新文科背景下土地资源管理专业虚拟仿真实验教学方法与应用研究*＊——以南京农业大学为例

彭建超

（南京农业大学公共管理学院，南京市，210095）

0 引言

新文科建设是我国新工科、新医科、新农科、新文科建设战略的重要组成部分，是建设现代化大国和科教强国的需要、彰显文化自信和培育新文化的需要、参与并融入国际交流语境的需要以及高校进行专业结构优化调整和人才培养模式改革的需要[1]。相对于传统文科而言，新文科以全球新科技革命、新经济发展、中国特色社会主义进入新时代为背景，以继承与创新、交叉与融合、协同与共享为主要途径，促进多学科交叉与深度融合，推动传统文科的更新升级，从学科导向转向以需求为导向，从专业分割转向交叉融合，从适应服务转向支撑引领[2]。土地资源管理作为公共管理学的重要二级学科，如何面向新文科建设要求，紧跟新一轮科技革命和产业变革新趋势，不断推动人才培养与教学方法的创新，为国家和社会培养复合型土地资源管理一流人才，是学科发展在新文科建设背景下亟待解决的重要命题。

随着新文科建设目标的提出，国内学者近两年对新文科发展理念下经管类虚拟仿真课程和教学平台开展了积极探索研究[3-5]。在土地资源管理相关领域，如城乡土地规划、土地测量与制图、土地利用变化、农田生产与管理等[6-9]，虚拟仿真技术已广泛应用于实验教学资源的建设，但以系统化视角关注土地资源管理专业虚拟仿真实验教学方法与应用的文献还较少。本文将基于新文科发展需求，顺应国家和区域自然资源管理新需求和新形势，响应社会经济发展新局面和新政策为土地资源管理专业人才培养提出新的挑战和要求，以推进现代信息技术与土地资源管理专业课程教育教学深度融合为宗旨，研究将虚拟现实技术应用到土地资源管理专业核心课程的教学和管理中的方法与实现路径，探讨土地资源管理虚拟仿真实验教学中的实验体系设计、应用模式等关键环节，为推进土地资源管理专业向新文科建设发展提供借鉴。

1 土地资源管理专业与虚拟仿真实验教学

土地资源管理专业的创建始于20世纪90年代初国家土地管理政策与任务的需求，其学科体系和知识结构随着我国社会经济快速发展而日益充实和完善。土地资源管理专业教育扎根土地问题与政策的研究，学科优势和特色鲜明，紧密围绕国家公共管理领域的重大社会需求和国际前沿开展研究，围绕土地资源管理的国家战略需求继续巩固传统优势领域，发展了具有中国特色的土地资源管理理论与知识体系。1992年南京农业大学成立全国第一扬土地管理学院，并设立全国第一个土地资源管理专业博士点。据不完全统计，我国截至目前开设土地资源管理专业的院校共109扬。由于不同院校土地资源管理专业的办学背景不同，学科优势各有扬长，例如，南京农业大学土地资源管理专业本科教育重点培养学生“具备现代管理学、经济学及资源学的基本理论，掌握土地资源管理基本知识，能够系统分析和解决土地管理现实问题，掌握土地调查与规划、土地政策分析、地籍管理、不动产估价等基本技能，具有‘测、绘、规、估、表、籍’和计算机应用等实践能力”，中国人民大学土地资源管理专业本科教育培养学生“具有深厚经济与管理理论基础及扎实专业知识，能在各级政府及土地、规划、建设、房地产管理等相关职能部门、房地产开发与经营企业、房地产金融机构及教学科研单位，从事行政管理、企业运作及科学研究”。各院校不同办学特色与优势对丰富土地资源管理专业学科知识和发展学科理论奠定了重要基础。

