試卷答案中，基礎概念類型題得分率（49分/60分）和綜合應用題得分率（31分/40分）都比較高；以上分析表明，3S技術綜合應用在本科土地調查綜合實踐中，明顯提高教學效果。
4. 結論
教學效果表明，通過RS技術的應用學生得到了RS圖片下載并編譯鍛煉機會；通過GPS應用學生得到了確定調查區地理位置及在電子地圖上標示訓練；應用Arcgis或Mapinfo軟件制圖并裝飾等基礎訓練，鞏固并聯合應用RS、GPS和GIS的課堂理論知識，得到了將理論聯系于實際并綜合應用的機會，也鍛煉實際操作能力，提高了學生學習積極性，從而明顯提高了土地資源學教學效果。
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論文關鍵詞：信息化測繪林業類專業測量學教學改革
信息化測繪體系涵蓋了地理信息獲取、處理、管理、表達、更新、應用和服務的全過程，其主要特征為：測繪生產自動化、測繪成果多樣化、測繪服務網絡化及測繪產品社會化。信息化測繪技術是信息化測繪體系的基礎，信息化測繪技術體系是在對地觀測技術、計算機技術及通訊技術等支撐下的有關地理空間數據獲取、處理、管理和分發服務的所有技術的集合。
南京林業大學是一所以工、農科為主，理、文、經、管、法協調發展的多學科性大學，測量學是開設面廣、實踐性強的一門專業基礎課程。林業類專業如林學、生態學和森林工程等專業都開設測量學課程，測量學課程的授課計劃學時依不同專業分別為48學時或64學時，包括課堂授課、課堂實驗，外加開課學期末1周或2周的集中實習。
1測量學課程教學中存在的問題
1．1課程內容體系不完全合理
測量學課程教學內容以傳統儀器獲取地理信息的內容多，獲得的成果也以紙質圖為主，不利于擴大學生的知識面，也不便于激發學生的創造性，更沒能充分體現信息化測繪體系下的測繪成果如何方便快捷地為林業服務，測繪新技術在林業中的應用等交叉融合教學內容比較薄弱。
1．2與課程配套的儀器設備滯后于測繪科技發展
儀器設備的投入嚴重不足，導致實踐教學的內容滯后于生產實踐。測繪生產單位早已使用先進的儀器設備進行測繪生產，可是學校由于經費有限，有的購不齊這些儀器，有的雖然儀器種類齊全，但數量太少，學生僅能進行參觀性實習，根本不能用于生產性實習。
1．3體現測繪新技術在林業中應用的內容相對較少
開設測量學課程的專業眾多，但不同的專業有各自的特點，所以不同專業在掌握測繪基本知識和基本技能的，測量學在不同的專業中的應用應該各有特色。只有不斷地完善課程內容設置，強化專業領域特色，才能滿足社會對人才的需要，才能充分發揮測量學知識在林業中的應用。對于林業類專業的學生，應突出測量學中的中小比例尺的地形圖或遙感影像圖在林業資源調查和生態規劃等中的應用，發揮大比例尺地形圖在精細林業中的作用等。
1．4林業類專業的學生對該課程重視不夠
由于測量學不是林業類專業的主干課程，他們認為不過是專業基礎課，不太重要，學生普遍對這門課不夠重視，加之實驗實習使用的儀器設備相對落后，致使很多學生在以后的工作中遇到有關測量的問題不能輕松解決。
實驗實習教學環節正是對理論知識進行驗證、鞏固和提高的過程，同時也是增強學生的動手能力和創新能力的機會。雖然測量學實踐教學占有本課程總學時一半的比重，但學生對實踐教學重要性認識不足，加之實驗實習班級逐漸增多，而實驗實習場地并沒有相應擴大，實驗實習考核較為彈性，學生只是被動地做驗證性實驗，沒能結合林業類專業做些設計性和創造性實驗。由于上述原因，導致學生對實驗實習環節不是很感興趣，不能充分達到實驗實習教學的目的。
2基于信息化測繪體系的測量學教學改革
基于信息化測繪體系，結合林業科學的特點和要求，從教材建設、教學內容、實驗實習環節的建設、考核制度、教學方法和手段以及教師隊伍建設等多方面進行測量學教學改革。
