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关键词:生态公益林;管理信息系统;ArcGIS Engine;Oracle;广东省
中图分类号:S727.2;C931.6文献标识码:A文章编号: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.
作者简介:丁 胜(1981 - ),男,安徽怀宁人,硕士,工程师。从事林业信息化工作。广东省生态公益林区划界定后,对公益林落实到地籍小班管理已成为紧迫的任务,现行公益林的管理主要以传统的图件、卡片方式进行,表现为资料老化、数据单一、图面数据与属性数据脱节、数据管理混乱, 无法方便快速地查询所需信息,统计和更新的过程也十分繁琐,而且生态公益林管理涉及广泛,包括面积界定、补偿资金发放、管护队伍建立、管护措施落实、变更调整等,以人工管护等传统手段己经满足不了当前的工作需要。为提高工作效率,提高管理的信息化程度,以计算机技术为依托,将地理信息系统(GIS) 、数据库技术和网络化结合起来,建立基于ArcGIS Engine和Oracle的广东省生态公益林管理信息系统,可以充分利用各类生态公益林监测成果及其他有关数据,为林业部门提供一个网络共享的、标准统一的、数据详实的基础平台,实现生态公益林规范化、标准化和信息化管理,为各层林政的宏观决策、规划设计等提供快速、准确的信息,全面提高广东省公益林管理效率和综合管理水平[1-3]。
1系统分析
1.1需求分析
系统主要用户是县林业局管理及其工作人员,省、市用户可以根据县数据(空间数据和属性数据)汇总、统计分析。管理员用户主要是权限分配、生态公益林调整和变更。基层单位管理者的这类用户重点解决能够直观查看生态公益空间分布情况,能够方便查询生态公益林小班数据以及所在区域护林员信息,打印生态公益林专题图等,由于基层单位日常处理的事务繁杂,与之有关的上级部门及工程项目比较多,用户可以通过系统方便地提供生态公益林统计表、生态公益林补偿统计表等各类统计报表。
1.2系统建设目标
总体目标:系统数据采用以Oracle作为空间数据管理平台、ArcSDE作为空间数据引擎、以Geodatabase数据模型来建立生态公益林管理数据库,开发广东省生态公益林管理信息系统,实现对生态公益林所涉及的基础地理资料、林业调查数据的有效的数据组织存储、安全管理、灵活的查询检索、统计分析、直观表现、制图制表等功能,实现基础地理数据、生态公益林数据的有机结合与集成,精确掌握生态公益林的种类、数量、质量与分布情况。具体包括以下2部分:
1)建成基于Oracle的广东省生态公益林数据库,主要包括基础地理数据、栅格数据库以及生态公益林专题数据,实现公益林多级数据的统一管理。
2)基于ArcGIS Engine研发的广东省生态公益林管理系统,为用户提供标准的GIS用户界面,具有查询显示、统计汇总及专业制图功能,方便对生态公益林空间数据及属性数据进行更新,为技术人员提供公益林补偿资金管理、护林员区域管理等的系统工具。
2系统开发环境
林 业 调 查 规 划第37卷第1期
丁 胜:广东省生态公益林管理信息系统的研制与开发
系统涉及到空间数据浏览、查询、更新、制图打印等功能,采用ESRI公司的ArcGIS Engine作为二次开发组件,ArcGIS Engine是一组跨平台的嵌入式Arcobjects,包含有低层次的API和高层次的控件,使得开发人员可以快速地开发出功能强大、适应各种需求的GIS程序和系统。它拥有强大和完善的GIS服务架构,支持高度的可伸缩性二次开发。ArcSDE是应用程序与关系数据库之间的数据引擎,用于高效地在关系数据库中存储各种空间数据,支持多用户,支持长事务处理和版本管理,对海量空间数据的存储和多用户并发访问提供了很好的支持。尤其是ArcSDE提供版本控制的能力,该功能使得多个用户可以同时编辑一个图形数据库,甚至同一个空间要素,从而实现多用户高效的并发访问机制。Oracle是世界上最流行的数据库之一,是一个功能强大、使用灵活和复杂的系统,满足面向空间数据应用的需要,实现了属性数据与空间数据在同一数据库对象关系表中的统一存储与管理,可以用于构造从小型的单用户系统到支持数千个并发用户的大中型应用项目[4-5]。根据生态公益林空间数据和属性数据特点,最后确定系统开发环境。
3系统构架
考虑到林业信息化所涉及的海量数据管理以及系统的覆盖面、整体性,系统总体逻辑框架必须严格遵循“数据层(Oracle数据库)/逻辑层(ArcGIS Engine,ArcSDE)/表现层(生态公益林管理系统)”的3层体系结构,以C/S结构实现对生态公益林数据的管理与维护,在生态公益林数据中心设服务器、数据库、安全认证系统,通过本地局域网、城域网或专线(政府专网等)连接省、市、县各单位。
4数据库设计
4.1数据库体系结构
广东省生态公益林数据所涉及的数据量庞大,数据种类多,多尺度与多时态并存。根据数据来源与数据结构特性,数据库主要由4个子库组成,包括:栅格数据库,基础地理矢量数据库,林业专题数据库以及属性数据库。
