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關(guān)鍵詞:生態(tài)公益林;管理信息系統(tǒng);ArcGIS Engine;Oracle;廣東省
中圖分類號:S727.2;C931.6文獻標識碼:A文章編號:1671 - 3168(2012)01 - 0033 - 04
Design and Development of Ecological Noncommercial Forest Management
Information Systems in Guangdong
DING Sheng
(Guangdong Forestry Inventory and Planning Institute, Guangzhou 51053, China)
Abstract: According to the actual needs of the ecological Noncommercial forest management in Guangdong Province, using ArcGIS Engine technology and Oracle database technology, we build the Guangdong Province ecological non commercial forest management information system, and achieved standardization and information management on the ecological noncommercial forest management。 This paper specifically described technical routing of system development environment, system architecture, database design and system functionality and realization etc。
Key words: ecological noncommercial forest; management information system; ArcGIS Engine; Oracle; Guangdong Province
收稿日期:2011 - 12 - 22.
作者簡介:丁 勝(1981 - ),男,安徽懷寧人,碩士,工程師。從事林業(yè)信息化工作。廣東省生態(tài)公益林區(qū)劃界定后,對公益林落實到地籍小班管理已成為緊迫的任務(wù),現(xiàn)行公益林的管理主要以傳統(tǒng)的圖件、卡片方式進行,表現(xiàn)為資料老化、數(shù)據(jù)單一、圖面數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)脫節(jié)、數(shù)據(jù)管理混亂, 無法方便快速地查詢所需信息,統(tǒng)計和更新的過程也十分繁瑣,而且生態(tài)公益林管理涉及廣泛,包括面積界定、補償資金發(fā)放、管護隊伍建立、管護措施落實、變更調(diào)整等,以人工管護等傳統(tǒng)手段己經(jīng)滿足不了當前的工作需要。為提高工作效率,提高管理的信息化程度,以計算機技術(shù)為依托,將地理信息系統(tǒng)(GIS) 、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)化結(jié)合起來,建立基于ArcGIS Engine和Oracle的廣東省生態(tài)公益林管理信息系統(tǒng),可以充分利用各類生態(tài)公益林監(jiān)測成果及其他有關(guān)數(shù)據(jù),為林業(yè)部門提供一個網(wǎng)絡(luò)共享的、標準統(tǒng)一的、數(shù)據(jù)詳實的基礎(chǔ)平臺,實現(xiàn)生態(tài)公益林規(guī)范化、標準化和信息化管理,為各層林政的宏觀決策、規(guī)劃設(shè)計等提供快速、準確的信息,全面提高廣東省公益林管理效率和綜合管理水平[1-3]。
1系統(tǒng)分析
1.1需求分析
系統(tǒng)主要用戶是縣林業(yè)局管理及其工作人員,省、市用戶可以根據(jù)縣數(shù)據(jù)(空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù))匯總、統(tǒng)計分析。管理員用戶主要是權(quán)限分配、生態(tài)公益林調(diào)整和變更。基層單位管理者的這類用戶重點解決能夠直觀查看生態(tài)公益空間分布情況,能夠方便查詢生態(tài)公益林小班數(shù)據(jù)以及所在區(qū)域護林員信息,打印生態(tài)公益林專題圖等,由于基層單位日常處理的事務(wù)繁雜,與之有關(guān)的上級部門及工程項目比較多,用戶可以通過系統(tǒng)方便地提供生態(tài)公益林統(tǒng)計表、生態(tài)公益林補償統(tǒng)計表等各類統(tǒng)計報表。
1.2系統(tǒng)建設(shè)目標
總體目標:系統(tǒng)數(shù)據(jù)采用以O(shè)racle作為空間數(shù)據(jù)管理平臺、ArcSDE作為空間數(shù)據(jù)引擎、以Geodatabase數(shù)據(jù)模型來建立生態(tài)公益林管理數(shù)據(jù)庫,開發(fā)廣東省生態(tài)公益林管理信息系統(tǒng),實現(xiàn)對生態(tài)公益林所涉及的基礎(chǔ)地理資料、林業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)的有效的數(shù)據(jù)組織存儲、安全管理、靈活的查詢檢索、統(tǒng)計分析、直觀表現(xiàn)、制圖制表等功能,實現(xiàn)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、生態(tài)公益林數(shù)據(jù)的有機結(jié)合與集成,精確掌握生態(tài)公益林的種類、數(shù)量、質(zhì)量與分布情況。具體包括以下2部分:
1)建成基于Oracle的廣東省生態(tài)公益林數(shù)據(jù)庫,主要包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)庫以及生態(tài)公益林專題數(shù)據(jù),實現(xiàn)公益林多級數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。
2)基于ArcGIS Engine研發(fā)的廣東省生態(tài)公益林管理系統(tǒng),為用戶提供標準的GIS用戶界面,具有查詢顯示、統(tǒng)計匯總及專業(yè)制圖功能,方便對生態(tài)公益林空間數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)進行更新,為技術(shù)人員提供公益林補償資金管理、護林員區(qū)域管理等的系統(tǒng)工具。