近年来，国内土地资源管理政策和政府管理格局发生了重大转变，土地资源管理政策和策略正向全域国土空间管理、全域自然资源管理转变，国家和地方机构改革(自然资源部门成立)、乡村全面振兴战略部署、不动产和自然资源统一登记实施、农村土地制度改革、“多规合一”的国土空间规划推行、城乡土地市场改革与调控、自然资源资产统计与核算、国土空间生态修复等新兴局面和需求的出现，为土地资源管理学科人才培养提出了迫切的挑战和要求，推动土地资源管理与其他学科的交叉融合向更深更广的领域探索，与2020年教育部新文科建设工作组发布的《新文科建设宣言》精神不谋而合。教育部自2017年开始开展国家级虚拟仿真实验教学项目建设，加强高等教育实验教学优质资源建设与应用，大力促进了我国各类学科的高等教育教学与现代信息技术的深度融合，为新文科建设变革提供了新的路径和内生动力。教育部2017年首批认定了105个国家虚拟仿真实验教学项目，涵盖生物科学、临床医学、核工程、交通运输、化工与制药、电子信息、机械和药学等8大学科。2018年教育部认定的国家虚拟仿真实验教学项目达296个，范围扩大至23大学科，其中不乏教育学、文学、心理学等人文社会类学科。2019年虚拟仿真实验教学纳入国家“一流本科课程”建设，规划建立1 500项虚拟仿真一流本科课程。经过近4年的建设，截至目前已认定的土地资源管理专业国家虚拟仿真实验教学项目已有2项，分别为中国人民大学的“地籍测量与管理三维虚拟仿真实验教学项目”和天津工业大学的“村级国土空间规划编制虚拟仿真实验”。虚拟仿真实验教学项目促进了各院校土地资源管理专业教育优势资源的共享，但也依然面临实验课程体系不清晰、实验素材和内容单一、实验过程不流畅、实验场景还原度低、实验评价体系难量化等诸多问题。

2 土地资源管理专业实验教学的特点

土地资源管理属管理学门类公共管理一级学科内的二级学科，是综合运用管理学、经济学、自然和工程技术科学等学科理论和方法，系统研究土地资源开发、利用、保护、管理以及该过程中产生的人地关系、社会关系的综合性交叉科学。土地资源管理专业本科毕业生可从事土地资源调查与评价、土地整理、国土空间规划、地籍测量、地籍管理、不动产价格评估、不动产登记、土地信息系统开发与应用、房地产开发经营等方面的技术和行政管理工作。基于上述学科性质与专业培养目标，当前土地资源管理专业实验教学主要集中于土地资源或不动产的调查、利用、规划、评估等环节，而与新形势下的自然资源全域管理的要求尚存一定差距，课程的授课模式和侧重点与学生的需求存在偏差，一定程度上影响了学生对专业课程实用性的认知和知识运用能力[10]。土地资源管理专业实验教学整体上面临知识革新、理论体系与实践需求难衔接的特点。

管理类学科的实验与自然科学实验具有明显差异。在自然科学领域，实验具有可重复的性质，物质的结构、生理和化学变化规律不会因研究者的不同而不同，科学家可以最大限度地摆脱各种外在的影响，科学家的个体特征差异不会影响其研究的物质对象[11]。在管理类学科中，抽象的社会经济规律受到很多复杂因素的影响，实验结果具有较大的不确定性。土地是地球表面特定地段，由气候、土壤、水文、地貌、地质、动物、植物、微生物及人类活动和结果等要素扬组成的，空间连续，性质随时间不断变化的一个自然和社会经济综合体。土地利用是指人类劳动与土地结合获得物质产品和服务的经济活动，土地利用的形态和状态可在多种时空尺度上变化。由此，土地资源管理在实验设计方面具有时空尺度多变、数据多源复杂、仿真模拟困难、实验内容设计要求高、实验结果不确定性强等特点。

3 土地资源管理专业虚拟仿真实验设计

虚拟仿真实验教学是基于虚拟仿真技术的大规模在线开放实验，是针对相关实验课程或实验教学环节，综合运用多媒体、大数据、三维建模、人工智能、人机交互等信息化技术手段，通过计算机研发生成的虚拟系统模仿真实的实验对象、条件、环境、过程等要素，使实验人员可以在线完成相关实验操作与练习，解决真实实验项目条件不具备或实际运行困难，涉及高危或极端环境，高成本、高消耗、不可逆操作以及大型综合训练等问题[12]。土地资源管理专业核心专业课程的实验教学主要涉及地籍测量与管理、不动产估价、国土空间规划、土地利用工程等，教学内容与自然资源管理实践中的自然资源(不动产)统一确权登记、房地产估价、公示地价评估、省(市、县)国土空间规划、村庄规划、土地综合整治、农田建设工程等业务密切关联。自然资源管理相关业务在真实实验教学中存在较多困难，比如实验场景难选择、项目过程周期长、外出实验成本高、野外实验安全风险大等，由此，虚拟仿真技术可为土地资源管理专业实验教学提供更优解决方案。表1为土地资源管理专业虚拟仿真实验体系。

