環境信息系統課程教學改革初探

摘 要 環境信息系統是綜合性很強的課程，必須以其他相關課程的內容為基礎。首先從課程體系設置、教材、理論與實踐結合、考核方法等方面論述了環境信息系統課程存在的問題，圍繞一個中心、兩個基本點、三大原則的教學改革原則，分別提出了相應的改革思路和具體方法，取得了一定的教學改革成效，能夠為其他相關院校的環境信息系統課程的教學改革提供一定的借鑒作用。

關鍵詞 環境信息系統 課程體系 教學改革 環境科學

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

A Preliminary Study on the Teaching Reform of

Environmental Information System

LI Hua， YIN Zhangcai， WU Hao， GONG Zhen

（Resource and Environmental Engineering Institute， Wuhan University of Technology， Wuhan， Hubei 430070）

Abstract Environmental information system （EIS） is a very comprehensive course， must be based on the other relevant courses. Firstly， the existing problems of the EIS course were discussed from the course system， teaching material， theory and practice combination， and the assessment method. Based on a center， two basic points and three principles， the corresponding reform ideas and specific methods were respectively put forward， which achieve good results and can provide reference to EIS teaching reform of the other related college.

Key words environmental information system； course system； teaching reform； Environmental Science

0 引言

環境信息系統是以地理空間數據庫為基礎，在計算機軟硬件的支持下，對空間相關數據進行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并采用地理模型分析方法，適時提供多種空間和動態的地理信息，為環境問題研究和環境決策服務而建立起來的計算機技術系統，主要用于環境管理、環境科學的研究中。①隨著全球經濟的發展和全球環境的變化，出現了一系列的環境生態問題，環境科學已從傳統的、相對成熟的水、氣、固體廢棄物治理等方面向碳循環、水循環、水土流失治理、生態回復與重建、土地治理、城市化的生態問題等方面發展。②環境科學研究的范圍和領域越來越寬廣，而且需要環境科學不斷與其他學科交叉滲透，不斷引入新的研究方法和技術，例如計算機科學、灰色理論、人工神經網絡、全球定位系統、遙感、地理信息系統等。

隨著計算機技術在環境領域的深入應用，使得環境信息系統建設成為環境保護管理工作的基礎，因此環境信息系統課程在環境科學和環境管理的人才培養中具有重要的地位。相當多的高校開設了“環境信息系統”這門課程，主要開課的專業包括環境科學、環境工程等，由于各高校開設該門課程的專業不一致，加上對該門課程的研究領域、研究方法以及授課內容、方式都沒有統一的認識，導致在環境信息系統課程教學中存在很多問題。③“環境信息系統”課程是武漢理工大學環境科學專業的專業必修課，在教授這門課程的過程中，發現了該門課程教學過程中存在的一些問題，本文提出了解決這些問題的初步方案，并就教學內容和教學方法進行了初步改革。

1 環境信息系統課程教學中存在的問題

1.1 課程體系設置不是很合理

任何專業的課程體系都是一個開放的知識系統，④環境信息系統是一門綜合性很強的課程，是一門集計算機科學、環境科學、3S技術、復雜性科學的綜合性課程，因此，課程必須以其他很多課程的知識為基礎。而在教授環境科學的過程中，發現很多學生對于計算機科學、3S技術的內容不是很熟悉或者根本不懂，另外，環境科學專業的其他課程因為還沒有開課或者剛剛開課，這些內容也銜接不上，導致在講課的過程中，老師講課比較費勁，學生聽課也比較難受，教學效果不是很好。

1.2 缺少權威的系統化的教材

由于環境信息系統課程的開設時間不是很長，所有到現在權威的、系統化的教材較少，這些教材包括曾向陽主編的《環境信息系統》、王喬主編的《環境地理信息系統》、劉耀林主編的《環境信息系統》、孫水裕主編的《環境信息系統》。這些教材應該說對環境信息系統課程的教學起到了很好的推動作用，但是這些教材對于如何利用環境信息系統解決環境科學中存在的具體問題沒有系統化的闡明。⑤⑥⑦⑧武漢理工大學的環境科學專業的環境信息系統課程，由于學生所開基礎課中計算機技術課程和3S技術較少，因此，這些教材并不完全適合該專業的學生。同時到目前為止，也沒有權威的系統化的實驗課程教材供師生使用。

1.3 理論與實踐的矛盾

在目前的環境信息系統課程教學中往往存在理論教學重于實踐教學，知識講解重于實踐操作，基礎知識講授重于技術應用的現象，導致理論教學與實踐教學相脫離的現象。⑨老師講解理論的時候，學生沒有直觀感受，這樣學生在課程學習中會缺乏興趣，很難理解其中的原理，教學效果甚微。在實踐課上學生一步步地跟著老師從菜單、工具、圖標到對話框的使用，此時重視了細節的具體操作，反而沒有強調理論對操作的指導性，這樣導致教學理論對實踐指導力度不強，學生學習印象不深刻，效率不高。

1.4 考核形式單一

課程考核是促進學生學習的重要動力機制，也是考查學生學習效果的一種手段。雖然考核不是目的，但是可以通過考核適當給學生壓力，讓學生主動對不熟悉的內容進行鞏固，達到增強學習效果的目的。傳統的考核形式主要通過一張試卷，通過筆試的形式來了解學生掌握知識的情況。這種考試方式測試目標不全面，缺乏對學生綜合能力、創新能力和動手能力的考查。更有甚者，有些考生臨陣突擊，死記硬背，可能全然不理解所學內容的具體內涵，為考試而考試，為及格而盲目考試，完全失去了考試的目的和意義。

