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中图分类号:G623.9 文献标志码:A 文章编号:1673-9094(2015)10A-0076-04
哈贝马斯认为,人类的旨趣包括认知旨趣、技术旨趣和解放旨趣,“经验和分析”是培养技能旨趣的主要手段。他还提出了“双实”的方法,用“真实性”和“事实性”去提高行为的合理性。但是在实际的课堂教学中,存在着某些“假探究”的现象,罔顾教学真实,忽略学生事实,导致学生学习的表里不一,流于形式。
一、循因:从技术旨趣培养的错位中发现根本
是什么造就了《劳动与技术》教学的错位?我们不难发现以下这几个方面的问题。
“唯书是学”――脖子上的圈子
事例1:《劳动与技术》五年级下册“小金工”项目《折叠式衣架》一课,按照教材和配套录像中衣架挂钩的方法做成的挂钩,在结构上存在一定的缺陷――挂钩结构不稳,不够牢固。教材中指导制作的衣架是有实用性的,如果将有明显缺陷的衣架运用到生活中明显并不适合,但在实际教学中,往往被教学者忽视。
辨析:从某种意义上讲,书本是一种权威。无论是教者还是学者,多数人都缺乏挑战已经被圈定的所谓权威的勇气,所谓的“教不离书”。劳技技术的制作是科学严谨的,与生活接轨的劳动教学更多的要考虑以实用为原则。小小的缺口似乎并不影响制作的美观,但却导致了这一件劳动作品在实际运用中不够牢固,缺乏稳定性,而这一点也正是这一课教学需要进一步重点探究的。孟子强调读书时应该加以分析,不能盲目迷信书本,要善于思考,这是超越时代的思想,在当今的探究领域,更要有质疑精神。
“唯师是从”――阳光下的影子
事例2:“可爱的纸篓”是《劳动与技术》三年级上册“纸工”中的一项,教师在教学中采用“压一挑一”的方法教学,示范第一次编织时将黄色纸条挑起,压住绿色纸条,在学生制作环节中,多数学生习惯性地拷贝教师演示的步骤机械地去做。
辨析:长久以来,在学生心目中,教师这一称谓在一定程度上象征着权威。教师说什么,学生往往就跟着做什么。大多数学习者都有一定的依赖心理,缺乏主动探究认知的内驱力。“行成于思,毁于随”。上述课例,如果在教学活动中,第一次编织时挑起绿色纸条再压,同样是成功的,因此,教师可以在学生操作之前引导学生对“压一挑一”这一方法进一步分析探究,使学生进一步明确“压一挑一”这一概念包含的是“先压后挑”和“先挑后压”两种方式,从而转变学生固有思维,达到变通。
“唯材是用”――常规药的方子
事例3:《劳动与技术》五年级上册“技术初步”中《笔筒》一课,运用配套材料袋中的纸压板进行切割,学生普遍遇到切割边缘材料松散,出现毛边,不够光滑、硬实;用配套胶水粘贴时胶水黏性不够,制作完成率和成品率都不高。
辨析:教学材料是实施劳动与技术课程的重要载体。劳动与技术教学材料质量的优劣,对培养学生学习劳动与技术的兴趣、劳动习惯、创新能力和个性品质有着直接的影响。怎么办?坚持用配套教材显然不合适,此时,适时的对不同材料的比较与探究使用,可以更好地激发学生的创造思维和动手能力。如使用木片,事实上恰好是在五年级《学生锯》制作之后掌握“切割”、打磨木片的教学延伸。
由此可见,“真实”的缺失是造成“伪探究”的罪魁祸首。只有把握学生的真实的心理和物理环境,才能找到“真探究”的根本。
二、内省:改变师生的“真实”的认知态度
人们认识客观世界的过程是一个螺旋式的上升过程,它从原有经验出发,在低水平支撑下建立,通过“认识―实践―再认识―再实践”的步骤逐步建构其自身对外部世界的认知,并在认识过程中逐渐内化成为自己的心智。正是基于这种认识,课程标准才强调劳技探究教学活动必须建立在认知发展水平和已有的知识经验基础上。
(一)何为探究式学习
探究式学习是学生围绕一定的问题、文本、或者材料,在教师的帮助和支持下,自主寻求或者自主构建答案、意义、理解、信息的活动或过程。教师需要思考如何安排探究式学习、把握探究过程中学生自主活动的重点和探究的方向以及何时介入。“学生应以已有知识经验为起点,主动构建起自己的知识大厦。”[1]例如:拼图是学生非常喜欢、也是从小熟悉的游戏。三年级《十五巧板》,在完成剪贴之后,重点落实在探究拼什么这一环节,课堂教学可以让学生根据已有构建经验,设计不同主题的拼图,如机器人、动物、交通工具等。学生在拼图中会逐步感受到学会制作十五巧板之后带来的无限乐趣。
(二)怎样用好教材
课程纲要倡导:在小学劳动与技术学科教学中,教师要用好教材用活教材。并且可以结合地方性开展教学活动,可以开发有特色的地方教材和适合实际教学的校本教材,教材中选用材料的功能性与技术的延展性需要有延续的深度。
