张质明*^1,2 张蕊^2,3  

（1北京建筑大学 环境与能源工程学院, 北京 100044；2北京建筑大学北京应对气候变化研究和人才培养基地, 北京 100044；3北京建筑大学文法学院）

摘要：在当前信息爆炸的时代，环境学科专业的人才应具备一定的信息意识，而非信息专业的学生往往对信息技术的掌握有所欠缺。本文结合环境专业学生的知识结构特点以及未来的行业发展趋势，介绍了适合纳入环境专业的软件课程并讨论了课程教学需要注意的一些细节。

关键词： 环境学科，信息技术，统计分析，地理信息系统，教育教学论坛  教师论文发表

On the cultivation of Information Technology in Environmental discipline in the Information Age

Zhang Jing-ming 1 + 2 Zhang Rui 2 (3)

(1) School of Environment and Energy Engineering, Beijing Construction University, Beijing 1000442 Beijing Architecture University, Beijing Research and training Base on Climate change, Beijing 1000443 Grammar School, Beijing Construction University)

 Summary：In the era of information explosion, the talents of environmental discipline should have a certain information consciousness, but the students who are not majors of information often lack the mastery of information technology. Based on the characteristics of the knowledge structure of the students majoring in environment and the development trend of the industry in the future, this paper introduces the software courses suitable for the environmental majors and discusses some details that should be paid attention to in the teaching of the courses.

Keywords: environmental science, information technology, statistical analysis, geographic information systems

一、引言

当前全球已经进入了信息时代，越来越多领域被逐渐地“信息化”。信息化的概念起源于60年代的日本，首先是由日本学者梅棹忠夫提出来的，而后被译成英文传播到西方。信息化是以现代通信、网络、数据库技术为基础，对所研究对象各要素汇总至数据库，极大地改变生活、工作、学习、辅助决策等行为的效率，为推动人类社会进步提供极大的技术支持。在信息化的时代，掌握相关的信息技术是必要的。信息技术是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。相比较于其他的一些传统学科，环境科学与工程学科更为重视多学科的交叉。随着环境问题的日趋严重，环境科学与工程专业的重要性越来越高。环境科学更为重视科学性，而环境工程更重视实践性，两者所涵盖的内容非常复杂，均属于多学科的交叉与综合^[]。

二、统计分析软件

目前，相当一部分学校已经开设了《环境统计学》这门课程^[]。实际上，该课程是统计学在环境保护实践和环境科学研究领域的应用，即运用概率论和数理统计的原理与方法来分析研究环境资料。在环境学的科学研究与应用实践中，统计的应用十分普遍。然而对于环境学类专业的本科生来说，环境统计学的学习，短期目标只是为了掌握相应的方法来完成课程实习或论文；而长期目标则是把数据处理这一能力延伸至就业的水平，从而实现学生毕业与就业能力的衔接。

事实上，随着在线监测网络与信息通讯的快速发展，许多环境问题的解决都是建立在针对大量数据统计分析的基础之上。仅仅通过Excel的基础统计手段，往往难以满足当前的需要。为了满足这种需求，许多成熟的软件被广泛使用，例如SPSS、SAS、MATLAB、R等等，同时高校也开设了相应的许多统计的教学课程，这些软件课程的开设往往是在统计专业，例如北京大学在校级选修课。目前在国内，大多侧重基本方法的介绍，而忽视了统计实验的教学。这样既不利于提高环境专业学生创新精神和实践能力，也使得这门课程的教学显得枯燥无味。对于环境学科专业的学生而言，统计软件的使用更偏向于应用而非纯粹的理论学习，因此建议在专业选修课中，增加统计软件实验上机课程的课时，加强统计软件在环境统计中的运用，使学生掌握现代化手段进行数据的统计分析，进而解决实际问题。可以结合环境领域的实验以及调查数据，对常见的若干种统计方法（如回归分析、主成分分析、判别分析、聚类分析、非参数秩方法、列联表的独立性分析、试验设计、抽样等）进行实操，在实践中掌握相关方法。在环境领域的应用中，常见的统计软件有：

