地理信息科学十篇

地理信息科学篇1

2.球面元胞自动机框架的比较与选择肖志峰，翟晓芳，XIAOZhi-feng，ZHAIXiao-fang

3.基于复杂网络理论的城市路网结构特性分析赵玲，邓敏，王佳璆，彭东亮，ZHAOLing，DENGMin，WANGJia-qiu，PENGDong-liang

4.一种基于特征点的无人机影像自动拼接方法鲁恒，李永树，何敬，陈强，任志明，LUHeng，LIYong-shu，HEJing，CHENQiang，RENZhi-ming

5.地理信息标准一致性测试建模刁俊玲，吴信才，刘永，刘福江，罗显刚，DIAOJun-ling，WUXin-cai，LIUYong，LIUFu-jiang，LUOXian-gang

6.基于GIS的高质量约束Delaunay三角网格剖分赵晓东，晏小宝，沈永明，王亮，ZHAOXiao-dong，YANXiao-bao，SHENYong-ming，WANGLiang

7.基于P2P的分布式矢量地理数据在线服务研究冯佳丽，江南，胡斌，吴家皋，邹志强，FENGJia-li，JIANGNan，HUBin，WUJia-gao，ZOUZhi-qiang

8.面向地理对象多尺度表达的剖分编码方法研究杨宇博，程承旗，宋树华，YANGYu-bo，CHENGCheng-qi，SONGShu-hua

9.地理与地理信息科学 矿区植被物化参数高光谱遥感估算研究卢霞，LUXia

10.河流一维水质时空扩散动态模拟许淑娜，杨令宾，XUShu-na，YANGLing-bin

11.长江三角洲经济区扩容探析刘曙华，沈玉芳，LIUShu-hua，SHENYu-fang

12.中国工业行业技术变化的环境效应研究韦燕生，敖荣军，成艾华，WEIYan-sheng，AORong-jun，CHENGAi-hua

13.东北三省城市化水平与产业结构演变的偏差分析及地域差异黄晓军，黄馨，李诚固，HUANGXiao-jun，HUANGXin，LICheng-gu

14.基于MODIS-NDVI的林芝地区植被时空变化研究朱源，彭光雄，王志，冉琮千，张振磊，李丹，刘佳宁，陈宝雄，任青山，ZHUYuan，PENGGuang-xiong，WANGZhi，RANCong-qian，ZHANGZhen-lei，LIDan，LIUJia-ning，CHENBao-xiong，RENQing-shan

15.哈尔滨沙尘沉降物碳酸盐及其碳同位素特征谢远云，孟杰，郭令芬，何葵，XIEYuan-yun，MENGJie，GUOLing-feng，HEKui

16.多角度高光谱CHRIS/PROBA数据在土地覆盖分类中的应用张西雅，金慧然，李培军，ZHANGXi-ya，JINHui-ran，LIPei-jun

17.一种基于遥感数据快速提取居民地信息的新方法陈洁丽，刘永学，李满春，申成磊，胡炜，蔡文婷，CHENJie-li，LIUYong-xue，LIMan-chun，SHENCheng-lei，HUWei，CAIWen-ting

18.1997-2007年中国分省化石能源碳排放强度变化趋势分析杜官印，蔡运龙，李双成，DUGuan-yin，CAIYun-long，LIShuang-cheng

19.树轮记录的甘肃山丹近224年降水变化陈峰，袁玉江，魏文寿，喻树龙，范子昂，张瑞波，尚华明，张同文，CHENFeng，YUANYu-jiang，WEIWen-shou，YUShu-long，FANZi-ang，ZHANGRui-bo，SHANGHua-ming，ZHANGTong-wen

20.石家庄市高温热浪与"三大火炉"城市的对比研究肖嗣荣，张可慧，刘芳圆，穆仲义，XIAOSi-rong，ZHANGKe-hui，LIUFang-yuan，MUZhong-yi

21.基于土地利用变化的珠海旅游区生态服务价值研究赵莹雪，董玉祥，ZHAOYing-xue，DONGYu-xiang

22.山东省旅游经济差异及旅游空间结构构建齐邦锋，江冲，刘兆德，QIBang-feng，JIANGChong，LIUZhao-de

23.基于循环经济理念的工业遗址旅游开发探讨王莹，姜琴君，WANGYing，JIANGQin-jun

24.基于"鄂西圈"背景的宜昌城市旅游发展研究郑宇飞，曹诗图，刘运，ZHENGYu-fei，CAOShi-tu，LIUYun

25.基于VC++的七参数坐标转换模型研究及实现闫庆庆，王宝山，訾国杰

1.顾及环境相似的多特征组合实体匹配方法吴建华，WUJian-hua

2.DEM栅格单元地形异质性的量度指标研究韩富江，王德刚，丁维凤，陆晓鸣，HANFu-jiang，WANGDe-gang，DINGWei-feng，LUXiao-ming

3.基于MODIS高分辨率气溶胶反演的ETM+影像大气校正唐洪钊，晏磊，李成才，高鹏骐，TANGHong-zhao，YANLei，LICheng-cai，GAOPeng-qi

4.基于输入文件定制的SWAT模型集成应用方法研究李硕，康杰伟，王志华，LIShuo，KANGJie-wei，WANGZhi-hua

5.基于带权Voronoi图与地标的空间位置描述龚咏喜，刘瑜，邬伦，田原，陈琦，GONGYong-xi，LIUYu，WULun，TIANYuan，CHENQi

6.基于投影体积与八叉树的三维网格模型体素化方法穆斌，潘懋，邓剑，MUBin，PANMao，DENGJian

7.乐安江两支流河滩表层土重金属污染五节芒叶片光谱特征响应对比研究赵汀，王安建，夏江周，刘素红，刘新会，ZHAOTing，WANGAn-jian，XIAJiang-zhou，LIUSu-hong，LIUXin-hui

8.基于线性和岛屿约束的Delaunay三角网构建算法研究张咏，侯恩科，董汉军，ZHANGYong，HOUEn-ke，DONGHan-jun

9.DEMETER卫星数据格式解析与数据入库效率研究董承玮，宋现锋，芮小平，徐方舟，汪超亮，DONGCheng-wei，SONGXian-feng，RUIXiao-ping，XUFang-zhou，WANGChao-liang

10.多源多时相遥感数据在冬小麦识别中的应用研究李颖，陈秀万，段红伟，沈阳，LIYing，CHENXiu-wan，DUANHong-wei，SHENYang

11.顾及等高线和凹边界特征的不规则三角网生成方法孙文彬，刘希亮，栾晓慧，王志雄，SUNWen-bin，LIUXi-liang，LUANXiao-hui，WANGZhi-xiong

12.基于LBV数据变换方法的海岸带多光谱影像分类方法研究张成雯，唐家奎，米素娟，马毅，郭立萍，赵理君，王后茂，王春磊，ZHANGCheng-wen，TANGJia-kui，MISu-juan，MAYi，GUOLi-ping，ZHAOLi-jun，WANGHou-mao，WANGChun-lei

13.基于影像分割技术的LIDAR数据建筑物边缘提取马文，岳建平，曹爽，MAWen，YUEJian-ping，CAOShuang

14.基于参数点图的剖面自动连接算法刘钊，潘懋，LIUZhao，PANMao

15.基于ETM遥感影像的二滩库区水深反演研究孙涛，庞治国，潘世兵，葛德祥，SUNTao，PANGZhi-guo，PANShi-bing，GEDe-xiang

16.基于探索性空间分析的东北经济区城市竞争力研究侯光雷，王志敏，张洪岩，张正祥，HOUGuang-lei，WANGZhi-min，ZHANGHong-yan，ZHANGZheng-xiang

17.嘉陵江流域经济差异变动的空间分析张学斌，石培基，罗君，ZHANGXue-bin，SHIPei-ji，LUOJun

18.中国农林牧渔业劳动生产率时空分布均衡程度及趋势——基于新方法的验证程前昌，CHENGQian-chang

19.成都市土地供需关系系统动力学模型研究辜寄蓉，陈先伟，杨海龙，GUJi-rong，CHENXian-wei，YANGHai-long

20.基于DEM的黄土坡耕地地表糙度测定方法研究赵龙山，梁心蓝，张青峰，兰敏，吴发启，ZHAOLong-shan，LIANGXin-lan，ZHANGQing-feng，LANMin，WUFa-qi

21.基于元胞自动机的三江平原湿地景观时空演化模拟研究于欢，何政伟，张树清，潘欣，YUHuan，HEZheng-wei，ZHANGShu-qing，PANXin

22.中国氮氧化物排放区域差异及减排潜力分析王丽琼，WANGLi-qiong

23.连环湖他拉红泡重金属和营养元素的沉积记录孙丽，臧淑英，肖海丰，孙华杰，SUNLi，ZANGShu-ying，XIAOHai-feng，SUNHua-jie

24.基于ENVIZOOM面向对象的高海拔灌丛植被提取——以定日县为例张学儒，刘林山，张镱锂，张继平，聂勇，张华，ZHANGXue-ru，LIULin-shan，ZHANGYi-li，ZHANGJi-ping，NIEYong，ZHANGHua

1.基于相似度理论的时空变化定量描述方法夏慧琼，李德仁，郑春燕，XIAHui-qiong，LIDe-ren，ZHENGChun-yan

2.基于SOA的空间数据起源研究乐鹏，彭飞飞，龚健雅，YUEPeng，PENGFei-fei，GONGJian-ya

3.多源分布式CSW和WMS地理信息服务集成与互操作苗立志，伍蓝，李振龙，杨超伟，MIAOLi-zhi，WULan，LIZhen-long，YANGChao-wei

4.混合硬件跟踪定位的空间信息虚实配准武雪玲，任福，杜清运，WUXue-ling，RENFu，DUQing-yun

5.五种常用降水量插值方法误差时空分布特征研究——以深圳市为例邬伦，吴小娟，肖晨超，田原，WULun，WUXiao-juan，XIAOChen-chao，TIANYuan

6.基于混合像元分解模型的TM6/ETM+热红外波段地表比辐射率估算郑文武，曾永年，田亚平，ZHENGWen-wu，ZENGYong-nian，TIANYa-ping

7.K-T变换在监测小麦地表参数中的应用地理与地理信息科学 王军战，鲍艳松，张友静，屈建军，张伟民，WANGJun-zhan，BAOYan-song，ZHANGYou-jing，QUJian-jun，ZHANGWei-min

8.基于遥感影像的线状地物宽度变化规律研究邓玲玲，吕成文，尉雪敬，DENGLing-ling，LVCheng-wen，WEIXue-jing

9.阴影辅助下的面向对象城市建筑物提取周亚男，沈占锋，骆剑承，陈秋晓，胡晓东，沈金祥，ZHOUYa-nan，SHENZhan-feng，LUOJian-cheng，CHENQiu-xiao，HUXiao-dong，SHENJin-xiang

10.一种顾及先验知识与光谱信息的土地利用/覆被遥感分类方法尤淑撑，刘顺喜，YOUShu-cheng，LIUShun-xi

11.互联网资源与我国省域经济发展的关系研究孙中伟，张兵，王杨，牛建强，SUNZhong-wei，ZHANGBing，WANGYang，NIUJian-qiang

12.人口与经济发展的空间协调性分析及对策——以云南省为例李正，武友德，蒋梅英，LIZheng，WUYou-de，JIANGMei-ying

13.中国电子通讯设备制造业的区位选择研究高翔，GAOXiang

14.基于GIS的耕地连片性分析方法与系统实现郭姿含，杨永侠，GUOZi-han，YANGYong-xia

15.辽宁省海岸线时空变化及驱动因素分析孙才志，李明昱，SUNCai-zhi，LIMing-yu

16.珠海市土地利用空间格局与地形的相关性研究刘艳艳，吴大放，董玉祥，陈梅英，王朝辉，LIUYan-yan，WUDa-fang，DONGYu-xiang，CHENMei-ying，WANGChao-hui