例如:家政种植一项,将《水仙的栽培》引入到六年级上学期,符合气候特点,便于各地区的各学校学生根据自身条件学习,从探索学习球茎的雕刻方法到学习有土栽培或者无土栽培,从进行日常的观察养护到深入探究养护的方法,劳动技能兴趣得到不断的发酵。
(三)学生的知识和能力达到什么程度
劳动与技术课程的特征就是“动手做”,也就是操作性学习。我们在操作中不仅要解决“做什么”、“怎么做”,还要思考“如何做好”等问题。教师应让学生学会思考,体验动手与动脑的乐趣,享受其成果,使其成为学习的动力,感受劳动技术教育的价值。如:四年级上册的家政项目之一“钉纽扣”,首先要穿针引线打结,然后进行缝制。学生应重点学会在两个扣眼上进行“一”字型的基本钉扣方法,在此基础上观察有四个扣眼的纽扣怎样缝制更牢固,由讨论得出“二”字型、“口”字型、“十”字交叉型等缝制方法。教师鼓励学生分层尝试动手缝制,比较哪些方法更加牢固。由简单到复杂的指导教学适用于技能较高的内容,成功的体验增加了挑战的乐趣。
由此可见,只有改变师生的教学态度,紧扣《劳动和技术》的内容、方法和途径,才能形成“真实”的教学认识观。
三、践行:根据孩子的“事实”落实教学
如何实现真正意义的有效探究?孔子认为,做学问应该是随时随地要有思想,随时随地要见习,随时随地要有体验,随时随地要能够反省。通过切实可行的“事实”去实践,才能真正掌握知识。教师是课程资源的开发者,应基于学生学习发展需求去创造性使用教材,开掘教材中蕴含的利于学生劳技素养发展的资源,引导学生进行“高瞻远瞩”的探究学习。
(一)把控探究全程
一块美玉的加工需要“切”“磋”“琢”“磨”,有效的探究教学也应如此。“‘切’:对教学之初遇到的原始问题、初始情景进行思考。‘磋’:将初始的情景问题转化为一个可以为课堂教学利用的案例。‘琢’:围绕教学目标和活动意图,对初始情景转化成的案例进行目的性强、指向性明、操作性好的深度开发。‘磨’:将教学情景进行精雕细刻的加工,使之有效地为课堂教学所用。”[2]
以四年级缝纫项目“缝笔袋”为例,在教学中可以增加“面料识别”课,先组织学生调查生活中面料的种类、常见品种、成分组成等,然后讨论如何识别生活中常用的面料真伪,学会基本的选购常识与技巧。学生通过动手实验,鉴别和比较各种常用面料如棉、麻、丝、绸、聚酯纤维、尼龙的特性,再根据使用的需要选择合适的面料,合理设计剪裁,最后从材料的选择和使用两个方面评价这次活动。第二课,学生们选用上节课剪裁的合理面料进行缝制。两节课的教学活动,引导学生主动收集面料的信息,进行必要的科学实验,实际动手操作,整合了信息技术、研究性学习和实践活动,提高了学生参与活动的能力。
(二)操作过程深探究
君子之学,贵乎行。行则明,明则有功。劳动与技术是“动手”“动脑”“动心”的课程。劳技素养的培养应该与学生学习的志趣与能力的培养融为一体,让他们乐于创新,敢于创新,善于创新。
1.兴趣目标打前阵
兴趣是好老师,乐趣是更好的老师。教师可看学生怎么做、为什么做、喜欢做什么,然后适时引导其确定学习目标。每逢我国的传统节日来临,学生之间都会产生对节日文化的探索兴趣,于是《鞭炮节》《兔子灯》《编网袋》等课的探究目标就自然引出。学校将传统的手工技艺与劳技课程结合在一起,自编校本课程,不失为一个兴趣点。如端午节即将到来,教师可针对不同年龄段的学生,设立不同的学习内容:低年级学习纸工“折纸粽”,中年级学习编织“绕彩粽”,高年级尝试用箬叶“包粽子”,并确立相应的探究目标、选用不同的制作材料。这样既能够对不同年龄段学生的技能操作有一个相应的拓展延伸,又能让学生在实践活动中继承和创新民族传统文化。学生“好之乐之”,自然激发起对传统节日的热爱。
2.信息材料铺道路
了解知识是探究学习的前提。劳动与技术课程本身就有着宽广而丰富的技术信息。如小学四年级的家政课《洗衣物》。教师除了让学生掌握洗涤的正确方法,还可让学生收集日常使用的各种不同的洗涤剂,让学生认识洗涤剂及面料的不同种类,了解不同面料、洗涤用品的不同的使用方法、功效等,教学生收集信息的途径与方法,使信息含量的扩充成为课堂教学的延伸。又如家政《尝尝我的手艺》一课,针对学生普遍偏食、喜食肉类的现象,教师课前组织学生去收集荤菜与蔬菜的营养价值,课上交流比较荤菜蔬菜的营养与身体需求的关系。学生通过整理、归类,掌握信息技术的基本处理方法。这成为学生技术素养的基础能力。学生的“多闻多见”为烹饪课《水果色拉》《西红柿炒蛋》等夯实理论,激发烹饪的乐趣。
3.小试牛刀为初探