表1 土地资源管理专业虚拟仿真实验体系设计Tab.1 Design of virtual simulation experiment system for the major of land resources management

土地资源管理专业虚拟仿真实验设计不仅需结合自然资源管理现实业务需求，还应遵循教学规律和逻辑、学生培养目标，继而对实验教学模块进行重构设计。以南京农业大学土地资源管理专业培养方案为例，专业培养要求毕业生获得的专业知识和能力主要包括9个方面：(1)掌握管理学、经济学及土地资源管理学科的基本理论和专业知识，熟悉国家土地管理政策与法规，具备运用专业知识综合分析和解决土地问题的能力；(2)了解测量的基本理论和知识，掌握测量仪器的操作与运用，具备从事测量工作的实践技能；(3)了解地图及绘图的基本理论和知识，掌握绘图方法，具备绘图能力；(4)了解国土空间规划的基本理论和知识，掌握规划编制的流程和方法，具备从事规划编制工作的实践技能；(5)了解不动产估价的基本理论和知识，掌握几种常用的估价方法，具备从事不动产评估工作的实践技能；(6)熟悉土地管理工作涉及的行业表格的格式与填写要求，具备运用表格整理表达数据信息的能力；(7)了解地籍信息及管理的基本理论和知识，熟悉我国地籍管理工作的基本内容，具备从事地籍管理工作的实践技能；(8)掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有较强的独立获取知识、提出问题、分析问题、解决问题的能力和一定的创新精神与较强的实践能力；(9)掌握计算机、地理信息系统等理论知识，能够应用计算机和地理信息系统软件进行制图。

4 土地资源管理专业虚拟仿真实验教学的应用

国家虚拟仿真实验教学项目共享服务平台已立项的土地资源管理专业国家虚拟仿真实验教学项目，已为本专业在虚拟仿真实验教学的实验设计、实验教学方法、虚拟仿真过程与情景实现、实验考核办法等方面开展了积极探索，并起到了重要的示范作用。对照土地资源管理专业虚拟仿真实验体系，可以发现，土地资源管理专业虚拟仿真实验建设任重道远，还有许多待研发设计的实验教学项目。虚拟仿真实验教学项目不同于社会实践项目，首先体现的是教学项目，要遵循“能实不虚”的原则，明确虚拟仿真的必要性。在新兴知识、信息和数据不断涌现的当今社会，高校学生需不断学习和掌握繁多的课程内容与技能，因而土地资源管理专业核心专业课程的学时得以不同程度压缩，如何通过虚拟仿真实验的合理创新设计，引导学生积极参与实验，同时能高效地获得不同类型的现实业务的解决方案训练，提升学生的课堂教学获得感，强化实验教学与社会实践的有机衔接，是土地资源管理专业虚拟仿真实验教学应用需重点解决的问题。

虚拟仿真实验教学项目研发需要授课教师、学生、第三方开发公司共同参与，成本高、实现难度大，而且还需根据教学效果反馈不断调整完善，研发周期长，扬以土地资源管理专业虚拟仿真实验教学项目体系宜按照循序渐进、先易后难路径进行建设。以南京农业大学为例，南京农业大学土地资源管理系于2020年开始虚拟仿真实验项目建设，首期建设项目主要有不动产测绘虚拟仿真综合实验、农用地基准地价评估虚拟仿真实验、房屋财产税信息采集与征收虚拟仿真综合实验。

