智慧环保课程设计研究

王祥洪

智慧环保课程是在大数据和人工智能背景下，为我校环境科学专业开设的专业特色课程，课程主要聘请多个与环保行业相关专家，以专业讲座形式对学生进行授课。课程主要增强学生多方面多角度全面地认识大数据、人工智能、云计算、遥感等新兴科技手段在环保行业中的应用，以及基于天空地一体化的环境综合监测技术，强化学生对遥感、无人机、智能化等新兴技术的兴趣，提升了他们对智慧环保科技创新意识和创新能力。这门课程在全国高校所有环境科学类专业中都未见开设，我校对环境科学类专业学生开设这门课程属于首创，因此具有极好的创新和良好的示范作用。

一、课程开设目的

通过该门课程的学习，使学生能够熟悉智慧环保涉及的计算机科学、智能科学、数理科学及环境科学的相关知识及原理;了解智慧环保前沿技术及应用案例;了解智慧环保前沿研究成果和应用发展趋势。能够应用计算机科学、环境科学、大数据科学等的基本原理识别、表达智慧环保相关技术及概念，并通过文献研究分析智慧环境相关问题，以获得智慧环保相关结论;能综合考虑社会、环境、安全等因素设计智慧环境解决方案和需求的硬件、软件系统;能针对智慧环境监测与环境规划问题，选择与使用恰当的前沿技术资源、现代工程工具和最新信息技术，对复杂环境问题进行信息化预测与模拟。学生具有主动参与、积极进取、崇尚科学、探究前沿技术的学习态度和思想意识，学生具备实事求是的科学态度与创新精神;形成良好的环境保护意识与可持续发展理念;具有团队合作，终身学习的意识。

二、课程开设内容

课程主要介绍现代前沿科学技术及手段在环保行业中的应用，融合大数据、人工智能、云计算、遥感、无人驾驶等新兴技术，以及基于天空地一体化的环境多源综合监测技术，使学生获得基础的认知知识和基本的技能能力。介绍智慧环保系统架构框架，智慧环保数据整合与交换，智慧环保总体设计方案等;介绍环境数据中心构成，环境数据管理系统方案等;介绍环境质量监测信息化综合方案，大气环境预警预报系统方案;以及环境质量综合监控系统技术和预警预报信息化技术、智慧环保系统架构与设计管理等内容。介绍无线传感器网络的基本概念、结构与发展，云计算的起源与基本概念、云计算的工作原理、体系结构和关键技术，了解分布智能的概念与应用，物联网传输关键核心技术和云计算核心技术;介绍大数据所涵盖的技术汇总，大數据之数据存储，大数据之软件，大数据之可视化以及环保大数据系统建设关键问题。介绍智慧环保云平台构架，智慧环保云平台资源池建设;智慧环保云平台建设核心技术;介绍智慧城市信息环境的关键要素，无缝智慧城市信息网络;介绍智慧城市系统构建技术等内容。介绍大数据、人工智能、区块链技术等的相关基础知识和常识，以及它们在环保行业中的应用案例等内容。

三、课程教学方式方法

课程主要以专题讲座的形式开展教学，邀请具有计算机网络技术、软件开发技术、大数据科学技术、智能科学技术和物联网科学技术等背景的老师以专题讲座的形式，通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明基础知识和技术，丰富学生课程知识结构;通过案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力;实施小组讨论法，针对问题展开小组讨论，引发学生思考讨论，通过合作学习，可培养学生思维能力、创新能力、团队意识;通过课堂汇报和课堂辩论，强化知识应用意识，发展学生的教学能力和反思能力;施行任务驱动法强调自主学习，有助于提高自主学习能力，思维能力，分析问题与解决问题的能力。以问题的提出，问题的解决为驱动，在问题的驱动过程中实现自我学习，从而建构概念、原理与方法，同时提高分析问题与解决问题的能力;执行自主学习法，对于简单易学的内容，应尽可能采用自主学习法，提高学习意识、提高思维能力。

四、课程效果预测

通过该课程教学，学生能掌握环境科学、计算机科学、智能科学等专业基础知识，并能用于解析智慧环保的技术原理，简单阐明智慧环保的设计，掌握发展趋势和研究成果。能培养能认识到解决智慧环保问题有多种方案，并能通过文献研究分析寻求有效解决方案。培养学生能够运用专业知识完成智慧环保技术工艺流程的设计或开发。学生能合理选择并将现代智能工具和大数据技术应用于智慧环境问题的解决过程。能初步使用恰当的技术、资源和工具对环境问题进行模拟和预测。能正确认识和理解针对智慧环境问题的工程实践对环境与社会可持续发展的影响。