地理信息工程知識點精選(九篇)

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第1篇：地理信息工程知識點范文

關鍵詞：遙感 機載激光雷達 實踐教學 課程設計

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-2117（2014）18-00-02

1 前言

《激光遙感》是武漢大學遙感信息工程學院為適應遙感技術發展的最新需求，對原有《激光成像》課程進行改造而設置的一門專業必修課程。隨著相關技術的發展，激光遙感成為了遙感技術的重要方向。近些年越來越多的資源投入到激光雷達術的研究和實踐中，使之得到飛速發展。目前激光遙感技術已經運用到了近景、地面、車載、機載到星載的多種平臺上，提供了不同精度的多種產品，應用在諸多行業中。相應地，激光遙感數據處理也從科學研究少量試驗發展到了大規模生產實踐階段。面對這種變化趨勢，武漢大學遙感信息工程學院在2010年修訂的本科生培養方案中，設置了《激光遙感》課程，作為攝影測量方向本科生的專業必修課和遙感信息工程方向本科生的專業選修課[1]。這準確地反映了目前激光遙感技術的發展狀況和其在遙感技術中的地位。

2 加強激光遙感實踐課程的必要性

在激光遙感課程改造過程中，有必要提出并堅持面向應用的方針，這一方面是生產的需要，我國已經正在大力引進和推廣激光遙感技術，僅機載LiDAR設備就已經超過30臺，價值數億元，其他的地面及近景設備更是多達百余套。這些設備采集了大量的數據，處理這些數據需要專門的人才，對本科教育提出了要求[2]；另一方面是就業的需要，雖然隨著空間技術的應用，攝影測量與遙感專業的學生就業形勢較好，但是要看到，隨著開設相關專業課程學校的增加以及學生規模的擴大，就業壓力已經越來越大，有必要根據生產部門的需求，有針對性地培養學生專長，擴大就業機會；第三方面是科學研究的需要，目前激光遙感數據僅僅得到了初步的應用，如何提高數據處理效率，豐富數據產品類型以及拓展數據范圍等，是目前生產部門亟待解決的問題[3]。通過在本科階段設置相關課程，加大培養力度，有利于激發學生科研興趣，為將來投身相關科學研究打下了堅實基礎。在過去激光遙感屬于前沿技術，缺少必要的案例和數據，主要采取課堂講授的方式，通過教師的PPT和板書進行教學，學生的課堂實驗及課后實踐很少，缺少實踐環節，造成學生動手能力較差，同時對理論的理解也不夠深入，影響了用人單位的使用[4]。因此，隨著激光遙感技術從探索走向應用，對應的《激光遙感》課程也由選修設置為必修，其授課方式也應該從純理論講授發展為理論結合實踐的講授方式。

3 遙感實踐課程的原則及內容

3.1 遙感實踐課程的原則

激光遙感數據處理環節多，涉及的專業知識多，同時，由于仍處于不斷發展中，很多新處理方法和產品不斷涌現，成熟和固定的生產與數據處理方法和流程較少。在確定激光遙感課程實踐內容時需要把握如下原則：

（1）有利于全面掌握課程的知識點，實踐的內容應該貫穿整個課程的環節，加深和鞏固學生對理論的了解；

（2）有利于相關專業知識的融會貫通[5]。激光遙感是多種新技術的集成技術，應該通過實踐環節，使學生了解相關專業技術以及集成技術的重要性及作用；

（3）有利于激發學生的科學研究興趣[6]。應該通過實踐，激發學生探索未知的興趣，投身于對激光遙感技術科學研究中；

（4）有助于提高學生動手能力。激光遙感技術是一門工科技術，其落腳點應聚焦在提高學生的動手能力，為將來勝任行業部門打下基礎；

（5）有助于課程安排。課堂時間有限，過于復雜的實驗占用太多時間，不利于課堂組織，簡單的實驗不利于學生掌握相關知識。必須對各實驗部分精心設計，使之既相對獨立又有機聯系。

