成果名称：地学类专业实践教学基地信息化建设的研究与实践
成果完成人：龚文平 刘学锋 何贞铭 李少华 肖传桃 李建明
李功权 许晓宏 李世雄 刘少华
获奖等级：长江大学优秀教学成果奖一等奖
获奖时间：2008年
本成果包括了近年来长江大学地球科学学院承担的两个省级教研项目“数字化综合地质实习基地的方法与实践”和“地理信息系统专业实践教学基地建设及实践教学模式的研究与实践”的研究成果。
本成果以高等教育理论与方法为指导，在探索地学类专业实践教学方式、方法的基础上，以信息技术为支撑，在地理信息系统平台支持下，构建了地学类专业实践教学信息化平台，研究成果在国内部分高校地学类专业的教学实践中得到了推广应用。主要成果总结如下：
一、针对信息社会高等教育实践教学信息化的需要，深入探讨了地学类专业实践教学基地信息化的主要内容
地学类专业实践教学基地信息化广义上包括在实习基地开展的实践教学的全面信息化建设，具体包括：（1）实习基地实习成果的信息化管理。地学类专业实践教学离不开野外，多年的实践教学往往积累了大量的教学成果，包括大量的实物标本，典型的地质地理现象的图像、影像，大量观察现象的文字记录、各种素描图、剖面图、平面图。由于缺乏有效地管理，一方面造成了一部分珍贵教学成果的丢失，另一方面使得现有的教学成果没有能在日常教学中发挥应有的作用。将已有的教学成果分门别类地纳入计算机数据库中管理，并通过地理信息系统实现可视化展示，不仅可实现教学成果的长期无损保存，而且还可为教师的教学、学生的自学提供方便的信息化平台。（2）教学手段和方法的信息化。通过教学手段和方法的信息化建设，可以改变以往地质地理实践教学单纯依靠野外的状况。通过将野外的实习环境虚拟到室内，并辅以丰富的图片、音像、文字、图表资料，使学生在室内就能通过操作计算机软件，就能对实习区的各种现象有直观认识；老师也可以在野外实习前在室内借助计算机向学生初步讲解野外的各种现象，使学生对野外实习的要求更加明确。（3）学生实习软、硬件条件的信息化。针对资源勘查工程、地质学、勘查技术与工程等专业的野外地质填图实习的需要，开发了野外地质填图系统，辅以全球定位系统（GPS）、笔记本电脑，开展基于信息化工具的野外填图实习；改变几十年一贯的以罗盘、地质锤、纸质地形图、野外记录本为基本工具的纯手工作业方法，适应了实践教学信息化发展的需要。
二、设计了地学类专业实践教学基地信息化建设的基本方案
根据地学类专业实践教学信息化的主要内容，设计了地学类专业实践教学基地信息化建设的基本方案，该方案的基本思想是围绕四个信息系统的建设系统构建一个地学类专业野外实践教学信息化平台，实现地学类专业实践教学资源的信息化管理，地质地理信息的二维、三维可视化显示，野外地质填图手段和方法的信息化。
三、建成了以地质填图系统、基础地理信息系统、地质信息可视化管理信息系统、地质地理信息三维可视化系统为核心的地学类专业野外实践教学信息化平台
（一）地质填图系统
本系统主要供资源勘查工程、地质学、勘查技术与工程等专业野外地质填图实习使用。系统的主要功能是：
l 野外定点：将GPS获得的观察点的定位信息输入计算机，并定位在电子地图的对应位置，同时，将该观察点上观察到的各种信息填入该点对应的属性表中，实现观察点空间位置与属性信息的关联。
l 地层界线勾绘：根据观察点位置、地层产状，按照V字形法则在计算机中勾绘地层分界线，同时将在地层分界线附近观察到的信息录入计算机。
l 断层线勾绘：根据野外观察到的断层点位置及断层产状，按照V字形法则勾绘断层出露线，同时在属性表中记录相关断层信息。如断层产状、延伸长度、断层性质、断层特征等。
l 地层着色：根据地层出露界线圈定地层出露范围，并对不同的地层用不同的颜色渲染，同时在对应的属性表中添加与相应地层有关的描述信息。
l 添加注记：添加地名控制点、高程控制点、地层代号、控制点产状及其它必要的说明信息。
l 制图输出：根据地质图的制图规范，将填绘好的地质图编辑、排版，制图输出。
（二）基础地理信息系统
本系统供地理信息系统专业野外地质地理实习时了解实习区基础地理状况，熟悉地理信息的数据获取、数据组织方法、了解地理信息系统的基本功能。也可供教师实习前在室内作为演示系统给学生演示、讲解。
（三）地质信息可视化管理信息系统
通过文本、图像、语音等管理、展示实践教学基地的教学成果，供学生在室内预习、自学，在实习前了解实习区的地质、地理状况。也可作为教师实习教学的辅助工具，供教师实习前在室内作为演示系统给学生演示、讲解。功能包括：地质、地理信息的显示、查询；多媒体信息与空间对象的链接（点击某一空间对象，链接到与该对象关联的图片、文字、视频等内容中去），实现野外观察到的各种现象的多种方式可视化显示。
（四）地质地理信息三维可视化系统
提供三维环境下展示实践教学基地教学成果的平台，可以从地面、空中多视角观察实习区的地质、地貌现象，可沿一定路径飞行、漫游，也可以关联语音、文字、影像等信息。为学生提供一个身临其境的了解实习区地质、地理状况的工具。主要功能包括：三维环境下地质、地理信息显示（放大、缩小、漫游、全屏显示、自由缩放）；三维环境下地质、地理信息查询(图查属性、属性查图)；三维环境下多媒体信息链接；全实习区范围内的飞行漫游；沿地质观察路线的飞行漫游。