“问”就是自己探究。“学”,可以是听教师讲,也可以是自主地去学习。“好学”,是对学生自主求知的强调,“笃信好学,守死善道”。如在《心锁环》一课教学中,教师可以让学生先自己试着动手做一做,这一过程中学生围绕中心问题――如何做心锁环,可以借助书、录像、教师提供的实物,还可以同学之间互相学习。“学而时习之”,这种探究学习主动地、积极地把间接知识的学习纳入到多样化的探究过程之中,是对操作过程进行研究,施教于方法,让学生“真实”地学会学习,掌握正确的学习方式,是培养学生掌握技术素养的关键。
4.深入挖掘勤思量
学而不思则罔,思而不学则殆。学习掌握新的知识与技能是一时的,而“学会学习”是终生的,这是一个方法掌握的问题。劳动技术课中除了让学生掌握做的方法,还得让学生学会动脑。遇到困难的技术问题,教师别忙着“解”,让学生试试用其它的方法行不行。想想、做做,做错、失败了没关系,以此树立学生良好的技术探索意识。如在传统工艺的《剪纸团花》教学中,学生被漂亮的团花吸引,非常想马上动手做出来。如果沿用传统的教学方式,学生会很快掌握,但作品就显得比较单一,不够丰富,模仿的多,走进“雷区”犯错的少,在这种教学中成长的学生往往缺少细细品味、碰壁、磨练与反思,久而久之容易养成思维的惰性。教师如果改用“观察尝试―碰壁点拨―实践检验―总结方法”的探究方式,关注学生求新、求变的发展,给他们创造求新的机会,使他们尝到求新的喜悦,这样的课堂教学效果将会使学生的“真实”作品层出不穷,美不胜收。
(三)评析探究谋发展
王阳明曾说:“今教童子,必使其趋向鼓舞,中心喜悦,则其进自不能已。”教学中可以充分利用教学评价,对学生新的想法、新的探究发现给予充分肯定和表扬。如属于《劳动与技术》五年级下册编织的项目《动物书签》一课,通常,学生用“五股辫”完成动物的身体之后自然而然地会转用“三股辩”完成动物的颈部和头部,教材所提供的步骤图也是这样的方法。但在教学中有学生提出能否将编织顺序颠倒,即先编织“三股辩”完成动物的颈部,再编织“五股辫”完成动物的身体。教师随机改变原来的教学计划,引导学生观察步骤图,对制作过程、要领进行分析,并与学生一起尝试制作,经过探究,发现这一想法在编织动物这一特定题材时确实可行。“只有把知识生产或者知识建构的权力赋予学生,他们才能够通过对自己经验的研究,对原始信息以新的感知方式重新分析,并根据具体的情景在众多的解释和探究方法中作出明智的选择,从而在这样的探究活动中,改善对已知事物的理解,达到一种新的认知水平和认识论水平,或找出一些试探性的答案。”[3]过程性评价解放了学生的思想,带来更多技能探索的趣味。
罗杰・冯・伊庄指出:“创造力的真正关键在于如何活用知识。活用知识和经验来寻求新点子、新创意,就是培养创造性思考所需要的态度。”如《平结》一课是《劳动与技术》五年级下册“家政”单元编织项目,教材原有内容是以平结编织的方式完成,有教师选择学生喜欢又能短时高效完成的“小珠人”为项目作品来引导组织教学。学生先学会打平结,完成制作基本小珠人,最后分层挑战变化小人,奏响了“掌握技能―运用本领完成作品―举一反三再提升”的技能旨趣“三部曲”。课堂中的高效学习源于教师“创造性地使用教材”,以教材作为原型和范例,在依托和尊重教材的基础上,根据实际需要对教材进行适度的拓展和延伸,挖掘教材资源的深层价值,最大限度地发挥教材的功能。我们既要关注学生技术学习与技术操作的结果,更要关注他们在学习过程中的变化和发展;既要关注学生知识与技能的心得和创新,又要关注学生学习探究活动中所表现出来的态度和情感。我们应通过自我评价让学生明晰技能操作中自己的探究状态、需要改进的方向以及学习探究目标的达成程度。
学会关注自己的学习过程,了解自己、分析自己也是“会学习”的一种重要能力的表现。劳技教学应该尝试多为学生创造展示的舞台。如学生在完成劳技作品后,教师组织开展系列成果展览,用“小卖部”“义卖区”“展销会”等形式,让学生进行自我解说与推广,使学生在活动交流中获得技术理念的提升,在成果展览中进行探究的体验与反思,查找自身探究的得失,以他人评价、集体评价、激励性评价促进发展,体验技能带来的无穷乐趣。
活到老,学到老。荀子特别强调学习,强调不断学习,主动学习,终生学习。只有把握真实有效的探究,将“技术”旨趣渗透到学生的每一时间和空间,才能真正地提高孩子的认知水平,增强实践能力。
0、引言
21世纪是海洋的世纪,不仅是人类全面认识、开发和保护海洋的世纪,更是培养高水平海洋科学人才的世纪。中国是一个具有漫长海岸线的发展中大国,随着世界经济逐步向海洋扩展,国内经济发展、科学研究的重点也逐渐面向海洋,朝着海洋大国的方向加速前进。海洋事业的建设对海洋资源开发与利用、国防与国家安全、海洋科学研究、海洋环境保护、海洋综合管理以及保证海洋经济可持续发展等方面具有十分重要的意义。随着3S技术(GIS、RS和GPS)的发展,传统的海洋科学发生了革命性的变化,如海洋卫星、各类浮标、海底观测网和沿海台站组成的全球海洋立体监测与数据获取系统等,使得海洋数据以海量、实时、动态、多类、多源等形式产生,这种变化要求空间信息技术与传统的海洋科学技术紧密结合,国内迫切需要面对海洋信息的各类专业人才。
