发布时间：2024-01-01 15:38:54
绪论：一篇引人入胜的资源环境科学专业，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
我国当前面临的主要水资源问题可归纳为:水多、水少和水脏。由于我国所处的地理位置,决定了我国的水资源存在南方多、北方少的空间分布不均问题;由于受季风气候的影响导致我国水资源存在年内分配不均的问题,即夏秋季多、冬春季少的特点,大部分地区70%~80%的降雨集在3~4个月内,从而造成水资源的时间上分配不均匀。随着我国社会经济的发展,水污染问题也越来越突出,许多水资源丰富的地区出现了水质性缺水的问题。
根据当前我国的水资源状况和水污染的形势,在水文与水资源工程专业中加强环境类课程的教学和实践已取得基本的共识,但对于加强哪些知识的学习和能力的培养还需要进一步探讨。由于各学校的办学条件和办学基础不同,对水文与水资源工程专业的课程设计目前还存在比较大的差异,甚至部分学校还存在根据师资条件设置课程的现象。在这样的情况下,探讨并逐步明确在水文与水资源工程专业中增加哪方面的环境类课程的教学和实践是十分必要的。
二、水文与水资源工程专业具备的环境科学知识
环境科学专业所涉及的内容十分广泛,对于水文与水资源工程专业的学生而言应具备以下四方面的知识。
(一)水质监测分析方面的知识
随着我国经济的发展,水污染现象日益凸显。水文与水资源工程专业的学生应具备水质分析、水环境监测方面的相关知识。了解每项水质指标的意义及其分析原理方法。水质指标大体可分为:物理指标、化学指标、生物指标和放射性指标。对于每一类指标所包含的内容及其分析方法应有所了解,熟悉我国对水环境的分类和不同类型水体的适用范围。
(二)水环境生态系统的知识
水是生态系统的组成部分和物质基础。生态系统有其基本的组成:生产者、消费者、分解者及无机物质和能量。在水生态系统内生产者主要是水中的植物、浮游的藻类等自养型生物;消费者主要为各种底栖动物、浮游动物等;分解者为各种细菌等微生物;无机物质则包括氮、磷、硫、碳、氢和氧等组成生物体的各种宏量元素和微量元素;水生态系统中的能量主要来自于太阳能。水是生态系统中十分重要的组成物质,它是生物所需物质的载体,同时也是生物体的重要组成部分。
对于水资源必须从生态系统的角度进行认识,将水资源的演化过程与生态系统的发展演化过程相结合起来。随着生态系统的发展、演替,其相应的水环境条件会发生变化。如在水体中随着各种植物的增加,水体中的各种营养物质会发生变化,进而影响水中动物、微生物的变化;由于人类城市生态系统的发展,还会造成城市河段水体的水质恶化等。
(三)水质模型方面的知识
水质模型是根据质量守恒原理运用数学语言和方法描述参加水循环的水质组分所发生的物理、化学、生物化学和生态学等方面的变化规律、相互关系的数学模型。水质模型是研究水环境的重要方法之一,通过模型模拟水质变化过程可以进一步认识污染物在水体中的演变规律。水质模型可以为分:零维模型、一维模型、二维模型和三维模型。根据不同的水体选择相应的模型进行模拟,一维和二维模型在实际中采用得比较多。随着分布式水文模型的发展,具有分布式特征的水质模型也得到了快速发展。
水质模型的建立可分为:模型概化、模型性质研究、模型参数估计、模型的验证和模型应用等步骤。水质模型的计算通常需要求解高阶的动力方程。水文与水资源工程专业的学生可在学习水力学、数值法等课程基础上开设相关课程。
(四)水环境经济方面的知识
随着水资源问题的越来越突出,流域内水资源争端也更加激烈。如何平衡好流域内水资源的利益问题显得十分重要。一般而言,经济比较发达的地区都位于一条流域的下游地区。同时,也需要更多的水资源来支撑经济的发展。上游地区为了保护水资源而不能大力发展污染比较大的工业,这样便造成了流域内地区经济发展的不平衡。如何补偿上游地区为保护水资源而作出的牺牲,需要运用环境经济方面的知识。因此,水文与水资源工程专业的学生应具备水环境经济方面的知识,以便在处理水争端时,能充分考虑各方面的利益。