17.CLUE-S模型原理与结构及其应用进展王丽艳，张学儒，张华，王卫，WANGLi-yan，ZHANGXue-ru，ZHANGHua，WANGWei

18.沿海城市人海关系地域系统脆弱性分类研究李博，韩增林，LIBo，HANZeng-lin

19.基于马尔科夫链模型的岱海地区气候变化周期研究张振锋，游广永，赵元杰，ZHANGZhen-feng，YOUGuang-yong，ZHAOYuan-jie

20.城市扩张对东莞市陆表温度的影响分析冯徽徽，刘慧平，朱寿东，白穆，FENGHui-hui，LIUHui-ping，ZHUShou-dong，BAIMu

21.陕西省山地太阳总辐射分布式模拟研究姜创业，王娟敏，孙娴，吴林荣，JIANGChuang-ye，WANGJuan-min，SUNXian，WULin-rong

22.基于需求层次理论的徒步旅游动机和体验效应分析肖胜和，XIAOSheng-he

23.民族县域旅游发展综合评价体系建立及实证研究——以黔东南苗族侗族自治州16个民族县域为例李瑞，殷红梅，LIRui，YINHong-mei

24.民族旅游真实性研究及保护模式探讨张补宏，徐施，ZHANGBu-hong，XUShi

1.论地理信息的尺度特性刘凯，秦耀辰，LIUKai，QINYao-chen

2.小波基及其参数对遥感影像融合图像质量的影响龚建周，刘彦随，夏北成，陈健飞，GONGJian-zhou，LIUYan-sui，XIABei-cheng，CHENJian-fei

3.基于水稻特征波段的决策树分类研究李杨，江南，吕恒，张瑜，苗翠翠，王妮，LIYang，JIANGNan，LVHeng，ZHANGYu，MIAOCui-cui，WANGNi

4.基于地图方里网的全球剖分系统耿晓晖，程承旗，宋树华，李大鹏，GENGXiao-hui，CHENGCheng-qi，SONGShu-hua，LIDa-peng

5.一种面向对象分类的特征分析方法郑毅，武法东，刘艳芳，ZHENGYi，WUFa-dong，LIUYan-fang

6.DEM采样间隔对地形描述精度的影响研究邓仕虎，杨勤科，DENGShi-hu，YANGQin-ke

7.融合多源数字信息的流域水系提取方法研究刘金涛，张佳宝，刘建立，李晓鹏，LIUJin-tao，ZHANGJia-bao，LIUJian-li，LIXiao-peng

8.温度植旱指数(TVDI)与多因子关系研究孙丽，吴全，裴志远，潘家文，SUNLi，WUQuan，PEIZhi-yuan，PANJia-wen

9.CAD数据空间参考的判断与参数获取韩雪培，涂琼，HANXue-pei，TUQiong

10.基于多波段分析的无阈值自动光谱角制图分类法樊彦国，李翔宇，张磊，孙元芳，FANYan-guo，LIXiang-yu，ZHANGLei，SUNYuan-fang

11.GPS可降水汽与MODIS可降水汽回归性分析侯建国，杨成生，张勤，蒋光伟，王宏宇，HOUJian-guo，YANGCheng-sheng，ZHANGQin，JIANGGuang-wei，WANGHong-yu

12.基于GIS的二维非结构化剖分网格优化赵晓东，王海龙，沈永明，ZHAOXiao-dong，WANGHai-long，SHENYong-ming

13.海面-地面系统中三维古地面反演计算的剥蚀算法研究王琳，钟鹤翔，谢志仁，WANGLin，ZHONGHe-xiang，XIEZhi-ren

14.河北平原第四纪地层划分研究刘立军，徐海振，崔秋苹，王娟，LIULi-jun，XUHai-zhen，CUIQiu-ping，WANGJuan

15.华北盆地埋藏地貌面与油气藏崔俊辉，吴忱，陈利江，刘芳圆，赵艳霞，秦彦杰，白洁，CUIJun-hui，WUChen，CHENLi-jiang，LIUFang-yuan，ZHAOYan-xia，QINYan-jie，BAIJie

16.地理与地理信息科学 中国湿地遥感研究现状与趋势评述赵惠，张海英，李娜娜，杨桂芳，ZHAOHui，ZHANGHai-ying，LINa-na，YANGGui-fang

17.基于ESDA的闽西发展不平衡格局动态分析陈文成，CHENWen-cheng

18.城市土地集约利用与经济增长的协整分析及因果关系检验——以江苏省无锡市为例翁翎燕，濮励杰，文继群，朱明，WENGLing-yan，PULi-jie，WENJi-qun，ZHUMing

19.基于循环经济理念的黑龙江土地可持续利用差异评价袁磊，雷国平，张小虎，YUANLei，LEIGuo-ping，ZHANGXiao-hu

20.基于环境一号卫星的内陆水体水质多光谱遥感监测朱利，姚延娟，吴传庆，张永军，陈静，王颖，ZHULi，YAOYan-juan，WUChuan-qing，ZHANGYong-jun，CHENJing，WANGYing

21.松嫩平原西部沙漠化空间格局及其变化的图形信息特征分析郭红，龚文峰，袁力，杜绍敏，范文义，GUOHong，GONGWen-feng，YUANLi，DUShao-min，FANWen-yi

22.水资源承载能力评价的熵权模糊物元模型杨秋林，郭亚兵，YANGQiu-lin，GUOYa-bing

23.遥感和GIS支持下的湘西北喀斯特山区县域农业生态环境脆弱度评价郑文武，曾永年，吴桂平，田亚平，邹君，ZHENGWen-wu，ZENGYong-nian，WUGui-ping，TIANYa-ping，ZOUJun

24.国外旅游研究领域Web点击流分析研究进展邵隽，吴必虎，SHAOJun，WUBi-hu

地理信息科学篇2

[关键词]Excel地理学科信息化教学尝试

1.研究课题的提出

随着计算机技术、多媒体技术、网络技术等现代教育技术的出现，教育环境和教育手段发生了变化。研究能够实现创新能力的培养，提高学生素质，充分利用现代信息技术和媒体手段的教育模式，成为新世纪教育教学改革值得深入探讨的重大课题。

学科信息化教学是在现代教育思想理论指导下，把现代教育技术所具有的教学功能和教学特点转化为学生智能发展的重要环节。目前，中学学科信息化教学存在着一些问题：一是把制作的课件作为向学生灌输知识的工具；二是片面追求教师教学的适用性，忽视学生学习的需求性；三是未能把已开发的教学软件与学科本身特点很好整合，更好服务与学科信息化教学。这些问题表现出现代教育技术在教学实践活动中尚未纳入到素质教育的轨道上来。因此，探索学科信息化教学的模式，更新教育教学观念，需要教师在教学实践中进一步研究。

我们知道：多媒体计算机作为一个现代教育技术的普通工具，利用Word、Excel、Powerpoint等办公软件进行文字处理、数据分析、报告编写，可直接结合到课堂教学的实践中，完全可以把计算机作为一种教师教学与学生学习的普通工具来使用。Excel工作表在中学地理课堂教学中，应用于地理数据资料的统计与分析、地理统计图表的制作与判读，具有实施课堂探索性学习活动，培养学生的能力，提高学生的素质，实现地理学科信息化教学的潜在功能。

2地理教学运用Excel的可行性

2．1地理教学实践的需求：

在高中地理知识内容的学习与掌握过程中，地理统计数据是一种不容忽视的学习资源。例如：世界气候类型的分析与判断；河流径流的流量与变化；人口增长的情况与变化；大气温度和气压的变化；全球各纬度降水分布变化；大气中二氧化碳含量的变化；工农业生产的结构变化；环境污染指数的变化等等统计数据和图表资料，能够运用Excel的数据分析和图表制作功能，结合到教学的实践中。

2．2高考能力立意的导向：

《2001年普通高等学校招生全国统一考试说明》指出高考以能力立意为主，在"能力要求"的要点中明确要求学生：④熟练使用和说明各种自然要素和社会经济的统计资料及图表，并能根据要求绘制简单的地理图表；⑦运用地理事实材料（包括数据材料、图表材料）简单地推导或定性地说明地理规律和原理；⑧使用和分析各种资料（包括数据材料、图表材料），进行地理信息的提取、认定、判断及反思；⑨比较、分析、评价地理事物和现象，并尝试创造性地解释和解决地理问题；⑩在规定的时间内，完成各种地理计算或逻辑推理过程，进行文字准确、条理清楚、逻辑严密的表述。这五点能力要求包含着掌握地理数据资料的统计与分析、地理统计图表的制作与判读能力。因而，在教学实践中，利用Excel进行地理信息化教学的尝试具有很强的实用价值和现实意义。

3Excel与地理课程整合的理论依据

课程整合把信息技术看作是各类学习的一个有机组成部分，在课程的学习活动中有机结合使用信息技术，将更好地完成课程教学目标。根据地理教学的需求，Excel能够提高地理知识学习的效果。具体体现在下列几个方面：

3．1任务驱动式的教学过程

Excel以各种各样的地理课程主题任务进行驱动教学，有意识的展开信息技术与地理学科相联系的横向综合的教学。创设出真实性的问题情景，使学生置身于提出问题、思考问题、解决问题的动态过程中进行主动性学习。学生在完成学习任务的同时，也就完成了所需要掌握的学习目标的学习。

3．2作为学生学习知识和提高技能的认知工具

在地理课堂教学中，学生把Excel作为获取地理信息、探索问题、协作解决问题的认知工具，对这种工具的使用要像使用铅笔、橡皮那样顺手、自然。

3．3能力培养和知识学习相结合的教学过程

在现代教育观念中，学生学习的重心不再是仅仅放在学会认知上，而是转到学会学习、掌握方法和培养能力上，包括培养学生的"信息素养"。学生利用Excel解决问题的过程，是一个充满想象、不断创新的过程，同时又是一个科学严谨、有计划的动手实践的过程，它有助于培养学生的创新精神和实践能力。

3．4"教师为主导，学生为主体"的教学模式

在Excel与地理学科信息化教学的整合模式中，能够体现学生的学习主体性，充分发挥学生在学习过程中的主动性、积极性和创造性。学生被看作知识建构过程的积极参与者，学习的目标和任务都要求学生主动、有目的地获取信息材料来实现。同时，教师是教学过程的组织者、指导者、促进者和咨询者，教师的主导作用可以使教学过程更加优化，这是教学活动中的重要环节。

3．5个别化学习和协作性学习的和谐统一

Excel给我们提供一个开放性的教学实践平台，使每一位学生可以采用不同的方法来完成同一个任务，这种个别化教学策略对于发挥学生的主动性和进行因人而异的学习是很有帮助的。同时，教师也可以要求多个学生能对同一问题发表不同的观点，并在综合评价的基础上，协作完成学习任务，培养了学生具有协同工作的精神。

4地理教学运用Excel的案例

4．1案例一：我国部分河流径流季节变化数据表：

根据我国东北地区、西北地区和南部地区河流径流的十二个月份径流量数据表，要求学生程序化完成下列学习过程（教师针对性地进行个体或全体的辅导与纠错）：

①利用计算机Excel绘制统计图表，

②分析三条河流径流季节变化的特点和原因，总结其变化规律；

③比较和评判三条河流在我国的分布地区；

④运用计算机Excel独立（或小组为单位）编写分析报告；

⑤尝试性提出调节三条河流径流季节变化的措施。

⑥全班集体流学习（表达、共享学习成果）。

4．2案例二：部分国家人口出生率、死亡率和自然增长率的统计数据表：

根据不同国家人口的出生率、死亡率和自然增长率数据表，要求学生程序化完成下列学习过程（教师针对性地进行个体或全体的辅导与纠错）：

①利用计算机Excel绘制统计图表；

②分析不同国家人口变化情况及其原因；

③比较两类国家人口变化差异，找寻两类国家存在的人口问题；

④运用计算机Excel独立（或小组为单位）编写分析报告；

⑤尝试性提出解决两类国家人口问题的措施。

⑥全班集体流学习（表达、共享学习成果）。

4．3案例三：某地各月平均气温和降水的统计数据表：

根据某地区（世界各种气候类型）各月平均气温和降水量数据表，要求学生程序化完成下列学习过程（教师针对性地进行个体或全体的辅导与纠错）：

①利用计算机Excel绘制统计图表；

②分析该地平均气温和降水的季节变化特点和原因，总结其变化规律；

③判断该地的气候类型及其分布规律；

④运用计算机Excel独立（或小组为单位）编写分析报告；

⑤尝试性制作反映该种气候类型不同变式（两种）的气温和降水统计图表。

⑥全班集体流学习（表达、共享学习成果）。

5Excel与地理课程整合的新模式

Excel与地理学科教学的整合模式：教师根据地理教学目标对教材进行分析和处理，决定呈现什么教学内容，并以课件或网页的形式呈现给学生。学生接受到学习任务以后，在教师的指导下，利用教师提供的数据材料（或学生自己查找信息）进行个别化和协作式相结合的自主探索性学习，利用信息技术完成学习任务。最终，师生一起进行学习评价、反馈。整个教学过程如下图所示：

