地理信息科學專業野外實習實踐教學研究

蔣立軍，潘軍，路鵬，邢立新，王明常，阮志杰

（吉林大學 地球探測科學與技術學院，吉林 長春）

一 引言

吉林大學地理信息科學專業教學實習自2004年第一屆學生去往遼寧興城吉林大學興城實習基地實習開始已有16年，實習采取室內教學加野外實踐的教學模式[1-2]。其中野外地質實習是野外實踐教學的核心部分，是培養學生理論聯系實際，提高分析和解決實際地質問題能力，培養學生綜合素質、創新精神與實踐能力的重要途徑，而室內教學的內容與方式則直接制約了野外實踐教學的效果。通過多年的野外帶隊實習經驗發現，學生在野外實踐過程中存在對野外實踐內容（如實習路線、巖石基本特性等)的認知和掌握進入狀態過慢的現象。基于以上原因需對基礎教學實習的室內教學環節加以改進，力求使學生在每次野外實踐之前明確當天實習的路線、內容、任務和目的，對當天有可能遇到的遙感和地質現象有一個初步認識，帶著問題去野外尋找答案，提高學生學習的積極性和解決問題的能力。

二 數據庫平臺內容建設

地理信息科學專業野外實習數據庫系統平臺工作內容總體可以分為兩個部分，一為數據庫系統所需要展示的實習數據的采集、分析及整理，二為數據庫系統的設計與開發。其中地質實習數據的采集工作主要針對地理信息科學專業教學實習所建立的9條路線，完成所有實習路線上所涉及到的地學實體/現象的巖石標本采集、描述、波譜測試及波譜處理和分析等工作，數據庫系統遙感數據的準備主要為制作實習區域多種數據源、多種比例尺的遙感數字圖件。

本數據庫平臺內容建設共采集所有9條實習路線巖石標本365塊并完成所有巖石標本的巖性描述；利用美國ASD光譜儀采集巖石標本波譜數據10950條且完成所有波譜數據的處理和分析，具體建設和存儲模式如下（表1、圖1）。

圖1 數據庫平臺巖石標本數據庫存儲圖

表1 數據庫平臺巖石標本描述

三 野外教學實習數據庫平臺設計與實現

隨著地理信息系統在地學領域的發展與應用，將GIS技術應用于野外地質實習虛擬教學日趨廣泛[2-4]。吉林大學薛林福等基于興城實習基地建立了三維全景虛擬野外地質信息系統[5]，中國石油大學祝德顯等建立了基于Web環境的虛擬野外地質實習系統[6]，中國礦業大學郝偉等建立了基于Virtools的虛擬地學認識實習系統[3]，西南石油大學張廷山等建立旺蒼地質實習基地虛擬野外地質實習系統[7]，王崠、林玉標等建立了基于VR-GIS的廬山虛擬地理實習基地[8]，西南石油大學唐章英等建立了西南石油大學野外實習基地信息化實踐教學輔助平臺[9]，中國石油大學（華東）劉善偉等采用GIS技術開發了地質實習輔助教學軟件[10]。

本數據庫平臺所用的開發軟件為VisualStudio 2015版本，數據庫管理軟件為MySQL，數據庫內容采用spectrum表結構和sample表結構分別存儲巖石標本波譜信息數據和巖石標本巖性描述信息數據。本系統采用.NET作為開發平臺，系統技術架構采用“數據持久層”“數據訪問層”“業務邏輯層”“表現層”四層設計[11-12]。

圖2 數據庫功能圖

野外實習教學數據庫平臺系統的設計功能除必要的數據庫后臺維護、數據顯示、放大、縮小、保存、條件查詢、實習路線繪制等基本功能外，本數據庫最大的特點即為學生提供基礎教學實習所涉及到的所有實習路線上實習內容的展示，通過此平臺學生可以提前預習野外實踐所涉及到的內容，包括從基地到實習地點的行車路線，通過查看本平臺所提供的衛星圖像了解沿途有可能遇到的特殊地物類型、實習地點的所在位置、野外實習所要觀察的所有地學實體/現象的現場照片、巖石標本照片、巖石標本的文字描述及其巖石標本的波譜曲線等，讓學生帶著這些初步的認知和在預習過程中所發現的問題進入到實踐環節中，做到在野外實踐教學環節中學生都清楚本次野外實踐要去哪、怎么去、為什么去、去學習什么，帶著目的和問題進入到一天的實踐當中，能夠有效地提高教師的教學效果和學生的學習效率。野外實習教學數據庫平臺的功能及展示方式如圖所示。

四 結語

野外教學實習數據庫平臺旨在彌補以往的教學實習室內教學工作中學生對理論知識的獲取有余但對野外實際實習內容模糊且感知度不夠的問題，本平臺數據庫取得的成果如下：

1.野外實習教學數據庫平臺針對吉林大學地理信息科學專業教學實習，共采集全部9條實習路線巖石樣本365塊并提供全部樣本巖性描述；提供全部巖石樣本數據波譜曲線共計10950條；提供實習區域內 1：100萬、1：25萬、1：10萬、1：5萬、1:2000系列遙感影像地圖；提供所有實習路線野外素描圖、路線地質信手剖面圖、地質剖面調查地層實測剖面圖等手繪圖件及數字化制圖。

2.野外教學實習過程中，學生通過應用此數據庫平臺可提前預習即將開展工作的實習路線，包括從吉林大學興城實習基地到實習地點的行車路徑、行車途中可觀察的地理景觀、實習行進過程中可觀察到的巖石類型/出露位置、構造現象/展布位置等。通過預習工作，學生可對實習內容有初步認知并帶著預習過程中所發現的問題到野外實習現場實地考證，不僅可以豐富室內教學內容，亦可提高野外實習效率。

3.伴隨著實習區域內實習路線的不斷更新和擴展，本平臺數據庫提供實時更新功能，可對所提供內容進行擴充和豐富。

圖3 數據庫主界面

圖4 巖石標本波譜數據查詢界面

圖5 野外教學實習數據庫更新界面