2系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境
林 業(yè) 調(diào) 查 規(guī) 劃第37卷第1期
丁 勝:廣東省生態(tài)公益林管理信息系統(tǒng)的研制與開發(fā)
系統(tǒng)涉及到空間數(shù)據(jù)瀏覽、查詢、更新、制圖打印等功能,采用ESRI公司的ArcGIS Engine作為二次開發(fā)組件,ArcGIS Engine是一組跨平臺的嵌入式Arcobjects,包含有低層次的API和高層次的控件,使得開發(fā)人員可以快速地開發(fā)出功能強大、適應(yīng)各種需求的GIS程序和系統(tǒng)。它擁有強大和完善的GIS服務(wù)架構(gòu),支持高度的可伸縮性二次開發(fā)。ArcSDE是應(yīng)用程序與關(guān)系數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)引擎,用于高效地在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中存儲各種空間數(shù)據(jù),支持多用戶,支持長事務(wù)處理和版本管理,對海量空間數(shù)據(jù)的存儲和多用戶并發(fā)訪問提供了很好的支持。尤其是ArcSDE提供版本控制的能力,該功能使得多個用戶可以同時編輯一個圖形數(shù)據(jù)庫,甚至同一個空間要素,從而實現(xiàn)多用戶高效的并發(fā)訪問機制。Oracle是世界上最流行的數(shù)據(jù)庫之一,是一個功能強大、使用靈活和復(fù)雜的系統(tǒng),滿足面向空間數(shù)據(jù)應(yīng)用的需要,實現(xiàn)了屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)在同一數(shù)據(jù)庫對象關(guān)系表中的統(tǒng)一存儲與管理,可以用于構(gòu)造從小型的單用戶系統(tǒng)到支持數(shù)千個并發(fā)用戶的大中型應(yīng)用項目[4-5]。根據(jù)生態(tài)公益林空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)特點,最后確定系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境。
3系統(tǒng)構(gòu)架
考慮到林業(yè)信息化所涉及的海量數(shù)據(jù)管理以及系統(tǒng)的覆蓋面、整體性,系統(tǒng)總體邏輯框架必須嚴格遵循“數(shù)據(jù)層(Oracle數(shù)據(jù)庫)/邏輯層(ArcGIS Engine,ArcSDE)/表現(xiàn)層(生態(tài)公益林管理系統(tǒng))”的3層體系結(jié)構(gòu),以C/S結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對生態(tài)公益林數(shù)據(jù)的管理與維護,在生態(tài)公益林數(shù)據(jù)中心設(shè)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、安全認證系統(tǒng),通過本地局域網(wǎng)、城域網(wǎng)或?qū)>€(政府專網(wǎng)等)連接省、市、縣各單位。
4數(shù)據(jù)庫設(shè)計
4.1數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)
廣東省生態(tài)公益林數(shù)據(jù)所涉及的數(shù)據(jù)量龐大,數(shù)據(jù)種類多,多尺度與多時態(tài)并存。根據(jù)數(shù)據(jù)來源與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特性,數(shù)據(jù)庫主要由4個子庫組成,包括:柵格數(shù)據(jù)庫,基礎(chǔ)地理矢量數(shù)據(jù)庫,林業(yè)專題數(shù)據(jù)庫以及屬性數(shù)據(jù)庫。
1)柵格數(shù)據(jù)庫。目前,廣東林業(yè)上已擁有覆蓋全省的多時期、多分辨率的TM,SPOT 5等衛(wèi)星遙感影像以及1∶ 10 000柵格地形圖 和以及1 ∶ 10 000和1∶ 50 000 DEM。
2)基礎(chǔ)地理矢量數(shù)據(jù)庫?;A(chǔ)數(shù)據(jù)庫主要是 1∶ 10 000和1∶ 50 000數(shù)字化地形圖,包括行政區(qū)劃、道路、水系、建筑物、綠地、軌道交通和鐵路、等高線等地理要素。
3)林業(yè)專題數(shù)據(jù)庫。多年度落實到地籍小班資源檔案數(shù)據(jù),包括矢量化小班面、小班線。
4)屬性數(shù)據(jù)庫。包括地名表、用戶管理數(shù)據(jù)、系統(tǒng)日志數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)字典、邏輯規(guī)則表、系統(tǒng)元數(shù)據(jù)以及各類統(tǒng)計表、護理員工資統(tǒng)計表、生態(tài)公益林效益補償統(tǒng)計表等。
4.2數(shù)據(jù)組織
根據(jù)數(shù)據(jù)庫功能的實際需要以及ArcSDE,Oracle10i 在數(shù)據(jù)庫建設(shè)方面的優(yōu)勢,確立了ArcSDE + Oracle10i進行數(shù)據(jù)庫建設(shè)與管理的方案。系統(tǒng)采用以O(shè)racle作為空間數(shù)據(jù)管理平臺,ArcSDE作為空間數(shù)據(jù)引擎,以Geodatabase模型來管理生態(tài)公益林數(shù)據(jù)庫,分縣區(qū)建立柵格數(shù)據(jù)集,矢量數(shù)據(jù)集,通過ArcSDE空間數(shù)據(jù)引擎,將海量的空間數(shù)據(jù)導(dǎo)入并存儲在Oracle大型商用數(shù)據(jù)庫中;對于屬性數(shù)據(jù),則可直接在Oracle中創(chuàng)建屬性數(shù)據(jù)表,完成數(shù)據(jù)庫各數(shù)據(jù)基表記錄的加載。
4.3數(shù)據(jù)標準化入庫
