高校ＧＩＳ實驗室建設與管理模式研究

摘 要： 本文簡要分析了我國GIS學科的發展和社會對GIS專業人才需求的現狀，闡述了GIS實驗室建設對GIS專業人才培養的必要性，提出了GIS實驗室建設的基本思路，以及當前GIS實驗室建設管理存在的問題及改革措施。

關鍵詞： GIS 實驗室建設 管理模式

引言

地理信息系統（Geographical Information System，簡稱GIS）是以地理空間數據庫為基礎，在計算機軟硬件的支持下，對空間相關數據進行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并采用地理模型分析方法，適時提供多種空間和動態的地理信息，為地理研究和地理決策服務而建立起來的計算機技術系統。［１］

GIS自20世紀60年代產生以來，經過短短40多年的發展，已經廣泛應用到國民經濟的各個領域，GIS技術與產業的迅猛發展也帶動了GIS教育事業的蓬勃發展。目前，我國高等院校的GIS教育已具有相當的規模，在高等教育體系中約有200多所院校在地理、測繪、制圖、環境科學、地質、礦產、大氣等專業開設地理信息系統專業課程，形成進修、本科、碩士、博士等系列化人才培養結構。［２］盡管如此，GIS人才供應仍然不能滿足社會對GIS專業人才的需求，主要表現在兩個方面：一是GIS人才數量不能滿足社會的需要；二是GIS人才質量不能滿足用人單位的需要。因此，高校GIS專業人才的培養必須根據社會對GIS人才的需求現狀和發展要求修訂人才培養方案，尤其應加快步伐，對GIS專業實驗室進行全面建設并形成與之相配套的管理模式。

1.GIS實驗室建設的必要性

GIS是集計算機科學、地理學、測繪遙感學、環境科學、城市科學、空間科學和管理科學等為一體的新興邊緣學科，除具有很強的理論性和綜合性外還具有很強的實踐性。［３］根據GIS學科上述特點，就我校GIS專業的課程設置來看，專業課程的實驗與理論教學課的比例介于1∶4至1∶1之間，且90%以上的專業課都有實驗課。除此之外，還有GIS集中實習、遙感集中實習、應用型GIS設計與應用、GIS專業綜合實習等實踐課程，總體上，實踐課與理論課教學的比重幾近平衡。由此可見，實踐教學在GIS專業人才培養中的重要性是不言而喻的。然而，實踐課程的重要性不僅是在課程設置中要得以體現，更重要的是保質保量地在教學過程中有效實施，而這一點與GIS實驗室的建設與管理狀況密切相關。因此建立設備齊全、管理制度完善、實驗教學體系先進的GIS實驗室是培養GIS合格人才的首要的也是必需的條件，但各高校在GIS實驗室建設與管理上卻存在諸多問題。

2.GIS實驗室建設與管理中存在的問題

據統計，目前國內約有200多所高校建立了GIS實驗室。由于各高校GIS專業所依托的專業背景不同，研究重點不一，表現出來的層次與命名也各不相同，如：測繪遙感信息工程實驗室、資源環境與GIS重點實驗室、圖形圖像處理與GIS實驗室、遙感與GIS實驗室以及各院系GIS實驗中心，等等。綜觀各高校主要用于本科教學的GIS實驗室，大致存在以下幾個方面的問題：

2.1大多數GIS實驗室硬件配置高，但缺少與之相匹配的軟件。

大多數GIS實驗室一般都具備實驗場地、基本的硬件設備，但由于受資金投入的影響，大部分教學用的實驗室往往只配備學生實驗用的微機和網絡設備、一些GIS平臺軟件以及少量的GIS數據采集與傳輸設備，存在軟件單一、落后、通用性差，缺少與GIS數據采集和輸入、數據管理與分析、數據輸出與傳輸等相配套的硬件設施的問題，從而導致實驗教學過程都是用現成的演示數據按老師的實驗指導書被動操作，學生不能親身體驗和學習GIS的數據采集處理、存貯管理、數據分析和輸出全過程，最終影響到GIS人才的培養質量。