2.1 SAS

是目前国际上最为流行的一种大型统计分析系统，被誉为统计分析的标准软件。但该软件比较昂贵，同时需要一定的训练才可以使用，主要适合于环境的统计工作者和科研工作者使用。

2.2 SPSS

SPSS是世界上最早的统计分析软件，由美国斯坦福大学的三位研究生于20世纪60年代末研制。由于SPSS容易操作，价格较为低廉，所以很快地应用于自然科学、技术科学、社会科学的各个领域，世界上许多有影响的报刊杂志纷纷就SPSS的自动统计绘图、数据的深入分析、使用方便、功能齐全等方面给予了高度的评价与称赞。是世界上应用最广泛的专业统计软件，对于非统计专业的环境专业学生是很好的选择。

2.3 MATLAB

MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。由于这些软件的使用成本，学习成本以及价格成本均不一致，各学校可以根据自身的情况酌情选取。

三、地理信息系统软件

在许多综合性的大学中，特别是拥有地理专业的大学，地理信息系统（GIS，Geographic Information System）是一门综合性学科。该学科结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学，已经广泛的应用在不同的领域，是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统。GIS既是一门学科，同时也是一种基于计算机的工具。它可以对空间信息进行分析和处理（简而言之，是对地球上存在的现象和发生的事件进行成图和分析）。 GIS 技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作（例如查询和统计分析等）集成在一起。

在环境学科中，应用GIS进行环境方面的研究与实践越来越常见^[]。最常见的应用例如资源管理 、资源配置 、城市规划和管理、土地信息系统和地籍管理、生态、环境管理与模拟、应急响应、地学研究与应用、基础设施管理等。当前，随着数据的爆炸性发展，GIS发展非常迅猛，各类应用与方法学层出不穷。但对于非地理信息系统专业的环境学科专业的学生，想要完全掌握GIS的各种功能难度较大。因此在本科课程设置中，应当加强GIS的通识教育^[]，此外应当增设相关的上机实验课，注重平时的积累。在本科阶段可以适当增加选址分析、网络分析、可视化应用、分布式地理信息应用方面的应用案例等内容。在GIS的学习实践中，往往追求系统框架的完整性。然而对于刚刚接触信息领域的学生而言，往往希望尽快掌握重视技术手段。因此在设置这类课程中，应当循序渐进。通过三个递进关系的层次来完成：首先，应当让学生能够了解技术的应用范畴，能解决什么样的问题。第二掌握软件的基本操作，能够按照教学案例来按部就班地完成相关指令的操作。最后通过完整的课题来对学生的实际掌握情况来进行考核。

四、结语

不论是统计软件还是地理信息系统，都属于新兴的课程，与现代科学技术的发展紧密结合。显然传统的教学方式已不适应该教学需求。首先应当构建开放性的课程内容。不应局限于教材上的内容，应在课程的讲授上插入新的观念，前沿的成果，新的技术，新的思路。让学生能够与时代同步，同时也可激发学生思考的积极性。在授课方式方面，应当积极构建新的授课方式力求激发学生的求知欲和兴趣。

总而言之，在当前信息爆炸的时代，环境学科的学生想要提高自己在未来学习或者工作的竞争力，就必须要掌握一定的信息技术，而将这些课程纳入进学生的培养过程，将能够极大提高学生在信息时代的适应能力。

参考文献

[] 黄菊文,贺文智,徐竟成,李光明,乔俊莲,王华,陈玲.环境科学专业认识实习教学体系构建与实践[J].实验室研究与探索,2011,30(09):165-167.

[2]李明锐,湛方栋,何永美,秦丽,王吉秀,祖艳群.基于数据处理能力为导向的《环境统计学》教学改革研究[J].高教学刊,2018(11):123-125.