空间信息与数字技术是运用计算机软件技术、通信技术,综合研究空间信息数字化、网络化、可视化和智能化的工程理论与技术科学,它将空间信息的各种载体向数字载体转换,通过网络通信技术加载到各个专业领域,支持各行业数字工程的实现,是一门集地理学、测绘科学、计算机科学、空间科学、信息科学和管理科学等多门学科为一体的综合集成学科,具有多学科交叉的显著特点。2004年,武汉大学首先开设并招收空间信息与数字技术专业的本科生。上海海洋大学根据国家海洋事业发展的需要,立足于上海的区位优势,于2010年率先在上海市开设了“空间信息与数字技术”专业。由于该专业是教育部本科专业目录的特设专业,该专业并没有指导性的人才培养方案,因此各开办院校根据实际,结合服务国家、地方和行业的经济发展,进行专业培养方案的制定和课程体系的建设。上海海洋大学根据国家海洋大国发展战略和把学校建设成为一所海洋、水产、食品等学科优势明显,理、工、农、经、文、管等多学科协调发展,在国际上有重要影响的教学科研型高水平特色大学的办学目标,明确了基于海洋事业需求的“空间信息与数字技术”专业的定位,进行专业培养方案的制定和课程体系的建设。
1、专业定位与特色
虽然在上海海洋大学开设“空间信息与数字技术”专业之前,武汉大学、西安电子科技大学、成都理工大学、厦门理工学院、山东农业大学已开设了该专业,但在上海地区的高校还没有设置该专业,特别是具有面向数字海洋特色的空间信息与数字技术专业。21世纪是海洋世纪,海洋已成为国家及上海未来经济发展的重点领域和新的增长点,中华人民共和国《国家海洋事业发展规划纲要》中明确提出海洋信息是国家未来海洋建设的重点,是国家的重要战略需求。规划中从战略高度确定“推进海洋创新体系建设,提高海洋科技创新能力”“加强海洋科技平台建设,提高海洋科技基础能力”“加强海洋科技教育,培养海洋科技人才”。海洋信息学科是国家重要的战略需求,在数字海洋建设、国家海域使用动态监管系统建设、近海海洋综合调查与评价、国家海洋防灾减灾能力建设等重大海洋专项中有充分体现。海洋信息化是海洋战略的优先发展领域,上海在这一战略中具有非常重要地位,作为唯一国家级“数字海洋”示范区,其学科研究和人才需求巨大。
上海海洋大学在借鉴其他高校“空间信息与数字技术”专业建设基础上,本着坚持高起点、高质量、高水平的建设方针,按照“聚焦、错位、合作”的思路,构建一个具有海洋特色的空间信息与数字技术人才知识培养体系和平台,为上海及长三角地区培养海洋信息技术人才,为上海“国际金融中心”和“国际航运中心”的建设,为长三角地区海洋经济可持续发展提供人才和技术支撑。我们的专业定位为:面向国民经济各行业特别是海洋领域数字化建设需要,培养具有良好的科学素养和创新意识,有扎实的软件工程基础与复合知识结构,具备大型数字工程设计和管理能力,能够对海洋、城市、农业、社会、经济等各类信息进行数字化的处理、网络化的传输、可视化的表达、智能化的决策的复合型人才。
2、专业培养目标
根据专业定位和特色,学院制定了相应的专业培养目标:培养具有良好的科学素养、创新意识,具有信息管理基础、海洋信息技术理论基础、计算机科学和技术基础以及应用能力,较好地掌握信息系统分析与设计方法、海洋大数据处理技术、地理信息系统等方面的知识能力,能适应海洋信息管理和开发以及其他企业、科研单位等部门从事海量数据库、海量信息处理以及GIS系统分析、设计、开发和评价等方面的高级专门人才。
毕业生应获得以下几方面的知识和能力:①掌握海洋信息技术以及大型数据库的基本理论、基本知识;②掌握海洋地理信息系统以及相关的分析方法、设计方法和实现技术;③具有信息的组织与分析、检索与查询、传播与开发利用的基本能力;④具有运用所学知识,综合分析和解决问题的基本能力;⑤了解本专业相关领域的发展动态;⑥掌握文献检索、资料查询及收集的基本方法,具有―定的科研和实际工作能力。
3、课程体系建设
课程体系是高校人才培养的主要载体,是教育思想和教育观念付诸于实践的桥梁,课程体系设计的立足点在于人才培养目标的定位。结合学校“空间信息与数字技术”专业人才培养目标的定位,为使本专业能培养出掌握海洋空间信息技术和计算机技术的双向人才,从而拓宽毕业学生就业和继续深造的专业范围,综合考虑了地理信息系统、计算机科学和技术、信息管理和海洋科学专业的专业建设和课程体系建设,我们制定了本专业的课程体系。将所有课程分为以下4种素质培养环节课程,课程地图见图1-4。