1)栅格数据库。目前,广东林业上已拥有覆盖全省的多时期、多分辨率的TM,SPOT 5等卫星遥感影像以及1∶ 10 000栅格地形图 和以及1 ∶ 10 000和1∶ 50 000 DEM。
2)基础地理矢量数据库。基础数据库主要是 1∶ 10 000和1∶ 50 000数字化地形图,包括行政区划、道路、水系、建筑物、绿地、轨道交通和铁路、等高线等地理要素。
3)林业专题数据库。多年度落实到地籍小班资源档案数据,包括矢量化小班面、小班线。
4)属性数据库。包括地名表、用户管理数据、系统日志数据、数据字典、逻辑规则表、系统元数据以及各类统计表、护理员工资统计表、生态公益林效益补偿统计表等。
4.2数据组织
根据数据库功能的实际需要以及ArcSDE,Oracle10i 在数据库建设方面的优势,确立了ArcSDE + Oracle10i进行数据库建设与管理的方案。系统采用以Oracle作为空间数据管理平台,ArcSDE作为空间数据引擎,以Geodatabase模型来管理生态公益林数据库,分县区建立栅格数据集,矢量数据集,通过ArcSDE空间数据引擎,将海量的空间数据导入并存储在Oracle大型商用数据库中;对于属性数据,则可直接在Oracle中创建属性数据表,完成数据库各数据基表记录的加载。
4.3数据标准化入库
数据入库包括适量数据入库和栅格数据入库,根据国家林业局的《数字林业标准与规范》和《森林资源数据库建设标准》,结合自身特点,制定生态公益林数据库标准与规范,对原始适量数据标准化处理。由于数据采集过程中涉及到诸多人为和非人为因素,使得数据质量有时不能得到保证,所以在建立GIS 空间数据库之前还必须进行数据的质量检验和控制,包括定位精度、属性精度、逻辑一致性等检查和控制以及数据逻辑检查过后元数据的填写。在设计好地理数据库模型基础上,把数据导入Oracle数据库。栅格数据入库前需进行数据配准、数据压缩以及建立影像金字塔。
5系统功能与实现
根据生态公益管理信息系统的建设目标和原则,将系统分为七大部分。
Fig.1 The Structure of System Function
5.1GIS基本功能
GIS基本功能包括地图放大、缩小、地图导航、图层管理、小班查询、面积测量等常用GIS功能。
5.2统计报表
公益林数据庞大,各种业务表格繁杂,系统根据实际需要,可以快速统计和输出各类公益林报表,满足管理部门上报各种报表的要求。包括市、县生态公益林统计表(区划林种统计表、生态公益林统计表、生态公益林森林、林木面积统计表、森林健康度统计表等),护林员工资统计表(国家级生态公益林护林员工资表、省级生态公益林护林员工资表),生态公益林效益补偿统计表(生态公益林效益补偿资金、损失性补偿费)分配计划明细表,省级生态公益林效益补偿资金划拨委托代付代管金额总表,省级生态公益林效益补偿资金(管护经费及县级林业部门管理经费)计划表等。
5.3专题制图
林业专题图包含大量信息,能直观地显示森林面积、树种、林种等多项林分因子的分布状况。除了固定形式的专题图(地类分布图、林种分布图等)以外,通过专题图模块可以方便地定制不同的专题图,包括唯一符号专题图、唯一值专题图、分级专题图、密度图、饼状专题图、柱状专题图等,如图2所示(林种分布图)。
5.4生态公益林调整
生态公益林因规划调整、征占用林地等原因需要调整(包括内部调整、核减、增加)小班界线,系统提供对小班空间数据添加、修改、合并等编辑操作,以及属性数据(林种、权属、地类、面积等)更新。
5.5护林员管理
管护人员管理主要用来查看、修改、删除和录入管护人员信息以及护林员所管辖片区修改等操作。
Fig.2 Distribution of forest types
5.6生态公益补偿资金管理
生态公益补偿资金管理主要是对人员账号名称、身份证号码、权属类型、界定面积、补偿费用、开户行、开户账号等信息录入、修改以及查询。
5.7系统维护
系统维护是给系统管理员使用的,用于对整个系统的初始化、维护、监控和定制工作。包括数据维护、用户管理、权限管理、林分模型管理、元数据管理、代码表维护,逻辑规则库管理等。
6结论与讨论
1)系统从生态公益林管理规范化、标准化和信息化出发,建立基于ArcGIS Engine和Oracle技术的广东省生态公益林管理系统信息平台,实现了对基础地理数据、遥感数据、生态公益林数据集成统一管理,方便用户查询、变更公益林小班数据,制作各类生产需要的专题图以及统计报表,规范了各级林业主管部门对生态公益林补偿资金发放等管理流程,提高了生态公益林管理的工作效率和水平。
2)系统采用C/S系结构,随着数据库技术、网络技术、GIS技术的发展,WebGIS是未来GIS发展方向,因此,生态公益林网上系统有待进一步研究。
参考文献:
[1]庞丽峰,毛炎新,唐小明,等.基于ArcGIS Server的海南省生态公益林管护系统建设[J].林业资源管理,2010(6):113 - 118.