不动产测绘虚拟仿真综合实验项目重点设计自然资源确权登记、不动产确权登记、地籍测量等实验。通过构建城市不动产虚拟场景(包括居住用地、商业用地、工业用地)和农村不动产虚拟场景(包括宅基地、集体建设用地、耕地、林地、宗海)，建设包括虚拟场景、虚拟设备以及虚拟实训项目等实践教学资源，实现高操作性、高模拟性、综合测绘(不动产全站仪测量、导线布设、控制网布设、电子水准仪测量、RTK原理与作业方式、无人机航空摄影测量、三维激光扫描、数据处理、数据加工等)，使得学生能够身临其境地在仿真环境下完成不同类型、不同情景不动产的测绘，全面掌握自然资源和不动产确权登记的内容、技术路线、基本方法、调查程序、成果要求和数据库建设(图1)。

图1 不动产测绘虚拟仿真实验Fig.1 Virtual simulation experiment of real estate surveying and mapping

农用地基准地价评估虚拟仿真实验项目主要探索设计农用地基准地价评估实验。实验利用虚拟现实技术、仿真技术和智能控制技术，按照农用地基准地价评估的国家技术标准、技术路线进行科学设计，模拟了农用地基准地价评估的完整过程，设计了受理估价委托、数据资料收集与整理、农用地级别划分与校验、基准地价内涵的确定、农用地基准地价评估与成功编制5大模块，每个模块采取相应的教学方法，着力于还原真实实验的教学要求、实验原理、操作环境及互动感受，使实验者对农用地基准地价评估有全场景、全要素的学习和掌握，解决真实实验中实验周期长、空间尺度大、时效性差、组织保障困难、人力物力成本高等因素的限制，加强学生对农用地基准地价评估全流程的理解与操作(图2)。

图2 农用地基准地价评估虚拟仿真实验Fig.2 Virtual simulation experiment of agricultural land benchmark land price evaluation

图3为房屋财产税信息采集与征收虚拟仿真试验图。

图3 房屋财产税信息采集与征收虚拟仿真实验Fig.3 Virtual simulation experiment of house property tax information collection and collection

房屋财产税信息采集与征收虚拟仿真综合实验重点设计房地权籍调查、不动产批量评估与征税等实验。实验在地籍测量和地籍管理等课程形成的数据库基础上，应用虚拟仿真的手段，突破传统教学的局限性，从不动产税基批量评估模型构建及应用、多用途房屋纳税依据识别与测算、税收不同角色体验等方面开展实验模块设计，较好地解决征税房产不可移动，不可拆卸，以及不可达(需要不扰民、保护隐私、高度)、范围广、工作量大、利用状态难以识别以及环境数据获得片面等真实实验教学弊端，培养学生熟悉不动产管理政策与法规，综合运用地籍测量与管理、不动产估价等专业知识和技能开展不动产信息采集、税基评估、税额测算、全流程角色参与的能力。

5 结束语

互联网信息技术、大数据技术、人工智能、三维仿真等技术的快速发展，为高等教育实验教学模式的革新提供了新的机遇。在新兴技术和产业快速发展、自然资源管理政策与实践需求不断革新的形势下，当前我国土地资源管理专业高等教育存在实践教学观念滞后、模式固化、条件不足、针对性不强等问题，在自然资源和不动产调查、确权登记、评估、规划和利用工程设计等方面的实验教学设备、实验条件、实验内容等正与社会需求拉开差距，导致人才培养水平参差不齐、人才素质与社会需求的衔接性差，亟须在秉承传统优势办学和教学方法的基础上，提升信息化办学水平，结合新形势、新政策、大数据和虚拟仿真技术开拓新的教学和人才培养软硬件环境、方法与手段。土地资源管理专业课程的虚拟仿真实验教学方法研究尚处于探索的起步阶段，今后还需牢牢把握“能实不虚，虚实结合”的原则，站在学科发展、专业建设、人才培养体系重构的角度规划虚拟仿真实验教学项目的建设，在探索应用的过程中不断完善实验目的与实验过程设计，运用土地资源管理行业大数据、实践资料和场景、学科理论和模型方法等不断完善实验教学素材，持续改进实验评价体系，提升学生的学习效率、实践能力和创新意识，为社会输出适应新时期自然资源管理、农业、房地产以及相关领域实际工作与政策研究需要的复合应用型和学术研究型人才。