专业素质培养理论教学环节课程包括:高等数学、大学物理、离散数学、数据库原理、数据结构、空间信息导论、数字工程的原理与方法、空间分析与应用、数字工程前沿技术、现代通信原理、程序设计语言A、网络与分布式计算、软件工程、人工智能、计算机图形学、遥感应用技术、地理信息系统、GPS原理与应用、海洋技术导论、海洋环境监测与评价、空间信息分析理论与方法、信息检索技术、电子商务与电子政务等课程。
综合素质培养实践教学环节课程包括:社会调查、C++课程设计、Java课程设计、空间信息应用基础、数据库课程设计、GIS系统开发实践,Oracle数据库实践、毕业设计和论文。
2海洋公园开发利用现状
根据现场调查及资料分析,海洋公园及周边海域主要开发利用方式有渔业用海(贝类养殖、围海养殖等)、交通运输用海、造地工程用海、旅游娱乐用海和保护区用海等。
2.1渔业用海
海岸滩涂主要由当地渔民从事养殖活动;滩面较高区发展了高涂围海养殖,兴庄河口与沙汪河口之间的淤长型淤泥质岸段有赣榆海洋经济开发区管理委员会组织建设的赣榆海洋经济开发区高涂蓄水养殖用海项目;的海州湾大片海域进行了开放式海水养殖(主要进行贝类增养殖),东侧外海建设了人工鱼礁工程。
2.2交通运输用海
绣针河口与龙王河口之间的砂质海岸(柘汪、海头附近)是规划建设中的连云港港北翼赣榆港区。目前起步工程已经开始建设,其中包括始于绣针河口南侧1.2km,总长约6350m的东防波堤工程;依托东防波堤建设的突堤工程(码头堆场);突堤西侧和南侧的3个5万t级通用泊位和1个5万t级液体化工泊位。
2.3造地工程用海
围填海建设面积为24.30km2。连云港海滨新城规划建设成为以海为源,以人为本,环境优美、功能完善、具有时代气息的海上连城,集居住、商贸、行政办公、休闲娱乐等功能于一体的现代化新型示范城区。
2.4旅游娱乐用海
海州湾旅游度假区位于江苏省赣榆县海头镇境内,北起神仙路,南至龙王河,总面积4.86km2。这里拥有江苏省最大的优质黄金沙滩,适合发展海滨观光、疗养和多种水上运动等项目的旅游业。
3目前海洋公园管理存在的问题
3.1多部门管理、权属不清且建设缺乏统一规划
在有居民的海岛生态保护方面,目前海洋公园中连岛的管理完全参照陆上管理模式,这就造成海洋部门某些方面在管理上插手困难。连岛拥有国有林场,植被养护职能主要在林业部门,环保部门主要负责垃圾处理打包外运及污水处理;有居民海岛污水排污口的设置,海洋部门主要负责周边海域的管理(包括港口用海,渔业用海,旅游娱乐用海等)。关于有居民海岛沙滩的管理,海洋行政部门主要管理海岸线以下的部分。这一现状造成海岛权属未定性,多部门管理牵头难,效率低,矛盾大;重复管理现象严重,管理缺位、越位等问题重生。此外,海洋公园的建设涉及生态建设规划、旅游规划、无居民海岛开发利用与保护规划、港口规划等各种相关规划和海洋功能区划。多种规划、区划之间的内容并不完全吻合,甚至存在一定冲突。在生态建设、旅游发展、基础设施建设及相关产业的发展和保护中,海洋公园的建设、经营缺乏完整、系统、科学的总体规划,难以进行统一协调管理。
3.2海洋管理缺乏硬性法规,操作力度不大
缺乏海岛/海岸带综合管理方法与技术,缺乏海洋资源可持续利用的评估指标体系和方法,缺乏可操作的海岛及岸线管理细则,法律约束力不强,管理成效低,面临着管理和执法无法有效同时开展的问题。目前,海州湾海域只出台了一部海州湾特别保护区暂行办法,海洋公园还没有针对性的管理办法。关于海岛和岸线只能参照兄弟单位试行,在执法力度上没有力量。对海域而言,造成生境的破坏,生物多样性的损失,此外海岸线有萎缩趋势。
3.3公众缺乏正确的海洋保护理念
海洋经济作为连云港经济的支柱产业,海洋开发需求扩张与环境破坏并存,矛盾凸现。为了建立起人与海洋和谐、可持续的关系,迫切需要人们拥有一种先进的科学的理念———资源开发和环境保护并重的思想。针对目前快速发展的海洋经济大环境,发展海洋环保意识将有助于缓解海洋开发与海洋生境恶化之间的矛盾。从公众的知识水平、观念认知、行动意愿3个维度剖析海洋危机产生原因,并对人海矛盾根源作深刻的哲学反思。在此基础上提出合理的人海关系应具备3个观念,即:确立海洋是整体生态系统的意识、提倡资源补偿意识指导下的海洋开发理念和维护生境的可持续发展。通过利用国际基金、非政府组织的力量开展生态保护,鼓励和吸引国内外民间资本投资生态保护非常重要。尤其是要探索在政府投入引导下的社会多元化投入机制,让社会广泛参与海洋保护工作。
