大數據時代環境地質學多學科融合教學創新模式研究

董東林 林 剛

（中國礦業大學（北京）地球科學與測繪工程學院，北京 100083）

隨著科技的發展和信息技術、物聯網技術、互聯網技術不斷深入變革，當今社會已經進入發展迅速、科技先進、信息流通、交流密切、生活便捷的大數據時代[1]。大數據包含源自世界各地的大量的、多樣的、高速產生但價值密度極低的巨大數據量，在大數據時代，任何微小的數據均可能產生難以置信的價值[2]。對大量數據進行分析、快速爬取有效信息和可靠知識、獲取數據價值并解決關鍵問題是大數據時代能否在各行業廣泛應用的重要一環[3-5]。

“環境地質學”是從地質科學中衍生出來的典型新興交叉學科，應用地質科學、環境科學、農業環境地質學及其他自然科學、社會科學的理論與方法，研究人地系統中人類活動與地表環境的相互作用及影響，調控與改善環境質量及減少環境災害損失的一門新興邊緣性學科[6-7]。環境地質學傳統教學方式已經無法適應當前大數據時代下的教學需求，結合大數據技術并運用現代化教學方法，對傳統教學過程中存在的問題進行分析及處理，促進學科教學方式變革，是提高環境地質學的教學質量亟待解決的問題之一[8-10]。

1 環境地質學教學存在的問題

（1）教學過程與相關學科知識點的結合度較低，無法達到多學科的綜合教學，與前沿科學知識結合較少。

（2）環境地質學教學中應用實踐較少，學生過于依賴教材內容。

（3）學生的地質學基礎比較薄弱或知識分散，難以抓住學習重點。

（4）學生無法從大量數據中真正理解和掌握有用的環境地質學理論與知識，無法融合多學科建立完整的知識體系。

2 大數據教育資源的作用

2015年10月，“實施國家大數據戰略”在黨的十八屆五中全會被正式提出；2016年，《大數據產業發展規劃（2016～2020年）》由工業和信息化部正式印發，涉及大數據相關產業的部署；2019年，為實現中國從“數據大國”邁向“數據強國”，國務院政府工作密切運用大數據分析，部署多項相關工作。大數據在促進經濟發展、完善社會治理等領域具有重要作用，中國已邁向大數據時代。高等教育培養各學科的專業人才，為社會發展提供人才支撐，大數據相關專業也在高校中被開設。大數據相關領域的科技人員和教師的需求增加，各高校正逐步加強這一方向人才的引進力度[11]。

大數據所具有超強信息分析與整合能力，是有效的教育資源。運用大數據整合網絡中海量的教學資源，可以為教師提供本專業的教學資源，讓資源的價值發揮到最大；大數據的教育優勢還體現在能夠及時更新和管理龐大且多樣化的信息上，完善學科教學的時效性和創新性；從學生學習需求的視角出發，大數據幫助分析學生的學習興趣與能力，教師能夠運用大數據篩選適合的教學方式，充分調動學生學習的主觀能動性。

大數據能夠集合環境地質學的教育教學數據，教師分析了解學生學習環境地質學的規律性以及學生掌握專業知識所需的時間，更好地指導后續教學工作的開展，以學生學習規律為導向制定教學計劃。在現實基礎上實現預測未來的功能也是大數據的核心作用，對現狀數據進行大規模分析整理，評估事件未來發生的概率[2]。可以對不同高校開設環境地質學的教學情況、考試情況等進行分析，支撐環境地質學教學設置、考試內容的優化等工作的開展，提高環境地質學教育的整體教學水平。

3 環境地質學課程體系改革必要性

“環境地質學”中有大量重要且復雜的概念和原理，課程開設過早，缺少地質學、環境學的基礎知識使學生難以正確理解知識；非本專業的選修學生缺乏專業基礎難以入門，極大地降低該門課程的學習效率[8]。實際教學中發現，部分同學對環境地質的概念及環境地質學解決的問題等內容缺少理解或存在理解偏差。環境地質學的理論知識相對抽象，在傳統的教學模式下，學生易感到枯燥，對學科喪失興趣，阻礙學生素質教育和能力培養的進程。課程存在內容多、課時少的矛盾，存在重點難點無法深入闡述的問題。運用大數據促進環境地質學學科教學方式變革，是培養學生興趣、完善學科體系和教育方式的必要舉措。