3.2遙感實踐課程的主要內容

激光遙感實踐環節的內容

激光遙感技術工程實踐環節較多，內容龐雜，主要有：

航線設計，需要全面掌握點云數據的參數，影像數據參數等；

數據預處理，包括誤差剔除，坐標轉換等；

輸入輸出，包括格式轉換，內插方法等；

基礎測繪產品生產，包括DEM、DLG的生產；

高級地理信息應用，包括數據分類、建筑物提取，三維建模以及空間信息系統研發等。

4 遙感實踐課程設計

4.1 框架

本文設計了激光遙感課程的實踐教學方案，框架圖如下。

激光遙感實踐框架

4.2 實踐教學方案

本文設計了激光遙感課程的實踐教學案例，下面針對框架進行詳細說明。

（1）為了使學生對LiDAR技術有感性的認識，設計了參觀的環節，以激發學生的興趣。選擇學院的硬件設備或者生產部門的生產現場，使學生通過參觀對LiDAR設備的組成、相關技術和行業應用有初步了解，在生產一線了解該技術目前的應用關鍵和難點。一方面激發學生投身生產的熱情，另一方面使學生了解科研與生產的方向。

（2）針對LAS格式的數據，要求學生編寫程序，能夠讀取數據到相應的數組中。主要使學生了解LiDAR數據種類，通過深入研究LAS數據格式，了解空間信息數據的特點和存儲難點；通過全面講解LAS格式版本的發展過程，了解LiDAR技術進步過程和數據不斷豐富的過程；通過程序編寫，熟練掌握空間數據讀取技術和節省數據存儲空間的技巧。

（3）對LiDAR數據進行三維顯示和基本空間分析操作。主要使用任課教師承擔科研項目時編寫的數據處理平臺，在使用前任課教師先講解科研項目的目的、意義、進展及展望，再對該平臺的基本功能，尤其是數據讀取部分進行詳細講解。一方面可以使學生看到上次課程自己編寫的數據讀取程序的規范性、速度和效率上存在的問題，另一方面可以使學生知道，科研項目并不神秘，而是從基礎的功能起步的；通過對點云的簡單空間操作和分析，使學生了解點云數據的粗差、斷面、建筑物和樹木腳點的空間分布特征、區別以及容易混淆的地方；通過對波形數據的讀取、顯示和分解，使學生了解LiDAR數據的新發展及其優點。

（4）要求學生編程實現LiDAR數據粗差的剔除。本次實踐具有一定的靈活性，學生可以自行編寫包含讀取、顯示、剔除粗差以及存儲的完整程序，也可以在教師提供的平臺上，以組件的形式完成剔除粗差的功能。關鍵是使學生理解基于高差的分類方法，基于統計原理的區分粗差的方法，熟悉一些基本的測量平差方法，不僅能夠復習和掌握前期學過的測繪的基本專業知識，還能初步掌握LiDAR數據處理的基本原理和DEM的基本生產方法。

（5）要求學生編程實現去除粗差后的LiDAR數據的規則化。主要使學生復習和掌握空間數據內插的主要方法，了解LiDAR數據采集的隨機性，知道其特點和不足，提高編程水平，同時對于DEM的生產方法也有更深入的掌握。

（6）實現LiDAR點云數據分類和輸出。這部分比較復雜，主要基于現有軟件，使學生掌握LiDAR數據分類的原理和生產部門處理的流程和工具，在不斷調試參數并觀察處理結果的過程中，琢磨和理解現有數據分類算法的原理和不足，明了目前LiDAR數據產品生產的關鍵和難點，為將來從事生產或科研打下基礎。

（7）撰寫實踐報告，要求學生將實踐過程和實踐結果進行展示和總結，提出自己的想法，可以提出新的原理或算法，也可以針對某一環節提出改進措施，自由發揮。教師根據學生的報告綜合、總結，在課堂上進行展示和點評，并給出成績。

5 結語

實踐教學不僅是理論課程的補充，而且具有驗證、綜合、創新等功能。加強實踐性教學，有助于學生全面理解理論知識，掌握分析問題、解決問題的方法，激發學生自主學習熱情，提高學生編程能力。本文針對《激光遙感》課程的特點和本科學生的知識積累，設計了課程實踐環節，豐富了教學內容，加深了學生對理論知識的理解，推動了《激光遙感》教學改革，使該工科課程更貼近科研和生產，為學生將來進行科研或生產打下了堅實基礎。

（武漢大學遙感信息工程學院，湖北 武漢 430079）

參考文獻：

[1]遙感信息工程學院.本科人才培養方案（2010年版）[EB/OL].2012（2）.