经过一学年高中地理的教学，实践运用Excel进行地理学科信息化教学的尝试，形成了中学地理课堂以学生为主体探索性学习的新型教学模式的实施方案与步骤：

①提取地理数据（问题学习的科学依据）

②制作统计图表（基本技能的训练应用）

③分析原理规律（地理思维的能力训练）

④发现研究问题（探索性学习）

⑤解决实际问题（创造性学习）

⑥交流问题结论（学习成果的表达与共享）

6地理教学运用Excel的价值取向

6．1营造现代信息化的学习氛围：

学科信息化教学首先表现为现代信息技术与学科教学资源信息环境的创设。教学实践中，Excel的地理统计数据为学生提供了第一手客观、科学的地理电子表格数字材料，丰富教师教学与学生学习的教育资源。统计数字资料展示给学生一个学习与思维的信息化空间。培养学生的实践、求实的地理科学的人文精神。

6．2转变教师的教具为学生的学具：

学科信息化教学的思想与观念变革在于教师应当把教学的教具转化为学生的学具上来。教学实践中，Excel可作为学生主动性学习的学具，学生从电子表格中的学习资料通过运用信息技术分析手段，展开操作，制作地理统计图表，完成从文字数字资料的认识到直观、形象的图表分析、判断。培养学生在计算机上处理数据表格的能力，应用计算机处理手段绘制地理数据统计图表的技能。形成素质教育的施教对象全体性。

6。3形成课堂主动探索性的学习过程：

学科信息化教学的思想与观念变革在于学生应当从被动的接受性学习中解脱出来，实现主动地探索性学习。教学实践中，应用Excel制作地理知识的相关统计图表进行地理现象、规律、原理的分析、比较、归纳、概括，解释地理原理和成因，总结地理规律。学生主动发现问题、提出问题与解决问题，激发学生的求知欲望，体现素质教育的课堂学生主体性。

6。4促进学生智能素质的发展与提高：

学科信息化教学的思想与观念的变革在于教师应当从单纯重视知识内容学习的传统教学转化为重视学生智能开发的目标导向教与学。教学实践中，利用Excel引导学生分析统计数据与图表，提高学生的读图、析图的能力。同时，培养学生在公众面前表达自己观点的能力和学会倾听并总结他人的意见，取得学习成果的共享与交流。使得学生学到知识，又掌握基本的技能，促进素质教育的培养能力多样性。

6．5现创新能力与实践能力的培养：

学科信息化教学的思想与观念变革在于培养具有实践能力和创新精神的人才。教学实践中，Excel电子表格数据与统计图表的转换，及其图表的不同变式转换，引导学生从实践中发现问题、分析问题、创造性地解决问题，回到实践中加以应用。充分体现现代教育以学生发展为本的新理念，实现素质教育的教育目标全面性。

[参考文献]

[1]中央电教馆.《中小学信息化教学研究及信息化平台资源库建设与应用》课题实施方案.课题领导办公室文件汇编，2001年3月

[2]陈至立.《抓住机遇，加快发展，在中小学大力普及信息技术教育》.中国教育报，2000年11月07日

[3]章剑卫.《基于课程整合的新型信息技术课程模式》.浙江教学研究，2000年第2期

地理信息科学篇3

【关键词】地理信息系统；环境科学；应用

近些年来，随着环境污染程度的加强，人们开始逐渐关注环境保护问题。很多人都投入了环保的大军当中。在环境科学中，有很多新技术都得到了应用。地理信息系统就在这个过程中得到了有效的应用。地理信息技术能够实现人工与电脑之间的互相配合，性价比比较高，也能够收到良好的应用效果。

1地理信息系统的基本概述

地理信息系统的应用，实际上是将计算机系统与数据系统进行结合的产物。同时，还在这个过程中展开了相应的管理。目前，这项技术在各个领域也得到了广泛的应用，也体现出其特有的优势。在地理信息系统中，能够提供相应的分析与操作功能，能够进行投影变换、测距和统计等功能，在这个过程中，地理信息系统支持进行用户拓展，同时也能够实现外部应用程序的开放使用。在地理信息系统中，有一种特殊形式的地理数据库，这期间包括空间数据和属性数据等。将地理信息系统应用在不同领域中进行应用，需要不同的精度和比例。

2地理信息系统技术在环境科学中的应用

2.1地理信息系统在环境管理当中的应用

目前，我们国家的各级环保部门都需要进行环境监测。在监测过程中，应用地理信息系统，实现对各级环境资源的监测。监测的环境资源包括有大气质量资源、生物资源、声音资源和社会资源等等，将这些资源作为数据，并对这些数据信息进行统计和规划。同时，将这些数据进行有效的整理，为之后的数据统计和分析做好准备，将其应用在日后的土地规划与利用工作当中。

2.2地理信息系统对环境进行影响评价

地理信息系统能够对环境中的相关数据进行集成化管理，也能够对地下水质性能和对土地资源进行有效的应用，在应用信息系统的过程中，能够更好的对环境影响进行评价和分析，并未环境保护提供相应的策略。在这个过程中，工作人员能够建立起环境数据模型，加强对环境的保护和监控。近年来，已经加强了地理信息系统在环境分析中的应用，也就更好的进行了环境监测与保护，提高了环境保护工作的重要性。

2.3地理信息系统在面源污染中的应用

在所有环境污染现象中，面源污染的特点是比较鲜明的，这种污染对周围地域的影响也比较大。在面源污染发展的过程中，导致这种污染类型产生的原因是非常复杂的。所以，对于面源污染的研究已经成为环境科学检测中的重要一环。在对面源污染进行分析时，应用地理信息系统，能够对面源污染的模型以及像一个的地理资源进行有效的分析，对面源污染对周围环境与河流造成的影响进行了详细的分析。

2.4地理信息系统在水资源管理分析中的应用

环境污染中，水资源污染是一种比较常见的污染类型。将地理信息系统应用于水资源管理中，能够利用对数据的分析，来对周围的场地变化和地形变化等进行检测，并能够对其他的环境数据进行有效的管理。在这个过程中，能够将地理信息系统与其他应用程序之间进行有效的联系，这样就使得水资源污染的复杂性显著减弱。在具体实施的过程中，研究人员会利用地理信息系统建立一个系统，这个系统能够对当地的水质量和水文质量进行分析和维护，这样就能够达到对水资源的全面管理，并解决水资源污染问题，与此同时，还能够对以后的水资源污染现象进行有效的预防。

2.5地理信息系统对水管网进行管理

在地理信息系统的应用过程中，能够利用相应的数据对二位矢量拓扑关系进行有效的构建，这样就能够将地理信息系统的网络分析功能更好的体现出来。这样就能够利用地理信息系统来进行城市排水管网的规划与构建。现阶段，利用地理信息系统对城市的水管网进行有效的构建，已经成为城市水管网构建中一项非常重要的手段，地理信息系统的这些功能，也在城市水管网的构建中，得到了广泛的应用，也发挥了其重要的作用。

2.6地理信息系统对近海水域的管理

在环境污染当中，水资源污染有时候是由于污水排放导致的近海水域的污染，这样的污染现象也占据了很大的比重。因此，对近海水域污染的管理工作近年来也是非常重要。建立一个合理的模型来对近海水域进行必要的分析和模拟是非常重要的。应用地理信息系统技术，能够对遥感数据进行有效的分析和处理，并在此基础上进行建模和分析，这样就能够将统计起来的数据进行充分的结合，也能够利用这种系统对近水海域中的海洋漂浮物进行了具体分析与应用。

2.7地理信息系统应用在环境监测中

利用地理信息系统对环境进行实时监测，能够利用其系统内部的数据分析功能对环境中的各项数据进行实时的分析和存储，这样就能够有效的帮助研究人员进行数据的分析与整理，并针对相应的数据完成对环境监控工作方案的设计。在这个过程中，研究人员需要对所选区域的环境场地进行监测，并针对具体情况进行具体分析，这样就能够在一些地表和相关设施中发现潜在的污染源，也就能够加强对此部分环境的保护力度，为环境治理提切实有效的策略。

3结语

总而言之，地理信息系统发展的已经越来越成熟，其在社会生活中的各个领域的应用也显得更加广泛。新的形势下，应该加强地理信息系统在环境科学中的应用，使得我们国家的环境保护工作能够取得进一步进展。相关人员也应该不断加强研究，使得地理信息系统技术变得更加完善和成熟。

参考文献

[1]马宇航.地理信息系统技术及其在环境科学中的应用[J].黑龙江科技信息,2015(35):101.

[2]章永志.顾及我国地理特点的全球空间信息多级网格理论与关键技术研究[D].武汉：华中科技大学,2014.

地理信息科学篇4

1.1教材针对性不强

针对地理信息科学专业而言,测量成果是地理信息系统的主要数据源之一,测量学是采集和获取地球空间定位数据,建立基础地理信息库的一门测绘类课程,[3]但目前大部分有关测绘综合实习的教材都倾向于测绘类专业,没有针对地理信息科学专业的教材,且教学大纲和内容具有滞后性。因此,在教材方面应针对地理信息科学专业的特点制定测绘综合实习教学内容,着重强调对测量学理论知识的弥补与扩张,强调其与地理信息科学的对地观测体系、遥感、信息科学等方面的密切结合,更好地为数字地球、智慧城市建设服务。

1.2测绘实践实验课时数偏少

随着测绘科技的发展,新方法、新仪器都导致了教学内容的增加,从而导致本专业学生在有限的测绘实习课时内只能掌握基本仪器如水准仪、经纬仪的实战操作而对全站仪等先进电子测量仪器仅限于认识层面,造成许多学生不会操作全站仪。需增加测绘综合实习课时以便学生在充分了解水准仪、经纬仪的基本构造、原理的基础上具有熟练的实际操作技能,此外还能让学生有充分时间了解全站仪并熟练应用全站仪进行角度、高差等测量。

2教学观念和教学方法的改革

注重教学形式、教学内容及有效地组织教学活动可以最大限度发挥实践教学的成效,能更好地促进理论教学和培养社会需要的人才。[4]我校地理信息科学专业相关老师和领导非常重视企业平台等在测绘实践课程中的作用,积极与南方测绘、南通测绘院等企业建立校企联合,以这些企业为依托建立测绘产学研实践教学基地,以达到资源共享。这种校企联合办学的模式有效地解决了学校教学资源不足的缺点;同时在参观中学习是一种很好的教学方式,通过测绘实例展示和工程技术人员的现场讲解激发学生的专业兴趣。测绘综合实习采取了相对自由的教学形式,在实践教学方法上引入了引导式教学模式,学生由被动学习转为主动学习,强调学生的动手能力。

实践环节开始前,对全班学生进行分组,确定实践任务要求学生提前预习;老师主要是布置相关任务,介绍测绘工作流程和大致方法,讲解工作要领和注意事项。具体的测绘工作由实习小组独立完成,以提高学生之间的团队协作能力。在测绘实习过程中,指导老师进行现场指导并随时对学生提问,要求学生有针对性地回答教师提出的问题。此外,为了避免团队中个别学生的滥竽充数现象,在实践中要求每个学生都会使用测量仪器并熟练了解各项技术标准,直到满足技术要求为止,最终提交的实验报告要求每人独立完成。当测量结果误差超限时,鼓励学生独立思考分析误差产生的原因,应重测直到实验数据满足技术精度要求为止,达到提高学生分析问题、解决实际问题的能力并养成良好的测量习惯。