數(shù)據(jù)入庫包括適量數(shù)據(jù)入庫和柵格數(shù)據(jù)入庫,根據(jù)國家林業(yè)局的《數(shù)字林業(yè)標準與規(guī)范》和《森林資源數(shù)據(jù)庫建設(shè)標準》,結(jié)合自身特點,制定生態(tài)公益林數(shù)據(jù)庫標準與規(guī)范,對原始適量數(shù)據(jù)標準化處理。由于數(shù)據(jù)采集過程中涉及到諸多人為和非人為因素,使得數(shù)據(jù)質(zhì)量有時不能得到保證,所以在建立GIS 空間數(shù)據(jù)庫之前還必須進行數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢驗和控制,包括定位精度、屬性精度、邏輯一致性等檢查和控制以及數(shù)據(jù)邏輯檢查過后元數(shù)據(jù)的填寫。在設(shè)計好地理數(shù)據(jù)庫模型基礎(chǔ)上,把數(shù)據(jù)導(dǎo)入Oracle數(shù)據(jù)庫。柵格數(shù)據(jù)入庫前需進行數(shù)據(jù)配準、數(shù)據(jù)壓縮以及建立影像金字塔。
5系統(tǒng)功能與實現(xiàn)
根據(jù)生態(tài)公益管理信息系統(tǒng)的建設(shè)目標和原則,將系統(tǒng)分為七大部分。
Fig.1 The Structure of System Function
5.1GIS基本功能
GIS基本功能包括地圖放大、縮小、地圖導(dǎo)航、圖層管理、小班查詢、面積測量等常用GIS功能。
5.2統(tǒng)計報表
公益林數(shù)據(jù)龐大,各種業(yè)務(wù)表格繁雜,系統(tǒng)根據(jù)實際需要,可以快速統(tǒng)計和輸出各類公益林報表,滿足管理部門上報各種報表的要求。包括市、縣生態(tài)公益林統(tǒng)計表(區(qū)劃林種統(tǒng)計表、生態(tài)公益林統(tǒng)計表、生態(tài)公益林森林、林木面積統(tǒng)計表、森林健康度統(tǒng)計表等),護林員工資統(tǒng)計表(國家級生態(tài)公益林護林員工資表、省級生態(tài)公益林護林員工資表),生態(tài)公益林效益補償統(tǒng)計表(生態(tài)公益林效益補償資金、損失性補償費)分配計劃明細表,省級生態(tài)公益林效益補償資金劃撥委托代付代管金額總表,省級生態(tài)公益林效益補償資金(管護經(jīng)費及縣級林業(yè)部門管理經(jīng)費)計劃表等。
5.3專題制圖
林業(yè)專題圖包含大量信息,能直觀地顯示森林面積、樹種、林種等多項林分因子的分布狀況。除了固定形式的專題圖(地類分布圖、林種分布圖等)以外,通過專題圖模塊可以方便地定制不同的專題圖,包括唯一符號專題圖、唯一值專題圖、分級專題圖、密度圖、餅狀專題圖、柱狀專題圖等,如圖2所示(林種分布圖)。
5.4生態(tài)公益林調(diào)整
生態(tài)公益林因規(guī)劃調(diào)整、征占用林地等原因需要調(diào)整(包括內(nèi)部調(diào)整、核減、增加)小班界線,系統(tǒng)提供對小班空間數(shù)據(jù)添加、修改、合并等編輯操作,以及屬性數(shù)據(jù)(林種、權(quán)屬、地類、面積等)更新。
5.5護林員管理
管護人員管理主要用來查看、修改、刪除和錄入管護人員信息以及護林員所管轄片區(qū)修改等操作。
Fig.2 Distribution of forest types
5.6生態(tài)公益補償資金管理
生態(tài)公益補償資金管理主要是對人員賬號名稱、身份證號碼、權(quán)屬類型、界定面積、補償費用、開戶行、開戶賬號等信息錄入、修改以及查詢。
5.7系統(tǒng)維護
系統(tǒng)維護是給系統(tǒng)管理員使用的,用于對整個系統(tǒng)的初始化、維護、監(jiān)控和定制工作。包括數(shù)據(jù)維護、用戶管理、權(quán)限管理、林分模型管理、元數(shù)據(jù)管理、代碼表維護,邏輯規(guī)則庫管理等。
6結(jié)論與討論
1)系統(tǒng)從生態(tài)公益林管理規(guī)范化、標準化和信息化出發(fā),建立基于ArcGIS Engine和Oracle技術(shù)的廣東省生態(tài)公益林管理系統(tǒng)信息平臺,實現(xiàn)了對基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、生態(tài)公益林數(shù)據(jù)集成統(tǒng)一管理,方便用戶查詢、變更公益林小班數(shù)據(jù),制作各類生產(chǎn)需要的專題圖以及統(tǒng)計報表,規(guī)范了各級林業(yè)主管部門對生態(tài)公益林補償資金發(fā)放等管理流程,提高了生態(tài)公益林管理的工作效率和水平。
2)系統(tǒng)采用C/S系結(jié)構(gòu),隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GIS技術(shù)的發(fā)展,WebGIS是未來GIS發(fā)展方向,因此,生態(tài)公益林網(wǎng)上系統(tǒng)有待進一步研究。
參考文獻:
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【關(guān)鍵詞】“3S”技術(shù) 生態(tài)規(guī)劃 實踐教學 應(yīng)用
【基金項目】課題名稱:新疆農(nóng)業(yè)大學教學研究項目(200810);自治區(qū)土壤學重點學科資助。
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2012)10-0051-02
一、“3S”技術(shù)與生態(tài)規(guī)劃實踐教學融合的必要性
1.生態(tài)規(guī)劃實踐教學的重要性
目前,各種環(huán)境問題和環(huán)境與發(fā)展的關(guān)系問題正困擾著人類社會。其中最重要的問題是人口增長,這使得地球生命維持系統(tǒng)正承受著越來越大的壓力。與此緊密相關(guān)的另一個問題是人類對地球上資源的大量開發(fā)和不合理利用致使各種資源不斷減少,生態(tài)破壞和環(huán)境污染問題日趨嚴重。所幸的是人們已經(jīng)認識到了環(huán)境與發(fā)展問題的重要性。因而,通過生態(tài)規(guī)劃來協(xié)調(diào)人與自然環(huán)境和自然資源之間關(guān)系的方式正在日益受到人們的重視并獲得迅速發(fā)展[1]。由此可見,生態(tài)規(guī)劃是一門需要理論和實踐緊密相結(jié)合的課程。
2.“3S”系統(tǒng)技術(shù)的特點與作用
3S系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)GIS、遙感RS、全球定位系統(tǒng)GPS 3大技術(shù)系統(tǒng)的總稱[2]。
遙感(RS)主要指從遠距離高空以及外層空間的各種平臺上利用可見光、紅外、微波等電磁波探測儀器,通過攝影或掃描、信息感應(yīng)、傳輸和處理,研究地面物體形狀、大小、位置及其環(huán)境的相互關(guān)系和變化的現(xiàn)代技術(shù)科學。它具有宏觀、動態(tài)性、信息豐富等特點。遙感技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域,它能實時動態(tài)、周期性地獲得地表的各種信息。為研究者提供價格低廉,更新較快的遙感數(shù)字圖像。經(jīng)過一系列處理后,可以獲取各種地學專題信息,并與GIS相結(jié)合,為各種專題圖的制作提供了數(shù)據(jù)條件。