[2]李土生,莫路锋,应宝根,等 浙江省公益林地籍管理系统的设计与实现[J].浙江林学院学报,2007,24(3):331 - 335.
[3]徐爱俊,方陆明,唐丽华,等.基于GIS的县级生态公益林管理系统的设计与开发[J].浙江林学院学报,2005,22(1):82 - 86.
【关键词】“3S”技术 生态规划 实践教学 应用
【基金项目】课题名称:新疆农业大学教学研究项目(200810);自治区土壤学重点学科资助。
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2012)10-0051-02
一、“3S”技术与生态规划实践教学融合的必要性
1.生态规划实践教学的重要性
目前,各种环境问题和环境与发展的关系问题正困扰着人类社会。其中最重要的问题是人口增长,这使得地球生命维持系统正承受着越来越大的压力。与此紧密相关的另一个问题是人类对地球上资源的大量开发和不合理利用致使各种资源不断减少,生态破坏和环境污染问题日趋严重。所幸的是人们已经认识到了环境与发展问题的重要性。因而,通过生态规划来协调人与自然环境和自然资源之间关系的方式正在日益受到人们的重视并获得迅速发展[1]。由此可见,生态规划是一门需要理论和实践紧密相结合的课程。
2.“3S”系统技术的特点与作用
3S系统是地理信息系统GIS、遥感RS、全球定位系统GPS 3大技术系统的总称[2]。
遥感(RS)主要指从远距离高空以及外层空间的各种平台上利用可见光、红外、微波等电磁波探测仪器,通过摄影或扫描、信息感应、传输和处理,研究地面物体形状、大小、位置及其环境的相互关系和变化的现代技术科学。它具有宏观、动态性、信息丰富等特点。遥感技术已经广泛地应用于各个领域,它能实时动态、周期性地获得地表的各种信息。为研究者提供价格低廉,更新较快的遥感数字图像。经过一系列处理后,可以获取各种地学专题信息,并与GIS相结合,为各种专题图的制作提供了数据条件。
地理信息系统(GIS)是一种采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统,是分析和处理海量地理数据的通用技术。GIS的特点是能够管理空间位置数据,反映地理分布特征及其之间拓扑关系;它是为解决各种复杂的与空间信息密切相关的规划与管理问题而设计的,可用于支持对空间相关数据的采集、存储、管理、操作、分析、模拟和显示,是一种管理决策支持系统。它以强大的对空间数据的处理和对现实世界的模拟能力,以及在空间要素的叠置过程中产生与这些要素相关的、综合的新信息的能力,在资源环境管理,环境评价与环境监测等地学领域具有广阔的应用前景。除此之外,GIS在许多其他领域的应用也已起步,包括商务应用、市政基础设施管理、公共卫生及安全、油气及其他矿产资源的勘测、交通管理等,并逐步走向商业化应用。GIS技术在最近30多年内取得了惊人的发展,并广泛地应用于资源调查、环境评价、区域发展规划、交通安全等领域,成为一个跨学科、多方向的研究领域。
全球定位系统(GPS)系统是由美国国防部研制,以卫星为基础的无线电导航定位系统,具有全能性(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。整个系统分为卫星星座、地面控制和监测站、用户设备三大部分。GPS通过同时对多颗卫星进行伪距离测量来计算接收机的位置,实现全球、全天候、高清晰度的定位,作为一种现代化的技术手段,现已成为全球公用信息资源,得到了广泛研究和应用。
3S技术的发展,从不同方面改变了人类获取信息,处理信息的手段。3S的集成,就是有效利用各种技术的优势改变过去完全依靠人类野外探测、数据采集、图件清绘、数据加工的历史,提高信息采集、整理和再加工的自动化程度,逐步实现空间信息获取—矫正—建库管理的一体化,节省大量的时间、人力、财力和物力。
3.“3S”技术融合于生态规划实践教学过程的必要性
随着国民经济的迅速发展,人类对资源和环境的需求越来越高,用高新技术加强资源与环境管理已经成为迫切的需要。“3S”技术是生态规划领域近年来引入的新技术,它在区域资源开发利用与环境保护中进行区划、调查、规划、调整和评价等方面起着重要的作用[3]。融合它于生态规划实践教学,既能在一定程度提高了学生参与实践教学的积极性,从而提高实践效果,另一方面又能培养学生对“3S”技术的实际应用能力,增强和巩固基础知识、提高分析解决问题能力,为生态环境保护事业培养适应新形势需要的后备人才。
二、“3S”技术融合于生态规划实践教学的过程