3综合实习成绩评定方法的改革

通过加强实践教学的管理和考核可以很好地提高实践教学的成效。测量学实验课是认识测量仪器和巩固理论知识的基础,通常是根据实验课时数与理论课时数的比例关系,确定实验课的考核评分办法确保每个学生具有单独进行仪器操作的机会。测绘综合实习主要过程是通过团队协作完成相应实际任务,是对学生测量技能的提高阶段,对学生进行分组,每组8人左右。在实行新的教学考核方式以前,实习成绩的评定往往是对每个小组进行整体打分,个人考核是由组长在小组内进行比较、权衡,这样缺乏纵向的、组与组之间的比较,且组长往往顾及同学情谊平均分配成绩,不能很好体现埋头苦干同学的付出。为了改善这种平均主义的现象,实习考核改变了以前以实习小组为单位考核的办法,考核对象细化到每位学生,按照其出勤、实习表现、分析测量误差的能力表现等多方面、多角度进行考核。同时,考核成绩与学生在测绘实习过程中团结协作、吃苦耐劳、勇于奉献的精神相结合,全面考核学生的测量业务能力和综合素质,具体评价指标为:出勤占10%,主要反映学生学习和参与的积极性;仪器操作能力、数据处理和分析能力、绘图能力考核占50%,该项考核指标是从学生的专业技能方面考虑;团结协作能力占20%,由小组组长和组员认定;实习报告占20%。学生的实习报告内容主要包括:实习技术总结和分析、实习心得体会和对实习及教学方式的意见与建议。考核机制的改革有效地促进了学生主动参与实习的积极性,动手能力和专业兴趣有了明显提高,增强了专业素养。通过目前2011级学生专业实习的效果和反馈情况看,这种考核有效地促进了学生的学习动力、巩固了学生测量技能。

地理信息科学篇5

【关键词】信息技术教育教学 地理学科 整合 反思

随着2005年农村中小学现代远程教育工程的实施,农村中小学的教育教学方式也经历了一次历史性的变革。信息技术的推广与普及对教育的均衡发展具有极大的推动作用,它成为教学中超大容量的信息库,解决了长期困扰师生的几大难题:资源缺乏和单调,传统教学手段无法给予学生更为直观、生动的展现,学生掌握知识不牢,学习兴趣不高,导致整个教学质量低下。作为一名初中地理教师和远程教育工程项目管理员,笔者特别注重将信息技术同地理学科予以整合,加强应用,作好推广。

一、信息技术与地理课程的整合,丰富了教学资源,改变了教与学的方式

作为一门自然学科,中学地理学科的教学内容,牵涉到方方面面,都是以一定空间分布作为基础的。教学中牵涉到某个地理事实、地点或者地区,无论其大小,应该在落实在地理空间上,也就是地图中。通过地图,判断其地理位置的特点、周围的环境及其相互影响。中学地理学科还具有通过地图、地球仪、虚拟地球、地理信息系统等表现出来的“空间性”,所以学生感觉得很难。地理教学需要海量的各类资源,用以给予学生更为直观的感受。若仅仅依靠课本和教师的空洞讲解,学生的感知是枯燥和单一的。课堂上由于缺乏必要生动的辅助资源,教师的课堂通常是满堂灌,把课本说完了事。久而久之,学生对地理学科的兴趣就会丧失,一门本来很精彩的学科却变成了最难学的科目,从本校前几年调考的情况来看,学生的合格率仅为40%,优秀人数更是不足10%,广大地理教师也很困扰。信息技术特别是农村中小学远程教育工程实施以来,给广大师生的课堂带来了福音,通过电脑,资源丰富了,形式多样了,利用声音、光影,学生能够很直观地看到世界各地的景观;通过动画演示,对于经纬线的原理、各种地形、气候的成因就有了生动形象的掌握,学生的印象也很深刻。记得在上《地球与地球仪》这课时,笔者给学生展示了Google Earth,课堂惊呼了,学生一下子就搞清楚了地球的形状、大小、经纬网、海陆分布,完成了课时计划,直到下课,学生还不让走。这若是在以前,可能需要三四课时的教师个人表演,空洞描述,学生的掌握情况也不是很好。通过现代教育手段,直观展示,课堂效率自然得到了提高。立体全方位的感官刺激也让学生的学习兴趣自然得到激发。

在教学中,个体差异是普遍存在的,每一个学生在学习期望、发展潜力、学习风格、学习状态和学习水平等各方面都有自身的特点和要求。传统的教学方式,数十名学生面对同一个老师,听同样的课、看同样的书、做同样的题。这种教学在满足了学习基本需要的同时,必然抹杀了学生个体的发展。每个学生的学习都是不充分的。地理同时也是一门探索学科,课堂的延展性也很强。由于资源丰富,能够使学生根据自己的学习情况通过自己上网,查找相关资源,选择资源强化训练或是拓展提高,有效解决了传统课堂上学习成绩好的学生吃不饱、学习能力欠缺的学生吃不了的现状,这也体现了因材施教的理念,能够培养学生勇于探索的科学精神。

二、信息技术与地理课程整合促进了农村中学地理教师的专业成长

以多媒体和网络为标志的信息技术革命,正以惊人的速度改变着人们的生产方式、工作方式、生活方式和学习方式。地理教学与多媒体网络的友好结合,也在改变着地理教师的工作方式。在实践中,若把传统与现代的教学方式进行对比,不难看出:过去,地理教师备课总要依赖教科书和教学参考书。现在,备课除了教材以外,还要花大量时间上网查找各种资料、制作课件;过去地理教师上课,凭的是一支粉笔一张嘴,一本书一张图,充当演员或导演。而现在的地理教师更多的是培养学生获得信息的能力,充当学生的协作者和合作伙伴。地理教师的主要任务是为学生的学习创设学习情境和进行指导。地理教师的行为将由单一的演示讲解,变为演示讲解、指导、引导、激励、组织等。

在农村中,学地理是个薄弱学科,没有专任教师,很多是由其它主要学科的教师兼任的,而由于地理教学专业性强,地理教师的专业素养亟待提高。一方面苦于没有专业的培训,另一方面又由于是兼任,时间不允许教师潜下心来去做专业的研究。信息技术特别是远程教育工程给地理教师相关学科素养的提高创造了有利条件,地理教师通过专题学习网站、远程学科培训,边教边学,不断加强自我素质的提高,以适应新环境下的地理教学,一批半路出家的地理教师也迅速成长起来了。

三、信息技术与地理学科的整合要避免走向几个误区

现代化的教育教学手段让课堂更充满生机,教师更省事,学生学习也很轻松,但是对于信息技术与地理学科的整合,笔者认为,要避免走入以下几个误区。

1.不能以在线演示代替实物展示

信息技术环境下的资源演示很低方便,也很生动立体,但总是一种视觉的表面,如果学生不能有一些亲身的感受,对于知识的掌握仍然只停留在表层上。比如Google Earth在演示地球的形状及经纬网方面的确方便,但如果仅仅这样,学生对于地球仪及经纬网的掌握就不能落实到实物上,所以即使各种课件对于演示相关知识形象生动,但在这样的课程中,像实物地球仪仍然是不可缺少的。

2.不能以资源的信息展示代替师生的动手实践

地理学科中有很多对于我们生活的现象予以阐述解释的内容,如气候的成因,人们的生活习惯,经济的特色等等。如若仅仅课堂上资源的讲授,不让学生去亲身感受自己生活的环境,学生对此的掌握也始终停留在字面上,同时也背离了地理这门学科与实践相结合特色。如等高线的理解,就应该让学生通过动手、观察模型,去感知并形成同实物相结合的认知感受,这才有利于学生对此类知识掌握得更为牢固。

3.不能用信息技术代替传统的教学方式

地理信息科学篇6

关键词： 地方本科院校 信息管理专业 实践教学 教学改革

1.引言

在高等教育大发展的新形势下，地方本科院校均已开始转变观念，以培养应用型人才为基本目标开展教学和科研活动，这一转变符合地方经济建设和社会发展趋势。所谓应用型本科院校是指介于研究型高校和高职高专之间的一种高等教育的类别或类型，它是一种以应用型人才培养为主要任务和目标的办学层次，区别于以培养研究型人才为主的研究型大学和主要培养技能型人才的高职高专[1]。

应用型本科院校发展目标的制定，必须建立在自己的办学特色、办学质量和效益之上，要紧紧围绕应用型创新人才的培养进行。一方面要大力培育自身特色，提高应用型本科院校整体办学实力和核心竞争力。另一方面，必须从实际出发，围绕社会需要，培养应用型创新人才[2]，[3]。

在地方应用型本科院校定位下，培养的学生应该是以应用型为主的人才，而应用型人才应该具有较强的实践能力，要培养学生的实践能力，加大实践教学力度，提高学生实践能力。然而，通过对国内很多地方本科院校信管专业实践教学培养方案的了解，目前很多院校仍旧存在以下问题，比如：

（1）缺乏地方服务意识，在人才培养方面，特别是在实践教学方面，地方特色不是很鲜明，不能体现学校的培养目标。

（2）实践环节设置不合理，很多课程的培养仍旧按照传统本科院校的培养模式进行，实践模式陈旧，不能激发学生的学习兴趣和热情。

（3）实践考核方式不尽合理，考核结果不能真实反映学生实际的知识掌握水平，不能有效调动学生的实践积极性。考核中，不能将服务地方水平作为一项考核指标，偏离地方院校的培养主旨。

本文针对应用型本科院校信管专业人才培养中实践教学存在的问题，提出一种实践教学改革方案，主要通过增加实践环节，加大实践力度；选取与地方相结合的课程设计和毕业设计，提升地方服务水平；建立实践创新平台，提高实践能力；改革实践课程考核方式，强化实践效果，以此，提高地方本科院校学生实践能力，为地方培养出更多的应用型信管专业人才。

2.改革措施

（1）增加实践环节，加大实践力度。形成以课程为载体，以课堂实践、课后实践、课程设计和毕业设计为环节的信管专业实践新体系。对于专业课程增加实践课程课时，对实践课要求有具体的实践内容和考核标准，要求学生充分利用实践课自己动手，提高实践能力。每门主干专业课程增加课程设计，通过课程设计，让学生充分利用课程所学知识，解决实际问题。同时，更新毕业设计题目，加大毕业设计考核力度，强化毕业设计效果。

形成以认知实习、生产实习和毕业实习为形式的实习渠道。大一新生进行认知学习，了解本专业的就业岗位，大三学生增加生产实习，提高学生实际动手能力，大四学生强化毕业实习，实现学校和就业之间的顺利过渡，提高学生实践能力和动手能力，提升学生职业化水平。

另外，培养应用型人才离不开有行业实践经验的教师。应用型本科院校教师的工作经历绝大多数是从学校到学校，对企业的工作流程和运作模式了解甚少，对地方的需求也了解很少。学校要制定有利于应用型人才培养的人事制度，引导教师到产学研基地挂职，鼓励教师服务地方。一方面，鼓励教师到生产第一线，去企业学习锻炼，提高实践能力。另一方面，鼓励教师深入地方实际，了解地方需求，真正做到为地方服务。

（2）增加与地方实际相结合的课程设计和毕业设计，提升地方服务水平。课程设计学生是完成某一门课程后进行的阶段性教学内容，是锻炼学生实践能力的主要途径；毕业设计是学生完成教学计划规定的全部课程后进行的综合性实践教学阶段，是信息管理专业重要的培养环节，是检验学生学习质量的一项重要指标。随着教育的发展，社会环境和教育环境的变化，很多地方本科院校信息管理专业课程设计和毕业设计暴露出一些问题[4]。因此，需要对已有的课程设计和毕业设计进行改革，结合地方实际，探索一条新的毕业方法和途径。

由于地方应用型本科院校培养的毕业生主要是为地方服务，课程设计和毕业设计的选题一定要结合地方实际和地方特色。对于信息管理专业而言，可以设置一些结合“三农”特色的信息管理系统设计与开发题目，设计一些结合地方旅游的信息管理系统设计与开发题目，结合地方工业的信息管理系统设计与开发题目。鼓励学生下基层，去企业，结合基层和企业实际做毕业设计。这样，一方面锻炼了学生的实践动手能力，由于设计能解决一些实际问题，为学生就业提供了有效渠道。另一方面毕业设计能够解决一些实际问题，为地方服务，符合学校的办学宗旨。对学生、学校和地方来讲，获得三赢效果。

（3）建立实践创新平台，提高学生实践能力。可以通过开放学校部分实验室，给学生提供实践创新平台。实践创新训练遵循自愿、公开、公平原则，以自主工程训练为平台，选拔创新训练核心学生进行创新实践。以“大学生研究训练计划”、“ACM程序设计大赛”、“挑战杯”等竞赛为平台，鼓励学生积极参与，开展创新活动，提高学生实践能力。

（4）改革实践课程考核方式，提升实践水平。一方面要考核学生实践成果的知识性和合理性，另一方面要考核学生实践成果的服务地方性，能否真正解决一些实际存在的问题。并制定合理的评价制度，制定“学生自荐―学生评审―教师评审”的课程设计评价制度，主要由学生自己对设计结果进行评价，辅以教师参与评价，提高学生参与实践的积极性。

3.结语

本文针对地方本科院校信息管理专业发展过程中，实践教学存在的一些问题，提出增加实践环节、将服务地方引入到实践环节的各个部分等改革方法，旨在进一步提高学生实践能力和服务地方能力，为地方培养出优秀的应用型人才。

参考文献：

[1]陈解放.应用型人才培养的国际经验借鉴[J].北京联合大学学报（自然科学版），2005，（19）2：30-34.