地理信息系統(tǒng)(GIS)是一種采集、存儲、管理、分析、顯示與應(yīng)用地理信息的計算機系統(tǒng),是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術(shù)。GIS的特點是能夠管理空間位置數(shù)據(jù),反映地理分布特征及其之間拓撲關(guān)系;它是為解決各種復(fù)雜的與空間信息密切相關(guān)的規(guī)劃與管理問題而設(shè)計的,可用于支持對空間相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、存儲、管理、操作、分析、模擬和顯示,是一種管理決策支持系統(tǒng)。它以強大的對空間數(shù)據(jù)的處理和對現(xiàn)實世界的模擬能力,以及在空間要素的疊置過程中產(chǎn)生與這些要素相關(guān)的、綜合的新信息的能力,在資源環(huán)境管理,環(huán)境評價與環(huán)境監(jiān)測等地學領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。除此之外,GIS在許多其他領(lǐng)域的應(yīng)用也已起步,包括商務(wù)應(yīng)用、市政基礎(chǔ)設(shè)施管理、公共衛(wèi)生及安全、油氣及其他礦產(chǎn)資源的勘測、交通管理等,并逐步走向商業(yè)化應(yīng)用。GIS技術(shù)在最近30多年內(nèi)取得了驚人的發(fā)展,并廣泛地應(yīng)用于資源調(diào)查、環(huán)境評價、區(qū)域發(fā)展規(guī)劃、交通安全等領(lǐng)域,成為一個跨學科、多方向的研究領(lǐng)域。
全球定位系統(tǒng)(GPS)系統(tǒng)是由美國國防部研制,以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng),具有全能性(陸地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、連續(xù)性和實時性的導(dǎo)航、定位和定時的功能。整個系統(tǒng)分為衛(wèi)星星座、地面控制和監(jiān)測站、用戶設(shè)備三大部分。GPS通過同時對多顆衛(wèi)星進行偽距離測量來計算接收機的位置,實現(xiàn)全球、全天候、高清晰度的定位,作為一種現(xiàn)代化的技術(shù)手段,現(xiàn)已成為全球公用信息資源,得到了廣泛研究和應(yīng)用。
3S技術(shù)的發(fā)展,從不同方面改變了人類獲取信息,處理信息的手段。3S的集成,就是有效利用各種技術(shù)的優(yōu)勢改變過去完全依靠人類野外探測、數(shù)據(jù)采集、圖件清繪、數(shù)據(jù)加工的歷史,提高信息采集、整理和再加工的自動化程度,逐步實現(xiàn)空間信息獲取—矯正—建庫管理的一體化,節(jié)省大量的時間、人力、財力和物力。
3.“3S”技術(shù)融合于生態(tài)規(guī)劃實踐教學過程的必要性
隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展,人類對資源和環(huán)境的需求越來越高,用高新技術(shù)加強資源與環(huán)境管理已經(jīng)成為迫切的需要?!?S”技術(shù)是生態(tài)規(guī)劃領(lǐng)域近年來引入的新技術(shù),它在區(qū)域資源開發(fā)利用與環(huán)境保護中進行區(qū)劃、調(diào)查、規(guī)劃、調(diào)整和評價等方面起著重要的作用[3]。融合它于生態(tài)規(guī)劃實踐教學,既能在一定程度提高了學生參與實踐教學的積極性,從而提高實踐效果,另一方面又能培養(yǎng)學生對“3S”技術(shù)的實際應(yīng)用能力,增強和鞏固基礎(chǔ)知識、提高分析解決問題能力,為生態(tài)環(huán)境保護事業(yè)培養(yǎng)適應(yīng)新形勢需要的后備人才。
二、“3S”技術(shù)融合于生態(tài)規(guī)劃實踐教學的過程
實踐教學過程以新疆農(nóng)業(yè)大學草業(yè)與環(huán)境科學學院生態(tài)062班為重點,選擇適當?shù)膶嵺`教學環(huán)節(jié),確定專題規(guī)劃內(nèi)容,將“3S”技術(shù)充分應(yīng)用到實踐過程中。
1.工作思路
選擇實踐教學環(huán)節(jié)確定生態(tài)規(guī)劃專題項目與規(guī)劃區(qū)域收集RS數(shù)據(jù)/圖片信息提取分類處理專題制圖3S技術(shù)與生態(tài)規(guī)劃實踐教學的融合方案提議專家咨詢方案確定。
2.實施方案
2.1資源調(diào)查與評價
資源的調(diào)查與評價是指全面、客觀地調(diào)查研究規(guī)劃區(qū)的地質(zhì)地貌、氣象氣候、植被土壤、山川河流等空間和屬性的信息, 各種資源的分布現(xiàn)狀、類型、特征、存在的問題、開發(fā)潛力、規(guī)劃區(qū)的環(huán)境條件和環(huán)境保護狀況, 以及社會經(jīng)濟概況等信息。為規(guī)劃區(qū)方案的制定提供科學的依據(jù)。對此,必須要有大量的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行分析, 如果以傳統(tǒng)的手工作業(yè)方式來處理,不僅要費大量的人力物力, 而且資源調(diào)查與評價的結(jié)果也會缺乏客觀性。將“3S”技術(shù)運用于資源的調(diào)查評價中, 利用GPS 的導(dǎo)航定位功能, 為資源的分布提供了準確的定位。具體方法為:先將樣地西南角點的平面直角坐標輸入GPS,將該點設(shè)為終點,進入導(dǎo)航狀態(tài),GPS將顯示距該點的距離和到該點的方向,按照所指示的方向前進,理論上當GPS顯示的距離為“0”時所在的位置即為樣地西南角位置,實際上當距離小于10 m接近0時即可[3]。這種方法可以大大減少勞動強度,提高工作效率,確保定位的準確性。利用遙感影像可以全面地反映規(guī)劃區(qū)的地理位置和地理環(huán)境, 采用高分辨率的遙感影像, 對生態(tài)規(guī)劃區(qū)內(nèi)的資源狀況分布可謂一覽無遺, 根據(jù)遙感影像上的每種色斑的色調(diào)、形狀、范圍、紋理等就能清楚地知道該規(guī)劃區(qū)的資源數(shù)量和質(zhì)量。以GIS 建立規(guī)劃區(qū)資源調(diào)查與評價的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)庫, 不僅可以方便查詢、管理和更新這些信息, 創(chuàng)建各類專題圖, 而且還可以借助GIS 的強大的空間分析能力, 方便快捷地完成規(guī)劃區(qū)資源調(diào)查與評價的工作。
