1、地球系统科学课程教学大纲课程名称：地球系统科学 / Earth System Science课程编码：12024007 课程类型：专业选修课课程性质：专业主干课 适用范围：06 地理信息系统学时数：36 其中：实验/实践学时：课外学时：学分数： 2 先修课程：自然地理学、地理信息系统、遥感概论考核方式：考查 制定单位：广州大学地理科学学院制定日期：2006 年 审核者：夏丽华执笔者：千怀遂 一、教学大纲说明（一）课程的地位、作用和任务地球系统科学以全球性、统一性的整体观和系统观，从多种时空尺度研究地球的整体行为，其理论的构建，将使人类更好地认识所赖以生存的环境，更有效地防止和控制可能突发的灾害
2、对人类所造成的损害，更有利于人类与地球的和谐发展。该学科是在全球变化、地理信息科学和可持续发展等领域深入研究和不断拓展的基础上发展起来的一门新兴学科，本课程以专业选修课的形式，向学生介绍地球系统科学的形成与发展及其基本概念、基本理论和基本方法，并使学生了解其在全球变化、生态环境、资源开发、土地利用、管理决策、灾害防治等方面的应用。（二）课程教学的目的和要求通过本课程的教学，让学生：1) 树立地球系统科学研究的整体观和系统观，了解地球系统科学的多时空尺度，并理解只有更好地认识人类所赖以生存的环境，才能更有效地防止和控制可能突发的灾难。2) 了解可持续发展的内涵是以资源的可持续利用和良好的生态环境
3、为基础，以经济可持续发展为前提，以谋求社会的全面进步为目标。3) 初步了解地球系统科学研究中的遥感和地理信息系统技术，学会常用遥感图像处理软件的基本操作，能够初步运用地理信息系统技术进行空间数据的基本分析。（三）课程教学方法与手段课程的主要教学方法包括课堂讲授与自学讨论。课堂讲授部分全部使用多媒体技术授课。（四）课程和其它课程的联系本课程的先修课程包括自然地理学、地理信息系统、遥感概论，并要求学生具有一定的数学基础。（五）教材与教学参考书教材：毕思文，地球系统科学导论，科学出版社，2004 年第一版。教学参考书：刘本培、蔡运龙主编，地球科学导论，高等教育出版社，2000 年第一版。张兰生、方修
4、琦、任国玉，全球变化，高等教育出版社，2000 年第一版。王建主编，自然地理学，高等教育出版社，2001 年。二、课程的教学内容、重点和难点（一）教学内容第 1 章 绪论1.1 人类面临全球性的重大问题1.2 地球系统的全球化1.3 地球系统科学与可持续发展1.4 地球系统科学与传统地球科学1.5 国内外研究现状第 2 章 地球系统科学特征与趋向2.1 科技十大领域发展趋势2.2 科技发展面临的十大挑战2.3 地球系统科学七大特征2.4 地球系统科学五大趋向第 3 章 地球系统科学的概念3.1 地球系统科学研究思路3.2 地球系统科学基本概念3.3 地球系统科学基本框架3.4 地球系统科学时间
5、尺度3.5 地球系统科学研究步骤第 4 章 地球系统科学的方法论4.1 全球及区域信息获取4.2 海量信息处理和分析4.3 地球系统模型第 5 章 地球系统的连续动态系统5.1 线性动态地球系统5.2 非线性动态地球系统5.3 轨道、暂态、定态5.4 地球系统的稳定性5.5 吸引子与目的性5.6 周期运动与回归性5.7 地球系统的分岔5.8 地球系统的突变5.9 连续混沌5.10 过渡过程特性第 6 章 地球系统的离散动态系统6.1 离散映射与离散动力学6.2 离散混沌6.3 几种自动器网络模型6.4 遗传算法第 7 章 地球系统的随机性7.1 随机过程与随机涨落7.2 随机网络模型第 8 章
6、 地球系统的自组织8.1 自组织与他组织8.2 两种有序原理8.3 自组织理论8.4 自组织的几种形式第 9 章 地球系统的简单巨系统9.1 简单系统与简单巨系统9.2 熵简单巨系统的基本概念9.3 数学模型第 10 章 地球系统的复杂巨系统10.1 关于复杂性10.2 把复杂性当作复杂性处理10.3 开放的复杂巨系统10.4 从定性到定量综合集成方法10.5 综合集成研讨厅体系第 11 章 地球系统科学子系统与学科分支11.1 行星系统11.2 地核和地幔系统11.3 岩石圈系统11.4 水圈系统11.5 大气圈系统11.6 生物圈系统11.7 地球系统科学学科分支第 12 章 地球系统各圈
7、层相互作用12.1 多体系统动力效应12.2 非完整系统动力效应12.3 变质量系统动力效应12.4 碰撞动力系统效应12.5 破坏动力系统效应12.6 流体动力系统效应12.7 极端动力系统效应12.8 爆炸(发)动力系统效应第 13 章 地球系统的数字表达数字地球13.1 数字地球提出的背景13.2 数字地球研究方法13.3 数字地球原型地球系统13.4 地球系统场理论基础13.5 数字地球物理模型13.6 数字地球力学模型13.7 数字地球数学模型13.8 数字地球信息模型13.9 数字地球信息获取技术与模拟13.10 数字地球空间信息基础设施13.11 数字地球技术方法 （二）教学重点
8、和难点本课程的教学重点主要包括地球系统科学的方法论、地球系统的简单巨系统、地球系统的复杂巨系统、地球系统各圈层相互作用以及地球系统的数字表达，难点在于地球系统的连续动态系统、地球系统的离散动态系统、地球系统的随机性以及地球系统的自组织。三、学时分配教学内容 各教学环节学时分配 采用何种多媒 体教学手段章节 主要内容 讲授 实验 讨论 习题 课外 其它 小计第 1 章 绪论 1 1 CAI 课件第 2 章 地球系统科学特征与趋向 1 1 CAI 课件第 3 章 地球系统科学的概念 1 1 CAI 课件第 4 章 地球系统科学的方法论 3 3 CAI 课件第 5 章 地球系统的连续动态系统 4 4 CAI 课件第 6 章 地球系统的离散动态系统 4 4 CAI 课件第 7 章 地球系统的随机性 3 3 CAI 课件第 8 章 地球系统的自组织 3 3 CAI 课件第 9 章 地球系统的简单巨系统 3 3 CAI 课件第 10 章 地球系统的复杂巨系统 3 3 CAI 课件第 11 章 地球系统科学子系统与学科分支 4 4 CAI 课件第 12 章 地球系统各圈层相互作用 4 4 CAI 课件第 13 章 地球系统的数字表达数字地球 2 2CAI 课件合计 36 36
