大数据时代环境地质学多学科融合教学创新模式研究

董东林 林 刚

（中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院，北京 100083）

随着科技的发展和信息技术、物联网技术、互联网技术不断深入变革，当今社会已经进入发展迅速、科技先进、信息流通、交流密切、生活便捷的大数据时代[1]。大数据包含源自世界各地的大量的、多样的、高速产生但价值密度极低的巨大数据量，在大数据时代，任何微小的数据均可能产生难以置信的价值[2]。对大量数据进行分析、快速爬取有效信息和可靠知识、获取数据价值并解决关键问题是大数据时代能否在各行业广泛应用的重要一环[3-5]。

“环境地质学”是从地质科学中衍生出来的典型新兴交叉学科，应用地质科学、环境科学、农业环境地质学及其他自然科学、社会科学的理论与方法，研究人地系统中人类活动与地表环境的相互作用及影响，调控与改善环境质量及减少环境灾害损失的一门新兴边缘性学科[6-7]。环境地质学传统教学方式已经无法适应当前大数据时代下的教学需求，结合大数据技术并运用现代化教学方法，对传统教学过程中存在的问题进行分析及处理，促进学科教学方式变革，是提高环境地质学的教学质量亟待解决的问题之一[8-10]。

1 环境地质学教学存在的问题

（1）教学过程与相关学科知识点的结合度较低，无法达到多学科的综合教学，与前沿科学知识结合较少。

（2）环境地质学教学中应用实践较少，学生过于依赖教材内容。

（3）学生的地质学基础比较薄弱或知识分散，难以抓住学习重点。

（4）学生无法从大量数据中真正理解和掌握有用的环境地质学理论与知识，无法融合多学科建立完整的知识体系。

2 大数据教育资源的作用

2015年10月，“实施国家大数据战略”在党的十八届五中全会被正式提出；2016年，《大数据产业发展规划（2016～2020年）》由工业和信息化部正式印发，涉及大数据相关产业的部署；2019年，为实现中国从“数据大国”迈向“数据强国”，国务院政府工作密切运用大数据分析，部署多项相关工作。大数据在促进经济发展、完善社会治理等领域具有重要作用，中国已迈向大数据时代。高等教育培养各学科的专业人才，为社会发展提供人才支撑，大数据相关专业也在高校中被开设。大数据相关领域的科技人员和教师的需求增加，各高校正逐步加强这一方向人才的引进力度[11]。

大数据所具有超强信息分析与整合能力，是有效的教育资源。运用大数据整合网络中海量的教学资源，可以为教师提供本专业的教学资源，让资源的价值发挥到最大；大数据的教育优势还体现在能够及时更新和管理庞大且多样化的信息上，完善学科教学的时效性和创新性；从学生学习需求的视角出发，大数据帮助分析学生的学习兴趣与能力，教师能够运用大数据筛选适合的教学方式，充分调动学生学习的主观能动性。

大数据能够集合环境地质学的教育教学数据，教师分析了解学生学习环境地质学的规律性以及学生掌握专业知识所需的时间，更好地指导后续教学工作的开展，以学生学习规律为导向制定教学计划。在现实基础上实现预测未来的功能也是大数据的核心作用，对现状数据进行大规模分析整理，评估事件未来发生的概率[2]。可以对不同高校开设环境地质学的教学情况、考试情况等进行分析，支撑环境地质学教学设置、考试内容的优化等工作的开展，提高环境地质学教育的整体教学水平。

3 环境地质学课程体系改革必要性

“环境地质学”中有大量重要且复杂的概念和原理，课程开设过早，缺少地质学、环境学的基础知识使学生难以正确理解知识；非本专业的选修学生缺乏专业基础难以入门，极大地降低该门课程的学习效率[8]。实际教学中发现，部分同学对环境地质的概念及环境地质学解决的问题等内容缺少理解或存在理解偏差。环境地质学的理论知识相对抽象，在传统的教学模式下，学生易感到枯燥，对学科丧失兴趣，阻碍学生素质教育和能力培养的进程。课程存在内容多、课时少的矛盾，存在重点难点无法深入阐述的问题。运用大数据促进环境地质学学科教学方式变革，是培养学生兴趣、完善学科体系和教育方式的必要举措。

