劉華波 章愛群

摘 要：分析國內(nèi)高?！百Y源環(huán)境信息學”方向的課程建設(shè)現(xiàn)狀與不足，結(jié)合教學實踐，提出資源環(huán)境信息學教學創(chuàng)新的思路。認為要重視“資源環(huán)境信息學”的教學研究工作，制定符合社會需要的培養(yǎng)目標和教學計劃，積極開展教學內(nèi)容的組織與創(chuàng)新，加強教學資源建設(shè)，提高資源環(huán)境科學專業(yè)學生的綜合能力，以適應社會發(fā)展的需要。

關(guān)鍵詞：資源環(huán)境科學 資源環(huán)境信息學 課程建設(shè)

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

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

1 國內(nèi)“資源環(huán)境信息學”課程設(shè)置與教學體系存在的主要問題

1.1 “資源環(huán)境”與“信息”融合度不夠

資源環(huán)境信息學的著眼點應該是“資源與環(huán)境”問題，信息技術(shù)是方法和工具。但在現(xiàn)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(shè)資源信息學課程，造成信息技術(shù)和理論知識與資源環(huán)境問題脫節(jié)，與資源環(huán)境問題實例結(jié)合少，難以突出課程特色。如大部分高校的環(huán)境科學專業(yè)都開設(shè)了《環(huán)境信息系統(tǒng)》課程，但實際教學大多采用的仍然是地信專業(yè)的《地理信息系統(tǒng)》作為教材，教學內(nèi)容上沿用地信專業(yè)的教學思路，缺乏與環(huán)境問題的結(jié)合，達不到應有的教學效果。且各校開設(shè)的資源信息學課程，多偏重傳統(tǒng)資源學的教學思路，與信息學結(jié)合不夠。

1.2 缺乏實踐教學

資源環(huán)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(guān)課程的教師，特別在國內(nèi)非重點大學的資源環(huán)境專業(yè)，教師沒有科研支撐，缺乏實踐經(jīng)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(huán)境遙感》課程，多由原非環(huán)境專業(yè)方向的教師承擔，缺乏環(huán)境專業(yè)的知識背景和科研經(jīng)驗。這種情況下導致教學內(nèi)容只能“遙感概論”為主，而沒有結(jié)合環(huán)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(huán)境專業(yè)出身的老師授課，則會出現(xiàn)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(tǒng)專業(yè)如礦產(chǎn)資源信息學、海洋資源信息學等可由傳統(tǒng)信息技術(shù)升級實現(xiàn)，過渡的難度較小，而如水資源信息學、生物資源信息學轉(zhuǎn)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(yǎng)不足

環(huán)境信息技術(shù)綜合性強，涉及領(lǐng)域多。比如，要完整開發(fā)一個資源環(huán)境信息系統(tǒng)，制作出某地區(qū)的大氣污染情況分布專題圖，就必須使用到環(huán)境化學、環(huán)境監(jiān)測、遙感及圖像處理、地理信息系統(tǒng)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(nèi)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(xiàn)階段的教學體系中，資源環(huán)境科學專業(yè)的資源環(huán)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(yǎng)。再如在資源調(diào)查與評價中，政府各部門已普遍使用了GIS系統(tǒng)進行信息處理、統(tǒng)計分析。廣大的資源科學專業(yè)畢業(yè)生，必須了解到一個GIS前期計劃設(shè)計、數(shù)據(jù)采集，中期數(shù)據(jù)處理分析、調(diào)查，后期制圖、結(jié)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(shù)。

1.4 “資源信息”與“環(huán)境信息”未能有機融合

資源與環(huán)境二者相互依存相互轉(zhuǎn)化，是人類社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。當人類以己為中心，只顧利用資源而忽視環(huán)境保護，將出現(xiàn)嚴重的生態(tài)失衡和環(huán)境危機等問題，從而制約人類社會可持續(xù)發(fā)展。資源與環(huán)境是一對矛盾統(tǒng)一體，相輔相成，相生相克，開發(fā)利用自然資源會影響自然環(huán)境生態(tài)，而強調(diào)生態(tài)環(huán)境保護也可能限制經(jīng)濟的發(fā)展。如果孤立地研究“資源”或“環(huán)境”，尤如盲人摸象，視野狹窄。資源與環(huán)境專業(yè)通常同屬一院，公共基礎(chǔ)課內(nèi)容相通，也是為了培養(yǎng)學生的宏觀視角。資源信息學和環(huán)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(fā)點不同，但在現(xiàn)階段，“資源信息學”與“環(huán)境信息學”各自的教學體系尚不成熟和完備，如何實現(xiàn)資源觀點與環(huán)境觀點的融合，引導資源學專業(yè)和環(huán)境學專業(yè)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(huán)境信息學”課程建設(shè)不力的主要原因

2.1 對資源環(huán)境信息學的重要性認識不足

國內(nèi)高校的資源環(huán)境科學或資源環(huán)境工程專業(yè)的教學體系，一般依托學校專業(yè)背景和院系師資，會設(shè)置“資源（環(huán)境）生態(tài)、資源（環(huán)境）經(jīng)濟、資源（環(huán)境）評價”、等幾個主要方向，而對于“資源（環(huán)境）信息”這個近十年才逐漸形成并發(fā)展的學科方向，從上至下，尚未形成統(tǒng)一的認識，各界投入明顯不足。