2．1教材建設
教材建設是課程建設的—個重要環節。以現代教育理論為指導，前瞻測繪科技發展，面向社會，拓寬測繪領域，組織教師，協同相關高校的教師編寫了《測量學》作為林業類專業的測量學教材。正確處理了傳統測繪知識與現代測繪理論之間的關系，教材中既有先進的測繪儀器和技術，同時也保留了一部分傳統的技術方法。通過學習讓學生充分認識到測量學在林業科學和經濟建設中的地位和作用。
2．2教學內容
顧及測繪科學技術的發展現狀和林業類專業測量學教學的目標定位，將測量學教學內容劃分為三部分：基礎測繪、專業測繪和現代測繪，基礎測繪部分包括：概論、高程測量、距離測量、角度測量、測量誤差理論及地形圖測繪等；專業測繪部分包括：生物多樣性測量、林業資源調查及地形圖在林業中的應用等；現代測繪部分包括：數字化測圖、GNSS、數字攝影測量、遙感技術及GIS等技術及其在林業中的應用。其中，基礎測繪部分是學習專業測繪的基礎；專業測繪部分突出體現測量學與林業科學的結合；現代測繪部分主要介紹測繪新技術、新理論在林業中的應用，注重培養學生的創新能力，以適應現代社會和未來發展的要求。授課內容體系按照“基礎一應用一提高”的基本思路，循序漸進，既符合高等教育教學規律，又較好的處理了傳統測量技術與現代測繪技術內容之間的關系。
2．3加強實驗實習環節的建設
(1)加大投入，更新實驗設備。
測量學課程的建設和發展，應有基本的設備保障。測繪新科技的發展及新儀器的實用化，對教學硬件提出了更高的要求，學校應加大對測量學教學硬件的投入，建設現代化的測量實驗室。教學儀器設備必須進行更新換代，除有傳統的必要的儀器設備以外，還要有一定數量的新儀器和新設備，如全站儀、GPS接收機、數字成圖軟件、GIS軟件以及遙感軟件等。只有不斷引進測繪新儀器和設備，并使之充分發揮效率，學生才能接觸前沿知識，與時代同步發展。
(2)加強實驗實習基地建設。
集中實習中，實習場地的選擇至關重要。在校園內，科學地建設能夠基本滿足實驗實習要求的場地，學生可在基地上進行測繪基本技能的實訓。同時，在下屬林場建立地形圖識讀實習基地，此基地地形起伏大、典型地貌明顯、生物多樣性豐富，可直接將大中小比例尺地形圖應用在林業中。若條件允許，也可考慮將測量學集中實習與林業類專業的生產實踐相結合。
(3)規范實驗室管理。
對實驗室實行規范化管理，全天開放實驗室，讓學生有機會到實驗室做實驗；建立實驗設備共享體系，使學生根據需要選擇儀器，以提高學生的動手能力和創新能力；建立儀器借還制度和設備損壞賠償制度等。對儀器設備進行定期檢驗和維修，以提高儀器設備的使用效率；正確處理工程生產用儀器與學生實驗實習用儀器的關系；加強與兄弟院校或生產單位的交流，到有先進儀器設備的單位參觀學習，取人之長補已之短。
2．4考核制度改革
(1)試卷庫建設。
為深化考試方法和考試內容的改革，推進考教評分離，使考試管理工作更加規范化、標準化及科學化，促進人才培養質量和辦學水平的不斷提高，建設了測量學課程試卷庫。每份試卷包括選擇題、填空題、名詞解釋、簡答題、計算題、綜合題和實踐操作題等不同類型試題，保證了試卷庫從不同角度、不同側面較為全面考核學生掌握知識的情況，對學生的基本素質與智能進行多角度和多層次的測量，理解記憶、實踐操作、綜合分析、靈活運用及求異創新等能力應成為測試的重點。
(2)改革課堂教學考核辦法。
考試試卷從試卷庫中隨機抽取，統一進行，閱卷采用流水作業，同一老師評閱同一道試題，評分標準統一了，考試成績更具可靠性。同時，總評成績由卷面成績、到課情況、課堂互動、實驗完成情況、作業完成情況及隨機回答提問等方面組成。成績評定方式有效保證了教學質量，端正了學生們的學習態度，認真地對待平時的作業，以更好地掌握測量學課程要求掌握的內容。
