當前GIS專業教學實踐中的若干問題及對策的思考

張海榮 孫久運 王行風 孫亞琴

中國礦業大學環境與測繪學院 江蘇徐州 221116

當前GIS專業教學實踐中的若干問題及對策的思考

張海榮 孫久運 王行風 孫亞琴

中國礦業大學環境與測繪學院 江蘇徐州 221116

The Current Problems and Countermeasures in GIS Teaching

結合多年的GIS專業建設實踐，對當前GIS專業教學中的專業知識體系、課程內容、教材、實踐教學、師資隊伍建設中存在的主要問題進行了分析。針對這些問題，探討了課程體系及課程內容的動態優化與調整、系統性的教材建設、教學團隊建設、區域教學資源共享、導師制、系列實習基地建設等相應措施，以期為提高GIS專業的教學質量提供建議。

GIS專業；教學；問題與對策

1.1 引言

GIS專業培養的人才質量直接關系到社會對該專業的信任，影響學生的就業與進一步深造，對GIS學科的發展具有重要影響。自1997年教育部設立地理信息系統本科專業以來，我國已有170多所高等院校相繼開設了該專業[1]。2012年，教育部高等學校地球科學教學指導委員會將地理信息系統專業更名為“地理信息科學專業”。10多年來，有關GIS專業教學一直受到眾多GIS專業教師、研究者的重視，曾分別從培養計劃與教學大綱制訂[2]、核心課程設置[3]、專業課程教學方法[4，5]、不同學科背景下GIS專業建設[6]等方面進行了探討和交流，也建立了一些國家級的精品課程。2013年，湯國安等對我國GIS專業開設情況、教學團隊情況、科研情況、教學成果、學生發展等作了調查，并做了深入的分析[1]。本文結合作者多年的GIS專業建設實踐，對當前GIS專業教學過程中存在的一些問題及應對措施進行探討。

1.2 GIS教學實踐中存在的主要問題

GIS專業是一個多學科交叉與融合的專業，這些交叉學科的基礎理論構成GIS的基礎理論體系，形成GIS的理論基礎、知識結構、技術體系和功能特征[2]。GIS學科具有的多學科交叉的特點，使得GIS專業教學與學生學習存在諸多困難。

1.2.1 學科知識體系的快速變化與教學計劃的矛盾

GIS專業的培養方案和教學大綱是依據學科知識體系制訂的。作為指導專業教學計劃的基本文件，很多學校每隔4年修訂培養方案和教學大綱。培養方案規定了專業教學的課程結構。通常，GIS專業包括三類課程，即公共必修課、專業基礎課、專業課。根據各個學校的學科背景不同及特色，專業基礎課、專業課的設置及教學內容有所差異。教學大綱規定了每門課程在整個教學計劃中的地位和任務，明確了該課程的基本要求、重點和難點，要求有相對的穩定性，又要體現與本課程內容相關的新知識、新技術。

然而，GIS的學科知識體系、社會對GIS人才的要求在快速發展與變化之中，新理論、新技術、新方法不斷涌現，既定的培養方案和教學大綱很難及時跟上這些變化。自GIS專業建立以來，GIS已經從單機版發展到WebGIS；從簡單的矢柵數據模型發展到對象-關系數據模型、3D數據模型、時態數據模型；從強調數據處理，發展到空間數據分析及地理信息系服務；從2DGIS的發展到3DGIS甚至多維GIS；從商業GIS軟件應用發展到應用型地理信息系統開發；系統集成技術及環境的不斷進步和變化；甚至諸多技術細節的發展，等等。在這一過程中，很多課程顯得過時或課程的內容、重點和難點發生了變化，實踐教學環節的內容亦不合時宜，亦即教學內容與學科發展脫節。顯然，針對所有的新理論或新技術專門開設課程并不現實，需要將這些內容融合到相關的課程中，及時調整課程的結構，重新規劃課程之間的銜接關系。即便如此，在教學過程中也將受到學時數、教學管理制度的諸多制約。