3.4科技投入不足,缺乏有效的现代化管理手段
海洋公园建设工程中各类信息资源尚未进行有效整合,海洋地形地貌数据、遥感数据等分散在不同的行业部门,导致行业部门各自为政,难以满足海洋实际业务的管理需要。采用传统的方式进行管理,缺乏信息技术的辅助决策,难以实现海洋公园乃至海州湾地区海域的有效管理和海洋资源的合理开发;同时,引领海洋科技创新的科研机构缺乏,实施海洋技术创新的研发中心较少。目前亟需对分散的信息系统资源进行整合,建立一个功能集全、接口统一的海洋综合管理与服务信息系统,增强业务处理能力,提高管理工作的效率,提升管理水平,为海洋资源的有序开发和海洋开发的综合决策提供技术支撑。
4新形势下海洋公园能力建设数字化模式探讨
针对海洋公园尚未达到信息化、规范化管理的现状,数字化建设立足于“保护海洋生态与环境、提高海洋资源利用水平、维护海洋权益、促进海洋经济发展”开发和保护的模式,形成覆盖保护区管理各个方面的综合管理与服务信息系统,实现海洋分析评价和服务的智能化、实现海洋决策管理的科学化、实现海洋基础信息服务的社会化。
4.1保护区数字化管理方案研究
通过对基础数据库建设、信息服务与平台、移动应用平台、海域动态监测与管理系统、海域环境监测与管理系统、资源修复项目管理系统、海洋信息可视化系统、应用支撑体系建设等的研究,以满足保护区数字化管理与服务信息系统对数据的需求。
4.2室外宣传屏及海洋展示馆设置
海洋公园的宣传系统是基础设施建设的重要组成部分,能够起到告知、标示、指引和警示作用,景观点缀和美化环境作用。为更好地介绍海洋公园环境和物种资源,展示和宣传海洋公园特色,在海洋公园区域设室外宣传屏,以完善旅游基础设施建设与宣传教育设施建设,推进海洋公园规范化建设。另外,通过购置并定做海州湾海洋公园生活的海洋生物标本,特别是搜集地方特有的土著种、珍稀濒危种、重要经济物种等,建立的海洋展示馆。围绕海州湾独特海洋生态系统以及海洋生物资源,展示目前海州湾海洋环境状况与待保护程度。海洋展示馆的设立是对外宣传的最好的窗口,对于提高海洋公园知名度、加大公众的宣传教育,增强周围社区居民的海洋环保意识,开展海州湾海洋公园生物多样性及生境长效管理研究具有非常重要的作用。此外,标本馆不定期在馆内外举办海洋生物知识讲座,使其成为周边中小学海洋生物科普宣传基地,这也是户外宣传的另一种有意义的存在形式。
4.3海洋公园专用无线视频监控系统
在海洋公园内设置监视监控设施,主要包括室外监视前端、中间数据传输控制、室内监控设备以及立杆等全套设施,以对海洋公园内的相关活动实施动态监控。依托公共通讯网络(3G)的无线传输信道和接入电路,安装海洋公园视频监控采集与传输设备,并在海洋公园管理部门建设视频监控平台,将现场图像实时传送到各级管理部门,实现视频音频信号及相关数据采集、数字化、压缩、无线传输,图像信息的本地存储、导出和远程调用控制,GPS定位数据上传及各种传感器数据上传预留接口等功能,为构建全国国家级海洋公园视频监控系统提供基础接入点。
4.4海洋公园地理信息系统建设
海洋公园地理信息空间数据库,包括行政区划图、地形图、遥感影像以及生态环境调查数据,社会经济调查数据。开发B/S和C/S结构的海洋公园地理信息服务平台,支持空间和属性信息的检索、交互式浏览、分析评估、历史数据的动态展示和专题图制作及输出。与海洋公园监测监视设备集成,实现监视监测信息与地理空间信息的高度整合与深化应用。
4.5海州湾海洋公园科研监测能力建设
随着海洋经济的快速发展,对生态环境造成了越来越严重的破坏,海洋环境污染问题已经成为人类所面临的最大挑战之一。为加强海洋公园生态管控能力,有必要提升海洋公园生态环境的科研监测能力,提升科研监测能力水平,建设海洋环境在线监测系统。针对海洋自然灾害预警的需求及海洋环境参数实时监测的需要,将已有的成熟技术和新的理论、先进的技术成果进行有机的结合,建立能够自动、连续、实时监测海洋环境参数;自动传输、存储、处理和分析数据;数据产品自动、远程动态监控的高精度、智能化海洋监测信息系统。此外,连云港海洋公园近海海域为赤潮高发区,在海水水质、沉积物、生态环境(浮游动植物、底栖生物、潮间带生物)等方面研制实时、可靠的海洋环境在线监测系统;建立准确、高效的赤潮预测预警系统,最大限度地降低赤潮灾害带来的经济损失;构建齐全、类型多源、系统的海洋环境数据库平台,为连云港市海洋综合监管提供坚实的数据基础。做好基础资料的搜集,符合新形势下国家海洋开发战略部署和社会发展的迫切需要。
4.6推进无人机在海州湾海洋公园的研究应用
