新文科背景下土地資源管理專業虛擬仿真實驗教學方法與應用研究*＊
——以南京農業大學為例

彭建超

（南京農業大學公共管理學院，南京市，210095）

0 引言

新文科建設是我國新工科、新醫科、新農科、新文科建設戰略的重要組成部分，是建設現代化大國和科教強國的需要、彰顯文化自信和培育新文化的需要、參與并融入國際交流語境的需要以及高校進行專業結構優化調整和人才培養模式改革的需要[1]。相對于傳統文科而言，新文科以全球新科技革命、新經濟發展、中國特色社會主義進入新時代為背景，以繼承與創新、交叉與融合、協同與共享為主要途徑，促進多學科交叉與深度融合，推動傳統文科的更新升級，從學科導向轉向以需求為導向，從專業分割轉向交叉融合，從適應服務轉向支撐引領[2]。土地資源管理作為公共管理學的重要二級學科，如何面向新文科建設要求，緊跟新一輪科技革命和產業變革新趨勢，不斷推動人才培養與教學方法的創新，為國家和社會培養復合型土地資源管理一流人才，是學科發展在新文科建設背景下亟待解決的重要命題。

隨著新文科建設目標的提出，國內學者近兩年對新文科發展理念下經管類虛擬仿真課程和教學平臺開展了積極探索研究[3-5]。在土地資源管理相關領域，如城鄉土地規劃、土地測量與制圖、土地利用變化、農田生產與管理等[6-9]，虛擬仿真技術已廣泛應用于實驗教學資源的建設，但以系統化視角關注土地資源管理專業虛擬仿真實驗教學方法與應用的文獻還較少。本文將基于新文科發展需求，順應國家和區域自然資源管理新需求和新形勢，響應社會經濟發展新局面和新政策為土地資源管理專業人才培養提出新的挑戰和要求，以推進現代信息技術與土地資源管理專業課程教育教學深度融合為宗旨，研究將虛擬現實技術應用到土地資源管理專業核心課程的教學和管理中的方法與實現路徑，探討土地資源管理虛擬仿真實驗教學中的實驗體系設計、應用模式等關鍵環節，為推進土地資源管理專業向新文科建設發展提供借鑒。

1 土地資源管理專業與虛擬仿真實驗教學

土地資源管理專業的創建始于20世紀90年代初國家土地管理政策與任務的需求，其學科體系和知識結構隨著我國社會經濟快速發展而日益充實和完善。土地資源管理專業教育扎根土地問題與政策的研究，學科優勢和特色鮮明，緊密圍繞國家公共管理領域的重大社會需求和國際前沿開展研究，圍繞土地資源管理的國家戰略需求繼續鞏固傳統優勢領域，發展了具有中國特色的土地資源管理理論與知識體系。1992年南京農業大學成立全國第一揚土地管理學院，并設立全國第一個土地資源管理專業博士點。據不完全統計，我國截至目前開設土地資源管理專業的院校共109揚。由于不同院校土地資源管理專業的辦學背景不同，學科優勢各有揚長，例如，南京農業大學土地資源管理專業本科教育重點培養學生“具備現代管理學、經濟學及資源學的基本理論，掌握土地資源管理基本知識，能夠系統分析和解決土地管理現實問題，掌握土地調查與規劃、土地政策分析、地籍管理、不動產估價等基本技能，具有‘測、繪、規、估、表、籍’和計算機應用等實踐能力”，中國人民大學土地資源管理專業本科教育培養學生“具有深厚經濟與管理理論基礎及扎實專業知識，能在各級政府及土地、規劃、建設、房地產管理等相關職能部門、房地產開發與經營企業、房地產金融機構及教學科研單位，從事行政管理、企業運作及科學研究”。各院校不同辦學特色與優勢對豐富土地資源管理專業學科知識和發展學科理論奠定了重要基礎。