在歐美和日本等發(fā)達國家高校，“資源（環(huán)境）信息學”在不少高校已成為資源（環(huán)境）科學專業(yè)的專業(yè)必修課程，甚至是學位課程，資源（環(huán)境）信息方向已與其他傳統(tǒng)領(lǐng)域一起構(gòu)成資源環(huán)境科學的課程體系。另外，已有大學開設(shè)了獨立的資源（環(huán)境）信息學本科專業(yè)，制定了較完善的培養(yǎng)方案，培養(yǎng)資源環(huán)境信息學專業(yè)人才。同時有些高校成立了資源（環(huán)境）信息學院，并開設(shè)了碩士點?？梢钥闯觯Y源環(huán)境信息學的學科建設(shè)是與社會經(jīng)濟發(fā)展程度直接關(guān)聯(lián)的。

在國內(nèi)，由于信息技術(shù)起步較晚，在資源環(huán)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(guān)課程的設(shè)置隨意性強，課程建設(shè)投入少，這與信息技術(shù)在資源環(huán)境科學中的日益重要地位明顯不相符，也不符合社會發(fā)展對資源環(huán)境應用型人才的要求。從目前的社會需求來看，重視資源環(huán)境信息學的教學，培養(yǎng)具備資源環(huán)境信息學素養(yǎng)的人才，在緩解資源環(huán)境科學畢業(yè)生就業(yè)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(xiàn)階段國內(nèi)高校資源環(huán)境科學專業(yè)對資源環(huán)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(yǎng)目標缺乏清晰的認識，造成教學計劃定位模糊，課程設(shè)置無特色，教學內(nèi)容前后重復矛盾，缺乏連續(xù)性和邏輯性，綜合應用更是紙上談兵。資源環(huán)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(huán)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(guān)。

2.3 師資力量不足和教材建設(shè)不力

資源環(huán)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(nèi)大學尚沒有資源（環(huán)境）信息學本科專業(yè)，自然沒有專業(yè)完全對口的教師。此方向課程的老師主要由具有“資源環(huán)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(zhì)量也難以保證，甚至有些學校還存在相關(guān)課程無人愿意接手的尷尬狀況。

另外，資源環(huán)境信息學課程教材建設(shè)不力，缺乏精品教材?！顿Y源信息學》《資源信息系統(tǒng)》《環(huán)境信息系統(tǒng)》《環(huán)境遙感》等近年也有多種教材和專著出版，但有的內(nèi)容龐雜，理論性過強，有的與資源環(huán)境專業(yè)結(jié)合不緊密，缺乏案例，又無配套素材和數(shù)據(jù)，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(huán)境信息學教學創(chuàng)新思路探討

3.1 制定符合社會需要的培養(yǎng)目標和教學計劃

社會需求是大學培養(yǎng)學生的基本出發(fā)點。資源環(huán)境科學專業(yè)方向培養(yǎng)的人才要具有鮮明的專業(yè)特色，突出專業(yè)優(yōu)勢，才是資源環(huán)境科學專業(yè)立足和發(fā)展的根本。進行21世紀，計算機和網(wǎng)絡全面普及，各行各業(yè)都會直接或間接地使用到信息技術(shù)，利用信息技術(shù)來輔助處理復雜的資源環(huán)境問題具有傳統(tǒng)方法不可替代的優(yōu)勢。

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

根據(jù)國內(nèi)實際情況，參考國外比較成熟的經(jīng)驗，國內(nèi)普通高校的資源環(huán)境信息學相關(guān)專業(yè)可以先確定培養(yǎng)目標，從以下三個方面設(shè)立教學目標并制定教學計劃：（1）資源環(huán)境專業(yè)專題電子地圖制作。學生根據(jù)所學相關(guān)技術(shù)，可以使用各類素材和GIS軟件，完成多種資源和環(huán)境相關(guān)的專題圖，如區(qū)域污染企業(yè)分布圖、土地資源適宜性評價圖等；（2）面向?qū)嶋H應用，進行資源環(huán)境空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的處理分析，完成資源環(huán)境的評價管理等工作；（3）掌握GIS平臺二次開發(fā)技術(shù)，在基礎(chǔ)軟件上完成資源環(huán)境科學各個應用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)平臺建設(shè)，包括軟件分析與工具開發(fā)。

3.2 教學內(nèi)容的組織與創(chuàng)新

學習和借鑒國際國內(nèi)一流大學課程的建設(shè)經(jīng)驗并結(jié)合各校資源環(huán)境專業(yè)實際情況以及課程建設(shè)現(xiàn)狀，對資源環(huán)境信息學方向系列課程進行全面建設(shè)與改革。包括課程體系的邏輯完整性構(gòu)建，分析各相關(guān)課程知識結(jié)構(gòu)，明確先導和后續(xù)課程，建立完整的課程體系。