[2]賴旭東.《激光遙感》課程設計與思考[J].地理空間信息，2012，10（4）：168-169.

[3]張喜旺，劉劍鋒.高校GIS專業遙感類課程教學改革探索[J].測繪與空間地理信息，2012，35（10）：10-12.

[4]劉經南，張小紅.激光掃描測高技術的發展與現狀[J].武漢大學學報：信息科學版，2003，28（2）：132-137.

第2篇：地理信息工程知識點范文

關鍵詞：資源環境科學 資源環境信息學 課程建設

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）03（b）-0099-03

當代社會信息技術迅猛發展，利用信息技術為資源環境科學服務是大勢所趨[1～2]。資源環境信息學（informatics of resources and environment）就是面向資源環境領域的數據、信息和知識，將計算智能應用于資源環境分析和評價，為資源開發和環境保護及管理提供方法和理論支持，使之走上可視化、數字化、智能化、精確化、高效化的道路[3～5]。近十年來，國內各高校資源環境和環境工程專業相繼開設了“資源環境信息學”方向的課程，不斷充實資源環境科學的教學體系，為培養符合社會需要的人才作出了積極努力和探索[6～8]。

資源環境信息方向人才是國家緊缺人才，探索資源環境信息學的課程創新，對資源創建環境科學專業高效的教學體系，培養學生的創新能力，向“知識―素質―能力”型教育模式轉變，具有積極意義。學校要為學生掌握扎實專業知識、提高實踐動手能力和創新能力搭建堅實的平臺，使培養的人才能適應21世紀社會經濟發展的需要。

1 國內“資源環境信息學”課程設置與教學體系存在的主要問題

1.1 “資源環境”與“信息”融合度不夠

資源環境信息學的著眼點應該是“資源與環境”問題，信息技術是方法和工具。但在現階段，不少高校院系在師資和教材都不到位的情況下倉促上馬，開設資源信息學課程，造成信息技術和理論知識與資源環境問題脫節，與資源環境問題實例結合少，難以突出課程特色。如大部分高校的環境科學專業都開設了《環境信息系統》課程，但實際教學大多采用的仍然是地信專業的《地理信息系統》作為教材，教學內容上沿用地信專業的教學思路，缺乏與環境問題的結合，達不到應有的教學效果。且各校開設的資源信息學課程，多偏重傳統資源學的教學思路，與信息學結合不夠。

1.2 缺乏實踐教學

資源環境信息學本身是一門實踐性強，面向應用的學科。但在教學中，相關課程的教師，特別在國內非重點大學的資源環境專業，教師沒有科研支撐，缺乏實踐經驗，加上教學素材不足，教學成了無源之水，只能照本宣科，極易脫離實際。如《環境遙感》課程，多由原非環境專業方向的教師承擔，缺乏環境專業的知識背景和科研經驗。這種情況下導致教學內容只能“遙感概論”為主，而沒有結合環境學的案例進行講解，不符合應用型課程的教學特點。如果由環境專業出身的老師授課，則會出現缺乏信息學知識，教學能力跟不上教學要求的情況。資源信息學的教學同樣面臨問題，基于測繪學、勘探學的傳統專業如礦產資源信息學、海洋資源信息學等可由傳統信息技術升級實現，過渡的難度較小，而如水資源信息學、生物資源信息學轉型的難度很大，極易脫離實踐而依賴理論。