[2]潘懋元，车如山.略论应用型本科院校的定位[J].高等教育研究，2009，30（5）：35-38.

[3]孙泽平.关于应用型本科院校人才培养改革的思考[J].中国高教研究，2011，4：55-57.

[4]李启锐，彭志平，陈晓龙，等.地方应用型本科院校计算机专业毕业设计改革[J].计算机教育，2013（008）：47-50.

地理信息科学篇7

一、运用链接思想、建立高度的整合方案

到目前为止,在计算机辅助教学这个领域中,市场上已有一定数量的理科教学软件,但能够真正适合教学的却不多,加上教师自制课件的水平又不是很高,很容易造成“低水平重复”的现象。因此需要寻求计算机辅助教学软件开发和应用的新路子。比如可以由教师和学生根据教学的需要自己组合运用多媒体信息资源的教学软件,老师和学生可以根据教与学的情境和教学平台,选用、增删、修改已有的软件,或方便地制作新软件,为教学服务。

在素材资料库的建设方面,中学理科教师应该成为信息技术与学科教学整合的先行者。目前许多教师在网络上已建立了自己的网站,并把自己制作的课件、教案、等放在该网站中,同时还把其他网站已有的课件通过链接功能融合到自己的课件里,以把教学实践过程中制作的每一个课件链接起来,通过长时间教学的积累,逐步建立一个完整的教学课件体系。这样其他教师和学生也可通过网络共享自己的课件,这样提高了课件资源的利用率,充实了网上学科资料库。

因此理科教师应根据教学实际,运用链接思想,充分利用现有条件下的网络、多媒体信息资源库和教学软件,从中选取适合自己教学需要的内容来制作课件,从而适应不同教学情境的需要,彻底改变教学软件在设计、开发和使用上的相互分离的局面,使计算机辅助教学在课内或课外的运用朝着信息技术与学科教学整合这一更广阔、更深层的方向发展。

二、课堂实验与课件演示实验相结合

1.中学物理、化学、生物三门学科均是实验科学,具有很强的实践性,实验教学和演示实验是中学理科教学的重要组成部分。但在理、化、生课堂的学生实验和演示实验中,由于受到常规实验仪器、实验材料、危害程度等条件的限制,实验效果不如人意。而采用模拟型实验教学模式,通过多媒体技术模拟实验的辅助,模拟一些重要的且在目前条件下难以完成的实验,弥补常规实验的不足,提高实验的演示效果。

由此可见,通过信息技术与中学理科实验的整合,可以突破常规实验条件的局限,所以我们应当充分发挥信息技术的特长,对那些难以观察到的、复杂的、困难的实验进行模拟,使之成为常规实验的补充,并与常规实验有机地结合起来,使实验教学上升到一个更高的层次,从而有助于学生发现规律、形成概念、获得新知,提高学生的科学文化素质和实验技能。

2.在传统的理科实验室,由于怕发生意外和造成实验仪器的损失,许多实验室的规章制度对学生进行了诸多限制;由于实验条件的限制,实验结果往往和理论不一致,甚至出现相反的数据;有些实验材料的选用和实验产物的排出,有悖现代环保意识。这一切无不暴露出传统实验室的弊端。

网络虚拟实验是在网络中创建出一个可视化的三维物件环境,其中每一个可视化的三维物体代表一种实验对象,学生可通过鼠标的点击及拖动操作,进行虚拟实验。这种虚拟实验室为学生提供了全方位的开放性操作环境,使学生在课堂上实现了虚拟世界的真实体验。信息技术与理科实验教学整合能够培养学生观察实验、自主模拟实验,归纳、总结、抽象成所需知识和技能的能力,并促使学生建立科学的世界观。

三、充分利用网络资源,促进课堂教学

进入网络时代后,网络环境为师生提供了丰富的资源库,网络资源的开发和利用已成为一个现代教育工作者必备的信息素养。网上资源具有信息量大、更新速度快的特点,它为我们提供了同步教学、优秀课件等多种资源,且处于动态的更新之中,通过下载这些优秀课件、优秀习题,再作进一步的组织加工就能设计出适合自己风格的课件,为提高课堂教学正效果服务。

地理信息科学篇8

关键字地理信息系统发展趋势环境科学应用

中图分类号： B845 文献标识码： A 文章编号：

1、地理信息系统的发展趋势

目前，GIS界的几个前沿研究课题和发展趋势是：

1.1Interoperable GIS

随着GIS在各种应用领域的迅速扩展，GIS 本身的功能和结构也发生了很大的变化。地理数据的继承与共享、地理操作的分布与共享、GIS 的社会化和大众化等客观需求使得尽可能降低采集、处理地理数据的成本，实现地理数据的共享和互操作成为共识。

为此，美国成立了 Open GIS Consortium，旨在利用其提出的开放地理数据互操作规范（OGIS）给出一个分布式访问地理数据和获得地理数据处理能力的软件框架，各软件开发商可以通过实现和使用规范所描述的公共接口模板进行互操作，从而解决上述问题。目前，OGIS 规范初具规模，很多 GIS 软件开发商也先后声明支持该规范。国内的一些具有战略眼光的 GIS 软件商也在密切关注着 OGIS 规范，并已着手开发遵循该规范的基础性 GIS 软件，这些都引导着 GIS 向着 Interoperable GIS的方向发展。

1.23D and 4D GIS

GIS 处理的空间数据，从本质上说是三维连续分布的，但目前，GIS 的主要应用还停留在处理地球表面的数据上，大多数 GIS 平台都支持点、线、面三类空间物体，但不能很好地支持曲面（体），因为三维 GIS ( 在数据采集、系统维护和界面设计等方面要比二维GIS( 复杂得多，若数据是地表以上或以下的，则不得不先将其投影到地表，再进行处理，也就是说，系统以二维的形式来处理任何数据。这种试图用二维系统来描述三维自然现象的方法，必然存在不能精确地反映、分析和显示三维信息的问题。

故而，三维GIS(目前的研究重点集中在三维数据结构的设计、优化与实现，体视化技术的运用，三维系统的功能和模块设计等方面，同时，地理信息系统所描述的地理对象往往具有时间的属性，即时态。随着时间的推移，地理对象的特征会发生变化，这种变化可能是很大的，而目前大多数地理信息系统都不能很好地支持地理对象和组合事件时间维的处理。因此，如何设计并运用 4D GIS 来描述、处理地理对象的时态特征也是个重要的研究领域。

1.3WebGIS

随着 Internet/Intranet 的迅速发展，利用 Internet 技术在Web上空间数据供用户浏览、使用是GIS发展的必然趋势，使得从WWW 的任一节点，Internet 用户可以浏览 WebGIS 站点中的空间数据，以及制作专题图，进行各种空间检索和空间分析，这就是基于 WWW 的地理信息系统(WebGIS)。对于 WebGIS 的实现方法，目前流行的有 Java编程法、ActiveX 法、公共网关接口法（CGI）、服务器应用程序接口法（Server API）、插入法（Plugins）等。虽然 WWW 技术还很年轻，WebGIS 的发展就面临着更大的困难，但应该看到，它必将是 GIS 走向社会化，公众化的有效途径，也是简化办公自动化系统的有效手段。

1.4ComGIS

组件式软件技术已经成为当今软件技术的潮流之一，ComGIS 便是顺应这一潮流的新一代地理信息系统。组件软件的可编程和可重用的特点使得 GIS 软件开发进入到一个新的阶段，即厂家提供组件由用户自己再开发，这将在很大程度上推动 GIS 软件的系统集成化和应用大众化，同时也很好地适应了网络技术的发展，提供了一种WebGIS 的解决方案。

2、GIS在环境科学中的应用现状

环境科学中，GIS应用领域包括环境影响评价、废弃物管理、环境修复、植被制图、自然资源管理、环境政策评估、地下水与土壤水模拟和环境污染物追踪等。目前涉及到生态环境评价的研究比较广泛，包括生态环境的脆弱性评价、生态环境的敏感性评价、生态环境的安全性评价、生态环境的健康性评价以及生态环境的可持续性评价等等。另外还有一些功能区划以及管理系统的设计，在实现目标的前期也是基于GIS的生态环境评价的过程。所有的这些生态环境评价大部分都是按照一定流程进行的，一般是确定目标、根据研究区域选取指标、指标的合理性判断、GIS分析处理数据、目标实现。GIS技术在废弃物管理、环境修复、植被制图、自然资源管理、环境政策评估、地下水与土壤水模拟和环境污染物追踪方面的应用也较广泛。利用GIS技术的辅助，实现对整个区域的环境质量进行客观地、全面的评价，以反映出区域中受污染的程度以及空间分布状态；在野生动植物保护中，世界野生动物基金会采用GIS空间分析功能，帮助世界最大的猫科动物，改变它目前濒于灭种的境地，都取得了很好的效果。在此过程中需要作海量的信息处理，包括对多种来源的信息的采集、处理、分析及对不同方案的比较、模拟、预测，要求不同方式的输出与显示方式。GIS的基本功能——空间数据的采集、检查与编辑；格式化、转换、概括；储存与组织；分析；显示得到了充分的体现。

3、对于GIS与环境科学结合的发展构想

由上述可看出，现阶段，环境科学领域中对GIS的应用已相当广泛。我认为，过程模拟将使GIS在环境科学领域的应用更为重要。

在当下中国，导致大量人员伤亡的矿难等的事故经常发生，当中很多原因包括安全预警不到位、对井下环境不熟悉、无法及时获悉事故发生地点等。我认为，在GIS方面建立某一区域的立体动态模型，模拟区域环境随时间、周围环境的变化而变化的情况，通过改变模型参数，模拟出不同情况下的可能的结果。更可以在模型内部生物活动区域等的范围内，设立监控（红外监控、热感监控等），通过电脑实时监测内部状况，对可能发生的意外情况进行模拟和概率的估算，并及时对高风险情况发出预警，这对矿难的预警、生态的监测保护将起到极大的作用。

同样地，过程模拟可以为决策者对方案的评估提供更长远周到的参考。例如，过程模拟可根据预先设置的某片区的经济构成、产业链、功能区域、地域环境、供需情况等因素，为使用者模拟出一段时期内发展变化状况，并提供模拟状态下选址、功能区域划分等的最优方案，为企业或地方的长远经济发展提供可靠的参考。

4、总结

GIS具有的空间数据和非空间的属性数据的管理及空间分析能力是其它任何工具所替代不了的，GIS将多种空间数据和统计数据进行编辑、数据变换、建立拓扑关系等，对不同的空间对象进行点、线、面、注记4种不同的空间数据层来表达，分层输出各种专题图、统计图等，不仅节省大量的人力、物力、财力，最主要的是获得成果的速度快、精度高。随着GIS技术的不断发展，相信它在环境领域的运用会进一步得到扩展和完善,，GIS的应用必将为我国的环境科学领域做出巨大的贡献。就其应用发展前景而言，“3S”技术、应用模型开发、空间决策支持系统、WebGIS技术，虚拟地理环境被不断地引人环境科学领域，为环境科学领域的研究提供更加丰富而有效的研究手段或方式。