2 環境信息系統課程教學改革的原則及內容

2.1 教學改革原則

在環境信息系統課程的教學改革過程中，應該遵循一個中心，兩個基本點，三大原則。“一個中心”即以培養高素質的利用環境信息系統來解決環境科學和環境管理問題的人才為中心；“兩個基本點”是以綜合素質培養為基本出發點，以實踐能力提升為基本著力點；“三大原則”則是理論與實踐結合的原則、技術與應用結合的原則、基礎與前瞻結合的原則。

2.2 教學改革內容

根據以上所述的環境信息系統課程教學中所存在的問題以及其教學改革的原則，認為應從以下幾個方面來進行課程的教學改革。

2.2.1 重新設置課程體系

考慮到環境信息系統是一門綜合性較強的課程，涉及到環境科學、計算機科學、3S技術等相關學科知識，因此，在環境科學專業設置課程體系的時候，應該將以上學科的基礎知識課程先行開設。具體環境科學專業的課程體系的設置見表1（部分課程）。在基礎課程中的設置中，強調地理學相關課程，主要是因為在環境科學的研究過程中，有很多信息是與地理空間位置相關的，而地理學的相關學科正好可以解決時空演變的問題。同時，由于現在現行的環境信息系統的軟件比較少，即使有類似的軟件，專業性也比較強，所以開設了程序設計語言、數據庫、環境信息系統的課程，讓學生掌握環境信息系統的開發方法和過程，對學生了解軟件的開發和使用是必不可少的，當然，在這個過程中，環境科學的專業理論課程“環境監測”、“環境質量評價”的相關知識是要結合在“環境信息系統”的課程中的，所以環境信息系統課程要在環境監測、環境質量評價課程之后開設。

2.2.2 選擇與自編教材并重

選擇環境信息系統課程教材的時候，必須注重理論與案例的結合，同時要考慮到已有課程的設置。結合筆者多年的教學實踐，發現沒有完全滿足要求的教材。因此，在教材和教案的選擇中，必須參考多種教材的內容和自身實踐，自編適合于環境科學專業學生的教材和教案。教材內容主要應包括環境信息系統概述、環境地理信息系統的理論與方法、環境信息的空間分析方法、環境空間分析模型、環境信息系統的開發過程和方法、案例研究、3S技術在環境科學領域的應用進展等。這些內容主要是講述如何利用現有的先進的空間技術方法來解決環境領域的相關問題，讓學生對環境信息系統有全面、深入的了解。

2.2.3 注重理論與實踐的結合

在課程的教授過程中，應該設置相應環節的課內實驗和課外的課程設計。課內實驗主要圍繞課程講授內容來開設（表2），而課程設計則是給定一個問題，讓學生自主確定研究思路、研究方法，自己解決一個實實在在的環境科學問題，讓學生將所有課程內容融會貫通，真正掌握環境信息系統的核心。同時，對學有余力的學生，可以安排他們參加老師的相關科研項目的工作或者是學校舉辦的大學生創新項目的實踐，真正將理論用到實踐中，培養合格的卓越工程師人才。

2.2.4 改革考核形式和內容

為了防止學生死記硬背的考試弊端，必須改革考核形式和考核內容。在具體考核學生的過程中，應該合理分配最終考核成績的各項指標的權重，最終考核成績可以按10%考勤成績+30%實驗成績+60%卷面成績來評定。在卷面考試的時候，盡量加大主觀題的題量和分值，減少主觀題型的分值，同時，為了強調實踐操作的重要性，可以規定如果不參加實驗或者實驗考核不達標的學生，總評成績就是不合格的，這樣可以督促學生完成具體的實驗內容，完善學生的總體知識結構水平。

3 總結

環境信息系統是一門綜合性很強的課程，在教學的過程中，必須合理設置課程體系，必須將理論與實踐很好結合，必須合理安排課程內容，必須加快課程的考核改革，這樣才能培養出既有環境科學理論知識、又有現代空間技術方法、利用環境信息系統解決環境科學問題的高素質人才。在2010年的ESRI中國大學生GIS大賽中，武漢理工大學2007級的環境科學專業的學生和地理信息系統專業的學生組隊開發的“基于GIS的大氣污染物擴散模擬分析系統”，獲得當年的大賽一等獎，這也從一個側面反映出環境科學和GIS集合的必要性、環境信息系統課程開設的必要性和廣泛的應用前景。

注釋

① 孫水裕，王孝武，王雄.淺析環境類專業“環境信息系統”課程的建設[J].廣東工業大學學報（社會科學版），2003（增刊）：105-107.

② 張甲耀，楊智寬，熊治庭，錢沙華.環境科學專業課程體系研究[J].環境科學與技術，2000（90）：59-62.

③ 馬萬征，于群英，鄒海明等.環境信息系統教學改革初步研究[J].農業現代科技，2011（22）：44，49.

④ 胡寶清，嚴志強，廖赤眉.地方院校資源與環境科學專業課程體系優化的系統工程[J].廣西師范學院學報（自然科學版），2004.21（3）：79-83.

⑤ 曾向陽，陳克安，李海英.環境信息系統[M].北京：科學出版社，2011.

⑥ 王橋，張宏，李旭文.環境地理信息系統[M].北京：科學出版社，2005.

⑦ 劉耀林.環境信息系統[M].北京：科學出版社，2005.

⑧ 孫水裕，王孝武.環境信息系統[M].北京：化學工業出版社，2004.

⑨ 趙妍，孟陽.淺論環境信息系統課程教學方法改革與實踐[M].白城師范學院學報，2011.25（5）：69-71.