实践教学过程以新疆农业大学草业与环境科学学院生态062班为重点,选择适当的实践教学环节,确定专题规划内容,将“3S”技术充分应用到实践过程中。
1.工作思路
选择实践教学环节确定生态规划专题项目与规划区域收集RS数据/图片信息提取分类处理专题制图3S技术与生态规划实践教学的融合方案提议专家咨询方案确定。
2.实施方案
2.1资源调查与评价
资源的调查与评价是指全面、客观地调查研究规划区的地质地貌、气象气候、植被土壤、山川河流等空间和属性的信息, 各种资源的分布现状、类型、特征、存在的问题、开发潜力、规划区的环境条件和环境保护状况, 以及社会经济概况等信息。为规划区方案的制定提供科学的依据。对此,必须要有大量的空间数据和属性数据进行分析, 如果以传统的手工作业方式来处理,不仅要费大量的人力物力, 而且资源调查与评价的结果也会缺乏客观性。将“3S”技术运用于资源的调查评价中, 利用GPS 的导航定位功能, 为资源的分布提供了准确的定位。具体方法为:先将样地西南角点的平面直角坐标输入GPS,将该点设为终点,进入导航状态,GPS将显示距该点的距离和到该点的方向,按照所指示的方向前进,理论上当GPS显示的距离为“0”时所在的位置即为样地西南角位置,实际上当距离小于10 m接近0时即可[3]。这种方法可以大大减少劳动强度,提高工作效率,确保定位的准确性。利用遥感影像可以全面地反映规划区的地理位置和地理环境, 采用高分辨率的遥感影像, 对生态规划区内的资源状况分布可谓一览无遗, 根据遥感影像上的每种色斑的色调、形状、范围、纹理等就能清楚地知道该规划区的资源数量和质量。以GIS 建立规划区资源调查与评价的空间数据和属性数据库, 不仅可以方便查询、管理和更新这些信息, 创建各类专题图, 而且还可以借助GIS 的强大的空间分析能力, 方便快捷地完成规划区资源调查与评价的工作。
2.2生态区划
应用GPS确定生态区划小班边界,利用GPS的精确定位功能,在要区划的小班界线上测定几个关键定位点的坐标,并将这些关键点标示在地形图上,然后再结合关键点勾绘小班界线,这样可以大大减少小班形状不准、面积误差和位置移动超标等情形;GPS与GIS相结合,实现小班调查数据的实时记录,在实践教学过程中通过GIS和GPS联接,手持GPS沿着小班边界走一圈,GPS所采集的小班边界数据便传送到计算机中,并在GIS输入图形界面上直接勾绘成相应的小班边界,使过去先记录再绘制图形的工作一步完成,节省了大量时间;以遥感影像作为调绘工作底图,采用数字图像处理技术对原始遥感影像数据进行有利于植被信息提取的纠正、增强、变换、图像分类、异形图斑去除及矢量线的跟踪,实现小班界线的计算机自动提取;利用GPS野外现地验证,对全部判读因子和图斑界线的准确性、有否漏判、漏划、综合取舍的合理性等现地对照认定,根据验证结果,对未进行验证的每个图斑逐一清理,对取舍不尽合理的进行更正。
2.3区域生态规划
利用遥感影像图片作为生态规划的底图,这种方式制作的影像地图可读性强、立体视觉好, 能直观地显示摄影区内的地貌和地物及人文景观, 比一般纸质地图的内容丰富, 更新也快。其基本流程:影像图片的校正处理(包括几何校正和辐射校正)根据需要提取的地物状况进行相应的处理(彩色增强提高分辨率,边缘增强提取地物的边界,反差增强增加地物的层次,频率增强突出河流、山脉、裂隙等条状带状地物,比值增强消除同谱异物现象)选用适当的分类方法得到物种种类选取相应的要素判读制成规划所用的基础底图;利用GIS强大的地理分析能力,将各种地理要素进行有效地综合与分析, 能迅速得到分析结果,易于更改规划结果, 实现动态规划。
2.4制作专题图
实践教学中制作资源调查、生态功能区划及各种规划措施专题图是一项费时费力的工作,在过去让学生手工绘制地图,准确与美观很难把握,往往要进行多次的返工,才能制出相对完整的专题地图。由于GIS具有先进的地图制作功能,可以接收空间数据建立空间拓扑关系,对不同的信息进行分类处理;将各类信息分别制成相应的图层,再将属于同区域范围的各种图层按需要叠合在一起,可制成相应的专题图[4]。 另外GIS还提供了许多地图制作的辅助功能,诸如边框的修饰、图例的制作、公里边网的设定、标尺的添加等等,将这些功能都运用在制图中,制好的专题图会更加美观完整。
最后组织学生总结写出实习日记(要求记录本人在实习过程中完成的主要任务、心得体会等内容)、实习收获及一份专题实习规划报告并附图。
三、融合结果