2.2生態(tài)區(qū)劃
應(yīng)用GPS確定生態(tài)區(qū)劃小班邊界,利用GPS的精確定位功能,在要區(qū)劃的小班界線上測定幾個關(guān)鍵定位點的坐標,并將這些關(guān)鍵點標示在地形圖上,然后再結(jié)合關(guān)鍵點勾繪小班界線,這樣可以大大減少小班形狀不準、面積誤差和位置移動超標等情形;GPS與GIS相結(jié)合,實現(xiàn)小班調(diào)查數(shù)據(jù)的實時記錄,在實踐教學過程中通過GIS和GPS聯(lián)接,手持GPS沿著小班邊界走一圈,GPS所采集的小班邊界數(shù)據(jù)便傳送到計算機中,并在GIS輸入圖形界面上直接勾繪成相應(yīng)的小班邊界,使過去先記錄再繪制圖形的工作一步完成,節(jié)省了大量時間;以遙感影像作為調(diào)繪工作底圖,采用數(shù)字圖像處理技術(shù)對原始遙感影像數(shù)據(jù)進行有利于植被信息提取的糾正、增強、變換、圖像分類、異形圖斑去除及矢量線的跟蹤,實現(xiàn)小班界線的計算機自動提?。焕肎PS野外現(xiàn)地驗證,對全部判讀因子和圖斑界線的準確性、有否漏判、漏劃、綜合取舍的合理性等現(xiàn)地對照認定,根據(jù)驗證結(jié)果,對未進行驗證的每個圖斑逐一清理,對取舍不盡合理的進行更正。
2.3區(qū)域生態(tài)規(guī)劃
利用遙感影像圖片作為生態(tài)規(guī)劃的底圖,這種方式制作的影像地圖可讀性強、立體視覺好, 能直觀地顯示攝影區(qū)內(nèi)的地貌和地物及人文景觀, 比一般紙質(zhì)地圖的內(nèi)容豐富, 更新也快。其基本流程:影像圖片的校正處理(包括幾何校正和輻射校正)根據(jù)需要提取的地物狀況進行相應(yīng)的處理(彩色增強提高分辨率,邊緣增強提取地物的邊界,反差增強增加地物的層次,頻率增強突出河流、山脈、裂隙等條狀帶狀地物,比值增強消除同譜異物現(xiàn)象)選用適當?shù)姆诸惙椒ǖ玫轿锓N種類選取相應(yīng)的要素判讀制成規(guī)劃所用的基礎(chǔ)底圖;利用GIS強大的地理分析能力,將各種地理要素進行有效地綜合與分析, 能迅速得到分析結(jié)果,易于更改規(guī)劃結(jié)果, 實現(xiàn)動態(tài)規(guī)劃。
2.4制作專題圖
實踐教學中制作資源調(diào)查、生態(tài)功能區(qū)劃及各種規(guī)劃措施專題圖是一項費時費力的工作,在過去讓學生手工繪制地圖,準確與美觀很難把握,往往要進行多次的返工,才能制出相對完整的專題地圖。由于GIS具有先進的地圖制作功能,可以接收空間數(shù)據(jù)建立空間拓撲關(guān)系,對不同的信息進行分類處理;將各類信息分別制成相應(yīng)的圖層,再將屬于同區(qū)域范圍的各種圖層按需要疊合在一起,可制成相應(yīng)的專題圖[4]。 另外GIS還提供了許多地圖制作的輔助功能,諸如邊框的修飾、圖例的制作、公里邊網(wǎng)的設(shè)定、標尺的添加等等,將這些功能都運用在制圖中,制好的專題圖會更加美觀完整。
最后組織學生總結(jié)寫出實習日記(要求記錄本人在實習過程中完成的主要任務(wù)、心得體會等內(nèi)容)、實習收獲及一份專題實習規(guī)劃報告并附圖。
三、融合結(jié)果
“3S”技術(shù)融合于生態(tài)規(guī)劃實踐教學過程,一定程度提高了學生參與實踐教學的積極性,也提高實踐教學效果。另一方面又培養(yǎng)了學生對“3S”技術(shù)的實際應(yīng)用能力,增強和鞏固了專業(yè)基礎(chǔ)知識。在達到以上教學目的的基礎(chǔ)上,還提出了融合“3S”技術(shù)的生態(tài)規(guī)劃實踐教學內(nèi)容與大綱,指導(dǎo)學生參與并完成新疆維吾爾自治區(qū)近期水土保持重點工程總體實施方案部分專題內(nèi)容的編寫與制圖。
四、教學效果
1.為長期開設(shè)生態(tài)規(guī)劃實踐教學課打好基礎(chǔ)
脫離生產(chǎn)實踐的學科是沒有生命活力的學科,它對人類生存及發(fā)展毫無意義,因此高等學校開設(shè)的專業(yè)課程必須與生產(chǎn)實踐緊密結(jié)合起來。生態(tài)規(guī)劃課程教學也必須要結(jié)合于實踐?!?S”技術(shù)作為新的信息獲取手段的巨大優(yōu)越性,為生態(tài)規(guī)劃提供了快捷可靠的數(shù)據(jù)和分析手段,成為必不可少的工具。
2.提高學生學習生態(tài)規(guī)劃課程的興趣和教學效果
將“3S”技術(shù)與生態(tài)規(guī)劃實踐教學緊密結(jié)合,既加深和鞏固了學生對生態(tài)規(guī)劃課程理論概念的理解,又增強了學生應(yīng)用生態(tài)規(guī)劃理論指導(dǎo)實踐的能力。同時還提高了學生應(yīng)用“3S”技術(shù)的能力,促進生態(tài)規(guī)劃與“3S”技術(shù)相關(guān)課程的互相滲透,擴大不同課程知識的利用范圍。使生態(tài)規(guī)劃課程由一門乏味的理論課程逐漸變?yōu)橐婚T具有強大生命活力的實用性課程,引起學生極大的學習興趣。通過“3S”技術(shù)的實際應(yīng)用,學生調(diào)繪技能得到極大的提高,實踐教學質(zhì)量較過去明顯改善。在實踐教學結(jié)束后,學生們不僅學會了使用新技術(shù),還體會到在生態(tài)規(guī)劃與資源調(diào)查領(lǐng)域,“3S”技術(shù)作為新的信息獲取手段的巨大優(yōu)越性;這對他們以后走上工作崗位,熟練使用新技術(shù)盡快適應(yīng)新形勢大有幫助。
五、結(jié)論
學生總結(jié)的生態(tài)規(guī)劃實踐教學心得體會表明,學生在3S技術(shù)與生態(tài)規(guī)劃實踐教學融合的過程中學到了不少新的專業(yè)知識,受益匪淺。在聽課過程中,他們不僅對生態(tài)規(guī)劃課程產(chǎn)生了一定的興趣,而且加深了對3S技術(shù)相關(guān)課程的理解。不少心得體會中學生寫到,生態(tài)規(guī)劃和3S技術(shù)的有機結(jié)合,讓他們更深刻地領(lǐng)會了生態(tài)規(guī)劃的目的與任務(wù),同時通過3S技術(shù)在生態(tài)規(guī)劃中的實際應(yīng)用讓他們深深感受到相關(guān)課程之間的互補性、互促性和互相服務(wù)的關(guān)系??傊瑢W生心得體會明顯表明學生對3S技術(shù)與生態(tài)規(guī)劃實踐教學過程融合的贊成以及在此期間所得到的收獲。
參考文獻:
