环境信息系统课程教学改革初探

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摘 要 环境信息系统是综合性很强的课程，必须以其他相关课程的内容为基础。首先从课程体系设置、教材、理论与实践结合、考核方法等方面论述了环境信息系统课程存在的问题，围绕一个中心、两个基本点、三大原则的教学改革原则，分别提出了相应的改革思路和具体方法，取得了一定的教学改革成效，能够为其他相关院校的环境信息系统课程的教学改革提供一定的借鉴作用。

关键词 环境信息系统 课程体系 教学改革 环境科学

中图分类号：G424 文献标识码：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

环境信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为环境问题研究和环境决策服务而建立起来的计算机技术系统，主要用于环境管理、环境科学的研究中。①随着全球经济的发展和全球环境的变化，出现了一系列的环境生态问题，环境科学已从传统的、相对成熟的水、气、固体废弃物治理等方面向碳循环、水循环、水土流失治理、生态回复与重建、土地治理、城市化的生态问题等方面发展。②环境科学研究的范围和领域越来越宽广，而且需要环境科学不断与其他学科交叉渗透，不断引入新的研究方法和技术，例如计算机科学、灰色理论、人工神经网络、全球定位系统、遥感、地理信息系统等。

随着计算机技术在环境领域的深入应用，使得环境信息系统建设成为环境保护管理工作的基础，因此环境信息系统课程在环境科学和环境管理的人才培养中具有重要的地位。相当多的高校开设了“环境信息系统”这门课程，主要开课的专业包括环境科学、环境工程等，由于各高校开设该门课程的专业不一致，加上对该门课程的研究领域、研究方法以及授课内容、方式都没有统一的认识，导致在环境信息系统课程教学中存在很多问题。③“环境信息系统”课程是武汉理工大学环境科学专业的专业必修课，在教授这门课程的过程中，发现了该门课程教学过程中存在的一些问题，本文提出了解决这些问题的初步方案，并就教学内容和教学方法进行了初步改革。

1 环境信息系统课程教学中存在的问题

1.1 课程体系设置不是很合理

任何专业的课程体系都是一个开放的知识系统，④环境信息系统是一门综合性很强的课程，是一门集计算机科学、环境科学、3S技术、复杂性科学的综合性课程，因此，课程必须以其他很多课程的知识为基础。而在教授环境科学的过程中，发现很多学生对于计算机科学、3S技术的内容不是很熟悉或者根本不懂，另外，环境科学专业的其他课程因为还没有开课或者刚刚开课，这些内容也衔接不上，导致在讲课的过程中，老师讲课比较费劲，学生听课也比较难受，教学效果不是很好。

1.2 缺少权威的系统化的教材

由于环境信息系统课程的开设时间不是很长，所有到现在权威的、系统化的教材较少，这些教材包括曾向阳主编的《环境信息系统》、王乔主编的《环境地理信息系统》、刘耀林主编的《环境信息系统》、孙水裕主编的《环境信息系统》。这些教材应该说对环境信息系统课程的教学起到了很好的推动作用，但是这些教材对于如何利用环境信息系统解决环境科学中存在的具体问题没有系统化的阐明。⑤⑥⑦⑧武汉理工大学的环境科学专业的环境信息系统课程，由于学生所开基础课中计算机技术课程和3S技术较少，因此，这些教材并不完全适合该专业的学生。同时到目前为止，也没有权威的系统化的实验课程教材供师生使用。

1.3 理论与实践的矛盾

在目前的环境信息系统课程教学中往往存在理论教学重于实践教学，知识讲解重于实践操作，基础知识讲授重于技术应用的现象，导致理论教学与实践教学相脱离的现象。⑨老师讲解理论的时候，学生没有直观感受，这样学生在课程学习中会缺乏兴趣，很难理解其中的原理，教学效果甚微。在实践课上学生一步步地跟着老师从菜单、工具、图标到对话框的使用，此时重视了细节的具体操作，反而没有强调理论对操作的指导性，这样导致教学理论对实践指导力度不强，学生学习印象不深刻，效率不高。

1.4 考核形式单一

课程考核是促进学生学习的重要动力机制，也是考查学生学习效果的一种手段。虽然考核不是目的，但是可以通过考核适当给学生压力，让学生主动对不熟悉的内容进行巩固，达到增强学习效果的目的。传统的考核形式主要通过一张试卷，通过笔试的形式来了解学生掌握知识的情况。这种考试方式测试目标不全面，缺乏对学生综合能力、创新能力和动手能力的考查。更有甚者，有些考生临阵突击，死记硬背，可能全然不理解所学内容的具体内涵，为考试而考试，为及格而盲目考试，完全失去了考试的目的和意义。

2 环境信息系统课程教学改革的原则及内容

2.1 教学改革原则

在环境信息系统课程的教学改革过程中，应该遵循一个中心，两个基本点，三大原则。“一个中心”即以培养高素质的利用环境信息系统来解决环境科学和环境管理问题的人才为中心；“两个基本点”是以综合素质培养为基本出发点，以实践能力提升为基本着力点；“三大原则”则是理论与实践结合的原则、技术与应用结合的原则、基础与前瞻结合的原则。