“3S”技术融合于生态规划实践教学过程,一定程度提高了学生参与实践教学的积极性,也提高实践教学效果。另一方面又培养了学生对“3S”技术的实际应用能力,增强和巩固了专业基础知识。在达到以上教学目的的基础上,还提出了融合“3S”技术的生态规划实践教学内容与大纲,指导学生参与并完成新疆维吾尔自治区近期水土保持重点工程总体实施方案部分专题内容的编写与制图。
四、教学效果
1.为长期开设生态规划实践教学课打好基础
脱离生产实践的学科是没有生命活力的学科,它对人类生存及发展毫无意义,因此高等学校开设的专业课程必须与生产实践紧密结合起来。生态规划课程教学也必须要结合于实践。“3S”技术作为新的信息获取手段的巨大优越性,为生态规划提供了快捷可靠的数据和分析手段,成为必不可少的工具。
2.提高学生学习生态规划课程的兴趣和教学效果
将“3S”技术与生态规划实践教学紧密结合,既加深和巩固了学生对生态规划课程理论概念的理解,又增强了学生应用生态规划理论指导实践的能力。同时还提高了学生应用“3S”技术的能力,促进生态规划与“3S”技术相关课程的互相渗透,扩大不同课程知识的利用范围。使生态规划课程由一门乏味的理论课程逐渐变为一门具有强大生命活力的实用性课程,引起学生极大的学习兴趣。通过“3S”技术的实际应用,学生调绘技能得到极大的提高,实践教学质量较过去明显改善。在实践教学结束后,学生们不仅学会了使用新技术,还体会到在生态规划与资源调查领域,“3S”技术作为新的信息获取手段的巨大优越性;这对他们以后走上工作岗位,熟练使用新技术尽快适应新形势大有帮助。
五、结论
学生总结的生态规划实践教学心得体会表明,学生在3S技术与生态规划实践教学融合的过程中学到了不少新的专业知识,受益匪浅。在听课过程中,他们不仅对生态规划课程产生了一定的兴趣,而且加深了对3S技术相关课程的理解。不少心得体会中学生写到,生态规划和3S技术的有机结合,让他们更深刻地领会了生态规划的目的与任务,同时通过3S技术在生态规划中的实际应用让他们深深感受到相关课程之间的互补性、互促性和互相服务的关系。总之,学生心得体会明显表明学生对3S技术与生态规划实践教学过程融合的赞成以及在此期间所得到的收获。
参考文献:
[1]刘康,李团胜.生态规划——理论、方法与应用[M].北京:化学工业出版社,2004:5-9.
[2]邬建国.景观生态学——格局、过程、尺度与等级[M].北京:高等教育出版社,2000:190-193.
[3]李翼.GPS在森林调查中的应用[J].华东森林经理,2002,16(1):60-62.
[4]李芝喜,孙保平.林业GIS[M].北京:中国林业出版社,2000:83-90.
1.生态文明概念及其重要性认知度提升大学生对生态文明概念及其重要性认知度将直接影响自身生态文明意识、生态文明行为等各方面。调查结果显示,在对生态文明概念的认知上,选择“一般了解的”占59.56%,同第一次调查相比(以下简称“同比”)上升38.4%“;听说过的”占31.16%,同比下降27.38%;“完全不清楚的”占10.1%,同比下降10.2%;可见,对生态文明概念的认识理解有所提高。在回答生态文明与国家安全、环境保护、资源开发及自身利益的关系问题时,多数学生都认为生态文明与国家安全、资源开发、环境保护及自身利益的关系密切。只有2.03%认为其与自身的利益无关,同比下降5.10%。这说明大学生已经意识到生态文明对于人类走出当前所面临的生态危机,实现人与自然和谐、可持续发展的重要性。
2.生态环保基础知识愈来愈深入人心
大学生对环保基础知识的了解程度,则是衡量大学生生态文明素养提高程度的重要指标,同时也是大学生生态文明教育程度提升的一个鲜明的标志。调查结果显示,大学生通过“校园里的宣传栏”、“学校开设的有关课程”“途径获取环保知识”的占50%以上。由此可见,高职院校生态文明教育,在大学生生态文明意识的培养、生态文明行为形成方面愈来愈发挥着重要的作用。当被问及“世界环境日是哪一天”时,能够正确回答是“6月5日”的占63.46%,同比上升34.1%;选择其它时间或选择“不知道”的占37.44%,同比下降32.43%。当被问及“您认为下面哪一项是工业‘三废’”。选择“废水、废气、废渣”占88.71%;选择“废电池、废家具、废家电”占3.25%;选择“废电视机、废电脑、废冰箱”占4.70%;选择“废铜、废铁、废钢”的占2.25%。由此说明,大学生对工业污染现象比较关注,大部分学生对工业中的“三废”现象比较了解。当调查,“您是如何利用分类垃圾箱的”?其中有33.76%的学生选择“知道分类标准并能严格遵守”;39.95%的学生选择“大致了解但并不经常遵守”;19.12%的学生选择“稍微知道点分类标准,但不区分对待”;还有617%的学生选择“根本不知道分类的标准”。可见,大部分大学生对于垃圾分类回收已有比较正确的认识,只有少数学生还不知道垃圾分类回收的标准。以上调查结果表明,由于高职院校对大学生生态文明教育的高度重视,生态环保基础知识也愈来愈深入学生的心灵。