1.3 綜合運用能力培養不足

環境信息技術綜合性強，涉及領域多。比如，要完整開發一個資源環境信息系統，制作出某地區的大氣污染情況分布專題圖，就必須使用到環境化學、環境監測、遙感及圖像處理、地理信息系統等知識。一味孤立地學習以上各類知識，不通過課程將上述內容整合，使學生對所學知識融會貫通，且無法通過實踐鍛煉，走向社會以后，面對一些實際工作會感到無從下手。而在現階段的教學體系中，資源環境科學專業的資源環境信息教學尚難以將上述知識進行整合，對學生進行綜合能力培養。再如在資源調查與評價中，政府各部門已普遍使用了GIS系統進行信息處理、統計分析。廣大的資源科學專業畢業生，必須了解到一個GIS前期計劃設計、數據采集，中期數據處理分析、調查，后期制圖、結論評價等各階段的基本過程，形成完整的思路，在未來的工作中，才能胸懷全局，心中有數。

1.4 “資源信息”與“環境信息”未能有機融合

資源與環境二者相互依存相互轉化，是人類社會發展的物質基礎。當人類以己為中心，只顧利用資源而忽視環境保護，將出現嚴重的生態失衡和環境危機等問題，從而制約人類社會可持續發展。資源與環境是一對矛盾統一體，相輔相成，相生相克，開發利用自然資源會影響自然環境生態，而強調生態環境保護也可能限制經濟的發展。如果孤立地研究“資源”或“環境”，尤如盲人摸象，視野狹窄。資源與環境專業通常同屬一院，公共基礎課內容相通，也是為了培養學生的宏觀視角。資源信息學和環境信息學的基本研究方法是一致的，研究工具大體相同，只是研究角度不同，出發點不同，但在現階段，“資源信息學”與“環境信息學”各自的教學體系尚不成熟和完備，如何實現資源觀點與環境觀點的融合，引導資源學專業和環境學專業的學生辯證思維，進行宏觀思考，尚有待在教學實踐中進行探索。

2 “資源環境信息學”課程建設不力的主要原因

2.1 對資源環境信息學的重要性認識不足

國內高校的資源環境科學或資源環境工程專業的教學體系，一般依托學校專業背景和院系師資，會設置“資源（環境）生態、資源（環境）經濟、資源（環境）評價”、等幾個主要方向，而對于“資源（環境）信息”這個近十年才逐漸形成并發展的學科方向，從上至下，尚未形成統一的認識，各界投入明顯不足。

在歐美和日本等發達國家高校，“資源（環境）信息學”在不少高校已成為資源（環境）科學專業的專業必修課程，甚至是學位課程，資源（環境）信息方向已與其他傳統領域一起構成資源環境科學的課程體系。另外，已有大學開設了獨立的資源（環境）信息學本科專業，制定了較完善的培養方案，培養資源環境信息學專業人才。同時有些高校成立了資源（環境）信息學院，并開設了碩士點。可以看出，資源環境信息學的學科建設是與社會經濟發展程度直接關聯的。

在國內，由于信息技術起步較晚，在資源環境科學中的應用尚不成熟，同時受師資力量和軟硬件條件的限制，相關課程的設置隨意性強，課程建設投入少，這與信息技術在資源環境科學中的日益重要地位明顯不相符，也不符合社會發展對資源環境應用型人才的要求。從目前的社會需求來看，重視資源環境信息學的教學，培養具備資源環境信息學素養的人才，在緩解資源環境科學畢業生就業壓力上有較大的潛力。

2.2 教學目標不清晰，課程體系不完善

現階段國內高校資源環境科學專業對資源環境信息方向的認識尚不成熟，仍處于探索實踐階段，對于此類課程的意義和培養目標缺乏清晰的認識，造成教學計劃定位模糊，課程設置無特色，教學內容前后重復矛盾，缺乏連續性和邏輯性，綜合應用更是紙上談兵。資源環境信息學的教學研究幾近空白，各級精品課程無人申報，長此以往，前景堪憂。資源環境信息學亟待教育主管部門的重視和扶持，亟待高校院系加大投入，組織攻關。