四、根据地理信息系统（GIS）专业实践教学信息化的需要，开展了GIS专业实践教学信息化软硬件条件建设及信息化实践教学模式的研究与实践
地理信息系统专业是直接面向空间信息获取、存储、管理、分析及可视化的一个专业，针对该专业实践教学信息化的特殊需要，开展了该专业实践教学信息化软硬件条件建设，建成了完善的开展本专业信息化实践教学的校内实践教学基地，规划、设计了由文化素质教育、地学基础实践、计算机基础实践、GIS基础实践和GIS应用实践五个模块组成的地理信息系统专业信息化实践教学体系，深入研究了该体系各组成部分之间依存关系，构建了地理信息系统专业信息化实践教学的层次结构。
五、项目研究成果在国内多所高校得到推广应用，取得了很好的应用效果，在服务地方经济建设方面也成效显著，得到了社会的普遍好评和专家的称赞
1．长江大学地质学、资源勘查工程、地理信息系统、勘查技术与工程、石油工程、地球化学等地学类专业在刘家场实习基地开展的野外实践教学全面使用了本项目的研究成果；长江大学地球科学学院针对地理信息系统专业实践教学信息化的需要，以本项目的研究成果为指导，规划、设计了该专业实践教学体系，构建了该专业信息化实践教学的层次结构，有效指导了该专业创新性人才的培养，取得了显著成效。
（1）明显改善了实习效果，学生实习成绩优良率达到了85％以上。
（2）增强了学生参与科学研究实践的兴趣，提高了学生的工程实践能力，取得了很好的成效。资源勘查工程和地理信息系统专业的李米良、罗明霞、李云、苏望发等同学的学士论文分获湖北省2005、2006年度优秀论文一、二等奖。曹淑娟、赵金玲、李云、杜治华、彭李等本科生在核心期刊上发表学术论文9篇。曹淑娟同学的科研成果获得了湖北省大学生优秀科研成果一等奖；赵金玲、李云、杜治华、彭李和高伟的科研成果分别获得了湖北省大学生优秀科研成果二等奖。
（3）由本项目支持，2005届徐劲松同学完成的“刘家场镇区基础地理信息系统设计与开发”获长江大学2005年优秀毕业设计一等奖，湖北省优秀学士论文三等奖。
（4）在2008年第六届SuperMap杯全国高校GIS大赛上，长江大学地理信息系统专业2005级学生张江东、赵云松、邹昶和、王琳霖等同学组成的参赛小组荣获固定题目组中唯一的一等奖（第一名）。
（5）考研录取率是一个专业学生整体水平的体现。通过将项目研究成果应用于资源勘查工程和地理信息系统专业的实践教学，有效地提高了学生的综合能力，近几年学生考研取得了可喜成绩。几年来，有3人考取了北京大学硕士研究生，1人考取了北京大学博士研究生，30余人考取武汉大学、同济大学、中国地质大学、石油大学、南京师范大学等重点大学的研究生。
2．本项目的研究成果也在中国石油大学（华东）、大庆石油学院、西南石油大学和湖北省国土资源职业学院所开设的相关专业实践教学中得到了推广应用。在应用本项目研究成果后，中国石油大学（华东）认为：“加强资源勘查工程专业实践教学环节是高质量的专业培养方案的核心问题。而科学化、现代化的实践教学方法和内容丰富的实践教学基地建设是贯彻、落实培养方案关键……，该研究成果对我校的‘资源勘查工程’等地学类专业野外教学实践教学起到了积极的借鉴作用” 。西南石油大学资源与环境学院认为：“该研究成果对我院的‘资源勘查工程’和‘勘查技术与工程’等专业野外教学实践起到了积极的借鉴作用。在我院承办的‘地理信息系统’实践教学体系的设置过程中得到了推广与应用，该教学研究成果具有重要的理论和应用价值”。
3．在服务地方经济建设方面，以本项目的研究成果为依托，松滋市对其辖区的岩崩、滑坡等地质灾害进行了普查和立项治理，治理受灾面积近20万平方公里，直接经济效益5000万元以上。其相关成果在危水风景区和刘家场镇城镇规划中也得到应用。湖北省松滋市国土资源局对本项目给予了较高评价，认为“其研究成果在我市国土资源信息化管理、防灾减灾和城镇规划等方面起到了积极作用……，该成果在我市社会发展和地方经济建设中得到了推广应用，具有重要的应用价值” 。
4．2008年10月26日，由中国科学院院士郭尚平、王铁冠等组成的专家组对本项目成果做了鉴定，认为本项目“将信息技术与地球科学的研究方法有机结合，为地学类专业实践教学提供了现代化教学技术手段，满足了地学类专业实践教学信息化的需要，有效提高了学生的工程实践能力，该成果对国内高校的相关专业具有借鉴和推广应用价值”。
六、特色与创新
本项目的特色和创新主要表现在：
1．将信息技术与地球科学的研究方法结合，探讨、实施地球科学相关专业实践教学信息化的方式、方法和解决途径，全面开展地学类专业实践教学基地软硬件条件建设，构建地学类专业实践教学信息化的基础框架。
2．针对信息社会高等教育实践教学信息化的需要，首次开发出以地质填图系统、基础地理信息系统、地质信息可视化管理信息系统、地质地理信息三维可视化系统为核心的地学类专业野外实践教学信息化平台。
湖北省科技信息研究院查新检索中心针对以上创新点开展了查新检索，认为部分文献进行了地学专业野外实践教学的探讨，但未涉及地学类专业野外实践教学信息化平台建设；前人的研究只涉及本项目研究的地学类专业野外实践教学信息化平台中的地质填图系统研究，未见信息技术与地球科学的研究方法结合的地球科学相关专业实践教学信息化的方式、方法和解决途径研究的文献。