参考文献

[1]边馥苓．地理信息系统原理和方法[M]．北京：测绘出版社，1996．

[2]国家环境保护总局信息中心．环境信息技术与应用[M]．北京：化学工业出版社，2001．

地理信息科学篇9

1地理科学在科学体系中的地位

钱学森在20世纪80-90年代逐步完成了总结全人类研究的科学体系。概括起来分11个门类、5大巨系统、4项建设（图1、图2、图3、表1），下面分别表述原著与解解的内容。

附图

图1钱学森论人类的知识体系

Fig.1ThestatementofhumanknowledgesystembyQianXuesen

钱学森将当今人类对科学知识的体系，分为数学科学、自然科学、地理科学、社会科学、建筑科学、军事科学、人体科学、思维科学、行为科学、系统科学与美学11个体系。对上述人类知识体系解读，可以将自然科学、社会科学和地理科学作为客体世界的主要研究对象；而人体科学、思维科学和行为科学作为人类主体的主要研究对象；建筑科学界于客体与主体科学之间；军事科学实际上是指谋略科学（包括经济、政治、军事等），是在掌握所有科学基础上的智慧较量；美学是纵贯于各个学科的；数学科学与系统科学是横贯于各个学科的。因此有以下的科学分类网络系统（图2）。

附图

图2科学分类的网络体系

Fig.2Thenetworksystemofscienceclassification

在五个开放的、复杂巨系统中（图3），地理系统与星系系统、社会系统、人体系统、人脑系统并列，其中的物理、地理、事理、人理、脑理中的“理”都是指研究的“规律”。

钱学森提出的社会主义总体设计部（表1）中，除了政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设外，特别提出地理建设，笔者将其修改为地理系统工程，并增加了人口、科教、城镇、资源、灾害、产业。

表1社会主义建设的系统结构（略有修改）

TablelThesystemstructureofsocialismconstruction

附图

2地理信息科学

20世纪70年代以来，随着航天技术的迅猛发展，来自外层空间的遥感、遥测、定位、通讯信息海量地增加；随着计算机技术的迅猛发展，处理与解决这些海量数据的能力大幅度地提高。地理信息系统、地理专家系统、管理信息系统、辅助决策系统应运而生，使得地理信息科学首先获得发展的机会。正是地理信息科学这门用高新技术武装起来的技术科学的发展，带动了整个地理科学的建立与发展。

附图

图3五个开放的复杂巨系统

Fig.3Fiveopencomplexgiantsystem

地理信息科学的主要内容就是天地信息一体化网络系统，包括航天信息网络系统（外层空间卫星之间的信息网络）、地面的网络系统、天地之间的网络系统三部分，是有线网络与无线网络连通的一体化网络系统。1998年笔者发表了“航天信息与地理信息一体化网络系统及其应用”的论文[5]，2002年又发表了“论地理信息科学的发展”[6]一文。两篇论文基本上代表了地理信息科学的创始与发展，当前各行各业都在进行数字化或信息化的建设，实际上都是天地信息一体化网络中的部分子网络或子系统。地理信息科学中最重要的原创性的成果是遥感信息模型与地理信息编码模型。

随着遥感信息的大量获取，数学家以模式识别为工具对遥感信息进行图像处理与分类，使用的数学工具主要是数理统计的方法，把遥感信息看成是没有成因关系的随机变量；物理学家则把获取遥感的物理过程视为遥感信息的成因，因此采用反演的方法，使用辐射传输方程为主的数学工具，事实上不承认地理现象的不确定性；大多数地理学家将遥感信息当成系列成图的基础信息，快速、准确地制作系列地图。地图是符号系统，其信息量远不可与遥感信息量比较，地图学家把遥感信息转化成符号系统的系列图谱。遥感信息模型则是将地理复杂现象中的非遥感信息转变为归一化的影像信息，与遥感信息一起用方程、统计与相似准则结合，也即演绎逻辑、归纳逻辑与类比逻辑结合；确定性与不确定性（包括随机的不确定性、模糊的不确定性、灰色的不确定性、分形的不确定性）辩证统一；图像与方程（一个像元或一个图斑、一个方程）耦合；抽象思维与形象思维互动而建立起来的一种地理复杂信息模型[7-9]。这种信息模型只有在遥感技术的推动下才有可能产生。这种信息模型是遥感信息与地理信息连接的纽带。

地理信息系统本来就是为了制作地图而创建的，因此地图学家将从遥感中提取的系列地图存入地理信息系统，是顺理成章的。但是这种地理信息系统无论空间分析功能多么强大，也不可能进行模型计算，外挂、内嵌种种方式都不可能解决直接进行模型计算问题。系列地图存入计算机的图形库时，信息又是冗余的，因此带来一系列与计算机技术发展格格不入的疑难，最为典型的是数据挖掘，数据挖掘说明存在数据库中的信息有冗余。遥感信息模型的运算要求地理信息系统可以直接进行模型计算，由此地理信息编码模型应运而生[10,11]。传统的地理信息系统以图形的叠合(Overlay)为主；而能够进行遥感信息模型运算的地理信息系统则以像元或图斑中的多位编码的抽取(Extract)为主。这又是完全相反的途径。地理信息编码模型还是地理定量信息与定性信息转化的纽带，也是地理信息系统中属性库与地理专家系统中知识库联系的桥梁。

总之，天地信息一体化网络系统是开放的复杂巨系统，研究这个巨系统的地理信息科学的内容远远超过了3S(RemoteSensing,GlobalPositioningSystem,GeographicalInformationSystem)的范围，而是以天地信息一体化网络系统为核心的天—地—人—机系统。地理信息科学虽然是从属于地理科学的技术科学，但是地理信息科学的诞生与发展是引领地理科学成长的核心力量，因此本刊更名时，将地理信息科学与地理科学相提并论，突出了地理信息科学的重要性。

3地理系统工程

地理系统工程当前尚未被广泛认识，已经认识到的也仅仅是系统工程在地理学中的应用。当地理信息科学中的模型在实践中应用时，必然会涉及地理系统工程的可操作性。地理遥感复杂信息模型的建立，可以进行定量预报和回溯，因此为地理系统工程打下了工程的基础。国民经济的主战场主要包括人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业等8个方面，这8个方面是互动的。中国的人口问题、西部开发问题、21世纪水资源问题、能源问题、洪旱灾害问题、环境问题、生态农业问题、城镇体系问题、基建布局问题、产业结构动态调整问题以及相互之间的协调发展问题，无不属于地理系统工程。

地理现象是复杂现象，地理系统是开放的复杂巨系统。当研究西部开发时，如果国家各个部门各行其是，石油开发只考虑石油开采与输送管道；交通只考虑公路建设；铁路只考虑铁路建设；水利只考虑南水北调问题；城镇建设只考虑城市规划等，那么整体的西部地区有可能产生许多事倍功半的现象，例如修了公路没有物资运输；城市居民结构不尽合理；劳动力与产业结构不配套等。钱学森的社会主义总体设计部就是要把地理系统工程与政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设系统地结合起来，地理系统工程仅是其中的一个子系统。而人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业是地理系统工程中的子系统。人口中的数量、素质、结构、分布是人口系统中的要素；资源中的矿产资源、水资源、生物资源、土资源、大气资源等又是资源系统中的子系统；大气环境、水环境、土环境、生物环境、地质环境是环境系统的子系统；交通、铁路、航运、航空、供排水、供电、供气、供暖、电讯、电视、计算机网络是基础建设系统的子系统等。系统嵌套系统，分层次子系统与交叉子系统，构成完整的、开放的、复杂的巨系统。

研究开放复杂巨系统的方法，首先是将系统分解为多层次的子系统，明确其中的交叉子系统；其次是从定性到定量地确定子系统中各个要素与指标体系；第三是根据指标（相似准则）建立模型进行预测预报；最后是检验该巨系统的效益与效率。当前大多数是分别研究人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业等子系统，在一个地区全面研究区域地理系统工程的有效实例不多，区域经济地理的研究还远远够不上地理系统工程。笔者曾在2000年底提出中国水资源、水灾害、水环境、生产用水、生活用水统一解决的洪水充分利用，全国水系网络化与渤海淡化的地理系统工程，中国科技报曾进行报道，之后笔者在“21世纪黄河系统工程方略”一文中进行阐述，首先所能进行的研究是虚拟地理系统工程。全国水系网络化与渤海淡化是21世纪的世纪工程，尚需有识之士共识，广泛地深入研究，进一步的论证。

如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑，研究复杂的地理系统工程就是空想，然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术，地理系统工程的实践指日可待。

4理论地理科学

地理信息科学一方面可以进一步为地理系统工程提供研究方法与手段；另一方面又为理论地理科学提供技术基础。从遥感信息模型发展到地理复杂信息模型再到地理数学[8]，为理论地理科学奠定了坚实的基础。

理论地理科学中首要的是建立开放的复杂巨地理系统的理论；其次是地理类比的广义相似理论[13]；第三是一般地理复杂模型理论与地理数学；第四是地理数学在部门地理—部门子地理系统工程与区域地理—区域地理系统工程中的应用。理论地理科学如果不能指导部门子地理系统工程的研究和区域地理系统工程的研究，那么就失去了理论意义。

如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑，研究理论地理科学也是空想，然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术，理论地理科学的建立指日可待。

5地理科学在可持续发展信息社会中的作用

地理学的发展经历了“地理环境决定论”、“人类中心主义”，然后达到了地理科学的可持续发展的阶段。地球上人类消耗的资源、能源是极其不平衡的，按照发达国家的水平，一个地球是满足不了全人类的需求的。可持续发展只有在信息社会中才能实现，人类一方面需要依靠科学技术开发资源，如太阳能的利用，靠基因工程使绿色植被更多地利用太阳辐射，靠纳米技术直接转化太阳能为电能；另一方面是靠信息技术节省资源、能源，如天地信息一体化网络系统就是信息社会的重要支柱之一，靠航天技术获取外层空间信息源，靠计算机技术建立信息网络。由此可见，地理信息科学在可持续发展信息社会中的作用[14]。随着地理信息科学的发展，地理系统工程与理论地理科学的发展，将为国民经济的主战场做出重要的贡献。

由上分析，可见地理科学与地理信息科学已经被广泛共识，地理系统工程与理论地理科学的发展尚不够充分，因此本刊更名为“地理与地理信息科学”是适时的，是既有继承性又有发展性的；是既有前瞻性又有现实性的。在这里我们希望地理科学界的同仁，切不要轻视技术，高新技术恰恰是新理论、新应用的强大推动力。

【参考文献】

[1]钱学森，等.论地理科学[M].杭州：浙江教育出版社，1994.1-325.

[2]钱学森.发展地理科学的建议[J].大自然探索，1987,6(19):36-46

[3]钱学森.就“地理科学”答《地理知识》记者问[J].地理知识，1990,(1):90-93.

[4]马蔼乃.论地理科学的发展[J].北京大学学报（自然科学版），1996,32(1):120-129.

[5]马蔼乃.航天信息与地理信息一体化网络系统及其应用[J].北京大学学报（自然科学版），1998,34(4):533-541.

[6]马蔼乃，等.论地理信息科学的发展[J].地理学与国土研究，2002,18(1):1-8.

[7]马蔼乃.遥感信息模型[M].北京：北京大学出版社，1997.1-165.

[8]马蔼乃.遥感信息模型与地理数学[J].北京大学学报（自然科学版），2001,37(4):521-529.

[9]马蔼乃.遥感地理信息模型[J].地理学报，1996,51(3):266-271.

[10]马蔼乃.地理信息编码模型[A].地理科学与地理信息科学论[C].武汉，武汉出版社，2000.283-302.

[11]马蔼乃.地理知识的形式化[A].地理科学与地理信息科学论[C].武汉，武汉出版社，2000.261-274.

[12]马蔼乃.21世纪黄河系统工程方略（首届黄河论坛暨王化云治黄思想研讨会）[N].黄河报（转载），2002.