3“.人与自然关系”的正确认识逐渐形成
正确认识人与自然的关系,是正确处理人与自然关系的前提。大学生对人类在生态系统中地位、作用和责任的认知状况,这直接决定着他们能否辩证地看待人与自然的关系。当被问及“您认为人与自然应该是一种什么样的关系”时,选择“人是自然的管理者,利用自然资源天经地义”占5.63%,同比下降14.02%;选择“大自然是人类的母亲,人类应顺应自然”占19.89%,同比上升1.03%;选择“自然和人都是平等主体”占84.48%,同比上升22.95%。可见,绝大部分学生已经认识到面对生态危机的挑战,应抛弃人类中心主义价值观,树立新的生态文明观。视自然为朋友,人与自然共同繁荣,和谐相处,持续发展的生态文明观念逐步在树立。当被问及“您认为物种的多样化与我们人类的生存有何关系”?选择“有利于保持生态平衡”占71.4%,同比上升18.46%;选择“关系不大”占5.12%,同比下降6.83%。调查结果表明,大多数大学生已认识到保护生物多样性的重要性和必要性。人类的生存与发展离不开自然环境,保护生态环境,受益的绝非仅仅是环境,更为重要的还是人类自身。当被问及“您认为环境保护最主要的意义是什么”?时,选择“保护环境的同时改善人类自身生存环境”占42.63%;选择“人类给子孙多遗留一些自然资源”的占15.47%;选择“人类能更持久地利用自然资源”占34.07%;只有7.83%的调查对象选择“为人类以后彻底征服自然服务”。可见,大部分大学生已经认识到环境保护的重要性,,环保观念正在由“要我环保”向“我要环保”转变。以上调查数据显示,大部分大学生已经能够正确的认识人与自然的关系,这将有利于大学生树立生态文明观,培养自觉的生态文明意识。
4.生态文明行为习惯正在养成
生态文明行为是生态文明素养的外化和集中体现。大学生生态文明素养的状况具体表现为他们的绿色消费观念、对生态环保类公益活动的参与程度以及他们的日常环保行为。绿色消费观,是大学生生态文明行为重要的助推力。当被问及“对于餐馆提供一次性木筷,您的看法是……”?选择“是我经常性的选择”占16.5%,同比下降21.53%;选择“我偶尔选择”占21.46%,同比下降9.21%;;选择“方便,但破坏境,我不常用”占31.05%,同比上升19.12;认为“生产一次性筷子必然破坏森林,我坚决不用”占27.19%,同比上升11.62%。由此说明,大学生的绿色消费观念已经有了较为明显的提高。自觉参加校内外环保公益活动,是高职大学生生态生态文明素养提升的主要标志之一。当被问及能够“经常参加校或社会上保护生态环境的公益性活动”时,选择“经常”占25.95%,同比上升15.98%;选择“偶尔参加”的占35.4%,同比下降4.4%;选择“从没参加”的占38.62%,同比下降10.52%。表明大学生认识到环保的重要性,能积极参与环保公益活动。当调查“假如您在公共场合,有垃圾要扔而又没有垃圾桶会怎样”?时,调查对象中只有6.34%的学生选择“看周围没人,就随地扔了”,同比下降10.13%当调查“看到有人将垃圾随手扔掉,您会怎么办”?调查对象中选择“会上去劝阻他们”占18.36%,同比上升5.15%;选择“不赞成那样做,但不会上去劝阻”占68.46%,同比下降2.86%;选择12.19%的被调查者则认为“与自己无关”,占12.18%,同比下降316%。由此可见,与第一次调查结果相比,均有一定程度的好转,这是尤为可喜的。良好的环保行为习惯的养成,是生态文明素养提升的一个重要标志。当被问及“您去超市购物时,会自备购物袋吗?”,选择“经常自备”的占32.31%;同比上升3.09%;选择“从不自备”的占13.52%,同比下降2.8%。当被问及“宿舍水房里一同学大开着水冲衣服,这时您会怎样做”?选择“自己过去帮他关掉”占46.23%,同比上升4.41%。这些数据表明,大学生正在逐步将生态文明意识转化为生态文明行动,观念与行为之间的距离在逐步缩小,高职院校大学生良好的生态文明行为习惯正在养成。
二、生态文明教育经验
1.丰富教学内容,构建“众星捧月”的生态文明教育模式