2.2實驗室建設沒有長遠規劃且開放共享程度不高。

很多實驗室建設沒有長遠規劃，實驗用房和設備相對分散與獨立，不利于設備資源的管理和共享，給使用和對外開放都帶來一定困難。另外目前大多數GIS實驗室除上課時使用外很少在課余時間對學生開放，有些雖然安排了一定的開放時間，但由于缺少專業教師的指導和管理，大部分學生將實驗當成了娛樂的場所，少數想學的學生受軟件和教學資源的限制，學生除能使用微機上已經安裝的軟件外，沒有明確的實驗項目和相關數據，無從入手，這從根本上限制了學生學習的積極性。

2.3實驗隊伍配備不齊，管理人員業務素質不高。

實驗隊伍配備不齊，大部分實驗由任課教師自行承擔，因此課程實驗與實習材料，包括實驗數據和實驗指導材料等一般由任課教師自行選擇、安排和保留，很少集中管理，各門課程實驗內容相對獨立，造成部分實驗內容重復講授，因此不利于科學完善實踐教學體系的形成，而且實驗室技術人員與管理人員不足并很少經過GIS專業培訓，不能真正起到為GIS實驗服務和指導的作用。

3.加強GIS實驗室建設的新途徑

由于GIS是集計算機科學、地理學、測繪學、環境學、信息管理科學等為一體的綜合性學科，涉及空間數據的獲取、處理、管理、分析和應用等技術，其教學過程少不了相關專業軟件的學習、操作和應用，但目前各高校GIS實驗室建設過程中的種種矛盾卻極大地限制了實驗室作用的實現，從根本上限制了GIS高質量人才的培養。因此，GIS實驗室建設應該從實驗隊伍建設、實驗設備建設、管理模式建設和實驗教學體系建設四個方面全面革新。

3.1加強GIS實驗室專業實驗隊伍的建設。

實驗隊伍由實驗技術人員和實驗管理人員組成。技術人員負責實驗室儀器設備、軟件的使用、維護和對學生實驗指導等，必須由具備一定的GIS專業知識和計算機軟硬件技術的人員承擔，在人員不足的情況下可由相關課程任課教師兼職；管理人員負責實驗室儀器設備的保管登記、實驗教學的管理工作，必須由了解GIS技術的發展和應用動態，熟悉本專業的人才培養方案和課程設置，并具有一定的協調能力的人員擔任。

3.2科學合理地配備軟硬件，充實實驗室的基礎建設。

GIS實驗室除有足夠的實驗室空間外，還必須有科學合理的設備配置，包括硬件配置和軟件配置。根據GIS學科特點，GIS實驗教學所需要的軟硬件設備配置如下：

3.2.1硬件配置。GIS實驗室硬件組成包括數據采集和輸入、數據管理與分析、數據輸出與傳輸等，其中大部分硬件可以與其他實驗室共用。數據的采集與輸入設備：GPS、全站儀、遙感圖像分析儀、彩色合成儀、GIS數據采集器、便攜式計算機、平板掃描儀、工程掃描儀、數碼相機、數碼攝像機、數字化儀；數據管理與分析設備：微型計算機、圖形工作站、磁盤陣列、磁帶機、刻錄機、服務器；數據的輸出和傳輸設備：打印機、繪圖儀、網絡設備、服務器、復印機等；其他輔助設備：投影儀、移動式硬盤、穩壓電源、UPS、空調等。

3.2.2軟件配置。軟件包括系統軟件、GIS專業軟件、二次開發軟件和其他支撐軟件。系統軟件包括操作系統和數據庫管理系統，目前主流的操作系統軟件為Windows 2000 ＼ window XP ＼ windows2003，數據庫管理系統主要是SQLserver2000（2005）和Oracle 9i。GIS專業軟件現在市場上可以選擇的很多，國外國內都有很多廠商的產品供選擇，有單擊版也有網絡版。考慮到教學的程序性和完整性，應該選用功能強大、界面友好、二次開發能力強的軟件作為教學軟件。如國外的ArcGIS、Arcinfo、Mapinfo、Arcview等，國內的Supermap、MapGIS等。但是這些軟件都是很貴的，如果經費不允許，可以先購買部分正式版結合一些共享軟件使用；也可以采取和軟件商共建的方式獲得一些優惠軟件。二次開發軟件如VB、VC、PowerBuilder、Delphi、MapX、MapObject等；其他支撐軟件：如文字圖表處理軟件（Office2003）、圖像處理軟件（Photoshop）、計算機輔助設計軟件（AutoCAD）、多媒體制作軟件等。