(3)改革實踐教學考核辦法。
由于實踐教學自身特點，僅憑上交成果或主觀印象來確定學生成績并不科學，為此必須要量化考核標準，科學合理地安排考核內容和形式。實習成績以學生在實習過程中的表現、儀器操作技能、成果質量、實習小結和實習日記來綜合評定，更為客觀公正地評定學生實踐成績。
2．5改革教學方法和手段
學生創新能力來源于學生扎實的學科基礎知識、寬廣的知識面和較強的動手能力。實現人才培養目標，提高學生的創新能力就必須更新教學觀念，加強學生的能力培養。在教學觀念上，傳統教學只注重知識灌輸，不注重技能的訓練；只注重動腦能力的培養，忽視動手能力的鍛煉；以考試為手段、以高分為目標，使學生偏重死記硬背，以致學生的質疑能力差、辨識能力差、創新意識弱以及創造能力得不到充分發揮。現代教學方法應提倡將學生從被動地學轉變為主動地吸取，改變傳統的以教師講為主的教學形式，將“講課、自學、討論、實驗、答疑”有機結合起來，多運用啟發式教學，給學生留有思維的空間，激勵學生自己提出問題、思考問題。逐步形成學生參與和師生雙向交流的機制，讓學生在不同的學習形式中找到學習的興趣，從而調動學生學習的積極性和主動性。
制作和開發面向教學、面向學生并簡單實用的多媒體課件，將復雜、抽象、隱含的原理及過程轉化為形象、生動的直觀表達，讓學生身臨其境，充滿好奇和主動參與教學。進而達到增強教學效果和提高教學質量的目的。
2．6加強師資隊伍建設
從事測量學教學的教師絕大部分都系統地掌握了測繪科學技術的基本知識和基本理論，多數教師也從事過實際測量工作，具有較強的實際動手能力和實踐操作經驗。但還要注重相關專業知識的學習，例如，教林業類專業的教師就應懂林學概論、樹木學等相關知識，能自覺地、有意識地把測量學與這些學科有機地結合起來。只有教師綜合水平提高了，才能保證教學質量的提高。
Abstract： Environment events are more and more concerned by the people， "environment information system" has become the basic course in environment science related major， the course focuses on the environment， temporal and spatial analysis etc. As an interdisciplinary course， how to lead the students to master the advanced knowledge and skills in the teaching process has become a key point in teaching reform. This paper， in order to provide a useful reference for the teaching， with the idea of CDIO engineering education as carrier， combining MOOC network teaching type， according to the characteristics and teaching situation of the course， discusses and tries to structure a new teaching mode for environment information system.