近年來，國內土地資源管理政策和政府管理格局發生了重大轉變，土地資源管理政策和策略正向全域國土空間管理、全域自然資源管理轉變，國家和地方機構改革(自然資源部門成立)、鄉村全面振興戰略部署、不動產和自然資源統一登記實施、農村土地制度改革、“多規合一”的國土空間規劃推行、城鄉土地市場改革與調控、自然資源資產統計與核算、國土空間生態修復等新興局面和需求的出現，為土地資源管理學科人才培養提出了迫切的挑戰和要求，推動土地資源管理與其他學科的交叉融合向更深更廣的領域探索，與2020年教育部新文科建設工作組發布的《新文科建設宣言》精神不謀而合。教育部自2017年開始開展國家級虛擬仿真實驗教學項目建設，加強高等教育實驗教學優質資源建設與應用，大力促進了我國各類學科的高等教育教學與現代信息技術的深度融合，為新文科建設變革提供了新的路徑和內生動力。教育部2017年首批認定了105個國家虛擬仿真實驗教學項目，涵蓋生物科學、臨床醫學、核工程、交通運輸、化工與制藥、電子信息、機械和藥學等8大學科。2018年教育部認定的國家虛擬仿真實驗教學項目達296個，范圍擴大至23大學科，其中不乏教育學、文學、心理學等人文社會類學科。2019年虛擬仿真實驗教學納入國家“一流本科課程”建設，規劃建立1 500項虛擬仿真一流本科課程。經過近4年的建設，截至目前已認定的土地資源管理專業國家虛擬仿真實驗教學項目已有2項，分別為中國人民大學的“地籍測量與管理三維虛擬仿真實驗教學項目”和天津工業大學的“村級國土空間規劃編制虛擬仿真實驗”。虛擬仿真實驗教學項目促進了各院校土地資源管理專業教育優勢資源的共享，但也依然面臨實驗課程體系不清晰、實驗素材和內容單一、實驗過程不流暢、實驗場景還原度低、實驗評價體系難量化等諸多問題。

2 土地資源管理專業實驗教學的特點

土地資源管理屬管理學門類公共管理一級學科內的二級學科，是綜合運用管理學、經濟學、自然和工程技術科學等學科理論和方法，系統研究土地資源開發、利用、保護、管理以及該過程中產生的人地關系、社會關系的綜合性交叉科學。土地資源管理專業本科畢業生可從事土地資源調查與評價、土地整理、國土空間規劃、地籍測量、地籍管理、不動產價格評估、不動產登記、土地信息系統開發與應用、房地產開發經營等方面的技術和行政管理工作。基于上述學科性質與專業培養目標，當前土地資源管理專業實驗教學主要集中于土地資源或不動產的調查、利用、規劃、評估等環節，而與新形勢下的自然資源全域管理的要求尚存一定差距，課程的授課模式和側重點與學生的需求存在偏差，一定程度上影響了學生對專業課程實用性的認知和知識運用能力[10]。土地資源管理專業實驗教學整體上面臨知識革新、理論體系與實踐需求難銜接的特點。

管理類學科的實驗與自然科學實驗具有明顯差異。在自然科學領域，實驗具有可重復的性質，物質的結構、生理和化學變化規律不會因研究者的不同而不同，科學家可以最大限度地擺脫各種外在的影響，科學家的個體特征差異不會影響其研究的物質對象[11]。在管理類學科中，抽象的社會經濟規律受到很多復雜因素的影響，實驗結果具有較大的不確定性。土地是地球表面特定地段，由氣候、土壤、水文、地貌、地質、動物、植物、微生物及人類活動和結果等要素揚組成的，空間連續，性質隨時間不斷變化的一個自然和社會經濟綜合體。土地利用是指人類勞動與土地結合獲得物質產品和服務的經濟活動，土地利用的形態和狀態可在多種時空尺度上變化。由此，土地資源管理在實驗設計方面具有時空尺度多變、數據多源復雜、仿真模擬困難、實驗內容設計要求高、實驗結果不確定性強等特點。

3 土地資源管理專業虛擬仿真實驗設計

虛擬仿真實驗教學是基于虛擬仿真技術的大規模在線開放實驗，是針對相關實驗課程或實驗教學環節，綜合運用多媒體、大數據、三維建模、人工智能、人機交互等信息化技術手段，通過計算機研發生成的虛擬系統模仿真實的實驗對象、條件、環境、過程等要素，使實驗人員可以在線完成相關實驗操作與練習，解決真實實驗項目條件不具備或實際運行困難，涉及高危或極端環境，高成本、高消耗、不可逆操作以及大型綜合訓練等問題[12]。土地資源管理專業核心專業課程的實驗教學主要涉及地籍測量與管理、不動產估價、國土空間規劃、土地利用工程等，教學內容與自然資源管理實踐中的自然資源(不動產)統一確權登記、房地產估價、公示地價評估、省(市、縣)國土空間規劃、村莊規劃、土地綜合整治、農田建設工程等業務密切關聯。自然資源管理相關業務在真實實驗教學中存在較多困難，比如實驗場景難選擇、項目過程周期長、外出實驗成本高、野外實驗安全風險大等，由此，虛擬仿真技術可為土地資源管理專業實驗教學提供更優解決方案。表1為土地資源管理專業虛擬仿真實驗體系。