三、加强实践,提高水文与水资源专业学生运用环境科学知识的能力
针对当前水文与水资源工程专业环境科学知识实践内容较少的现实,有必要在课程设计上增加相关内容,同时在实践环节中加强对环境科学知识的运用。
(一)适当开设水环境监测实验内容
根据水环境监测的主要内容,在水环境化学课程或水环境保护概论课程中有针对性地增加水环境监测方面的实验。实验的内容主要为水质分析中的常规指标的分析,如水中溶解氧(DO)、pH、COD、氮、磷、叶绿素等指标的分析。通过实验培养学生的实际操作能力。
(二)在生产实习中增加水生态调查内容
生产实习是水文与水资源工程专业学习过程中十分重要的一次实习,其目的在于通过实习,达到基本能综合运用相关知识的能力。为了提高水文与水资源工程专业运用环境科学知识的能力,可以在生产实习环节增加水生态调查方面的内容。如调查不同污染程度水体中底栖生物的种类、数量的变化,调查不同污染河段中浮游动、植物的变化,水体中叶绿素的变化等,进而认识水环境污染对水生态系统的影响。
(三)配备高性能计算机,提高学生运用水质模型的能力
随着科学技术的发展,对于水体中污染物的扩散、迁移和转化过程的模拟由零维和一维逐步发展到二维、三维;模型参数也由最初的DO、BOD参数发展到更多参数,如N、P、叶绿素等参数;模拟的对象由以前单纯模拟水中污染物质的迁移、转化发展到大气—水体、水体—沉积物等介质中污染物的交换、扩散等过程。随着水质模型维数、参数的增加和界面过程的加入,水环境模型的计算量也成倍地增加。采用高性能计算机来求解水质模型是大势所趋。水文与水资源工程专业的课程设置中应有针对性地开设水质模型的建立、求解的相关内容。如可以先让学生学习如何建立并求解较简单的零维水箱模型或一维BOD-DO模型,然后再逐步引入其他参数。水环境模型的建立和运用还可以融合到地理信息系统(GIS),使模拟结果可视化。通过建立和求解水环境模型,使学生初步具备运用计算机解决水环境污染问题的能力。
(四)小流域调查时增加水污染调查内容,培养学生全流域管理理念
基金项目：西安科技大学教改项目(地矿类院校资源环境与城乡规划管理专业创新型人才培养模式研究 编号：JG10058)。
景观设计是一门新兴学科，其与城市规划、建筑学密切关联，同时涉及地理学、社会学、美学、艺术学、植物学、生态学等多学科知识，是自然科学与人文科学的交叉学科，是一门综合性应用学科[1，2]。资源环境与城乡规划管理专业属于基础理论与应用实践紧密结合型的专业，如何在学生培养过程中体现专业特色、提高学生实践能力、培养社会需要的应用型人才是专业培养方案调整中需要不断探索和完善的问题，实践教学环节的不断改革和实施是资源环境与城乡规划管理专业课程体系优化和学生培养的重要内容，是增强学生实践能力、创造能力、就业能力、创业能力和实施创新人才培养模式的基础和关键。
西安科技大学资源环境与城乡规划管理专业是2007年开设的新专业，专业开设以来就依托我校测绘工程、地理信息系统等专业的优势进行专业课程的设置和实践教学的安排，同时积极引进规划行业人才，进行城乡规划实践课程的开设，景观设计课程即为我校资源环境与城乡规划管理专业实践教学的关键一环。鉴于资源环境与城乡规划管理专业学生理论知识丰厚、动手能力普遍较弱等特点，本研究以西安科技大学资源环境与城乡规划管理专业景观设计课程开设中存在的问题为出发点，探讨该课程在教学内容的安排上如何综合学生知识、突出实践教学环节，使学生在掌握基本理论的基础上，重点掌握景观设计的方法、技能等，着力培养理论结合实践的现代新型应用型人才，为高校资源环境与城乡规划管理专业该课程的开设提供一定的借鉴。