2.3 師資力量不足和教材建設不力

資源環境信息學教學效果差的重要原因是師資力量和教學資源缺乏，特別是對于大量省屬普通本?？圃盒?，教師們常常是心有余而力不足。國內大學尚沒有資源（環境）信息學本科專業，自然沒有專業完全對口的教師。此方向課程的老師主要由具有“資源環境”或“信息”某一方向的老師通過自學或進修來擔任，不但要花費大量精力，教學質量也難以保證，甚至有些學校還存在相關課程無人愿意接手的尷尬狀況。

另外，資源環境信息學課程教材建設不力，缺乏精品教材。《資源信息學》《資源信息系統》《環境信息系統》《環境遙感》等近年也有多種教材和專著出版，但有的內容龐雜，理論性過強，有的與資源環境專業結合不緊密，缺乏案例，又無配套素材和數據，師生使用不便，導致這些教材的實際采用率有限，師生反響平平。

3 資源環境信息學教學創新思路探討

3.1 制定符合社會需要的培養目標和教學計劃

社會需求是大學培養學生的基本出發點。資源環境科學專業方向培養的人才要具有鮮明的專業特色，突出專業優勢，才是資源環境科學專業立足和發展的根本。進行21世紀，計算機和網絡全面普及，各行各業都會直接或間接地使用到信息技術，利用信息技術來輔助處理復雜的資源環境問題具有傳統方法不可替代的優勢。

對于普通的資源環境科學和資源環境工程專業，需要讓同學們了解地理信息系統、遙感技術的基本知識、基本技能，具有運用地理信息系統分析和解決資源環境問題的基本技能及初步的研究和管理能力， 為資源環境信息管理培養專業的信息服務人員。

根據國內實際情況，參考國外比較成熟的經驗，國內普通高校的資源環境信息學相關專業可以先確定培養目標，從以下三個方面設立教學目標并制定教學計劃：（1）資源環境專業專題電子地圖制作。學生根據所學相關技術，可以使用各類素材和GIS軟件，完成多種資源和環境相關的專題圖，如區域污染企業分布圖、土地資源適宜性評價圖等；（2）面向實際應用，進行資源環境空間數據和屬性數據的處理分析，完成資源環境的評價管理等工作；（3）掌握GIS平臺二次開發技術，在基礎軟件上完成資源環境科學各個應用領域的數據平臺建設，包括軟件分析與工具開發。

3.2 教學內容的組織與創新

學習和借鑒國際國內一流大學課程的建設經驗并結合各校資源環境專業實際情況以及課程建設現狀，對資源環境信息學方向系列課程進行全面建設與改革。包括課程體系的邏輯完整性構建，分析各相關課程知識結構，明確先導和后續課程，建立完整的課程體系。

建議整合《資源環境遙感》《地理信息系統》《資源（環境）調查與評價》《數據庫系統》《資源（環境）監測》《資源環境信息管理》等課程，建立完整而科學的課程體系與模式。完善“資源環境綜合信息”課程，面向應用和綜合集成，將前期課程知識點串成知識鏈，并通過全程項目跟蹤實習，引導學生動手動腦，全面提升綜合能力。例如，在前期《環境監測》《環境化學》等課程的實驗實習中，可以依據空間數據的樣點分布要求進行采樣點的設置，在采樣的同時，利用手持GPS等工具記錄坐標信息，可以為后期的環境信息系統實驗創造條件。前期課程得到的資源環境屬性數據，可作為《資源環境信息系統》課程上機實驗時的基礎數據使用。通過以上連貫的實踐學習，同學們可以較深刻地理解資源環境信息系統屬性數據的獲取和導入方式、空間數據的獲取及與屬性數據的聯接方式，最終得到該區域直觀的資源環境指標專題圖。這樣的教學效果比完全使用二手數據資料更加符合實踐教學規律，也沒有重復增加教學成本，但要求教學計劃和課程設置更加科學和細致。

