地理信息科学专业野外实习实践教学研究

蒋立军，潘军，路鹏，邢立新，王明常，阮志杰

（吉林大学 地球探测科学与技术学院，吉林 长春）

一 引言

吉林大学地理信息科学专业教学实习自2004年第一届学生去往辽宁兴城吉林大学兴城实习基地实习开始已有16年，实习采取室内教学加野外实践的教学模式[1-2]。其中野外地质实习是野外实践教学的核心部分，是培养学生理论联系实际，提高分析和解决实际地质问题能力，培养学生综合素质、创新精神与实践能力的重要途径，而室内教学的内容与方式则直接制约了野外实践教学的效果。通过多年的野外带队实习经验发现，学生在野外实践过程中存在对野外实践内容（如实习路线、岩石基本特性等)的认知和掌握进入状态过慢的现象。基于以上原因需对基础教学实习的室内教学环节加以改进，力求使学生在每次野外实践之前明确当天实习的路线、内容、任务和目的，对当天有可能遇到的遥感和地质现象有一个初步认识，带着问题去野外寻找答案，提高学生学习的积极性和解决问题的能力。

二 数据库平台内容建设

地理信息科学专业野外实习数据库系统平台工作内容总体可以分为两个部分，一为数据库系统所需要展示的实习数据的采集、分析及整理，二为数据库系统的设计与开发。其中地质实习数据的采集工作主要针对地理信息科学专业教学实习所建立的9条路线，完成所有实习路线上所涉及到的地学实体/现象的岩石标本采集、描述、波谱测试及波谱处理和分析等工作，数据库系统遥感数据的准备主要为制作实习区域多种数据源、多种比例尺的遥感数字图件。

本数据库平台内容建设共采集所有9条实习路线岩石标本365块并完成所有岩石标本的岩性描述；利用美国ASD光谱仪采集岩石标本波谱数据10950条且完成所有波谱数据的处理和分析，具体建设和存储模式如下（表1、图1）。

图1 数据库平台岩石标本数据库存储图

表1 数据库平台岩石标本描述

三 野外教学实习数据库平台设计与实现

随着地理信息系统在地学领域的发展与应用，将GIS技术应用于野外地质实习虚拟教学日趋广泛[2-4]。吉林大学薛林福等基于兴城实习基地建立了三维全景虚拟野外地质信息系统[5]，中国石油大学祝德显等建立了基于Web环境的虚拟野外地质实习系统[6]，中国矿业大学郝伟等建立了基于Virtools的虚拟地学认识实习系统[3]，西南石油大学张廷山等建立旺苍地质实习基地虚拟野外地质实习系统[7]，王岽、林玉标等建立了基于VR-GIS的庐山虚拟地理实习基地[8]，西南石油大学唐章英等建立了西南石油大学野外实习基地信息化实践教学辅助平台[9]，中国石油大学（华东）刘善伟等采用GIS技术开发了地质实习辅助教学软件[10]。

本数据库平台所用的开发软件为VisualStudio 2015版本，数据库管理软件为MySQL，数据库内容采用spectrum表结构和sample表结构分别存储岩石标本波谱信息数据和岩石标本岩性描述信息数据。本系统采用.NET作为开发平台，系统技术架构采用“数据持久层”“数据访问层”“业务逻辑层”“表现层”四层设计[11-12]。

图2 数据库功能图

野外实习教学数据库平台系统的设计功能除必要的数据库后台维护、数据显示、放大、缩小、保存、条件查询、实习路线绘制等基本功能外，本数据库最大的特点即为学生提供基础教学实习所涉及到的所有实习路线上实习内容的展示，通过此平台学生可以提前预习野外实践所涉及到的内容，包括从基地到实习地点的行车路线，通过查看本平台所提供的卫星图像了解沿途有可能遇到的特殊地物类型、实习地点的所在位置、野外实习所要观察的所有地学实体/现象的现场照片、岩石标本照片、岩石标本的文字描述及其岩石标本的波谱曲线等，让学生带着这些初步的认知和在预习过程中所发现的问题进入到实践环节中，做到在野外实践教学环节中学生都清楚本次野外实践要去哪、怎么去、为什么去、去学习什么，带着目的和问题进入到一天的实践当中，能够有效地提高教师的教学效果和学生的学习效率。野外实习教学数据库平台的功能及展示方式如图所示。

四 结语

野外教学实习数据库平台旨在弥补以往的教学实习室内教学工作中学生对理论知识的获取有余但对野外实际实习内容模糊且感知度不够的问题，本平台数据库取得的成果如下：

1.野外实习教学数据库平台针对吉林大学地理信息科学专业教学实习，共采集全部9条实习路线岩石样本365块并提供全部样本岩性描述；提供全部岩石样本数据波谱曲线共计10950条；提供实习区域内 1：100万、1：25万、1：10万、1：5万、1:2000系列遥感影像地图；提供所有实习路线野外素描图、路线地质信手剖面图、地质剖面调查地层实测剖面图等手绘图件及数字化制图。

2.野外教学实习过程中，学生通过应用此数据库平台可提前预习即将开展工作的实习路线，包括从吉林大学兴城实习基地到实习地点的行车路径、行车途中可观察的地理景观、实习行进过程中可观察到的岩石类型/出露位置、构造现象/展布位置等。通过预习工作，学生可对实习内容有初步认知并带着预习过程中所发现的问题到野外实习现场实地考证，不仅可以丰富室内教学内容，亦可提高野外实习效率。

3.伴随着实习区域内实习路线的不断更新和扩展，本平台数据库提供实时更新功能，可对所提供内容进行扩充和丰富。

图3 数据库主界面

图4 岩石标本波谱数据查询界面

图5 野外教学实习数据库更新界面