GoogleEarth软件在高校“农业信息技术”课程研究性教学中的应用

王建军　李媛媛　周桂生　高辉　孙成明

摘要：本文探讨了如何利用谷歌公司的Google Earth软件辅助开展“农业信息技术”课程的研究性教学。该软件能够帮助教师精心设计科学问题和研究假设，创设科学研究的情境，也能够激发学生的学习兴趣和参与热情，帮助学生自行设计实验方案，积极主动地探索和解决科学问题，从而使学生得以深入理解课堂上所学的理论知识，并获得综合利用农业信息技术这一新兴交叉学科所涉及的不同学科的专业知识，创造性地解决农业发展中遇到的实际问题的能力。

关键词：Google Earth软件；农业信息技术；研究性教学

基金项目：教育部、农业部、国家林业局卓越农林人才教育培养计划改革试点项目（教高函〔2014〕7号）；江苏高校品牌专业建设工程一期项目（PPZY2015A060）；扬州大学教学改革研究重点课题：复合应用型卓越农学人才培养模式的研究与探索（YZUJX2015-6A）

中图分类号： G642 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.19.051

1 “农业信息技术”课程研究性教学

发展农业、确保粮食安全离不开农业科技进步。农业科研、教育和技术推广都要服务于促进农业高产高效优质发展。特别是信息时代，必须加快以定性为主的传统农业模式向以定量为主的标准化、信息化农业模式的转变。农业信息技术这一新兴交叉学科成功地将信息技术与农业科学有机地结合起来，为实现信息化、数字化和智能化的农业信息管理与决策提供技术支持。

高校“农业信息技术”课程的教学，要求教学内容与生产实际、科研活动紧密联系，无缝衔接。研究性教学的教学模式和教学方法既重视知识的传授，又强调学习能力和研究能力的培养，因此适用于“农业信息技术”这样一个新兴的、交叉的技术性课程的教学[1]。

在研究性教学中，教师通过指导或引导，为学生创设一种类似科学研究的情境，学生从中主动探索、主动思考和主动发现，创新精神和实践能力得到培养。在开展“农业信息技术”课程研究性教学的实践中，遇到的一个挑战是如何整合课堂上所学理论与农业发展需求，如何整合该课程所涉及的不同学科的专业知识以及如何整合课程學习任务与学生个人兴趣。为应对以上挑战，本文探讨了如何利用谷歌公司的Google Earth软件辅助开展“农业信息技术”课程的研究性教学。虽然Google Earth软件已被用于“地貌学”和“地理信息系统”课程的辅助教学[2，3]，目前鲜有涉及Google Earth软件辅助“农业信息技术”课程及其研究性教学的报道。

2 Google Earth软件介绍

谷歌公司2005年6月推出了Google Earth软件。这一免费且易用的软件的全面推广激发了专业及非专业人士对于空间技术及其在工作与生活中应用的巨大兴趣[4]。Google Earth软件通过地理信息系统技术将海量卫星图像和航空图像等遥感数据结合起来，形成一个虚拟的三维地球仪，使得用户可以轻松地观察世界上任何一个角落的景象。

Google Earth软件通过使用美国国家航空航天局提供的数字高程模型，使用户可以观察地球表面的地形状况。在某些城市，该软件提供更为清晰的地表高程状况甚至提供建筑物的立体模型。遥感图像的空间分辨率从15厘米～15米不等。用户可以模拟以不同的分辨率和不同区域尺度从不同高度和不同视角观察全球任一区域的地球表面形态。该软件不但可以展现真实的三维场景，还提供了“模拟飞行器”功能，使用户可以获得逼真的飞行体验。

从Google Earth软件5.0版开始，用户可以看到同一地点不同时期拍摄的遥感图像。只需点击工具栏中的“显示历史图像”，用户即可轻松自主选择加载该地点某一日期的图像，从而观察和比较该地点自然和人文景观的历史演变。

Google Earth软件所使用的遥感图像已经经过了正射校正以及几何校正，位置定位十分准确。用户可以很方便地查询和记录定位数据，亦可以将自己的定位信息标定在该软件中。用户不但可以自行添加路径和多边形，还可以显示标尺，以及准确量测线条、路径和面积。此外，该软件还提供了边界和地名、地点、道路、海洋、天气、照片、3D建筑等众多图层，用户可以方便地根据需要自行选择希望显示的图层。

3 Google Earth软件辅助“农业信息技术”课程研究性教学

3.1 利用Google Earth软件整合课堂上所学理论与农业发展需求

我国农业正在大力推进供给侧结构性改革、提高综合效益和竞争力，“农业信息技术”课程必须尽快培养有能力促进农业增产、提高作物品质、减少劳动力需求、保护生态环境的农业科技创新型人才。这些农业发展的需求可以通过Google Earth软件与课堂所学理论结合起来。

农业信息技术是农业科学与众多学科的交叉学科，课堂上所学理论涵盖农业科学、数据库及管理信息系统、专家系统、模拟模型、虚拟技术、机器视觉技术、遥感技术、地理信息系统、决策支持系统等不同学科的专业知识。如何有效地在这些众多学科的专业知识与农业发展的迫切需求之间为学生“摆渡”，对授课者是一个巨大的挑战。