3.3建立完善的管理制度，保障實驗室高效運行。

GIS實驗室投入大，硬件設備通用性強，為了提高實驗室設備的利用率，更好地服務于教學和科研，必須有一套行之有效的管理模式。可以從以下四個方面入手：

3.3.1建立健全各項規章制度，規范管理程序。建立健全各項規章制度，如崗位的責任制、實驗室使用規定、操作規程、貴重儀器使用和管理辦法等。采用先進的實驗考核辦法，對日常實驗過程實行量化管理，考核結果與實驗教學效果相聯系。采取集體備課的辦法共同探討實驗教學方法和管理方法，充分發揮專業技術人員和管理人員在實驗室科技創新和管理中的重要作用，提高實驗隊伍的教學和科研的能力。

3.3.2建立合理的實驗室開放共享機制。實驗室開放是指在保證GIS相關專業實驗教學正常進行的同時，采用預約的方式讓學生有充足的自選時間進行實驗，不再受課表所規定時間的限制，這樣有利于對學生的科學實驗素質、創新意識和解決實際問題能力的培養。此外還可以承擔其它院系的計算機及相關課程實驗，如計算機文化基礎、計算機技術基礎、程序設計、計算機制圖等，實現資源的校內共享，提高實驗設備的利用率。

3.3.3實驗教學要不斷創新。在GIS實驗教學中要利用實驗室計算機及多媒體技術優勢，采用多種教學手段，如CAI課件、網絡課件、軟件演示、播放視頻資料等。還可充分利用網上GIS教育資源和自己建立教學網站，讓學生自主學習，改變過去以教師為中心的“照葫蘆畫瓢”實驗教學方法，充分發揮學生的主觀能動性，培養學生的創新能力和實際動手能力。

3.3.4實驗室教學與科研相結合。教師要以實驗室為依托積極申報各類科研課題，然后根據課題的性質鼓勵學生參與到科研課題中來，讓學生全程參與或者參加部分子課題的研究，激發學生的學習熱情、鍛煉學生的創新能力、樹立學生的團隊意識、培養學生嚴謹治學態度，提高人才培養質量。同時加強橫向合作，積極承擔地方合作項目研究，為學生創造實踐機會的同時也可緩解實驗經費不足的問題，最終達到教學為科研服務，科研促進教學的目的。［4］

3.4建立科學的實驗教學體系，不斷提高實驗教學水平。

根據GIS專業的特點，GIS實驗教學內容綜合性較強，它既綜合了單學科的知識和技術，又融進了相關學科內容，并具有較強的綜合性和實踐性。為此，在設置實驗項目時，在不影響實驗自身體系的前提下可略去部分理論性實驗、驗證性實驗、內容單一的實驗和教學內容滯后的實驗，增加綜合性、應用性及實踐性較強的實驗內容，逐步形成科學合理的實驗教學體系，最終達到提高實踐教學水平，增強學生利用GIS知識和工具解決實際問題的應用能力。［5］

小結

GIS是一門系統性、綜合性和實踐性很強的學科，在人才培養過程中要求學生具備扎實的GIS專業知識和技能。因此，GIS專業人才的培養，不僅要有與之配套的GIS實驗室，而且在實驗教學安排上要注意課程開設的順序和銜接，同時還要保證實驗教學體系的系統性、科學性和實用性。此外，還必須建立建全相關規章制度，只有這樣，才能充分發揮GIS實驗室在人才培養和科學研究中的核心作用。

參考文獻：

［1］張超，陳丙咸，鄔倫.地理信息系統［M］.北京：高等教育出版社，1998.

［2］倪凱，魯銘，葉雷，張超.地理信息系統專業人才知識結構體系與素質特征［J］.高等理科教育（總第73期），2007，（3）.

［3］黃杏元，馬勁松，湯勤.地理信息系統概論（修訂版）［M］.北京：高等教育出版社，2001.

［4］況頤.GIS實驗室系統組成和管理模式初探.實驗技術與管理［J］.2003，（4）.VOL20.

［5］劉興權，鄒艷紅.創新型GIS實驗室建設初探.實驗室研究與探索［J］.2008.1.VOL27，（1）.