3.3 加強教學資源建設

高校資源與環境科學院系可以適當政策傾斜，激勵優秀教師進行教材的創編工作，并不拘一格，吸引跨專業老師合作，協調組織各級環保機構、資源環境信息研究院所、遙感研究所等力量，針對當前資源環境學科發展現狀，結合教學實踐，提供素材，引入最新科研成果，編寫符合不同層次、不同程度需求的資源環境信息學系列教材。

資源環境信息學相關各門課程，均需要大量數據進行實驗實習工作。對于大部分資源環境遙感圖像、空間數據和屬性數據，各普通高校難以直接采集或保證足夠經費采購，只能依靠教材提供和網絡搜索，遠遠滿足不了教學需要。鑒于資源環境信息學的學科特點，教委或高校組織協調，建立適應教學要求、統一管理的網絡共享資源環境資源數據庫，有利于解決資源環境信息教學資源缺乏和無序使用引發的知識產權糾紛問題。

4 資源環境信息學的教學實踐與展望

湖北工程學院農學院自2002年開設《環境信息系統》至今，一貫重視資源環境信息學方向的教學研究和課程建設工作，從十年前的一個專業一個班一門課，發展到2013年本院及二級學院、本?？疲?個專業10多個班5～6門課的教學規模，逐漸形成了以社會需求為導向，以提高學生應用能力為目標的教學思路和課程體系。

學院將“資源環境信息學”方向確定為“環境科學”專業和“農業資源利用”專業的各自主要培養方向之一，不斷完善培養方案，改進課程體系。目前，經過多年教學實踐，該教學方向已經形成了由三名青年骨干教師為核心的教學團隊，1人為資源環境信息工程博士，1人為在讀博士，均具有交叉學科知識背景和出國進修訪學經歷，有多年的教學和工作經驗。團隊教師多次參加省級、校級講課競賽并獲獎。

該教學團隊朝氣蓬勃，具有創新精神，勇于實踐，構建了較完備的資源環境信息學課程群，按照高中低三層次開展教學，教學目標明確，思路清晰。第一層次，在大一下或大二上學期開設《資源環境信息學概論》課程，使學生全面了解本領域基本知識、應用范圍和研究方法。開設上機實驗，使學生初步使用地信軟件的基本操作，如地圖數字化、空間數據和屬性數據輸入和關聯，簡單的空間分析及遙感圖像識別入門；第二層次，中高年級開設專業選修課，如《地理信息系統》《遙感導論》《資源環境調查與評價》，拓展專業理論知識，強調動手能力，進行較多的戶外作業和機房實驗。以上課程均打通資源和環境專業，整體教學方案一致，由任課老師根據專業特點，靈活調整教學案例，既能保持資源環境專業內在統一，又能兼顧專業差別；第三層次，開設《資源環境綜合信息》課程，面向實踐應用，進行科研式教學，要求同學們組成小組，撰寫項目計劃，展開調查研究，將信息學方法全面運用到具體資源環境調查評價工作去，并輸出結果得到結論。該課程實現了與其他若干課程如《環境化學》《土壤學》《水（大氣）污染控制工程》的教學對接。感興趣和有能力的同學，還可根據老師指導，將教學內容不斷深入并作為畢業論文選題，對就業和考研大有裨益。

院系重視和支持資源環境信息學的課程建設，提供專項經費進行機房改造，儀器及軟件資料采購。團隊積極申報省市各級科研題目，就近開展科研工作，帶領學生在實踐中學習。團隊注重搜集教學資源，關注最新教材和素材，使用最新的教學輔助軟件，取得了較好的教學效果。經過統計，以資源環境信息為就業和考研方向的學生比率逐年上升。

近年來，各高校和研究機構在資源環境信息方向的科研投入不斷加大，此方向的研究生陸續畢業，他們具有良好的科研實踐和綜合能力，隨著他們充實到高校教師隊伍，會給學科發展帶來強大動力?？梢灶A見，隨著社會經濟的需求日益加大，資源環境信息方向的課程將更加受到重視，教學體系將不斷完善，課程設置將更為合理，實踐性綜合課程將更加突出，人才培養質量也將邁上新的臺階。

參考文獻

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[6] 汪云甲.資源信息學的內涵、發展、研究內容及其教學[J].測繪通報，2004（8）：56-59.