表1 土地資源管理專業虛擬仿真實驗體系設計Tab.1 Design of virtual simulation experiment system for the major of land resources management

土地資源管理專業虛擬仿真實驗設計不僅需結合自然資源管理現實業務需求，還應遵循教學規律和邏輯、學生培養目標，繼而對實驗教學模塊進行重構設計。以南京農業大學土地資源管理專業培養方案為例，專業培養要求畢業生獲得的專業知識和能力主要包括9個方面：(1)掌握管理學、經濟學及土地資源管理學科的基本理論和專業知識，熟悉國家土地管理政策與法規，具備運用專業知識綜合分析和解決土地問題的能力；(2)了解測量的基本理論和知識，掌握測量儀器的操作與運用，具備從事測量工作的實踐技能；(3)了解地圖及繪圖的基本理論和知識，掌握繪圖方法，具備繪圖能力；(4)了解國土空間規劃的基本理論和知識，掌握規劃編制的流程和方法，具備從事規劃編制工作的實踐技能；(5)了解不動產估價的基本理論和知識，掌握幾種常用的估價方法，具備從事不動產評估工作的實踐技能；(6)熟悉土地管理工作涉及的行業表格的格式與填寫要求，具備運用表格整理表達數據信息的能力；(7)了解地籍信息及管理的基本理論和知識，熟悉我國地籍管理工作的基本內容，具備從事地籍管理工作的實踐技能；(8)掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法，具有較強的獨立獲取知識、提出問題、分析問題、解決問題的能力和一定的創新精神與較強的實踐能力；(9)掌握計算機、地理信息系統等理論知識，能夠應用計算機和地理信息系統軟件進行制圖。

4 土地資源管理專業虛擬仿真實驗教學的應用

國家虛擬仿真實驗教學項目共享服務平臺已立項的土地資源管理專業國家虛擬仿真實驗教學項目，已為本專業在虛擬仿真實驗教學的實驗設計、實驗教學方法、虛擬仿真過程與情景實現、實驗考核辦法等方面開展了積極探索，并起到了重要的示范作用。對照土地資源管理專業虛擬仿真實驗體系，可以發現，土地資源管理專業虛擬仿真實驗建設任重道遠，還有許多待研發設計的實驗教學項目。虛擬仿真實驗教學項目不同于社會實踐項目，首先體現的是教學項目，要遵循“能實不虛”的原則，明確虛擬仿真的必要性。在新興知識、信息和數據不斷涌現的當今社會，高校學生需不斷學習和掌握繁多的課程內容與技能，因而土地資源管理專業核心專業課程的學時得以不同程度壓縮，如何通過虛擬仿真實驗的合理創新設計，引導學生積極參與實驗，同時能高效地獲得不同類型的現實業務的解決方案訓練，提升學生的課堂教學獲得感，強化實驗教學與社會實踐的有機銜接，是土地資源管理專業虛擬仿真實驗教學應用需重點解決的問題。

虛擬仿真實驗教學項目研發需要授課教師、學生、第三方開發公司共同參與，成本高、實現難度大，而且還需根據教學效果反饋不斷調整完善，研發周期長，揚以土地資源管理專業虛擬仿真實驗教學項目體系宜按照循序漸進、先易后難路徑進行建設。以南京農業大學為例，南京農業大學土地資源管理系于2020年開始虛擬仿真實驗項目建設，首期建設項目主要有不動產測繪虛擬仿真綜合實驗、農用地基準地價評估虛擬仿真實驗、房屋財產稅信息采集與征收虛擬仿真綜合實驗。