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1.生態(tài)文明概念及其重要性認知度提升大學生對生態(tài)文明概念及其重要性認知度將直接影響自身生態(tài)文明意識、生態(tài)文明行為等各方面。調(diào)查結(jié)果顯示,在對生態(tài)文明概念的認知上,選擇“一般了解的”占59.56%,同第一次調(diào)查相比(以下簡稱“同比”)上升38.4%“;聽說過的”占31.16%,同比下降27.38%;“完全不清楚的”占10.1%,同比下降10.2%;可見,對生態(tài)文明概念的認識理解有所提高。在回答生態(tài)文明與國家安全、環(huán)境保護、資源開發(fā)及自身利益的關(guān)系問題時,多數(shù)學生都認為生態(tài)文明與國家安全、資源開發(fā)、環(huán)境保護及自身利益的關(guān)系密切。只有2.03%認為其與自身的利益無關(guān),同比下降5.10%。這說明大學生已經(jīng)意識到生態(tài)文明對于人類走出當前所面臨的生態(tài)危機,實現(xiàn)人與自然和諧、可持續(xù)發(fā)展的重要性。
2.生態(tài)環(huán)保基礎(chǔ)知識愈來愈深入人心
大學生對環(huán)?;A(chǔ)知識的了解程度,則是衡量大學生生態(tài)文明素養(yǎng)提高程度的重要指標,同時也是大學生生態(tài)文明教育程度提升的一個鮮明的標志。調(diào)查結(jié)果顯示,大學生通過“校園里的宣傳欄”、“學校開設(shè)的有關(guān)課程”“途徑獲取環(huán)保知識”的占50%以上。由此可見,高職院校生態(tài)文明教育,在大學生生態(tài)文明意識的培養(yǎng)、生態(tài)文明行為形成方面愈來愈發(fā)揮著重要的作用。當被問及“世界環(huán)境日是哪一天”時,能夠正確回答是“6月5日”的占63.46%,同比上升34.1%;選擇其它時間或選擇“不知道”的占37.44%,同比下降32.43%。當被問及“您認為下面哪一項是工業(yè)‘三廢’”。選擇“廢水、廢氣、廢渣”占88.71%;選擇“廢電池、廢家具、廢家電”占3.25%;選擇“廢電視機、廢電腦、廢冰箱”占4.70%;選擇“廢銅、廢鐵、廢鋼”的占2.25%。由此說明,大學生對工業(yè)污染現(xiàn)象比較關(guān)注,大部分學生對工業(yè)中的“三廢”現(xiàn)象比較了解。當調(diào)查,“您是如何利用分類垃圾箱的”?其中有33.76%的學生選擇“知道分類標準并能嚴格遵守”;39.95%的學生選擇“大致了解但并不經(jīng)常遵守”;19.12%的學生選擇“稍微知道點分類標準,但不區(qū)分對待”;還有617%的學生選擇“根本不知道分類的標準”??梢?,大部分大學生對于垃圾分類回收已有比較正確的認識,只有少數(shù)學生還不知道垃圾分類回收的標準。以上調(diào)查結(jié)果表明,由于高職院校對大學生生態(tài)文明教育的高度重視,生態(tài)環(huán)?;A(chǔ)知識也愈來愈深入學生的心靈。
3“.人與自然關(guān)系”的正確認識逐漸形成
正確認識人與自然的關(guān)系,是正確處理人與自然關(guān)系的前提。大學生對人類在生態(tài)系統(tǒng)中地位、作用和責任的認知狀況,這直接決定著他們能否辯證地看待人與自然的關(guān)系。當被問及“您認為人與自然應(yīng)該是一種什么樣的關(guān)系”時,選擇“人是自然的管理者,利用自然資源天經(jīng)地義”占5.63%,同比下降14.02%;選擇“大自然是人類的母親,人類應(yīng)順應(yīng)自然”占19.89%,同比上升1.03%;選擇“自然和人都是平等主體”占84.48%,同比上升22.95%??梢?,絕大部分學生已經(jīng)認識到面對生態(tài)危機的挑戰(zhàn),應(yīng)拋棄人類中心主義價值觀,樹立新的生態(tài)文明觀。視自然為朋友,人與自然共同繁榮,和諧相處,持續(xù)發(fā)展的生態(tài)文明觀念逐步在樹立。當被問及“您認為物種的多樣化與我們?nèi)祟惖纳嬗泻侮P(guān)系”?選擇“有利于保持生態(tài)平衡”占71.4%,同比上升18.46%;選擇“關(guān)系不大”占5.12%,同比下降6.83%。調(diào)查結(jié)果表明,大多數(shù)大學生已認識到保護生物多樣性的重要性和必要性。人類的生存與發(fā)展離不開自然環(huán)境,保護生態(tài)環(huán)境,受益的絕非僅僅是環(huán)境,更為重要的還是人類自身。當被問及“您認為環(huán)境保護最主要的意義是什么”?時,選擇“保護環(huán)境的同時改善人類自身生存環(huán)境”占42.63%;選擇“人類給子孫多遺留一些自然資源”的占15.47%;選擇“人類能更持久地利用自然資源”占34.07%;只有7.83%的調(diào)查對象選擇“為人類以后徹底征服自然服務(wù)”??梢?,大部分大學生已經(jīng)認識到環(huán)境保護的重要性,,環(huán)保觀念正在由“要我環(huán)?!毕颉拔乙h(huán)?!鞭D(zhuǎn)變。以上調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,大部分大學生已經(jīng)能夠正確的認識人與自然的關(guān)系,這將有利于大學生樹立生態(tài)文明觀,培養(yǎng)自覺的生態(tài)文明意識。
4.生態(tài)文明行為習慣正在養(yǎng)成
生態(tài)文明行為是生態(tài)文明素養(yǎng)的外化和集中體現(xiàn)。大學生生態(tài)文明素養(yǎng)的狀況具體表現(xiàn)為他們的綠色消費觀念、對生態(tài)環(huán)保類公益活動的參與程度以及他們的日常環(huán)保行為。綠色消費觀,是大學生生態(tài)文明行為重要的助推力。當被問及“對于餐館提供一次性木筷,您的看法是……”?選擇“是我經(jīng)常性的選擇”占16.5%,同比下降21.53%;選擇“我偶爾選擇”占21.46%,同比下降9.21%;;選擇“方便,但破壞境,我不常用”占31.05%,同比上升19.12;認為“生產(chǎn)一次性筷子必然破壞森林,我堅決不用”占27.19%,同比上升11.62%。由此說明,大學生的綠色消費觀念已經(jīng)有了較為明顯的提高。自覺參加校內(nèi)外環(huán)保公益活動,是高職大學生生態(tài)生態(tài)文明素養(yǎng)提升的主要標志之一。當被問及能夠“經(jīng)常參加?;蛏鐣媳Wo生態(tài)環(huán)境的公益性活動”時,選擇“經(jīng)?!闭?5.95%,同比上升15.98%;選擇“偶爾參加”的占35.4%,同比下降4.4%;選擇“從沒參加”的占38.62%,同比下降10.52%。表明大學生認識到環(huán)保的重要性,能積極參與環(huán)保公益活動。當調(diào)查“假如您在公共場合,有垃圾要扔而又沒有垃圾桶會怎樣”?