第3篇：地理信息工程知識點范文

摘要：當下，隨著我國經濟蓬勃發展，對工程建造、結構力學等實際工程應用越來越重視，需要大力發展現代化的工程學科來促進我國社會的發展進步。當前在實際工程應用當中，對數學知識尤其是線性代數最為依賴，需要發展前沿線性代數來促進實際工程的發展。本文立足于對線性代數教學過程現狀進行分析，總結當前在線性代數教學當中存在的問題與不足，提出面向實際工程應用的線性代數教學的思路。

關鍵詞：經濟發展；實際工程；應用；線性代數

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）26-0163-02

一、當前線性代數教學的現狀

當前，我國大力發展現代數學教學，提高我國整體教學質量和教學能力?！熬€性代數”作為重要的數學學科[1]，主要研究數學各個變量之間的關系。線性代數所具備的抽象性、客觀性、邏輯性、實踐應用性等特點，被充分應用到各個科研工作當中，促進我國科研水平提升到一個新的高度。線性代數教學目標可分為兩個角度：首先，讓學生掌握到最為基本的知識，為以后深層次的科研發展打下堅實的基礎。其次，增加學生的空間思考能力、推理能力、構建數學模型和解決實際問題能力。這些內容要求對學生來講有一定的難度，需要學生扎實學習線性代數知識，靈活運用各種公式和定理，這樣才能提高學習線性代數的效率，提高學生學習線性代數的積極性。在當下，線性代數教學取得了一定的成果，培養出一批優秀的數學人才，為我國科研事業發展做出卓越貢獻。同時，線性代數的教學仍存在一些問題需要我們教育工作者來解決。首先，線性代數教學有些脫離實踐，只是單純的進行講解，沒有跟實際工程應用做好緊密結合；其次，線性代數有些知識沒有做到充分與實際工程應用相聯系；最后，線性代數教學仍舊停留在課堂上，只是采用通用教學方式來傳授線性代數知識，但是這種教學方式已經不能滿足教學需求，需要老師根據當下的實際情況和學生的學習需求，大力發展面向實踐應用的教學模式和教學方法，促進當前我國現行代數教學模式的轉變。

二、面向實際工程應用的線性代數教學的現實意義

面向實際工程應用的線性代數教學是一種新型的教學模式，它改變以往學生單純在課堂上來學習線性代數知識，不能夠深層次地挖掘和發現線性代數在實踐中的應用，不能夠讓學生深刻理解和運用學到的線性代數知識解決實際問題。面向實際工程應用的線性代數教學現實意義可以分為以下幾個方面：

（一）增加學生學習線性代數的積極性，提高學生學習知識的動力

很多學生在提到數學時都感到頭疼，這主要是由于學生對于數學知識有陌生感，不能夠充分認識到數學公式和定理的現實意義[2]。同時，學生在學習數學知識后，不容易在頭腦中形成深度記憶，一旦該門課程結課之后就會拋掉學到的知識，造成教學質量下降和浪費教學資源，不利于培養出具有創新型的優秀人才。而提出面向實際工程應用的線性代數教學，這種教學方式可以激發學生學習線性代數的積極性。因為學生在實際工程應用當中就會發現在哪些方面運用線性代數知識，讓學生對該類知識有一個新的認識，不再認為它們是與實踐相脫離的數學知識，而是滲透到我們實際應用當中，是我們現實應用當中不可缺少的知識。同時，面向實際工程應用的線性代數教學可以讓學生提高學習動力，讓學習更有方向感和成就感，促進教育教學水平的提高。

