计算机在环境中的应用实验课程教学大纲

计算机在环境中的应用实验课程教学大纲一、课程基本信息1.课程代码：[具体代码]2.课程名称：计算机在环境中的应用实验3.课程类型：实验课程4.学分：[X]5.学时：[X]，其中实验学时[X]6.适用专业：环境科学、环境工程等相关专业7.开课单位：[学院名称]

二、课程目标本课程旨在培养学生运用计算机技术解决环境领域实际问题的能力。通过实验教学，使学生掌握计算机在环境数据处理、模拟分析、模型建立等方面的基本技能，提高学生的实践动手能力和创新思维，为今后从事环境相关工作或进一步深造打下坚实的基础。具体目标如下：1.知识与技能目标熟悉常用的环境类软件和工具，如ArcGIS、ENVI、Origin等。掌握环境数据的采集、整理、存储和分析方法。能够运用计算机软件进行环境模型的构建与模拟。2.过程与方法目标通过实验项目的实践，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。提高学生的数据处理能力和编程能力（如有需要）。3.情感态度与价值观目标培养学生对环境科学与计算机技术交叉领域的兴趣。增强学生的团队协作精神和创新意识。

三、课程内容与要求

实验一：ArcGIS基础操作与环境数据可视化1.实验目的了解ArcGIS软件的基本界面和功能。掌握地图的创建、编辑和符号化方法。学会将环境数据在ArcGIS中进行可视化展示。2.实验内容熟悉ArcGIS软件的安装与启动。创建新的地图文档，添加底图数据。导入环境数据（如地形数据、气象数据等）。对数据进行编辑和处理，如裁剪、合并等。运用不同的符号化方法对环境数据进行可视化表达，如点符号、线符号、面符号等。3.实验要求提交实验报告，包括实验目的、步骤、结果和结论。制作清晰、美观的地图可视化成果，能够准确反映环境数据的特征。

实验二：ArcGIS空间分析与环境应用1.实验目的掌握ArcGIS的空间分析功能，如缓冲区分析、叠加分析等。运用空间分析方法解决环境相关问题，如污染源扩散分析、土地适宜性评价等。2.实验内容进行缓冲区分析，确定污染源的影响范围。开展叠加分析，如土地利用与生态敏感性分析。利用空间分析工具进行环境数据的统计分析和建模。对分析结果进行可视化展示和解释。3.实验要求详细描述空间分析的过程和参数设置。对分析结果进行合理的解释和讨论，提出相应的环境管理建议。

实验三：ENVI遥感图像处理基础1.实验目的了解ENVI软件的基本功能和遥感图像处理流程。掌握遥感图像的读取、显示和基本处理操作。学会进行遥感图像的几何校正和辐射校正。2.实验内容安装和启动ENVI软件。读取不同类型的遥感图像数据。对遥感图像进行显示设置，如拉伸、增强等。进行几何校正，选择合适的控制点和校正方法。开展辐射校正，消除图像中的辐射差异。3.实验要求记录遥感图像处理的步骤和参数。对比校正前后的图像效果，分析校正的精度和效果。

实验四：ENVI遥感图像分类与信息提取1.实验目的掌握遥感图像分类的方法和原理。运用ENVI软件进行遥感图像的监督分类和非监督分类。提取环境相关的信息，如植被覆盖度、水体面积等。2.实验内容选择训练样本，进行监督分类。运用非监督分类方法对遥感图像进行聚类。对分类结果进行精度评价，如混淆矩阵分析。提取植被指数、水体指数等信息，进行环境信息的定量分析。3.实验要求说明分类方法的选择依据和分类过程。对分类精度进行客观评价，分析影响精度的因素。

实验五：Origin数据处理与分析1.实验目的熟悉Origin软件的基本操作界面和功能。掌握环境数据的导入、绘图和数据分析方法。运用Origin进行数据拟合和曲线绘制。2.实验内容将环境实验数据导入Origin软件。选择合适的图表类型进行数据可视化，如折线图、柱状图、散点图等。进行数据拟合，选择合适的拟合函数，如线性拟合、多项式拟合等。绘制曲线，并添加拟合方程和相关参数。3.实验要求数据处理过程清晰，图表绘制规范。对拟合结果进行分析，说明拟合的效果和意义。

实验六：环境模型构建与模拟（以水质模型为例）1.实验目的了解水质模型的基本原理和类型。掌握运用计算机软件构建水质模型的方法。对水质模型进行模拟和结果分析。2.实验内容选择合适的水质模型，如StreeterPhelps模型等。收集相关的水质数据，包括流量、污染物浓度等。在软件中输入模型参数，构建水质模型。进行模型模拟，设置模拟时间和边界条件等。分析模拟结果，如污染物浓度变化趋势、水质达标情况等。3.实验要求详细说明水质模型的选择依据和参数确定方法。对模拟结果进行深入分析，提出改善水质的建议。

四、课程实施1.教学方法讲授法：讲解实验原理、软件操作方法和注意事项。演示法：通过实际操作演示，让学生直观了解实验过程。实践法：学生自主进行实验操作，培养实践能力和创新思维。小组讨论法：组织学生进行小组讨论，共同解决实验中遇到的问题，促进团队协作。2.教学资源教材：选用相关的计算机在环境中应用的实验教材或参考书籍。软件：安装ArcGIS、ENVI、Origin等专业软件。网络资源：提供相关的在线课程、学术数据库等资源，供学生自主学习和拓展知识面。3.教学进度安排

|周次|实验内容|学时||||||1|实验一：ArcGIS基础操作与环境数据可视化|4||2|实验二：ArcGIS空间分析与环境应用|4||3|实验三：ENVI遥感图像处理基础|4||4|实验四：ENVI遥感图像分类与信息提取|4||5|实验五：Origin数据处理与分析|4||6|实验六：环境模型构建与模拟（以水质模型为例）|4||7|实验报告撰写与总结|4|

五、课程考核1.考核方式本课程采用实验操作考核和实验报告考核相结合的方式，其中实验操作考核占总成绩的[X]%，实验报告考核占总成绩的[X]%。2.考核内容与标准实验操作考核操作规范性（[X]%）：学生在实验过程中是否按照正确的步骤和方法进行操作。结果准确性（[X]%）：实验结果是否正确，是否达到实验要求。问题解决能力（[X]%）：学生在实验中遇到问题时，能否独立思考并尝试解决。实验报告考核报告完整性（[X]%）：实验报告是否包含实验目的、步骤、结果、结论等完整内容。数据处理与分析（[X]%）：对实验数据的处理是否合理，分析是否深入。图表质量（[X]%）：实验报告中的图表是否清晰、准确、规范。语言表达（[X]%）：报告语言是否通顺、逻辑是否清晰。

六、课程评价1.学生评教：通过学生网上评教系统，收集学生对课程教学内容、教学方法、教师授课等方面的评价和建议。2.同行评价：组织同行教师对本课程进行听课和评价，了解课程教学质量和教学效果。3.教学督导组评价：邀请教学督导组专家对课程进行检查和指导，提出改进意见和建议。4.持续改进：根据以上评价结果，对课程教学内容、教学方法、考核方式等进行持续改进，不断提高课程教学质量。

七、其他说明1.学生需提前预习实验内容，熟悉