在“农业信息技术”课程的研究性教学中，首先，教师结合农业发展的某一具体需求，提出能够拓展课堂教学内容的富有启发性、针对性的研究假设。学生根据所学的科学理论，通过在课外广泛查阅相关文献和搜集必需的资料，针对该研究假设进行深入分析，然后通过自行设计和实施的实验结果对该研究假设进行具体的检验，并在课堂上进行交流讨论。需要指出的是，在自行设计和实施实验的过程中，学生往往无从下手。此时，教师可将Google Earth软件推荐给学生使用。例如，该软件的“显示历史图像”功能，可以显示同一地点不同时期拍摄的遥感图像。学生可以使用此功能研究某一区域土地利用方式的改变，并结合实地测量的农田土壤重金属含量空间分布特征，分析该区域工厂用地的增加与周边农田土壤重金属污染有无内在的关联，从而为采取农田生态环境保护措施提供依据。endprint

3.2 利用Google Earth软件整合课程所涉及的不同学科的专业知识

尽管农业信息技术是农业科学与信息科学的交叉学科，涉及农业科学与数据库及管理信息系统、专家系统、模拟模型、虚拟技术、机器视觉技术、遥感技术、地理信息系统、决策支持系统等不同学科的专业知识，但由于课程体系安排等条件的限制，学生只能在尚未学习相关专业課程的情况下学习“农业信息技术”课程。基于“农业信息技术”课程的这一特点，教师不但需要在授课过程中帮助学生发现和理解这些众多不同学科的专业知识之间的内在联系，还需要在进行研究性教学时，创设类似科学研究的情境，引导学生主动动手搜集和分析大量相关信息，积极探索和真正掌握如何综合利用这些不同的专业知识来创造性地解决农业发展中遇到的实际问题。Google Earth软件可以有效地帮助老师和学生应对这一挑战。

例如，遥感技术、地理信息系统和全球定位系统是农业信息技术的主要组成部分。遥感技术通过利用各种传感器对目标所反射的电磁波信息进行收集、处理，从而对各种地物特征进行探测和识别。地理信息系统对以地理空间为基础的地理信息，采用地理模型，进行空间和动态的地理分析，从而辅助进行地理研究和地理决策。全球定位系统则是一个中距离圆型轨道卫星导航系统，帮助用户在全球任何地方全天候连续、精确地确定三维位置及时间，从而进行交通工具导航、大地测量、工程测量等工作。全球定位系统所获得的空间位置可以对遥感图像进行几何校正和地理配准，而地理信息系统则可以对从遥感图像所提取的地物信息进行空间分析。

学生在开展研究性教学中可能会使用到卫星影像、或者是自行使用无人机拍摄的一些农田图像，而这些遥感图像都必须进行准确的几何校正和地理配准。由于Google Earth软件所提供的遥感图像均已进行过精确的校正，具有精确的定位信息，学生可在该软件所提供的遥感图像上提取一些控制点（如道路之间的交叉点、道路与溪流的交叉点、田埂之间的交叉点等）的位置信息，从而进行几何校正和地理配准。

在Google Earth软件中，学生可以直接测量距离、路径、面积以及方位等地理信息。该软件也提供了行政区边界、地点、道路等众多图层，以及同一地点不同时期拍摄的遥感图像。学生可以使用地理信息系统软件将这些丰富的空间地理信息进行叠加分析、缓冲区分析等空间分析，从而获取所研究区域的农业生产信息，如土地利用方式、作物种植面积、耕作制度变化等。

3.3 利用Google Earth软件整合课程学习任务与学生个人兴趣

学生的学习兴趣对于确保研究性教学的效果十分重要。它可以激发学生的参与热情，并使得参与热情在研究性教学的整个过程中得以保持。浓厚的兴趣可以帮助学生克服依赖心理和无助感，从而更积极、主动地参与研究性教学，更充分地发挥自己的能动性，更大限度地挖掘自身的潜力，最终构建学生运用所学的农业信息技术知识独立地、创造性地解决农业发展中存在的实际问题的能力。

学生往往对自己的家乡具有浓厚兴趣。鉴于Google Earth软件覆盖了地球上的任一角落，其所能提供的丰富信息可以帮助学生以各自的家乡作为项目区，针对教师所设定的科学问题，自行设计实验方案，发挥自己的能动性，独立完成相关研究，并通过交流讨论来提升研究性教学的效果。

4 结语

研究性教学模式摈弃了传统的灌输式教学，强调同步提高学生的知识获取能力、研究能力和动手能力。Google Earth软件可用于辅助开展“农业信息技术”课程的研究性教学。该软件能够帮助教师精心设计科学问题和研究假设，创设科学研究的情境，也能够帮助激发学生的学习兴趣和参与热情，帮助学生自行设计实验方案，积极主动地探索和解决科学问题，从而使学生得以深入理解课堂上所学理论知识，并获得综合利用农业信息技术这一新兴交叉学科所涉及的不同学科的专业知识创，造性地解决农业发展中遇到的实际问题。

参考文献

[1]王建军，李媛媛，周桂生，高辉， 孙成明. 关于“农业信息技术”课程研究性教学的思考[J].兰州教育学院学报，2015，31（12）：99-100.

[2]郑晓非.基于Google Earth网络的大学地貌学课程辅助教学[J].沈阳大学学报（社会科学版），2014，16（04）：514-516.

[3]李晶.Google Earth在高校地理信息系统专业教学中的应用[J]. 开封教育学院学报，2015，35（10）：120-121.

[4]Google Earth，在线： https：//en.wikipedia org/wiki/Google_

Earth.

作者简介：王建军，博士，硕士生导师，副教授，研究方向：农业信息技术。endprint