景观设计课程开设的必要性
当前，国内的景观设计课程主要针对城市规划、园林规划设计、建筑学和环境艺术设计等专业开设，景观设计相关联课程的开设也主要以规划、园林、建筑和艺术为主，而与生态学、地理学、社会学等学科的衔接相对较少，对景观设计课程的教学也主要以培养设计型人才为主。[3]但景观设计课程本身是属于文科和理工科相互交叉的专业课程，是一门建立在广泛的自然科学和人文与艺术学科基础上的应用学科，其知识结构复杂且综合性较强，需要初学者具有深厚的相关专业知识积淀。[4]
而我校资源环境与城乡规划管理专业课程设置中开设了地理学、经济学、生态学、城市规划、居住区规划、城镇规划等专业基础课程，同时开设了AutoCAD、ArcGIS、3DMax、Photoshop等设计专用软件和辅助软件，学生的专业理论知识体系已经形成，并掌握了设计必备软件。在大三大四期间开设景观设计课程，一方面能够很好地培养学生综合运用知识的能力以及实践动手能力，另一方面也有利于培育社会需要的景观设计人才和城乡规划管理人才，将大学教育教书育人和服务社会的双重功能有效结合起来。
现有教学模式存在的问题
目前，我校景观设计课程考虑到资源环境与城乡规划管理专业的专业性质，在课程安排上存在着重理论轻实践、重室内轻室外、重计算机轻手绘等问题。
1.重理论轻实践
尽管我校景观设计课程的教学遵循的是课堂理论教学+实例设计的教学方法，但在学时的安排上理论教学占据了绝对的主导，以48课时为例，理论讲授占据了40课时，设计实践仅学期末的8课时。
这种教学模式的安排使学生更多的获得的是对景观设计的感性认识和理论知识，但因为设计实习安排在学期末，在具体设计的过程中学生不免对理论与实践的结合过于陌生，不能够将理论很好地应用于具体的设计中。同时，景观设计的内容包含居住区景观设计、广场景观设计、公园景观设计、街道景观设计、滨河景观设计等多种主题和类型，但鉴于课时的安排，只能选择一种类型的选题进行设计实训，很难培养综合性、高素质景观设计人才。
2.重室内轻室外
景观设计的理论教学均以室内为主，对景观案例的赏析、景观美学的体现、景观要素的结合均以图片和幻灯片的形式获取，但这种方式获取的信息很难反映实际情况。如对景观空间尺度、景观要素尺度和人的尺度很难准确把握；学生很难获取以自身尺度为标准的景观空间感受；同时对于自然要素作用下的很多光影色彩也难以获得真实的直观的感受。[5]缺乏了实际观察和体会的景观设计作品往往是理想化的设计成果，其现实操作性较差，这也就是当前学习过景观设计的学生甚至景观相关专业的本科毕业生并不能一走出校园就能进行实际景观设计的原因。
3.重计算机轻手绘
资源环境与城乡规划管理专业学生的手绘功底普遍较为薄弱，故而在景观设计实训中更多的是借助计算机进行相关图件的绘制。但手绘仍然是从事建筑、城市规划、景观设计和环境艺术设计的重要基础必修课程，手绘表达是设计思维从大脑向手的延伸，并最终艺术化表达出来的过程。手绘表现是判断把握环境物象的空间、形态、材质、色彩特征的心理体验过程，是感受形态的尺度与比例、材质的特征与表象、色彩的统一与丰富的有效方法，其对环境空间的远、中、近景层次的先后处理、体面与体量关系的掌握、色彩与色调关系的理解、环境气氛与艺术效果都能做到缜密的安排。计算机手段固然在很多设计效果图的制作方面更有表现力，在手绘仍然是进行景观设计所需掌握的一个基本技能。
景观设计课程教学法探讨
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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