（二）可以培養出實踐工程需求的專業拔尖人才，滿足工程應用需求的目標

在實際工程應用當中，需要專業拔尖的數學人才，這樣可以保證工程能夠做到精致、安全，既能達到工程安全性質量要求，又能兼顧工程實際美感，從而促進工程又好又快的發展。但是，我們培養的專業人才很多都缺乏實踐操作經驗，只是在課堂上、在課本上學習專業的知識，在實踐當中并沒有得到很好的運用。因為在實踐中面臨的情況比較復雜，所以需要有豐富實踐經驗的專業拔尖人才，能夠根據實際工程應用的需求，充分考慮實際情況來解決實際問題。這就需要我們培養面向實際工程應用的專業拔尖人才，既可以滿足當下實際工程應用需求，又具備扎實的理論基礎；既可以在實踐中充分應用線性代數知識解決問題，又讓學生增長了實踐經驗，從而實現素質教育的目標。

（三）面向實際工程應用教學可以提高教學質量，實現素質教育的目標

當前，我們仍舊采用傳統的教學模式，學生只能在課堂上獲取知識，但是怎樣去運用這些知識就會存在比較多的問題。學生不知道該怎樣把線性代數應用到實際工程當中。同時，教師進行線性代數教學方式比較單一，就是通過PPT、視頻等課堂傳授方式教學，但是怎樣去應用這些知識就缺少指導。面向實際工程應用教學可以改變教師教育教學模式，增加線性代數知識運用于實際工程的教學環節，不但可以促進教學方式的變革，還可以滿足當前素質教育的要求，培養出一批既具備扎實的專業知識又具備豐富的應用經驗的拔尖人才。

三、面向實際工程應用的線性代數教學的新思路

面向實際工程應用的線性代數教學，就需要把線性代數的知識運用到實際工程當中，從而更好地保證實際工程的準確性和科學性。同時，還可以提高學生學習線性代數的積極性，對它的適用范圍和發揮的重要作用有更為全面的認識，讓線性代數理論知識與工程實踐緊密聯系。

1.在教學當中充分講解矩陣知識如何解決實際工程圖像處理問題，提高學生將矩陣知識運用于實際工程的能力。比如可以把工程定義為一個二維函數w（x，y），x，y分別代表圖片像素的橫縱坐標，通過x，y來定位此位置上圖像的光強和灰度。通過二維函數w（x，y）來轉化成數字信息圖像，這樣可以進行深度的圖像處理。在轉化過程中，空間x，y，w都是有限的、離散的。通過離散化處理和量化處理來得到圖片相關的數學矩陣。對圖像進行處理就是要把圖片里面冗余的數據剔除出去，保留對于圖像有用的數據，更好地進行數據高效儲存和傳輸。學生需要掌握矩陣的數據篩選，把D像矩陣數據轉化成更為精簡的數據類型，從而減少不必要的數據冗余。這樣，對大量地理信息和遙感等工程類圖像進行處理，從而得出更為符合需求的圖像。通過這樣的實踐教學，學生可以學習到如何應用矩陣知識進行圖像處理，了解到矩陣特征值、向量在圖像處理中的重要作用。

2.利用解方程組來處理實際工程應用中的海量數據，提出更優的數據決策。在線性代數教學中，矩陣和方程組是教學的核心，需要讓學生真正掌握解決多個方程組的重要步驟。在實際建筑工程當中，大量的數據所滿足的相關方程組需要線性代數知識來解決，通過對方程組的分析處理，更好地進行建筑預測和決策制定。這就需要對產生的海量數據進行矩陣處理，然后進行矩陣分割、LU分解，把大型矩陣數據轉化成小塊矩陣。同時，把得到的目標矩陣轉化成矩陣L和矩陣U的乘積，L、U分別為上三角和下三角矩陣。這樣，在處理過程中就把目標矩陣Q=LU進行深入的數據處理和挖掘。在處理實際工程當中，要充分融入特征值、特征向量的求解原理，運用特征值特征向量可以建立連續或者離散的微分方程，更好地預測工程在建設過程中需要在哪些方面加強處理，對結構力學和工程布局要按照得出的線性方程來設計，這樣可以保障工程質量與安全。在解決這些實際工程問題過程中，需要學生掌握矩陣變換的重要知識點，充分掌握矩陣相乘和順序主子式的基本知識，提高學生解復雜方程組的能力，幫助學生對利用矩陣知識進行數據處理有更為深刻的印象。

參考文獻：