（1）進行環境地質學課程體系改革是順應信息技術發展的必要舉措。大數據的海量教學資源在教育領域發揮重要作用，對教學模式的革新起到正向作用，運用大數據能夠豐富教學內容，引入更加優質前沿的資源，加強相關專業的融合性，為學生提供更加全面的學習機會。大數據引領環境地質學課程的改革，有利于激發學生的學習興趣，調動學生的積極主動性。

（2）環境地質學課程體系改革是滿足學生發展需求的必要措施。隨著素質教育不斷發展和普及，高校作為培養專業人才的搖籃，應以學生為主體，基于學生培養的需要和學生發展規劃教學內容。大數據時代應革新環境地質學的課程體系，以信息技術為引領，打造更符合學生發展與需求的教學方式，使學科教學具備融合性、多樣性。為學生打造良好的學習環境，匹配學生的個性化、專業化的發展需要，是提高環境地質學教學質量的重要任務[12]。

（3）環境地質學課程體系改革可以充分發揮大數據的優勢。大數據的信息整合與分析能力、即時信息捕捉與更新能力、對學生學習需求的動態分析能力，使其可以在環境地質學的課程體系改革中發揮巨大作用，為教師獲取針對性的教學資源、與先進前沿知識的融會貫通、制定符合學生學習規律的教學計劃等提供支撐。

4 大數據時代下多學科融合式環境地質學改革對策

（1）教師應主動學習信息技術，強化大數據意識。傳統教學模式順應大數據時代進行創新與變革，教育工作者需要強化大數據意識，對教學體系、教學模式進行革新。教育工作者在掌握大數據相關技術的同時，應加強自身思考和實踐，革新教學理念，與時俱進地彌補本專業教學的不足，為適應大數據時代的發展和促進人才培養，將大數據的價值合理地運用到教學改革中。

（2）教師應運用大數據完善環境地質學的教學制度。大數據具備高效率的工作能力，有利于環境地質學教學的革新，通過探索和完善各種教育教學規章制度，優化環境地質學的教學體系，對學科建設、教師授課、學生學習等具有積極作用[9]。

（3）教師應運用大數據促進環境地質學與多學科融合的教學方式。多學科融合的教學方可以打破環境地質學課程內容和教學模式的單一性，融合地質、環境等多學科的知識與脈絡，加強學生對環境地質學基礎知識的理解，方便學生架構知識體系，激發學生學習興趣，打造更多學習專業知識的渠道。在課堂教育過程中增設教學手段，如增加實習實踐等，可以進一步提升學生學習的效率，加強學生對環境地質學在實際工作中的理解，提升學生的自主學習熱情，幫助學生更加快速完整地掌握環境地質學的知識內容。以環境地質學為載體，將基礎知識與前沿相結合，從多學科融合角度全面提高學生核心素養。在教學課程設置方面，學校應鼓勵不同專業或其他學院的學生選修環境地質學相關課程，實現跨專業的交叉融合，大力建設交叉學科。通過各多學科多專業的交叉融合，為環境地質學的教學改革提供有利思路，優化學科體系，促進多學科課程融合。

（4）教師應運用大數據完善環境地質學學科教學評價。目前，環境地質學教學評價體系存在不足，評價過程中，缺乏評價的有效性和多樣性，單一的評價方式無法發揮環境地質學教學評價體系的重要作用，教師的教學無法進行及時的調整和完善[10]。環境地質學的教育工作者應借助信息化技術完善教學評價體系，通過大數據建立交流共享的評價平臺，從多方面對教學內容、學生學習進度進行評價，完善考試考核的流程與制度。創建新平臺收集學生的學習反饋動態，對學生的學習情況進行調查；讓學生在平臺中進行學術交流、相互評價，提高學生在學習中的主體性和參與感，有利于教師及時了解學生的學習狀態，調整教學進度。

5 結語

應順應信息化程度的提高和大數據的興盛發展，優化教學體系、促進學科融合和培養專業人才。教育工作者應提升大數據意識并積極參與環境地質學學科改革。交叉融合是創新思維的基礎，是新時期環境地質學學科發展和教育教學改革的必然趨勢和任務。基于曾取得的教學經驗和教學成果，高校應創新多學科融合的環境地質學學科體系，在課程設置、教學方式等方面多緯度推進以大數據為導向的環境地質學教學改革，讓不同專業、學科由分散走向融合，加強高校對具有多學科交叉知識的專業人才的培養。培育更多的多學科融合創新型人才，是建設創新型國家強有力的人才支撐。