地理信息科学篇10

（一）信息子的概念、分类与性质

在神经系统内部可以传递使用的最小信息单位称为信息子。通过学习记忆过程，神经系统可以将新信息转换为自身可识别的信息子，称为新信息的标准化过程。在神经系统内部排列组合信息子时依据的特定规则或方式称为标准化新信息的标准。神经系统可以将新信息不断地标准化为自身可识别的信息子，这些信息子按照一定的标准聚集在一起形成信息库，新产生的信息子可以在神经系统内相应的信息库之间进行信息的交流。

根据信息子的传递方式不同，信息子可以划分为两种类型：只能单方向传递的信息子称为单子，可以双方向传递的信息子称为双子。在被标准化的信息库中，单子常常以“应该”、“不应该”、“必须”、“天生”、“不可以”、“不能”、“因为…所以…”等风格的语言组合在一起，双子常常以“可以”、“可能”、“也许”、“或者”等风格的语言组合在一起。

在学习记忆过程中，信息子是被标准化为单子还是双子完全取决于在标准化新信息时选择的标准。即使新信息被标准化为单子以后，单子还是可以继续被标准化为双子，但是需要进行学习记忆1个信息子的过程。因为双子可以进行信息的双方向传递，所以他不可以再被标准化为其他类型的信息子。双子也可以认为是由2个向相反方向传递的单子组成。因为信息子是在神经系统内部可以传递使用的最小信息单位，因此，1个单子是由1个信息子组成，1个双子是由2个信息子组成。不同信息子之间的信息交流并不是自由的，而是受到限制的，只有达到了在标准化新信息时设定的传递条件，相关信息库内的信息子之间才可能发生信息交流。

在某种标准的限制下，新信息被标准化为相应的信息子以后，还没有达到设定的传递条件的心理状态称为对此传递条件的心理渴望。当达到了设定的传递条件时，相关信息库内的信息子之间开始发生信息交流，这种心理状态称为对此传递条件的心理满足。个人一旦对某种传递条件产生了心理渴望，为了获得心理满足，他就会产生主动创造条件达到此传递条件的心理动机。对标准的选择和传递条件的设定决定着个体在神经系统内部建立起来的信息库结构和大小，也决定着个体可以体验到怎样的心理体验（如快乐或痛苦等感觉）以及何时才能产生这样的心理体验。

当按照一定的标准将新信息标准化为相应的信息子以后，如果多次达到设定的传递条件，但是其中只有一些信息子可以发生多次信息交流，而另外一些信息子却只能发生一次信息交流，那么我们就把那些可以发生多次信息交流的信息子称为可以重复使用的信息子，把那些只能发生一次信息交流的信息子称为一次性使用的信息子。当然这些信息子可能包括单子和双子两种类型。我们知道，只有通过学习记忆过程新信息才可以被标准化为信息子，如果一个人花费了大量的精力和时间建立起来的信息子只能使用一次，相对于可重复使用的信息子而言，他付出的精力和时间是有些浪费了。因此，在新信息的标准化过程中，选择合适的标准是非常重要的。

如果一个人根据不同的标准和传递条件建立了太多的信息库，由于信息库内的信息子发生信息交流的前提条件是达到设定的传递条件，因此即使他建立的信息库容量非常大，但是在神经系统内部发生的信息交流量还是有可能会非常小。发生这种现象的主要原因是，选择的标准和设定的传递条件不合理，导致各种信息库之间相互独立，信息库内的信息子不能跟其他信息库内的信息子发生信息交流。如果可以找到这样一种标准，个体在此标准下建立的信息库可以包括所有的其他信息库，那么信息库内的信息子在这个人的神经系统内部就可以很容易地进行信息交流。

（二）快乐（pleasure）模型

根据信息子所处的状态不同，我们可以把已经形成长时记忆的信息子称为正信息子，把正在处于学习记忆过程中的新信息子称为负信息子。由于神经依赖现象的存在，正信息子在发生信息传递时需要投入的精力和时间较少，而且心理感觉也比较轻松；而负信息子在发生信息传递时则需要个体投入较多的精力和时间，而且会产生阶段性的心理不适感觉。因此，我们可以把正信息子在发生1次信息传递时的轻松心理感觉和负信息子在发生1次信息传递时的心理不适感觉相互抵消。也就是说，如果正信息子在发生1次信息传递时的心理体验是（+1），那么负信息子在发生1次信息传递时的心理体验正好是（-1），因为（+1）+（-1）=0，所以正信息子和负信息子分别发生1次信息传递时的心理体验正好相互抵消。

根据所处的活动状态不同，可以把正信息子分为两种类型：激活状态和静息状态。虽然神经系统已经对正信息子形成了长时记忆，但是要想维持长时记忆还需要一定的精力和时间。我们把那些维持长时记忆状态的正信息子称为激活状态的正信息子。激活状态的正信息子如果长时间不使用，神经系统就会分阶段地将他们逐渐遗忘，从而形成静息状态的正信息子。激活状态的正信息子转变为静息状态的正信息子的过程称为神经系统的遗忘过程。在神经系统的遗忘过程中，个体在心理上会产生阶段性的不适感觉，这种在心理上表现出来的阶段性不适感觉是个体在产生神经依赖时的主要表现症状。正信息子发生的信息传递次数越多，一个人的心理感觉越轻松；负信息子发生的信息次数越多，一个人的心理不适感觉越明显。因此，我们可以把一个人在一段时间内正信息子发生的信息传递次数和负信息子发生的信息传递次数的差值称为在此段时间内的净信息子传递次数。

如果神经系统内的正信息子在时间t内共发生了n次信息传递，神经系统内的负信息子在时间t内共发生了m次信息传递，那么，个体在时间t内的净信息子传递次数是次，单位时间内发生的净信息子传递次数可表示为：

由于受到生理条件的限制，在单位时间内发生的净信息子传递次数P不可能达到无限大，而是存在一个最大值，我们把当时的心理状态称为快乐，把当P=0时的心理状态称为平淡。如果在单位时间内个体产生的正信息子传递次数小于负信息子传递次数（即n-m<0），那么P<0，同样由于受到生理条件的限制，在单位时间内发生的净信息子[第一论文 网 www .dylw.net]传递次数不可能无限小，而是存在一个最小值P-1，我们把当P=P-1时的心理状态称为痛苦，把当P=0.5P-1时的心理状态称为抑郁。当P恒等于P1时，也就是说当一个人的心理状态可以一直保持在快乐水平时，我们把这种心理状态称为自由。如果一个人的心理状态常常保持在平淡附近，偶尔会在快乐与痛苦之间波动，我们就把这种心理状态称为幸福。根据快乐的定义可知：不存在比快乐更快乐的快乐，也不存在比痛苦更痛苦的痛苦；快乐或者痛苦的持续时间是一个非常重要的特征，然而在日常生活中我们却很少去注意他。无论是在清醒状态还是在做梦状态，快乐的定义同样适用。

由于神经系统内建立的信息子数量是确定的，而且一个人学习记忆新信息子的速度是受到生理条件限制的，因此，一个人的心理状态不可能一直保持在痛苦水平，只要学习记忆的时间足够长，足够数量的可以保持在幸福水平的信息子就可以被建立起来。由于某种类型的信息子可以被重复使用，因此，只要那些可以重复使用的信息子数量足够多，选择的标准和设定的传递条件非常合理，就可以使一个人保持在自由状态。另外，在某些极其特殊的情况下（一个人可能只有一次机会），在体验到强烈快乐的同时，一个人可能会在大脑内部体验到电流或者闪光的短暂出现。为了描述上的方便，可以把这个心理学模型称为快乐模型[1]。

二、创造性与科学理论的转换过程

（一）创造性

为了描述上的方便，我们可以把创造性的概念定义为：神经系统内部建立的双子数量与信息子数量的比值。用公式表示为：

根据定义可知，如果一个人在标准化新信息的过程中建立的信息子类型都是双子，那么他具有的创造性就是1，也就是说他具有最大的创造性；如果一个人在标准化新信息的过程中建立的信息子类型都是单子，那么他具有的创造性就是0，也就是说他具有最小的创造性或者没有创造性。在建立的信息子数量相同的情况下，一个人的创造性越大，他在接受新事物的过程中遇到的心理阻力越小。当一个人具有的创造性是1时，由于他遇到的心理阻力是0，我们就认为这个人是可以自由选择的。在建立的信息子数量相同的情况下，一个人的创造性越小，他在接受新事物的过程中遇到的心理阻力越大。因为1个单子需要进行学习记忆1个信息子的过程才可以被标准化为双子，如果一个人在神经系统内建立的单子数量很多，那么要想提高他的创造性就需要将这些数量很多的单子逐步地标准化为双子。在这种标准化过程中，很有可能会出现在短时间内学习记忆大量新信息子（即负信息子）的情况，从而使个体体验到抑郁或者痛苦等心理不适感觉，增加了个体接受新事物的心理阻力。因此，在时间充足的情况下，我们应该逐步提高一个人的创造性。

如果一个人想要获得持续时间很长的快乐，那么他应该建立足够数量的可以重复使用的信息子，即使这些信息子代表的信息目前还没有发现任何现实的使用价值，只要他们可以发生信息传递，我们就可以体验到快乐的心理感觉。例如，数学理论中存在着许多目前还没有发现具体应用价值的理论，但是数学家把他们创造出来了。因此，从获得快乐的角度分析，建立的可以重复使用的信息子数量越多越好，而且建立的信息子类型应该是双子。另一方面，自然科学的发展历史表明（以物理学为例），我们生活的现实世界是按照一些基本的科学理论在精确地运行，如果我们发现了这些基本的科学理论，那么我们就可以从这些基本的科学理论开始，通过严密的推理，一步一步地推导出整个现实世界。也就是说，这些科学理论是具有方向性的，而且他们在形式上也是很简洁的，是可以被人类发现的。当这些具有方向性的科学理论被标准化为信息子时，他们在信息库内的信息子类型应该是单子，而不应该是双子。因此，从科学研究的角度分析，建立的可以重复使用的信息子数量越多越好，而且建立的信息子类型应该是单子。于是就出现了一个看起来相互矛盾的问题：在建立信息子时我们是应该以获得持续时间很长的快乐为标准呢，还是应该以发现基本的科学理论为标准呢。如果以获得快乐为标准，应该建立足够数量的双子，如果以发现基本的科学理论为标准，应该建立足够数量的单子。我们应该怎样理解这个问题呢？或者说怎样才能统一理解他们呢？

首先，如果人类发现了终极的科学理论，那么只要建立足够的可以重复使用的单子，我们还是可以体验到持续时间很长的快乐。其次，自然科学的发展历史表明：我们已经掌握的科学理论并不是静止的，而是不断变化发展的，只要达到了需要的条件，现在的科学理论总是会被新的科学理论代替。而且没有任何迹象表明人类可以发现终极的科学理论，当发现了一个新的科学理论以后，总是可以发现一些用这些科学理论还不能解释的现象。因此，当我们标准化现在的科学理论时，如果可能，建立的信息子类型应该全部是双子，只有这样，我们才可能具有最大的创造性1，我们才可能比较容易地发现、创造出新的科学理论。或者即使我们没有发现新的科学理论，但是当面对新的科学理论时，由于遇到的心理阻力很小，我们也会很容易地认可并接受新的科学理论。因此，无论是以获得快乐为标准，还是以发现基本的科学理论为标准，我们建立信息子的类型都应该是双子。

（二）科学理论的转换过程

自然科学的发展历史表明：我们已经掌握的科学理论并不是静止的，而是不断变化发展的；只要达到了需要的条件，现在的科学理论总是会被新的科学理论代替。当发现并创立新的科学理论以后，因为在学习并接受新的科学理论的过程中会遇到不同程度的心理阻力，因此那些掌握现在科学理论的人并不会主动地放弃现在的科学理论，然后自觉地、积极地学习并接受新的科学理论。在科学理论的转换过程中，存在着一些相对稳定的结构。

一个理论想要发展为科学理论，通常需要具备以下3个条件：第一，这个理论可以较好地解释或者预测在一定范围内发生的足够数量的客观现象；第二，这个理论的正确性可以被精确设计的实验或者发生的客观事实进行证明；第三，这个理论已经被足够数量的人学习、接受和应用。