1.2.2 課程地位和內容與GIS專業的關系不清楚

GIS涉及地理學、測繪學與遙感科學、計算機科學、數學等學科，GIS專業的課程大部分由此產生。與這些學科有關的課程絕大部分沿用了相關學科的內容，如自然地理學、地圖學、數據庫原理、數據結構、地理信息系統設計與開發（軟件工程）。在教學過程中，體現不出這些課程與GIS專業的緊密聯系，或者在專業知識體系中的作用，這使得學生在學習過程中十分茫然，梳理不出GIS學科的知識體系和內在的邏輯關系，目標不明確。

這種狀況一方面導致教師覺得學生不好教，因為學生無法理解這些課程在GIS專業中的必要性或重要性，沒有興趣學，教師不知道如何激發學生對本課程學習的主動性和積極性；另一方面，學生覺得不好學或學不會，因為學生覺得這個專業的課程好像比較亂，有一定的跳躍性，剛剛學了一門學科的點滴，就轉移方向了。

GIS專業涉及較多的計算機科學領域的課程，大部分學生對這些課程感到困難，尤其是系統開發工具的學習，導致開發能力偏弱。這一現象通過畢業設計（論文）的選題就可以看出，大部分學生選擇與地理學、遙感科學相關的課題，這些課題一般不需要進行系統設計與開發，通過軟件應用就可以解決大部分問題。這些課程的實踐性很強，且受學時數的限制，課堂教學并不能保證學生在課堂上完全理解這些課程的內容，需要學生在課余花費大量的時間進行自主學習，并且得到必要的指導。

1.2.3 適合GIS專業教學的教材不足

GIS專業相對年輕，與一些傳統的專業相比，沒有成熟的教材體系。GIS專業采用的教材大部分是關聯學科的教材，缺乏針對性和GIS特色。教材之間沒有聯系，內容重復，系統性較差。很多教材注重理論與技術的論述，沒有配套的實例或案例，學生理解起來困難。現有教材的更新速度跟不上GIS的發展，不能反映新理論、新技術。只有少量課程有實驗教材，實驗教材建設尤其沒有受到足夠的重視。

1.2.4 實踐與創新教學不足

近年來，盡管很多學校在實驗室建設的硬件上投入很多，但是相應的軟件建設、實驗設計、實驗內容建設沒有受到重視。具有良好設計的、能夠讓學生得到全面鍛煉的綜合性、開放性、創新性實驗很少。專職的實驗教師嚴重缺乏，目前實驗教學任務基本上由任課教師承擔，實驗設備、軟件、數據的維護，以及實驗指導書、實驗的準備、指導都需要任課教師花費大量的精力和時間。面對眾多的學生，教師很難全面、細致地指導學生實驗。

實習是教學過程中非常重要的環節，但是建設使GIS專業學生能夠得到系統鍛煉的各種實習基地十分困難。GIS專業的實習應該是（部分）綜合性的，涉及多個方面，而目前很多實習只是根據相關企業的生產現狀，僅限于GIS專業的某一方面，與實習目的相去甚遠。此外，大量學生進入實習單位，在場地、現場技術人員的教學指導、管理等方面造成了很重的負擔，所以很多企業只愿意接收少量的學生。

若沒有得到很好的實踐鍛煉，既影響了學生對專業知識的理解，也使學生的學習興趣顯著下降。

1.2.5 師資隊伍

GIS專業起步晚、發展迅速，且具有交叉性的特征，某種程度上造成了教師學科背景較為復雜，部分教師專業知識積淀需進一步加強[1]。近年來，進入GIS專業的大部分教師具有博士學位，在GIS某些領域的研究具有較高水平，但是從教學的角度來看，缺少對GIS專業課程體系、課程地位的整體性認識，系統性的GIS工程建設實踐經驗較少。一些新進教師在沒有得到教學訓練的情況下承擔了太多的教學任務。近幾年，受人才引進評價考核機制的影響，GIS及具有工程實踐經驗的教師引進困難，這將嚴重影響GIS專業師資隊伍的建設與教學效果。

3 GIS專業發展與建設的措施

3.1 不斷優化課程體系與課程內容

基于GIS學科、專業的內涵，強化GIS專業課程體系的主線，使學生明確GIS專業的培養目標，理解各課程之間的內在邏輯關系。加強課程建設，盡量使用“GIS語言”進行教學，亦即貼近GIS專業的培養目標，使課程內容與GIS聯系起來。