建議整合《資源環(huán)境遙感》《地理信息系統(tǒng)》《資源（環(huán)境）調(diào)查與評價》《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)》《資源（環(huán)境）監(jiān)測》《資源環(huán)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(huán)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(huán)境監(jiān)測》《環(huán)境化學》等課程的實驗實習中，可以依據(jù)空間數(shù)據(jù)的樣點分布要求進行采樣點的設(shè)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(huán)境信息系統(tǒng)實驗創(chuàng)造條件。前期課程得到的資源環(huán)境屬性數(shù)據(jù)，可作為《資源環(huán)境信息系統(tǒng)》課程上機實驗時的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)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(huán)境信息系統(tǒng)屬性數(shù)據(jù)的獲取和導入方式、空間數(shù)據(jù)的獲取及與屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)接方式，最終得到該區(qū)域直觀的資源環(huán)境指標專題圖。這樣的教學效果比完全使用二手數(shù)據(jù)資料更加符合實踐教學規(guī)律，也沒有重復增加教學成本，但要求教學計劃和課程設(shè)置更加科學和細致。

3.3 加強教學資源建設(shè)

高校資源與環(huán)境科學院系可以適當政策傾斜，激勵優(yōu)秀教師進行教材的創(chuàng)編工作，并不拘一格，吸引跨專業(yè)老師合作，協(xié)調(diào)組織各級環(huán)保機構(gòu)、資源環(huán)境信息研究院所、遙感研究所等力量，針對當前資源環(huán)境學科發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)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(huán)境信息學系列教材。

資源環(huán)境信息學相關(guān)各門課程，均需要大量數(shù)據(jù)進行實驗實習工作。對于大部分資源環(huán)境遙感圖像、空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，各普通高校難以直接采集或保證足夠經(jīng)費采購，只能依靠教材提供和網(wǎng)絡搜索，遠遠滿足不了教學需要。鑒于資源環(huán)境信息學的學科特點，教委或高校組織協(xié)調(diào)，建立適應教學要求、統(tǒng)一管理的網(wǎng)絡共享資源環(huán)境資源數(shù)據(jù)庫，有利于解決資源環(huán)境信息教學資源缺乏和無序使用引發(fā)的知識產(chǎn)權(quán)糾紛問題。

4 資源環(huán)境信息學的教學實踐與展望

湖北工程學院農(nóng)學院自2002年開設(shè)《環(huán)境信息系統(tǒng)》至今，一貫重視資源環(huán)境信息學方向的教學研究和課程建設(shè)工作，從十年前的一個專業(yè)一個班一門課，發(fā)展到2013年本院及二級學院、本專科，4個專業(yè)10多個班5～6門課的教學規(guī)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(huán)境信息學”方向確定為“環(huán)境科學”專業(yè)和“農(nóng)業(yè)資源利用”專業(yè)的各自主要培養(yǎng)方向之一，不斷完善培養(yǎng)方案，改進課程體系。目前，經(jīng)過多年教學實踐，該教學方向已經(jīng)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(huán)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(jīng)歷，有多年的教學和工作經(jīng)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(chuàng)新精神，勇于實踐，構(gòu)建了較完備的資源環(huán)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(shè)《資源環(huán)境信息學概論》課程，使學生全面了解本領(lǐng)域基本知識、應用范圍和研究方法。開設(shè)上機實驗，使學生初步使用地信軟件的基本操作，如地圖數(shù)字化、空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)輸入和關(guān)聯(lián)，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(shè)專業(yè)選修課，如《地理信息系統(tǒng)》《遙感導論》《資源環(huán)境調(diào)查與評價》，拓展專業(yè)理論知識，強調(diào)動手能力，進行較多的戶外作業(yè)和機房實驗。以上課程均打通資源和環(huán)境專業(yè)，整體教學方案一致，由任課老師根據(jù)專業(yè)特點，靈活調(diào)整教學案例，既能保持資源環(huán)境專業(yè)內(nèi)在統(tǒng)一，又能兼顧專業(yè)差別；第三層次，開設(shè)《資源環(huán)境綜合信息》課程，面向?qū)嵺`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(diào)查研究，將信息學方法全面運用到具體資源環(huán)境調(diào)查評價工作去，并輸出結(jié)果得到結(jié)論。該課程實現(xiàn)了與其他若干課程如《環(huán)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(jù)老師指導，將教學內(nèi)容不斷深入并作為畢業(yè)論文選題，對就業(yè)和考研大有裨益。

院系重視和支持資源環(huán)境信息學的課程建設(shè)，提供專項經(jīng)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(lǐng)學生在實踐中學習。團隊注重搜集教學資源，關(guān)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(jīng)過統(tǒng)計，以資源環(huán)境信息為就業(yè)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(gòu)在資源環(huán)境信息方向的科研投入不斷加大，此方向的研究生陸續(xù)畢業(yè)，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(fā)展帶來強大動力?？梢灶A見，隨著社會經(jīng)濟的需求日益加大，資源環(huán)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(shè)置將更為合理，實踐性綜合課程將更加突出，人才培養(yǎng)質(zhì)量也將邁上新的臺階。

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