Kew words： engineering education； MOOC； teaching reform； environmental information
0 引言
隨著計算機、互聯網以及云技術的發展與普及，電腦和移動終端日益成為大學生常用的信息獲取方式，高校的傳統教學模式日益顯露出弊端。在新的信息化背景下如何對現有教育模式進行改革一直是眾多學科關注的重點。
環境信息系統作為一門新學科，涵蓋了計算機、環境科學、地理信息系統以及遙感技術等內容，其教學僅照搬傳統模式將無法真正體現其先進的應用和實踐性特點，這也是該學科教學中亟待解決的重要問題。當今世界迅速掀起的CDIO工程教育模式（Conceive構思，Design 設計，Implement 實現，Operate操作）和大型開放在線課程（Massive Open Online Courses，MOOC）教學浪潮，以其先進的創辦理念和獨特有效的教學方式給這一問題帶來了新的解決思路[1]。
CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。2000年，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究，經四年探索，創立CDIO工程教育理念，并成立了國際合作組織（http：//chinacdio.cn/）。CDIO的系統設計理念非常契合環境信息系統的設計流程，而對工程式學生的要求也完全滿足這門課程的開設預期目標，即側重培養學生的動手和實踐應用能力。MOOC是指世界名校和名師開設的網絡課程（http：//mooc.guokr.com/course/）。MOOC以其大量優質的教學資源和便利新穎的學習方式，在短時間內贏得了來自世界各地師生群體的認可，被人們稱作“慕課”[2]。這種在線課程教學模式也對當前的環境信息系統教學給予了很多啟示。現在雖然還沒有名校名師開講環境信息系統的慕課，但相關基礎知識在網絡上已有很多開放的資源。
基于以上分析，在環境信息系統教學中合理利用和實踐CDIO工程教育理念和MOOC式網絡教學思想，不僅可以有效提升學生的知識獲取和實踐動手能力，同時還能對其通過網絡終端來及時掌握國際前沿知識動態提供條件。本文基于CDIO和MOOC，從兩者與環境信息系統的契合關系出發，嘗試構建環境信息系統教學改革的新模式，以期能為該學科高效的教學工作提供理論和邏輯支持。
1 CDIO及MOOC的發展
CDIO和MOOC作為兩個當前教育非常著名的教學理念，已經成為高等教育史上的一種現象，也很可能成為一種未來的教學趨勢所在。CDIO和MOOC各自從提出到推廣實施，所用時間非常短，但發展和影響力迅速擴大。基于現有熱度和教育實踐的成效來看，CDIO和MOOC已經無可爭議地成為了高等教學中的發展趨勢之一。未來一段時間，工程式的系統培養方式和開放式的知識學習方式將對教學和培養模式產生很大的沖擊力。
CDIO教學不僅繼承和發展了歐美20多年來工程教育改革的理念，更重要的是其系統地提出了具有可操作性的能力培養、全面實施以及檢驗測評的標準。瑞典國家高教署2005年采用該標準對本國100個學位計劃進行評估，結果表明，新標準比原標準適應面更寬，更利于提高質量。迄今為止，已有幾十所世界著名大學加入了CDIO組織，且取得了良好效果。在中國，2008年，教育部確定了第一批18所CDIO試點高校名單，同年出現探討CDIO的碩博論文，截止2014年已有3700多篇文獻探討CDIO在中國相應學科教學培養的實踐應用（見圖1）。