随着江苏沿海开发新一轮热潮的到来,海州湾沿岸地区的海岸地貌发生了巨大变迁,现有的航空遥感技术手段因其成图周期长、成本高等特点已无法适应经济发展的需要。以无人驾驶飞机为空中遥感平台的技术,具有快速、宏观、动态、小而便捷等特点,可以很好地弥补传统监测方法的缺陷,满足现阶段我国对海洋遥感监测业务的需求。依托低空无人机航摄遥感系统高分辨率数据快速获取能力,结合日臻成熟的以三维可视化技术和计算机网络技术为代表的新一代地理信息技术,构建三维海域立体信息化监管平台成为可能,实现传统海域监管向现代海域监管的转变。运用3S、虚拟现实和互操作等手段,以数字化、动态模拟、可视化的方式监管海域使用情况,重现海域使用的变化规律,为海洋综合管理、海洋经济可持续发展提供科学依据和技术支撑。
中图分类号:TP311.52
海洋是生命的摇篮、资源的宝库,是人类可持续发展的宝贵财富,承载着人类的明天和未来。海洋牧场就是这样一个基于海洋可持续开发利用的蓝色经济,不仅促进了地区经济繁荣,提高了人民生活质量,也推进了海洋开发技术的不断创新,带动了战略性海洋新兴产业的兴起。海洋牧场是利用海洋容量增加海洋资源的综合系统,在一特定的海域中,建立一套完备的渔业设施和管理体制,将水生生物放流,这样便会吸引来一些外来生物,再与人工放养的海洋生物聚集在一起形成可控制的人工海洋牧场。在海洋牧场事业迅速发展的情况下,如何有效的管理海洋牧场至关重要。张国胜,陈勇,张沛东等人根据中国的实际情况对中国海洋建设海洋牧场的可行性进行了分析,得出我国在进行海洋牧场建设应该使用多种形式管理[1]。杨金龙,吴晓郁,石国峰等人对我国目前海洋牧场建设的现状研究和发展趋势做了概括[2]。任军,田华民等人认为“数字化管理”将提高管理的科学化、规范化的水平,实现管理理念和管理模式的根本性变革[3]。建设数字化海洋牧场管理系统为海洋牧场信息查询提供支持。
根据海洋牧场的地理位置和环境,将海洋牧场的属性信息、位置信息记录系统,根据属性信息合理规划海洋牧场。通过对海洋牧场所放养的生物进行记录,有利于掌握海洋牧场的生物生长状态和基本情况,给渔民生产提供帮助。本设计通过数字化海洋牧场地图,建立海洋牧场空间地理数据库,基于ArcGIS Engine 开发海洋牧场信息管理系统。实现在电子地图支持下的海洋牧场信息录入以及信息查询功能,为有限的海洋资源有效合理利用提供技术支持。
1 系统设计
本系统是利用ArcGIS Engine二次开发组件和工具集,以地理信息系统数据库Geodatabase为支撑,在Visual Studio2008平台上,使用C#语言编程实现了海洋牧场信息的录入、查询功能。
1.1 系统结构设计
由于硬件设备和开发资金受限,本系统初步设计为单机版本。通过需求分析,本系统主要为海洋牧场管理工作提供帮助,与传统管理系统相比,本系统是基于GIS技术的基础之上开发的信息管理系统。有效的与地理位置结合,使得对海洋牧场的管理对象有更明确的了解。
1.2 系统界面设计
系统界面主要包括菜单栏,地图操作工具栏,图层信息显示框,地图显示界面,查询视图,鹰眼视图,属性信息显示视图等。
1.3 数据库设计
1.3.1 数据的组织
按照数据的类型,可将数据库中的数据分为图形数据和非图形数据。
(1)图形数据的组织。这里的图形数据主要是矢量数据,其数据组织形式:数据库-要素集-要素。
(2)属性数据的组织。在系统中,属性数据主要以单个海洋牧场为对象组织数据。
1.3.2 数据的存储
(1)矢量数据的存储。矢量数据在数据库中的逻辑层次是:数据库一逻辑图层一物理图层一空间实体。
(2)属性数据的存储。属性数据是海洋牧场管理系统的重要组成部分,但属性数据的存储方式以及表结构设计都是非常复杂的,它不仅影响到系统建设的速度和成本,而且影响到系统的应用、维护管理和数据更新。如何使得表间关系明确,数据存储不冗余等各方面影响要素都得考虑到。
1.4 系统功能设计
1.4.1 地图浏览
基于GIS技术的海洋牧场管理系统与传统的企业管理系统相比,地图数据的加入使得海洋牧场的信息更好的表现出来。
在系统添加了鹰眼窗口,系统可以从鹰眼中反馈桌面地图的视图信息,用户可以从鹰眼中操作桌面视图。如在鹰眼中点击,让桌面视图移动到被点击的位置;在鹰眼中拖出一个范围,让桌面地图以全图显示该范围。
全景视图按钮,前一视图,后一视图等工具,使用户对桌面视图的操作更加灵活。
1.4.2 信息添加
系统是基于GIS技术开发的管理系统,后期空间数据的维护、添加尤为重要。而海洋牧场是一个大范围的区域,所以数据的来源很广,种类很多。如纸质地图,电子地图,遥感影像等等。有效将这些不同种类的数据融合及录入系统是系统的关键。该模块的主要功能包括:海洋牧场放养生物种类、数量录入,海洋牧场地理环境和岛礁属性信息录入,海洋牧场信息的添加、删除、修改等操作。