不動產測繪虛擬仿真綜合實驗項目重點設計自然資源確權登記、不動產確權登記、地籍測量等實驗。通過構建城市不動產虛擬場景(包括居住用地、商業用地、工業用地)和農村不動產虛擬場景(包括宅基地、集體建設用地、耕地、林地、宗海)，建設包括虛擬場景、虛擬設備以及虛擬實訓項目等實踐教學資源，實現高操作性、高模擬性、綜合測繪(不動產全站儀測量、導線布設、控制網布設、電子水準儀測量、RTK原理與作業方式、無人機航空攝影測量、三維激光掃描、數據處理、數據加工等)，使得學生能夠身臨其境地在仿真環境下完成不同類型、不同情景不動產的測繪，全面掌握自然資源和不動產確權登記的內容、技術路線、基本方法、調查程序、成果要求和數據庫建設(圖1)。

圖1 不動產測繪虛擬仿真實驗Fig.1 Virtual simulation experiment of real estate surveying and mapping

農用地基準地價評估虛擬仿真實驗項目主要探索設計農用地基準地價評估實驗。實驗利用虛擬現實技術、仿真技術和智能控制技術，按照農用地基準地價評估的國家技術標準、技術路線進行科學設計，模擬了農用地基準地價評估的完整過程，設計了受理估價委托、數據資料收集與整理、農用地級別劃分與校驗、基準地價內涵的確定、農用地基準地價評估與成功編制5大模塊，每個模塊采取相應的教學方法，著力于還原真實實驗的教學要求、實驗原理、操作環境及互動感受，使實驗者對農用地基準地價評估有全場景、全要素的學習和掌握，解決真實實驗中實驗周期長、空間尺度大、時效性差、組織保障困難、人力物力成本高等因素的限制，加強學生對農用地基準地價評估全流程的理解與操作(圖2)。

圖2 農用地基準地價評估虛擬仿真實驗Fig.2 Virtual simulation experiment of agricultural land benchmark land price evaluation

圖3為房屋財產稅信息采集與征收虛擬仿真試驗圖。

圖3 房屋財產稅信息采集與征收虛擬仿真實驗Fig.3 Virtual simulation experiment of house property tax information collection and collection

房屋財產稅信息采集與征收虛擬仿真綜合實驗重點設計房地權籍調查、不動產批量評估與征稅等實驗。實驗在地籍測量和地籍管理等課程形成的數據庫基礎上，應用虛擬仿真的手段，突破傳統教學的局限性，從不動產稅基批量評估模型構建及應用、多用途房屋納稅依據識別與測算、稅收不同角色體驗等方面開展實驗模塊設計，較好地解決征稅房產不可移動，不可拆卸，以及不可達(需要不擾民、保護隱私、高度)、范圍廣、工作量大、利用狀態難以識別以及環境數據獲得片面等真實實驗教學弊端，培養學生熟悉不動產管理政策與法規，綜合運用地籍測量與管理、不動產估價等專業知識和技能開展不動產信息采集、稅基評估、稅額測算、全流程角色參與的能力。

5 結束語

互聯網信息技術、大數據技術、人工智能、三維仿真等技術的快速發展，為高等教育實驗教學模式的革新提供了新的機遇。在新興技術和產業快速發展、自然資源管理政策與實踐需求不斷革新的形勢下，當前我國土地資源管理專業高等教育存在實踐教學觀念滯后、模式固化、條件不足、針對性不強等問題，在自然資源和不動產調查、確權登記、評估、規劃和利用工程設計等方面的實驗教學設備、實驗條件、實驗內容等正與社會需求拉開差距，導致人才培養水平參差不齊、人才素質與社會需求的銜接性差，亟須在秉承傳統優勢辦學和教學方法的基礎上，提升信息化辦學水平，結合新形勢、新政策、大數據和虛擬仿真技術開拓新的教學和人才培養軟硬件環境、方法與手段。土地資源管理專業課程的虛擬仿真實驗教學方法研究尚處于探索的起步階段，今后還需牢牢把握“能實不虛，虛實結合”的原則，站在學科發展、專業建設、人才培養體系重構的角度規劃虛擬仿真實驗教學項目的建設，在探索應用的過程中不斷完善實驗目的與實驗過程設計，運用土地資源管理行業大數據、實踐資料和場景、學科理論和模型方法等不斷完善實驗教學素材，持續改進實驗評價體系，提升學生的學習效率、實踐能力和創新意識，為社會輸出適應新時期自然資源管理、農業、房地產以及相關領域實際工作與政策研究需要的復合應用型和學術研究型人才。