经过一段时间的争论和正确性证明，现在的科学理论终于代替了以前的科学理论。以现在的科学理论作为标准化新信息的标准，在足够数量的人的神 经系统内部建立了大量的与现在科学理论相关的信息子，并且形成了与现在科学理论相关的信息库。按照通常的理解，因为可以解释或者预测更大范围内的更多数量的客观现象，所以现在的科学理论才有可能代替以前的科学理论。也就是说，现在的科学理论比以前的科学理论具有更大的优越性，科学理论的发展是具有方向性的，因此，在与现在科学理论相关的信息库中，必然存在着许多与现在科学理论相关的单子。因为一个科学理论的基本标准之一就是可以精确地解释或者预测发生的客观现象，因此，科学理论的应用也是具有方向性的。当这些具有方向性的科学理论被标准化为信息子时，他们在信息库内的信息子类型应该是单子。综上所述，如果不了解快乐模型和创造性的概念，在建立信息库时，相当数量的与现在科学理论相关的单子将会被建立起来。根据创造性的概念，信息库中以单子类型为主要结构的这些人的创造性必然会很小，他们在接受新事物的过程中将会遇到很大的心理阻力。

由于在短时间内学习记忆大量的新信息子（即负信息子）时，个体将会体验到抑郁或者痛苦等心理不适感觉，因此，如果在研究中发现了与现在的科学理论预测相矛盾的现象时，个体一般不会直接怀疑构成现在科学理论的基本原则是否正确，个体往往会采取这样的方式应对：在学习记忆新信息子的数量尽可能少的原则下，通过将已经建立的部分单子标准化为双子，或者学习记忆一些全新的信息子，使现在的科学理论预测现象与在研究中发现的现象达成一致。例如：把发现的矛盾现象解释为在观测或者试验过程中产生的在合理范围内的误差；或者在现在的科学理论基础上，增加一项补充规定；或者只是简单地把发现的矛盾现象记录下来，然后去研究其他的现象。

对现在科学理论的基本原则进行修改，意味着个体需要对以现在的科学理论作为标准化新信息的标准进行修改。以现在的科学理论作为标准化新信息的标准，个体在神经系统内部建立了大量的与现在科学理论相关的信息子，其中很有可能包含了许多单子。也就是说，对现在科学理论的基本原则进行修改，意味着个体需要在短时间内将相关信息库内的单子全部标准化为双子，在此过程中，个体很有可能会体验到一段时间的痛苦，也会遇到比较大的心理阻力。而且相关信息库内的单子数量越多，个体体验到痛苦的时间就越长，遇到的心理阻力就越大。因此，只有当建立的与现在科学理论相关的信息库内的单子全部被标准化为双子时，个体才有可能对现在科学理论的基本原则进行修改，才有可能比较容易地学习并接受新的科学理论。

虽然科学理论都是通过严密的推理过程建立起来的，但是科学理论的转换过程往往充满了不确定性和偶然性因素。科学理论的真实转换过程并不是像在教科书或者科学发展史中描述的那么简单：只要把与新的科学理论相关的内容通过或者出版书籍的形式展示给其他人，那么新的科学理论将会自动地代替现在的科学理论，那些掌握现在科学理论的人将会主动地放弃现在的科学理论，然后自觉地、积极地学习并接受新的科学理论。事实上，当面对一个新提出的理论时，那些掌握现在科学理论的人往往首先会怀疑新提出的理论的正确性，并且可能会想出各种方法试图证明新提出的理论是错误的，如果新提出的理论确实是即将代替现在科学理论的新科学理论，那么新的科学理论必然可以承受住来自各方面的挑战和怀疑，从而使试图证明这个理论是错误的想法不能实现。在这样不断地一次又一次地尝试过程中，个体建立的与现在科学理论相关的信息库内的单子逐渐地被标准化为双子，而且与新的科学理论相关的信息子也在不断地通过学习记忆过程建立起来。当建立的与现代科学理论相关的信息库内的单子全部标准化为双子时，如果个体建立的与新的科学理论相关的信息子也达到了足够的数量，那么个体就可以比较容易地接受新的科学理论。由于在神经系统内部存在着两种与科学理论相关的信息库，所以个体可以自由地从一种科学理论的思维方式进入到另一种科学理论的思维方式。

如果没有对学习新的科学理论产生强烈的动机，或者建立与现在科学理论相关的信息库内的单子数量太多，那么个体也有可能永远不会接受新的科学理论。虽然与新的科学理论相比他可能存在着一些不完美的方面，但是现在的科学理论也可以很好地解释或者预测大量的客观现象，也可以解决许多实际问题，他的正确性也是经过了严格的证明，所以现在的科学理论才会被足够数量的人学习、接受和应用。因此，个体建立的与现在科学理论相关的信息库内必然包含了许多可以重复使用的信息子，在应用现在的科学理论进行理论研究或者解决实际问题时，当单位时间内发生的净信息子传递次数达到了产生快乐的条件时，个体还是可以体验到快乐。

如果个体在学习新的科学理论以前还没有掌握现在的科学理论，或者个体只是一个处于学习阶段的学生，或者个体建立的与现在的科学理论相关的信息库内的信息子全部是双子，那么在学习并接受新的科学理论的过程中，他将不会遇到太大的心理阻力。仅对个体来说，首先学习并掌握的科学理论就是现在的科学理论，随后学习并掌握的科学理论就是新的科学理论，在学习过程中现在的科学理论与新的科学理论之间并没有太大的区别。但是，对整个社会来说，科学理论的发展是有方向性的。根据一些判断标准，我们就可以分辨出一种科学理论比另一种科学理论更优越。

当新的科学理论出现以后，在建立的与现在科学理论相关的信息子数量相同的情况下，那些创造性接近1的人最有可能首先理解并接受新的科学理论，那些创造性接近0的人在理解并接受新的科学理论过程中将会遇到非常大的心理阻力，经过不断地尝试那些创造性接近0.5的人中间将有一部分人可以理解并接受新的科学理论。由于建立的与现在科学理论相关信息库内的单子数量决定着个体在理解并接受新的科学理论过程中可能会遇到的心理阻力，因此，在创造性相同的情况下，建立的相关信息子数量越多，个体遇到的心理阻力越大。例如，虽然两个人的创造性都是0.8，但是如果一个人建立的信息子数量是10 000，另一个人建立的信息子数量是100，那么第一个人需要将2000个单子标准化为双子，第二个人需要将20个单子标准化为双子，显而易见，如果将两个人的创造性提 高到1，那么第一个人遇到的心理阻力将会比第二个人大。在理解并接受新的科学理论过程中出现不同程度的心理阻力这种现象具有非常积极的意义，他的存在可以使人的思想在科学理论的转换过程保持相对稳定，不会出现剧烈的思想波动。

在现实生活中，当新的科学理论出现以后，我们常常会错误地认为：那些已经熟练掌握现在的科学理论方面的专家或者权威最有可能认识到新的科学理论的价值，并且他们在理解和接受新的科学理论时需要的适应时间比其他人要少。事实上，正是因为他们建立的与现在科学理论相关的信息库容量比别人大，建立的相关信息子数量比别人多，所以他们才会成为这方面的专家或者权威。如果让他们解决一个属于现在的科学理论领域范围内的实际问题，那么与其他人相比，他们当然具有明显的优势。但是，新的科学理论之所以能够代替现在的科学理论，就是因为他具有一些与现在的科学理论明显不同的特征，否则新的理论就不能称为新的科学理论。由于建立的与现在科学理论相关的信息子数量比别人多，即使他们具有较高的创造性，他们在相关信息库内建立的单子数量也有可能会非常多，因此，在理解和接受新的科学理论时，他们遇到的心理阻力很有可能会比其他人大，他们需要的适应时间可能会比其他人长一些。当然，在这些专家或者权威中间也有可能存在创造性接近1的人，经过短时间的适应和调整，他们就理解和接受了新的科学理论。正是由于这样的原因，在科学发展的历史中，当新的科学理论出现以后，往往会有一些熟练掌握当时科学理论方面的专家或者权威公开表示反对，在相当长的一段时间内拒绝接受被后来证明为正确的新的科学理论。上面的现象同样可以部分说明：为什么那些对人类科学发展进程产生重要影响的科学理论成果多数情况下是一个人在年轻的时候（25-40岁）提出来的。

经过一段时间的争论和尝试，理解并接受新的科学理论的人不断地增加，越来越多的处于学习阶段的学生开始直接学习新的科学理论，与新的科学理论相关的研究与应用也越来越多。在还没有熟练掌握现在的科学理论的情况下，越来越多的新人开始直接学习新的科学理论，这种现象的出现对推动新的科学理论代替现在的科学理论具有非常重要的意义。经过足够长时间的发展，新的科学理论成功地代替了现在的科学理论。现在的科学理论已经被认为是以前的科学理论，新的科学理论已经被认为是现在的科学理论[2][3]。

科学理论的转换过程与一个人学习语言的过程有一些类似。如果在学习语言时，你是在一个使用中文的生长环境中长大，那么你就可以比较容易地学会使用中文。如果在学习语言时，你是在一个使用英语的生长环境中长大，那么你就可以比较容易地学会使用英语。如果在学习语言时，你从小就有计划地坚持学习中文和英语两种语言，而且周围的生长环境也为你学习这两种语言提供了相应的条件，那么你就可以比较容易地学会使用这两种语言，而且你也可以比较自由地在中文和英语的语言系统中相互转换。如果从出生以后你一直在学习中文，到16岁以后才开始学习英语，虽然你使用的学习方法非常合理，但是却很难达到使用英语的能力与使用中文的能力一样好的理想目标。当然，经过不断地学习，即使在已经熟练地掌握一种语言以后，个体还是可以熟练地掌握另一种语言的，但是学习第一种语言的经历会对个体学习第二种语言的过程产生一定程度的干扰。在上面的情境中，已经熟练掌握的语言相当于现在的科学理论，需要学习的第二种语言相当于新的科学理论。由于新的科学理论比现在的科学理论具有更大的优越性，不同的科学理论可以解释和预测的现象有一部分是相同的，但是不同种类的语言系统在理论上的功能是一样的，因此，不同种类的语言学习过程与科学理论的转换过程还是有些差别的。

三、科学理论和社会文化

由于科学理论可以较好地解释或者预测在一定范围内发生的足够数量的客观现象，因此如果一个人已经熟练地掌握了现在的科学理论，说明他已经建立了大量的与现在科学理论相关的信息子，而且这些信息子主要是由可重复使用的信息子组成。即使新的科学理论的正确性和优越性已经获得了来自理论和事实方面的证明，而且新的科学理论已经在相关领域获得了广泛的应用，但是如果一个人建立的与现在科学理论相关的信息子类型主要是单子，由于在理解并接受新的科学理论的过程中将会遇到较大的心理阻力，为了避免体验到持续时间很长的痛苦，那么他很有可能会继续坚持现在的科学理论，直到与现在科学理论相关的单子全部被标准化为双子以后，他才有可能理解并接受新的科学理论。另外，由于建立的与现在科学理论相关的信息子主要是由可重复使用的信息子组成，因此，即使这个人一直拒绝接受新的科学理论，在现在科学理论的适用范围内他还是可以进行相应的科学研究，并且有可能做出相应的研究成果，还是可以从科学研究中体验到快乐。综上所述，在对科学理论的研究过程中，个体一般不需要在短时间内建立大量的信息子，因此，他很难体验到心理上的痛苦，特别是持续时间很长的痛苦。在科学研究过程中可能会体验到程度较轻的心理不适感觉（如抑郁等），而且这种心理不适感觉的变化幅度保持相对稳定，一般不会出现昨天感觉快乐今天感觉痛苦的心理感觉变化幅度。作为科学理论的研究对象——自然界，如果也像一个人一样对待同样的事情有可能做出两种完全不同的决定，例如，自然界今天可以按照现在的科学理论运行，明天也许会按照一种我们完全不能理解的规律运行，也就是说，我们建立的与现在科学理论相关的可以重复使用的单子有可能会出现需要在短时间内全部被标准化为双子的可能性，那么在已经熟练掌握现在科学理论的人中间将会体验到持续时间很长的痛苦。