2.2 教学改革内容

根据以上所述的环境信息系统课程教学中所存在的问题以及其教学改革的原则，认为应从以下几个方面来进行课程的教学改革。

2.2.1 重新设置课程体系

考虑到环境信息系统是一门综合性较强的课程，涉及到环境科学、计算机科学、3S技术等相关学科知识，因此，在环境科学专业设置课程体系的时候，应该将以上学科的基础知识课程先行开设。具体环境科学专业的课程体系的设置见表1（部分课程）。在基础课程中的设置中，强调地理学相关课程，主要是因为在环境科学的研究过程中，有很多信息是与地理空间位置相关的，而地理学的相关学科正好可以解决时空演变的问题。同时，由于现在现行的环境信息系统的软件比较少，即使有类似的软件，专业性也比较强，所以开设了程序设计语言、数据库、环境信息系统的课程，让学生掌握环境信息系统的开发方法和过程，对学生了解软件的开发和使用是必不可少的，当然，在这个过程中，环境科学的专业理论课程“环境监测”、“环境质量评价”的相关知识是要结合在“环境信息系统”的课程中的，所以环境信息系统课程要在环境监测、环境质量评价课程之后开设。

2.2.2 选择与自编教材并重

选择环境信息系统课程教材的时候，必须注重理论与案例的结合，同时要考虑到已有课程的设置。结合笔者多年的教学实践，发现没有完全满足要求的教材。因此，在教材和教案的选择中，必须参考多种教材的内容和自身实践，自编适合于环境科学专业学生的教材和教案。教材内容主要应包括环境信息系统概述、环境地理信息系统的理论与方法、环境信息的空间分析方法、环境空间分析模型、环境信息系统的开发过程和方法、案例研究、3S技术在环境科学领域的应用进展等。这些内容主要是讲述如何利用现有的先进的空间技术方法来解决环境领域的相关问题，让学生对环境信息系统有全面、深入的了解。

2.2.3 注重理论与实践的结合

在课程的教授过程中，应该设置相应环节的课内实验和课外的课程设计。课内实验主要围绕课程讲授内容来开设（表2），而课程设计则是给定一个问题，让学生自主确定研究思路、研究方法，自己解决一个实实在在的环境科学问题，让学生将所有课程内容融会贯通，真正掌握环境信息系统的核心。同时，对学有余力的学生，可以安排他们参加老师的相关科研项目的工作或者是学校举办的大学生创新项目的实践，真正将理论用到实践中，培养合格的卓越工程师人才。

2.2.4 改革考核形式和内容

为了防止学生死记硬背的考试弊端，必须改革考核形式和考核内容。在具体考核学生的过程中，应该合理分配最终考核成绩的各项指标的权重，最终考核成绩可以按10%考勤成绩+30%实验成绩+60%卷面成绩来评定。在卷面考试的时候，尽量加大主观题的题量和分值，减少主观题型的分值，同时，为了强调实践操作的重要性，可以规定如果不参加实验或者实验考核不达标的学生，总评成绩就是不合格的，这样可以督促学生完成具体的实验内容，完善学生的总体知识结构水平。

3 总结

环境信息系统是一门综合性很强的课程，在教学的过程中，必须合理设置课程体系，必须将理论与实践很好结合，必须合理安排课程内容，必须加快课程的考核改革，这样才能培养出既有环境科学理论知识、又有现代空间技术方法、利用环境信息系统解决环境科学问题的高素质人才。在2010年的ESRI中国大学生GIS大赛中，武汉理工大学2007级的环境科学专业的学生和地理信息系统专业的学生组队开发的“基于GIS的大气污染物扩散模拟分析系统”，获得当年的大赛一等奖，这也从一个侧面反映出环境科学和GIS集合的必要性、环境信息系统课程开设的必要性和广泛的应用前景。

注释

① 孙水裕，王孝武，王雄.浅析环境类专业“环境信息系统”课程的建设[J].广东工业大学学报（社会科学版），2003（增刊）：105-107.

② 张甲耀，杨智宽，熊治庭，钱沙华.环境科学专业课程体系研究[J].环境科学与技术，2000（90）：59-62.

③ 马万征，于群英，邹海明等.环境信息系统教学改革初步研究[J].农业现代科技，2011（22）：44，49.

④ 胡宝清，严志强，廖赤眉.地方院校资源与环境科学专业课程体系优化的系统工程[J].广西师范学院学报（自然科学版），2004.21（3）：79-83.

⑤ 曾向阳，陈克安，李海英.环境信息系统[M].北京：科学出版社，2011.

⑥ 王桥，张宏，李旭文.环境地理信息系统[M].北京：科学出版社，2005.

⑦ 刘耀林.环境信息系统[M].北京：科学出版社，2005.

⑧ 孙水裕，王孝武.环境信息系统[M].北京：化学工业出版社，2004.

⑨ 赵妍，孟阳.浅论环境信息系统课程教学方法改革与实践[M].白城师范学院学报，2011.25（5）：69-71.