根據理論與技術的發展，適當調整課程體系結構與課程內容，這種調整應從課程體系的角度出發，具有系統性，而不僅僅限于一門課程，避免重復和知識脫節。

在強調課程體系主線的同時，應開設不同方向的專業選修課，有所側重，以適應不同能力和興趣的學生的需要，體現專業特色，分類培養，達到因材施教的目的，也可以適應社會對不同GIS專業人才的需求。

3.2 進行系統的教材建設

一個成熟的專業應該具有一系列得到廣泛認可的教材，并且有豐富的學術論著作為參考書。GIS專業的教材建設需要GIS教學、研究工作者的廣泛參與，對教材進行深入討論和詳細規劃。加強GIS專業教材的系統性和針對性，不是簡單地將相關學科的理論、技術、方法照搬過來，而是將其與GIS融合，表現為具有GIS特色的理論、技術和方法。對一些學科的知識不必貪大求全（如計算機科學類課程），滿足GIS專業的需要即可。注重理論聯系實際，增加實際案例，以方便學生學習和理解。成功的教材編寫依賴于一批高水平GIS專業人才和良好的組織協調。

3.3 建立系統性的實踐教學環節體系

GIS專業的實驗涉及各個相關學科，應盡量減少演示性實驗，適當增加創新性實驗，力求學生獨立完成實驗，提高學生的動手能力。改變授課方式，有些開發類課程的內容可以在實驗室邊講解邊實驗。

在實習基地建設方面，針對實習基地的特點，選擇一批單位，建立能夠使學生得到綜合鍛煉的相互銜接的連續性實習基地。可通過區域性的高校聯合，實現實踐教學資源共享。

增強實驗教師師資隊伍建設，提高實驗教師的綜合素質，力求實驗教師能夠全面掌握GIS專業的軟件、技術，具有較高的開發能力，在實驗室對學生開放的同時，使學生能夠得到指導。

3.4 加強教研室教學活動和高校GIS專業之間的教學交流

通過教研室教學活動，增強教師對GIS課程體系的認識，相互交流課程內容和授課方式，不斷總結經驗，提高師資隊伍的教學水平。

目前高校之間的教學交流僅是通過少量的教學會議進行，學習一些教學水平較高的高校的經驗需要面對面的交流、觀摩和學習，才能達到實際效果。

3.5 加強對學生的課外指導

現在的學生與教師的交流較少，教師對學生的指導大部分僅限于課堂教學，不利于學生的成長。可建立本科學生的導師制，對學生的課外學習進行指導，積極組織學生申請校內外的科研項目，參加各種GIS競賽。吸收一部分學生參與到教師的科研項目中，培養學生的科研能力和創新能力。

3.6 建立靈活的學生成績考核機制

GIS專業是一個實踐性很強的專業，為反映學生對課程知識的理解程度，體現學生的能力，可改變傳統的書面考試方式，比如采用課程答辯、專題研究、綜合實驗考核等方式對學生進行評價。課程考核的方式應根據課程的特點進行。

4 結束語

GIS專業是一個相對年輕的專業，其成熟的教學體系的形成是一個不斷探索的過程，雖然在10多年的教學過程中取得了一些經驗和成績，但是對于專業的知識體系、教材、教師隊伍等方面還需進一步改進和提升。GIS專業建設需要教師花費大量的時間和精力，同時需要得到政策引導和經費的支持。

[1]湯國安，董有福，唐婉容，李辛.我國GIS專業高等教育現狀調查與分析.中國大學教學，2013，(6)：26-31.

[2]李滿春，戴崴巍，趙勇.GIS專業人才的素質特征、知識結構與培養方案研究.地理與地理信息科學，2004，20(2)：26-28.

[3]秦其明.中國高校GIS專業核心課程設置問題的探討.地理信息世界，2003，1(4)：1-7.

中國礦業大學教改項目（2015YB21）

張海榮，1968年3月生，男，江蘇海門人，博士，副教授，主要從事地理信息系統開發、教學工作。