“众星捧月”是指各专业、各类课程都应利用自身的特色和优势,充分挖掘和发挥自己潜在的生态文明教育资源,共同为提升大学生的生态文明素养而努力。一是设置独立的生态文明教育课程。如《生态伦理》课,通过生态伦理课的教学,系统的向学生传授有关生态文明的知识。二是向其他课程适当渗透,如“两课”教学中,在思想教育部分可以通过加强生态文明理论教育引导,注重价值引导与价值认同,为大学生生态文明教育奠定正确的思想意识基础;在旅游管理专业课程中,可向学生渗透生态旅游、文明旅游等内容,进行生态文明意识和生态文明价值观的渗透,从而提升学生的生态文明素养;在《大学语文》课中,发掘具有生态文明思想的文学作品,从中更好地了解生态文明赋予人类的意义,更深层次地理解与思考人与自然的关系。通过构建“众星捧月”的生态文明教育模式,丰富了高职院校生态文明教育内容,打破一些高职院校生态文明教育只是局限于环境生态学课程的单一局面。
2.以学生校内外活动为依托,营造浓郁的生态文明教育氛围
大学生能否积极参与到校内外各项生态环保活动中去,是大学生生态文明素养的提升,生态文明观的确立一个重要标志。开展丰富多彩的生态文明社会实践活动以及各种环境保护公益活动,是学校浓郁的生态文明教育氛围形成的重要保障。学校学生工作处以及校团委应高度重视校园生态文明教育氛围的营造,发挥各自的潜力和优势,组织开展一系列相关的生态文明教育、环保宣传和社会实践活动。比如,开展系列生态文明教育主题活动———“回顾勤俭历史实现中国梦”、“公寓熄灯一小时我为节能尽份力”、“旧物改造手工艺品展示”、“生活社区跳蚤市场”、“杜绝舌尖上的浪费”、“‘我的身边事’校园DV比赛”等。多姿多彩的校内外环保公益活动有效地调动了大学生投身环保的积极性和主动性。充分利用好学校各方面的资源,如教学环节中的实习、寒暑假的社会实践、参观学习等,让学生深入社会,体验尝试各种各样的生态现状,达到对外部环境更为全面、客观的认知为大学生生态文明教育营造了浓郁的氛围。
3.充分发挥校报、校园网的“喉舌”作用
利用校报、校园宣传和网络在学生的思想政治教育中的引导和监督作用,通过对校报和校园网及校园广播,精心设计、编排,为师生打造一个优秀的生态文明教育资源平台。比如,在校园广播、校报中开辟“生态文明窗口”、“生态校园”专栏,发表与生态文明教育、节约资源、保护环境相关的文章,对所开展的生态文明教育活动进行报导等。充分利用校园网,链接各类生态文明教育网站,聚集生态文明资源,满足学生的个性化的需求和接受多样化的指导,为学校开展生态文明教育搭建起一条健康、全面、快捷的网络服务平台,方便学生访问、学习,是学生宣传和表达生态文明思想、学习和掌握生态文明知识的一个重要平台,使网络成为生态文明教育的新载体和生力军。
4.与“学术”联手,提升生态文明教育的影响力
高职院校可以充分发挥学术报告、专题讲座在生态文明教育中的独特作用,专题讲座具有较强的层次性和针对性,可以根据受教育者的知识结构,年龄结构等方面量身定做相对应的生态文明教育主题专题讲座内容。如笔者所在的黑龙江生态工程职业学院组织了“建设资源节约型环境友好型社会,提高生态文明水平”专题讲座;结合党的“十”报告精神对生态文明知识进行专题辅导“迈向生态文明新时代”等多场专题讲座。高职院校生态文明教育与学术活动的联手,为高校生态文明教育更好地开展融创造了非常有利的条件,同时也大大提升了生态文明教育的影响力。
三、结语
关键词: 现代生物科技专题 基因工程 细胞工程 胚胎工程 生态工程
新课程标本中的必修模块是生物科学的核心,对于提高学生的生物知识必不可少,选修模块能够满足学生的多样化学习,为学生进一步学习生物科学知识奠定基础。因此这就要求高中生物教师具备一定的专业知识技能和素养才能在教学中起到引领的作用。尤其是选修教材,可能对于部分教师来说自己都是摸着石头过河,仍处于摸索之中。
选修课注重的是理解和应用,理论结合实际,所以教师在讲解的时候不需要过于深和专,只要学生能理解即可。每个工程的重点在于基本概念和原理的讲解,比如生态工程的原理就是一个重点知识,要求学生在记住这几个原理的同时学会应用。在教学中还要注意知识点之间的衔接,比如基因工程和蛋白质工程就是紧密联系在一起的,动物细胞培养和动物组织培养的区别,等等。有些知识点是比较难理解的,比如胚胎工程——《受精阶段》,所以教师要想办法把这部分内容以通俗易懂的形式呈现给学生。最重要的是要结合高考的要求,要求学生多做题,进行不定时的检测等有针对性的强化训练,以不变应万变。以下是我总结的每个专题的学习和教学建议,不足之处还请各位同仁批评指正。
1.基因工程
