淺談信息時代環境學科專業的信息技術的培養
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摘要：在當前信息爆炸的時代，環境學科專業的人才應具備一定的信息意識，而非信息專業的學生往往對信息技術的掌握有所欠缺。本文結合環境專業學生的知識結構特點以及未來的行業發展趨勢，介紹了適合納入環境專業的軟件課程并討論了課程教學需要注意的一些細節。
關鍵詞：環境學科;信息技術;統計分析;地理信息系統
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）20-0216-02
一、引言
當前全球已經進入了信息時代，越來越多領域被逐漸地“信息化”。信息化的概念起源于60年代的日本，首先是由日本學者梅棹忠夫提出來的，而后被譯成英文傳播到西方。信息化是以現代通信、網絡、數據庫技術為基礎，對所研究對象各要素匯總至數據庫，極大地改變生活、工作、學習、輔助決策等行為的效率，為推動人類社會進步提供極大的技術支持。在信息化的時代，掌握相關的信息技術是必要的。信息技術是主要用于管理和處理信息所采用的各種技術的總稱。相比較于其他的一些傳統學科，環境科學與工程學科更為重視多學科的交叉。隨著環境問題的日趨嚴重，環境科學與工程專業的重要性越來越高。環境科學更為重視科學性，而環境工程更重視實踐性，兩者所涵蓋的內容非常復雜，均屬于多學科的交叉與綜合[1]。
二、統計分析軟件
目前，相當一部分學校已經開設了《環境統計學》這門課程[2]。實際上，該課程是統計學在環境保護實踐和環境科學研究領域的應用，即運用概率論和數理統計的原理與方法來分析研究環境資料。在環境學的科學研究與應用實踐中，統計的應用十分普遍。然而對于環境學類專業的本科生來說，環境統計學的學習，短期目標只是為了掌握相應的方法來完成課程實習或論文;而長期目標則是把數據處理這一能力延伸至就業的水平，從而實現學生畢業與就業能力的銜接。
事實上，隨著在線監測網絡與信息通訊的快速發展，許多環境問題的解決都是建立在針對大量數據統計分析的基礎之上。僅僅通過Excel的基礎統計手段，往往難以滿足當前的需要。為了滿足這種需求，許多成熟的軟件被廣泛使用，例如SPSS、SAS、MATLAB等等，同時高校也開設了相應的許多統計的教學課程，這些軟件課程的開設往往是在統計專業，例如北京大學在校級選修課。目前在國內，大多側重基本方法的介紹，而忽視了統計實驗的教學。這樣既不利于提高環境專業學生創新精神和實踐能力，也使得這門課程的教學顯得枯燥無味。對于環境學科專業的學生而言，統計軟件的使用更偏向于應用而非純粹的理論學習，因此建議在專業選修課中，增加統計軟件實驗上機課程的課時，加強統計軟件在環境統計中的運用，使學生掌握現代化手段進行數據的統計分析，進而解決實際問題?？梢越Y合環境領域的實驗以及調查數據，對常見的若干種統計方法（如回歸分析、主成分分析、判別分析、聚類分析、非參數秩方法、列聯表的獨立性分析、試驗設計、抽樣等）進行實操，在實踐中掌握相關方法。在環境領域的應用中，常見的統計軟件有：
1.SAS。SAS是目前國際上最為流行的一種大型統計分析系統，被譽為統計分析的標準軟件。但該軟件比較昂貴，同時需要一定的訓練才可以使用，主要適合于環境的統計工作者和科研工作者使用。
2.SPSS。SPSS是世界上最早的統計分析軟件，由美國斯坦福大學的三位研究生于20世紀60年代末研制。由于SPSS容易操作，價格較為低廉，所以很快地應用于自然科學、技術科學、社會科學的各個領域，世界上許多有影響的報刊雜志紛紛就SPSS的自動統計繪圖、數據的深入分析、使用方便、功能齊全等方面給予了高度的評價與稱贊。是世界上應用最廣泛的專業統計軟件，對于非統計專業的環境專業學生是很好的選擇。
3.MATLAB。MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業數學軟件，用于算法開發、數據可視化、數據分析以及數值計算的高級技術計算語言和交互式環境，由美國mathworks公司發布的主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設計的高科技計算環境。它將數值分析、矩陣計算、科學數據可視化以及非線性動態系統的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環境中，為科學研究、工程設計以及必須進行有效數值計算的眾多科學領域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統非交互式程序設計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟件的先進水平。由于這些軟件的使用成本、學習成本以及價格成本均不一致，各學?？梢愿鶕陨淼那闆r酌情選取。
三、地理信息系統軟件
在許多綜合性的大學中，特別是擁有地理專業的大學，地理信息系統（GIS，Geographic Information System）是一門綜合性學科。該學科結合地理學與地圖學以及遙感和計算機科學，已經廣泛地應用在不同的領域，是用于輸入、存儲、查詢、分析和顯示地理數據的計算機系統。GIS既是一門學科，同時也是一種基于計算機的工具。它可以對空間信息進行分析和處理（簡而言之，是對地球上存在的現象和發生的事件進行成圖和分析）。GIS技術把地圖這種獨特的視覺化效果和地理分析功能與一般的數據庫操作（例如查詢和統計分析等）集成在一起。
在環境學科中，應用GIS進行環境方面的研究與實踐越來越常見。最常見的應用例如資源管理、資源配置、城市規劃和管理、土地信息系統和地籍管理、生態、環境管理與模擬、應急響應、地學研究與應用、基礎設施管理等。當前，隨著數據的爆炸性發展，GIS發展非常迅猛，各類應用與方法學層出不窮。但對于非地理信息系統專業的環境學科專業的學生，想要完全掌握GIS的各種功能難度較大。因此在本科課程設置中，應當加強GIS的通識教育，此外應當增設相關的上機實驗課，注重平時的積累。在本科階段可以適當增加選址分析、網絡分析、可視化應用、分布式地理信息應用方面的應用案例等內容。在GIS的學習實踐中，往往追求系統框架的完整性。然而對于剛剛接觸信息領域的學生而言，往往希望盡快掌握重視技術手段。因此在設置這類課程中，應當循序漸進。通過三個遞進關系的層次來完成：首先，應當讓學生能夠了解技術的應用范疇，能解決什么樣的問題。第二掌握軟件的基本操作，能夠按照教學案例來按部就班地完成相關指令的操作。最后通過完整的課題來對學生的實際掌握情況進行考核。
四、結語
不論是統計軟件還是地理信息系統，都屬于新興的課程，與現代科學技術的發展緊密結合。顯然傳統的教學方式已不適應該教學需求。首先應當構建開放性的課程內容。不應局限于教材上的內容，應在課程的講授上插入新的觀念、前沿的成果、新的技術、新的思路。讓學生能夠與時代同步，同時也可激發學生思考的積極性。在授課方式方面，應當積極構建新的授課方式，力求激發學生的求知欲和興趣。
總而言之，在當前信息爆炸的時代，環境學科的學生想要提高自己在未來學習或者工作的競爭力，就必須要掌握一定的信息技術，而將這些課程納入學生的培養過程，能夠極大地提高學生在信息時代的適應能力。
參考文獻：
[1]黃菊文，賀文智，徐竟成，李光明，喬俊蓮，王華，陳玲.環境科學專業認識實習教學體系構建與實踐[J].實驗室研究與探索，2011，30（09）：165-167.
[2]李明銳，湛方棟，何永美，秦麗，王吉秀，祖艷群.基于數據處理能力為導向的《環境統計學》教學改革研究[J].高教學刊，2018，（11）：123-125.
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