時,調(diào)查對象中只有6.34%的學生選擇“看周圍沒人,就隨地扔了”,同比下降10.13%當調(diào)查“看到有人將垃圾隨手扔掉,您會怎么辦”?調(diào)查對象中選擇“會上去勸阻他們”占18.36%,同比上升5.15%;選擇“不贊成那樣做,但不會上去勸阻”占68.46%,同比下降2.86%;選擇12.19%的被調(diào)查者則認為“與自己無關(guān)”,占12.18%,同比下降316%。由此可見,與第一次調(diào)查結(jié)果相比,均有一定程度的好轉(zhuǎn),這是尤為可喜的。良好的環(huán)保行為習慣的養(yǎng)成,是生態(tài)文明素養(yǎng)提升的一個重要標志。當被問及“您去超市購物時,會自備購物袋嗎?”,選擇“經(jīng)常自備”的占32.31%;同比上升3.09%;選擇“從不自備”的占13.52%,同比下降2.8%。當被問及“宿舍水房里一同學大開著水沖衣服,這時您會怎樣做”?選擇“自己過去幫他關(guān)掉”占46.23%,同比上升4.41%。這些數(shù)據(jù)表明,大學生正在逐步將生態(tài)文明意識轉(zhuǎn)化為生態(tài)文明行動,觀念與行為之間的距離在逐步縮小,高職院校大學生良好的生態(tài)文明行為習慣正在養(yǎng)成。
二、生態(tài)文明教育經(jīng)驗
1.豐富教學內(nèi)容,構(gòu)建“眾星捧月”的生態(tài)文明教育模式
“眾星捧月”是指各專業(yè)、各類課程都應(yīng)利用自身的特色和優(yōu)勢,充分挖掘和發(fā)揮自己潛在的生態(tài)文明教育資源,共同為提升大學生的生態(tài)文明素養(yǎng)而努力。一是設(shè)置獨立的生態(tài)文明教育課程。如《生態(tài)倫理》課,通過生態(tài)倫理課的教學,系統(tǒng)的向?qū)W生傳授有關(guān)生態(tài)文明的知識。二是向其他課程適當滲透,如“兩課”教學中,在思想教育部分可以通過加強生態(tài)文明理論教育引導(dǎo),注重價值引導(dǎo)與價值認同,為大學生生態(tài)文明教育奠定正確的思想意識基礎(chǔ);在旅游管理專業(yè)課程中,可向?qū)W生滲透生態(tài)旅游、文明旅游等內(nèi)容,進行生態(tài)文明意識和生態(tài)文明價值觀的滲透,從而提升學生的生態(tài)文明素養(yǎng);在《大學語文》課中,發(fā)掘具有生態(tài)文明思想的文學作品,從中更好地了解生態(tài)文明賦予人類的意義,更深層次地理解與思考人與自然的關(guān)系。通過構(gòu)建“眾星捧月”的生態(tài)文明教育模式,豐富了高職院校生態(tài)文明教育內(nèi)容,打破一些高職院校生態(tài)文明教育只是局限于環(huán)境生態(tài)學課程的單一局面。
2.以學生校內(nèi)外活動為依托,營造濃郁的生態(tài)文明教育氛圍
大學生能否積極參與到校內(nèi)外各項生態(tài)環(huán)?;顒又腥?,是大學生生態(tài)文明素養(yǎng)的提升,生態(tài)文明觀的確立一個重要標志。開展豐富多彩的生態(tài)文明社會實踐活動以及各種環(huán)境保護公益活動,是學校濃郁的生態(tài)文明教育氛圍形成的重要保障。學校學生工作處以及校團委應(yīng)高度重視校園生態(tài)文明教育氛圍的營造,發(fā)揮各自的潛力和優(yōu)勢,組織開展一系列相關(guān)的生態(tài)文明教育、環(huán)保宣傳和社會實踐活動。比如,開展系列生態(tài)文明教育主題活動———“回顧勤儉歷史實現(xiàn)中國夢”、“公寓熄燈一小時我為節(jié)能盡份力”、“舊物改造手工藝品展示”、“生活社區(qū)跳蚤市場”、“杜絕舌尖上的浪費”、“‘我的身邊事’校園DV比賽”等。多姿多彩的校內(nèi)外環(huán)保公益活動有效地調(diào)動了大學生投身環(huán)保的積極性和主動性。充分利用好學校各方面的資源,如教學環(huán)節(jié)中的實習、寒暑假的社會實踐、參觀學習等,讓學生深入社會,體驗嘗試各種各樣的生態(tài)現(xiàn)狀,達到對外部環(huán)境更為全面、客觀的認知為大學生生態(tài)文明教育營造了濃郁的氛圍。
3.充分發(fā)揮校報、校園網(wǎng)的“喉舌”作用
利用校報、校園宣傳和網(wǎng)絡(luò)在學生的思想政治教育中的引導(dǎo)和監(jiān)督作用,通過對校報和校園網(wǎng)及校園廣播,精心設(shè)計、編排,為師生打造一個優(yōu)秀的生態(tài)文明教育資源平臺。比如,在校園廣播、校報中開辟“生態(tài)文明窗口”、“生態(tài)校園”專欄,發(fā)表與生態(tài)文明教育、節(jié)約資源、保護環(huán)境相關(guān)的文章,對所開展的生態(tài)文明教育活動進行報導(dǎo)等。充分利用校園網(wǎng),鏈接各類生態(tài)文明教育網(wǎng)站,聚集生態(tài)文明資源,滿足學生的個性化的需求和接受多樣化的指導(dǎo),為學校開展生態(tài)文明教育搭建起一條健康、全面、快捷的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺,方便學生訪問、學習,是學生宣傳和表達生態(tài)文明思想、學習和掌握生態(tài)文明知識的一個重要平臺,使網(wǎng)絡(luò)成為生態(tài)文明教育的新載體和生力軍。
4.與“學術(shù)”聯(lián)手,提升生態(tài)文明教育的影響力
高職院校可以充分發(fā)揮學術(shù)報告、專題講座在生態(tài)文明教育中的獨特作用,專題講座具有較強的層次性和針對性,可以根據(jù)受教育者的知識結(jié)構(gòu),年齡結(jié)構(gòu)等方面量身定做相對應(yīng)的生態(tài)文明教育主題專題講座內(nèi)容。如筆者所在的黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院組織了“建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會,提高生態(tài)文明水平”專題講座;結(jié)合黨的“十”報告精神對生態(tài)文明知識進行專題輔導(dǎo)“邁向生態(tài)文明新時代”等多場專題講座。高職院校生態(tài)文明教育與學術(shù)活動的聯(lián)手,為高校生態(tài)文明教育更好地開展融創(chuàng)造了非常有利的條件,同時也大大提升了生態(tài)文明教育的影響力。
三、結(jié)語
關(guān)鍵詞: 現(xiàn)代生物科技專題 基因工程 細胞工程 胚胎工程 生態(tài)工程
新課程標本中的必修模塊是生物科學的核心,對于提高學生的生物知識必不可少,選修模塊能夠滿足學生的多樣化學習,為學生進一步學習生物科學知識奠定基礎(chǔ)。因此這就要求高中生物教師具備一定的專業(yè)知識技能和素養(yǎng)才能在教學中起到引領(lǐng)的作用。尤其是選修教材,可能對于部分教師來說自己都是摸著石頭過河,仍處于摸索之中。