（1）进行环境地质学课程体系改革是顺应信息技术发展的必要举措。大数据的海量教学资源在教育领域发挥重要作用，对教学模式的革新起到正向作用，运用大数据能够丰富教学内容，引入更加优质前沿的资源，加强相关专业的融合性，为学生提供更加全面的学习机会。大数据引领环境地质学课程的改革，有利于激发学生的学习兴趣，调动学生的积极主动性。

（2）环境地质学课程体系改革是满足学生发展需求的必要措施。随着素质教育不断发展和普及，高校作为培养专业人才的摇篮，应以学生为主体，基于学生培养的需要和学生发展规划教学内容。大数据时代应革新环境地质学的课程体系，以信息技术为引领，打造更符合学生发展与需求的教学方式，使学科教学具备融合性、多样性。为学生打造良好的学习环境，匹配学生的个性化、专业化的发展需要，是提高环境地质学教学质量的重要任务[12]。

（3）环境地质学课程体系改革可以充分发挥大数据的优势。大数据的信息整合与分析能力、即时信息捕捉与更新能力、对学生学习需求的动态分析能力，使其可以在环境地质学的课程体系改革中发挥巨大作用，为教师获取针对性的教学资源、与先进前沿知识的融会贯通、制定符合学生学习规律的教学计划等提供支撑。

4 大数据时代下多学科融合式环境地质学改革对策

（1）教师应主动学习信息技术，强化大数据意识。传统教学模式顺应大数据时代进行创新与变革，教育工作者需要强化大数据意识，对教学体系、教学模式进行革新。教育工作者在掌握大数据相关技术的同时，应加强自身思考和实践，革新教学理念，与时俱进地弥补本专业教学的不足，为适应大数据时代的发展和促进人才培养，将大数据的价值合理地运用到教学改革中。

（2）教师应运用大数据完善环境地质学的教学制度。大数据具备高效率的工作能力，有利于环境地质学教学的革新，通过探索和完善各种教育教学规章制度，优化环境地质学的教学体系，对学科建设、教师授课、学生学习等具有积极作用[9]。

（3）教师应运用大数据促进环境地质学与多学科融合的教学方式。多学科融合的教学方可以打破环境地质学课程内容和教学模式的单一性，融合地质、环境等多学科的知识与脉络，加强学生对环境地质学基础知识的理解，方便学生架构知识体系，激发学生学习兴趣，打造更多学习专业知识的渠道。在课堂教育过程中增设教学手段，如增加实习实践等，可以进一步提升学生学习的效率，加强学生对环境地质学在实际工作中的理解，提升学生的自主学习热情，帮助学生更加快速完整地掌握环境地质学的知识内容。以环境地质学为载体，将基础知识与前沿相结合，从多学科融合角度全面提高学生核心素养。在教学课程设置方面，学校应鼓励不同专业或其他学院的学生选修环境地质学相关课程，实现跨专业的交叉融合，大力建设交叉学科。通过各多学科多专业的交叉融合，为环境地质学的教学改革提供有利思路，优化学科体系，促进多学科课程融合。

（4）教师应运用大数据完善环境地质学学科教学评价。目前，环境地质学教学评价体系存在不足，评价过程中，缺乏评价的有效性和多样性，单一的评价方式无法发挥环境地质学教学评价体系的重要作用，教师的教学无法进行及时的调整和完善[10]。环境地质学的教育工作者应借助信息化技术完善教学评价体系，通过大数据建立交流共享的评价平台，从多方面对教学内容、学生学习进度进行评价，完善考试考核的流程与制度。创建新平台收集学生的学习反馈动态，对学生的学习情况进行调查；让学生在平台中进行学术交流、相互评价，提高学生在学习中的主体性和参与感，有利于教师及时了解学生的学习状态，调整教学进度。

5 结语

应顺应信息化程度的提高和大数据的兴盛发展，优化教学体系、促进学科融合和培养专业人才。教育工作者应提升大数据意识并积极参与环境地质学学科改革。交叉融合是创新思维的基础，是新时期环境地质学学科发展和教育教学改革的必然趋势和任务。基于曾取得的教学经验和教学成果，高校应创新多学科融合的环境地质学学科体系，在课程设置、教学方式等方面多纬度推进以大数据为导向的环境地质学教学改革，让不同专业、学科由分散走向融合，加强高校对具有多学科交叉知识的专业人才的培养。培育更多的多学科融合创新型人才，是建设创新型国家强有力的人才支撑。