由于基因工程在必修教材的学习中已经打下了一定的基础,因此学生比较熟悉这部分内容,学习起来也容易得多。本章教学既要使学生应用已有的遗传学知识解决新问题,又要启发学生将理论知识应用于实践,懂得无论是获得目的基因,还是进行蛋白质改造,基因工程的最终目的都是造福人类。
本章的重点是基因工程的概念,工具和操作过程。在导入新课的时候可以从现实生活入手,例如:抗虫棉在当今社会生活中的应用,我们日常生活中吃的大米、植物油等好多都是转基因食品,引发学生的思考,从而得出基因工程的概念。基因工程涉及必修教材中DNA的结构、复制、表达酶等基础知识。所以在教学中教师有可以向学生提问:DNA是靠什么把一个个脱氧核苷酸连接起来的?要使DNA分子断裂需要用什么处理?等有关的问题,既复习原来的知识,又可以引出基因工程的工具酶等。由于基因工程的操作过程比较抽象,学生难以理解,教师可以借助多媒体辅助教学,使学生加深对基因工程的理解。
2.细胞工程
细胞工程包含了植物细胞工程和动物细胞工程两大块。突出了细胞工程的发展和基本技术在实际中的应用等方面的知识。重点在于微生物的细胞融合技术,植物体细胞培养,单克隆抗体的制备技术。本专题看似抽象神奇,但是也有很多我们熟悉的内容。
在教学中教师要注意不同知识之间的衔接,例如:植物组织培养和植物体细胞杂交的区别和联系,动物细胞培养和动物体细胞克隆的区别于联系,动物细胞融合和单克隆抗体的制备的区别和联系,等等。高考中不可避免会考查到相关知识。单克隆抗体的应用是个热点问题,与当今社会的生物科学发展联系紧密。学生要熟练掌握该项技术的原理和制备过程,因为这也是高考选修题的一个考点。
细胞工程是在学生学习必修一细胞与分子的基础上进行的,教学中可以引导学生先回忆细胞有关的知识,从而引出细胞工程的内容,对于比较抽象的部分尽量做到借助多媒体辅助教学,以动态直观的形式呈现给学生,使其便于理解。不要采用“满堂灌”的形式,给学生留出一部分的时间让他们理解。同时对学生提出一些问题如:(1)植物组织培养的过程中影响脱分化和再分化的条件有什么异同点?(2)动物细胞融合和植物细胞融合常用的促融合因子是什么?(3)杂交瘤细胞的特点是什么?单克隆抗体的优点是什么?(4)常用什么方法去除细胞壁?原生质体和原生质层有什么区别,等等。这样可以培养学生分析解决问题和交流与表达的能力,也加深了他们对知识的记忆能力。
3.胚胎工程
本专题是在动物生殖与发育的基础上,了解动物早期胚胎发育的规律,即哺乳动物胚胎发育的基本过程和胚胎工程的主要原理,技术,以及在生产上的应用。同时结合现代生物技术中的最新热点,阐述了胚胎干细胞及其研究进展。本节的重点是胚胎发育的基本过程,胚胎工程的原理和技术。该专题对于学生和老师来说都比较陌生,所以教学中要从日常生活中学生已有的理论知识出发,激发学生的学习兴趣。
受精过程的两个阶段是个难点,学生不容易理解,可以提出:必修教材中的受精过程,胚胎移植的基本程序,以及生理学基础,要求学生掌握,教学中应注意多举例子来说明问题。关于胚胎分割应强调分割的时期(桑葚胚或者囊胚)和注意的问题(胚胎分割时应注意对内细胞团均等分割且分割的分数不宜过多)。对于体外受精这部分知识,教师可以通过试管婴儿的介绍很自然地引入,教授过程最好图文结合,让学生明确这是有性生殖过程。
胚胎干细胞的技术及应用可以借助多媒体教学,同时让学生通过阅读教材总结交流三类干细胞的特点和功能。
4.生态工程
长期以来,煤炭开采必伴有矿井水,而矿井水都被视为“水患”。据统计,各类矿灾中,水害占比达80%,为保井下安全,不得不把矿井水抽采到地面。
然而,我国人均水资源量仅占世界平均水平的1/4左右,且水资源分布严重不均。晋、陕、蒙、宁、甘5省份,煤炭储量占我国探明量的2/3左右,产量占全国的70%左右,但水资源量仅占3.9%。水资源短缺、生态脆弱和煤炭资源开发利用之间存在巨大矛盾。
“每生产1吨煤平均产生2吨矿井水。”顾大钊表示,我国煤炭年产量约38亿吨,每年产生矿井水约80亿吨,而利用率仅为25%左右。绝大部分水虽经处理达标后排放,但造成巨量浪费。尤其西部矿区,蒸发量是年降雨量的6倍左右,大量矿井水外排后很快蒸发损失。目前,全国煤炭开采每年损失矿井水60亿吨,相当于每年工业和民用缺水量的60%。
目前,神华集团80%以上的煤炭产量集中在西部缺水地区,煤炭开发与水资源及地表生态之间的矛盾尤为突出。不仅如此,我国西部煤炭主产区,多属生态脆弱区和缺水区叠加。解决好这一矛盾,是煤炭仍占一次能源大头的国家经济的重大需求。
“煤炭开采水资源保护利用与地表生态修复”团队,就是定位于煤炭―水资源协调开发和矿区地表生态修复。