幾乎與此同時，2008年，由加拿大的戴夫?科米爾和布賴恩?亞歷山大根據網絡課程的教學實踐提出MOOC這一術語。2011年，斯坦福大學將三門課程的教學視頻免費到網絡上。同年底，斯坦福大學創辦的MOOC平臺――Udacity，至今已超過80萬人注冊，覆蓋190多個國家[3]。自此，在世界范圍內掀起了一場MOOC學習熱潮，2012年也被稱為“慕課之年（Year of MOOC）”。國內的嘗試也于2012年逐步興盛，根據在中國知網以“MOOC”為關鍵詞的查詢結果，2012年之前沒有相關報道，2012年當年有9篇；2013年，期刊論文、學位論文、報刊等涉及MOOC的超過200篇；2014年，已有超過1200篇的文章被檢索出來（圖1）。
這些研究從MOOC教學與傳統教學、其發展特征、教學體系構建，到云共享平臺、開放學習、翻轉課堂等，涉及到MOOC的方方面面。同時，北京大學、清華大學為代表的國內一流大學，也開始了MOOC教學模式的探討和構建。由此可見，MOOC帶著強大的顛覆力和沖擊性走進了教學。
2 環境信息系統新教學模式的構建
2.1 環境信息系統與CDIO和MOOC的關聯
環境信息系統重點介紹環境信息系統相關的基本概念、基本原理、技術手段，以及方法、途徑和應用。具體內容包括：基本概念、數據結構和數據庫、環境信息的獲取與組織管理、系統開發、環境信息的標準化等。環境信息系統的教學安排如表1所示。
環境信息系統教學安排比較系統，而對應CDIO教學理念可以得到充分的運用，CDIO所提倡的構思、設計、實現、操作等工程式的教學管理模式不僅可以充分保證學生的理論和實踐知識得到掌握，還可以幫助其提升整體素質和專業應用水平。同時，MOOC提供了創新的教學方式和相關學科的龐大教學資源，現有的開放資源包括：數據、課件、微課、文庫、課件庫、公開課等，全球和中國當前巨大的資源量和知識庫為學生的學習提供了有效保障。因此，我們在對CDIO這個理念和MOOC教學精髓進行全面理解和應用的基礎上，完全可以嵌入CDIO和MOOC來開展環境信息系統的教學工作，走出一條屬于適合該學科的人才培養模式，具體對應的教學方式參見表2。
正如表2所展示出的CDIO和MOOC與環境信息系統課程的關聯那樣，CDIO框架下，在MOOC式自助學習和網絡資源的整合學習基礎上，該培育模式不僅包括了基礎知識的培養，還直接對接了社會和企業對大學生的畢業素養需求的培育，使之通過課題和項目的完整參與和最終完成，能初步實現對社會需求的環境事件做出系統的專業分析和有效的知識應用。
2.2 環境信息系統的教學新模式
環境信息系統是一門理論與實踐相結合的跨學科高校課程[4]。該課程的總體教育目標是使學生能夠：掌握深度的基礎知識和技能；系統考慮、進行研究、解決問題的專業能力；在團隊里的有效交流；實時環境事件下的系統構思、設計、實現和管理。
這里我們借鑒麻省理工學院的學科專業培養模式[5]，提出如下新模式，以供在日后教學和培養環境信息系統專業人才中提供理論基礎。根據對CDIO和MOOC與環境信息系統課程的關聯分析（表2），依照培養目標把本課程的教學進一步分解為4大類16亞類的具體目標，以衡量學生在專業方面的所知和所能。如圖2所示，第1和2項為基礎支撐，第3項為綜合素養，第4項為最終的實踐應用，綜合考核中合并了理論和實踐目標。
這16項具體目標分列如下。
⑴ 具備深厚的技術基礎知識。具體包括三個層次，依次為：展示運用基本學科知識的能力，包括地理信息系統、遙感、環境科學等；數據結構、數據庫、圖像處理、計算機等方面的核心基礎知識和原理；展示在數據融合、建模、空間分析、系統開發等方面專業工程知識。
⑵ 研究問題、解決問題、系統思維及掌握的其他個人、專業能力。包括了5個亞類：分析和解決課題或教學案例問題；對問題進行探尋和實驗；整體和系統地思考；掌握成功進行實踐所需的個人能力；掌握成功進行實踐所需的職業素養。
⑶ 在團隊分組里的有效交流和工作。包括了：在團隊中領導和工作，以及以書面形式、電子形式、圖表和口頭等方式進行有效的交流。
⑷ 構思、設計、實現和運行。包括了6個亞類：認識到社會環境在實踐中的重要性；欣賞不同的文化背景且在不同的分組中順利工作；構思系統包括制定要求、界定功能、建模和管理；設計復雜系統；實現軟硬件過程和管理執行程序；運行復雜系統、過程和管理運行。
3 結束語