1.4.3 信息查询
本系统的主要任务是对海洋牧场信息进行查询,主要功能包括牧场属性查询和位置查询。根据某一属性值查找具有这一属性的牧场名称及位置,例如查询投放了某一种鱼类的海洋牧场有哪些?根据岛礁类型查询海洋牧场等等。根据位置或者某个海洋牧场对象查找其所具有的属性信息,例如选择一个海洋牧场查询其中投放鱼类的种类以及此海洋牧场的地理位置信息,环境信息,岛礁类型等等,对于管理人员对海洋牧场管理工作有很大的辅助作用。
2 功能实现
基于GIS技术的海洋牧场建设管理系统与传统的企业管理系统有很大区别,海洋牧场是一个大范围,宽尺度的研究对象,应有效将其属性信息合理的数字化表达成文字、图像等信息。系统主要功能有地图浏览,信息添加、删除、修改,信息的查询。
2.1 地图浏览
(1)全景视图按钮主要通过ArcEngine开发环境中系统自带的地图操作工具直接加载。
(2)前一视图功能的实现,在按钮的Click事件中实现。
(3)后一视图功能的实现,在按钮的Click事件中实现。
(4)鹰眼。
海洋牧场属于面要素,在添加或修改海洋牧场矢量数据的过程中,也要录入海洋牧场的属性信息。
2.3 信息查询
系统查询功能主要使用两方面的查询:根据位置查属性和根据属性查位置。
(1)根据位置查询属性。
(2)根据属性查询位置。
3 结论与展望
3.1 结论
本系统通过应用电子地图,空间数据库技术,结合海洋牧场项目的特点及要求,搭建了数字化海洋牧场的信息管理平台,使海洋牧场管理标准化,规范化,信息化,提高海洋牧场的管理水平和效益。系统主要实现了海洋牧场信息的录入和查询功能,为数字化海洋牧场建设作了有益的探讨。
(l)用ArcGIS Engine作为开发海洋牧场管理系统的工具之一,在目前尚未发现先例,在系统中,ArcGIS Engine展现了其较高的处理效率和很强的图形处理功能。
(2)海洋牧场管理系统的灵活应变性及全面性作为系统开发时所遵循的重点并在这方面作了一些研究。在信息管理系统的设计和开发的过程中,将灵活应变性的要求作为考虑因素,实现了用户可以根据业务需要和功能选择系统界面添加的模块。
3.2 展望
建立数字化海洋牧场信息管理系统是一个具有难度的复杂工程,本项研究在这方面进行了尝试和探索,实现了一些功能。但本信息管理系统在实际的应用中仍存在不足,还有待进一步完善。主要包括以下几个层面:
(l)由于本信息管理系统目前只是实现了海洋牧场管理系统的试运行,并没有实现系统设计中的所有功能,所以系统的其它新增功能的实现以及与目前己实现功能的融合是需要继续努力的工作.
(2)随着网络技术的不断成熟和发展,越来越多开发GIS软件系统的人逐步选择B/S模式作为新的软件系统的网络体系结构,所以海洋牧场信息管理系统也应考虑向B/S模式发展,以便使得系统后期的维护、管理和升级都变得更加容易,从而也使得客户端能够更加方便的操作该系统。
(3)由于海洋牧场是一个巨系统,影响的要素很多,建设一个安全可靠健全的数据库存在很大的困难,本系统受开发时间的限制,而且目前数字化海洋牧场管理系统在国内实施还非常少,加上数字化海洋牧场管理系统的数据库的开发要经过长时间的业务了解和熟悉,才能开发一个完善实用的数据库。本系统数据库还存在很大的开发空间。
参考文献:
[1]张国胜,陈勇,张沛东.中国海域建设海洋牧场的意义及可行性[J].大连水产学院学报,2003.
[2]杨金龙,吴晓郁,石国峰.海洋牧场技术的研究现状和发展趋势[J].中国渔业经济,2004-5.
[3]任军,田华民,超英华.“数字化管理”与科技管理的新范型[J].科技管理研究,2001(4):65-66,29.
[4]马军英,杨纪明.日本的海洋牧场研究[J].海洋科学,1994(3):22-24.
[5]单新瑞,秦迎春.实现数字化管理的探讨[J].科学管理研究,2002.
[6]申慧.我国信息资源数字化建设体制构建研究[J].图书馆学研究,2007,8.
[7]邹时林,刘波.基于ArcEngine洪水淹没系统的设计与实现[J].安徽农业科学,2010.
[8]刘华杰,丁斌.数字化医院的设计与实现[J].科技资讯,2008.
[9]阎波杰,,贾建华.基于ArcEngine的旅游信息管理系统设计与实现[J].曲阜师范大学学报,2011.
[10]张瑜,丛静华,沈明霞.基于ArcEngine的林火动态监测与精确定位系统的设计与实现[J].浙江农业学报,2010.