選修課注重的是理解和應(yīng)用,理論結(jié)合實際,所以教師在講解的時候不需要過于深和專,只要學生能理解即可。每個工程的重點在于基本概念和原理的講解,比如生態(tài)工程的原理就是一個重點知識,要求學生在記住這幾個原理的同時學會應(yīng)用。在教學中還要注意知識點之間的銜接,比如基因工程和蛋白質(zhì)工程就是緊密聯(lián)系在一起的,動物細胞培養(yǎng)和動物組織培養(yǎng)的區(qū)別,等等。有些知識點是比較難理解的,比如胚胎工程——《受精階段》,所以教師要想辦法把這部分內(nèi)容以通俗易懂的形式呈現(xiàn)給學生。最重要的是要結(jié)合高考的要求,要求學生多做題,進行不定時的檢測等有針對性的強化訓練,以不變應(yīng)萬變。以下是我總結(jié)的每個專題的學習和教學建議,不足之處還請各位同仁批評指正。
1.基因工程
由于基因工程在必修教材的學習中已經(jīng)打下了一定的基礎(chǔ),因此學生比較熟悉這部分內(nèi)容,學習起來也容易得多。本章教學既要使學生應(yīng)用已有的遺傳學知識解決新問題,又要啟發(fā)學生將理論知識應(yīng)用于實踐,懂得無論是獲得目的基因,還是進行蛋白質(zhì)改造,基因工程的最終目的都是造福人類。
本章的重點是基因工程的概念,工具和操作過程。在導(dǎo)入新課的時候可以從現(xiàn)實生活入手,例如:抗蟲棉在當今社會生活中的應(yīng)用,我們?nèi)粘I钪谐缘拇竺?、植物油等好多都是轉(zhuǎn)基因食品,引發(fā)學生的思考,從而得出基因工程的概念。基因工程涉及必修教材中DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制、表達酶等基礎(chǔ)知識。所以在教學中教師有可以向?qū)W生提問:DNA是靠什么把一個個脫氧核苷酸連接起來的?要使DNA分子斷裂需要用什么處理?等有關(guān)的問題,既復(fù)習原來的知識,又可以引出基因工程的工具酶等。由于基因工程的操作過程比較抽象,學生難以理解,教師可以借助多媒體輔助教學,使學生加深對基因工程的理解。
2.細胞工程
細胞工程包含了植物細胞工程和動物細胞工程兩大塊。突出了細胞工程的發(fā)展和基本技術(shù)在實際中的應(yīng)用等方面的知識。重點在于微生物的細胞融合技術(shù),植物體細胞培養(yǎng),單克隆抗體的制備技術(shù)。本專題看似抽象神奇,但是也有很多我們熟悉的內(nèi)容。
在教學中教師要注意不同知識之間的銜接,例如:植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交的區(qū)別和聯(lián)系,動物細胞培養(yǎng)和動物體細胞克隆的區(qū)別于聯(lián)系,動物細胞融合和單克隆抗體的制備的區(qū)別和聯(lián)系,等等。高考中不可避免會考查到相關(guān)知識。單克隆抗體的應(yīng)用是個熱點問題,與當今社會的生物科學發(fā)展聯(lián)系緊密。學生要熟練掌握該項技術(shù)的原理和制備過程,因為這也是高考選修題的一個考點。
細胞工程是在學生學習必修一細胞與分子的基礎(chǔ)上進行的,教學中可以引導(dǎo)學生先回憶細胞有關(guān)的知識,從而引出細胞工程的內(nèi)容,對于比較抽象的部分盡量做到借助多媒體輔助教學,以動態(tài)直觀的形式呈現(xiàn)給學生,使其便于理解。不要采用“滿堂灌”的形式,給學生留出一部分的時間讓他們理解。同時對學生提出一些問題如:(1)植物組織培養(yǎng)的過程中影響脫分化和再分化的條件有什么異同點?(2)動物細胞融合和植物細胞融合常用的促融合因子是什么?(3)雜交瘤細胞的特點是什么?單克隆抗體的優(yōu)點是什么?(4)常用什么方法去除細胞壁?原生質(zhì)體和原生質(zhì)層有什么區(qū)別,等等。這樣可以培養(yǎng)學生分析解決問題和交流與表達的能力,也加深了他們對知識的記憶能力。
3.胚胎工程
本專題是在動物生殖與發(fā)育的基礎(chǔ)上,了解動物早期胚胎發(fā)育的規(guī)律,即哺乳動物胚胎發(fā)育的基本過程和胚胎工程的主要原理,技術(shù),以及在生產(chǎn)上的應(yīng)用。同時結(jié)合現(xiàn)代生物技術(shù)中的最新熱點,闡述了胚胎干細胞及其研究進展。本節(jié)的重點是胚胎發(fā)育的基本過程,胚胎工程的原理和技術(shù)。該專題對于學生和老師來說都比較陌生,所以教學中要從日常生活中學生已有的理論知識出發(fā),激發(fā)學生的學習興趣。
受精過程的兩個階段是個難點,學生不容易理解,可以提出:必修教材中的受精過程,胚胎移植的基本程序,以及生理學基礎(chǔ),要求學生掌握,教學中應(yīng)注意多舉例子來說明問題。關(guān)于胚胎分割應(yīng)強調(diào)分割的時期(桑葚胚或者囊胚)和注意的問題(胚胎分割時應(yīng)注意對內(nèi)細胞團均等分割且分割的分數(shù)不宜過多)。對于體外受精這部分知識,教師可以通過試管嬰兒的介紹很自然地引入,教授過程最好圖文結(jié)合,讓學生明確這是有性生殖過程。
胚胎干細胞的技術(shù)及應(yīng)用可以借助多媒體教學,同時讓學生通過閱讀教材總結(jié)交流三類干細胞的特點和功能。
4.生態(tài)工程
長期以來,煤炭開采必伴有礦井水,而礦井水都被視為“水患”。據(jù)統(tǒng)計,各類礦災(zāi)中,水害占比達80%,為保井下安全,不得不把礦井水抽采到地面。
然而,我國人均水資源量僅占世界平均水平的1/4左右,且水資源分布嚴重不均。晉、陜、蒙、寧、甘5省份,煤炭儲量占我國探明量的2/3左右,產(chǎn)量占全國的70%左右,但水資源量僅占3.9%。水資源短缺、生態(tài)脆弱和煤炭資源開發(fā)利用之間存在巨大矛盾。
“每生產(chǎn)1噸煤平均產(chǎn)生2噸礦井水?!鳖櫞筢摫硎荆覈禾磕戤a(chǎn)量約38億噸,每年產(chǎn)生礦井水約80億噸,而利用率僅為25%左右。絕大部分水雖經(jīng)處理達標后排放,但造成巨量浪費。尤其西部礦區(qū),蒸發(fā)量是年降雨量的6倍左右,大量礦井水外排后很快蒸發(fā)損失。目前,全國煤炭開采每年損失礦井水60億噸,相當于每年工業(yè)和民用缺水量的60%。
目前,神華集團80%以上的煤炭產(chǎn)量集中在西部缺水地區(qū),煤炭開發(fā)與水資源及地表生態(tài)之間的矛盾尤為突出。不僅如此,我國西部煤炭主產(chǎn)區(qū),多屬生態(tài)脆弱區(qū)和缺水區(qū)疊加。解決好這一矛盾,是煤炭仍占一次能源大頭的國家經(jīng)濟的重大需求。
“煤炭開采水資源保護利用與地表生態(tài)修復(fù)”團隊,就是定位于煤炭―水資源協(xié)調(diào)開發(fā)和礦區(qū)地表生態(tài)修復(fù)。
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