基于多渠道創(chuàng)新的GIS本科專業(yè)實踐教學(xué)研究

張學(xué)東+劉文茜+龐蕾+王勇+何曙光

摘 要：文章從當前GIS專業(yè)實踐教學(xué)存在的問題入手，分析了GIS專業(yè)實踐教學(xué)的必要性及其意義，進而引出基于多渠道的GIS本科專業(yè)實踐教學(xué)模式的探討。結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)歷，從建設(shè)提升學(xué)生實踐能力的課程體系、加強校企兼顧的實踐教師隊伍建設(shè)、打造內(nèi)外結(jié)合的實踐教學(xué)基地、“導(dǎo)師+進科研團隊”模式和專業(yè)競賽實踐教學(xué)模式等多個方面對GIS實踐教學(xué)方式方法進行了剖析，以期提升和強化學(xué)生的實踐動手能力，培養(yǎng)高質(zhì)量的GIS專業(yè)應(yīng)用型人才。

關(guān)鍵詞：地理信息科學(xué) 多渠道 實踐教學(xué) 創(chuàng)新

引言

地理信息科學(xué)（Geography Information Science，GIS）是對地理空間信息進行描述、采集、處理、存儲、管理、分析和應(yīng)用的一門交叉學(xué)科[1]。自20世紀60年代Roger Tomlinson 教授提出之后一直稱為“地理信息系統(tǒng)”，我國在2012年《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》中正式將其更名為“地理信息科學(xué)”，迄今為止國內(nèi)已有近200所高等院校開設(shè)了該專業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，社會對具有實際動手能力的高素質(zhì)人才需求也在不斷增長。而GIS作為一門以應(yīng)用為目的的學(xué)科，已深入到社會的各個領(lǐng)域，形成諸如資源與環(huán)境GIS、災(zāi)害監(jiān)測與防治GIS、農(nóng)林牧副漁GIS、工商經(jīng)營管理GIS、國民經(jīng)濟運營GIS、交通管理和規(guī)劃GIS，城市管理和規(guī)劃GIS、工礦生產(chǎn)管理GIS及各部門辦公GIS等等[2]。隨著GIS技術(shù)的迅速發(fā)展，以及GIS的普及應(yīng)用，社會需要大量GIS方面的專業(yè)人才。又因GIS是集理論性、技術(shù)性和實踐性于一體的學(xué)科，這就要求該專業(yè)的學(xué)生不但要有深厚的理論基礎(chǔ)，而且還要有過硬的實際操作能力及應(yīng)用能力[2]。因此，為了適應(yīng)當前GIS產(chǎn)業(yè)的需求，培養(yǎng)大批素質(zhì)高、能力強的GIS高級人才是各相關(guān)高校的重要任務(wù)。

本文以北京建筑大學(xué)“地理信息科學(xué)北京市重點學(xué)科”建設(shè)為契機，通過分析當前GIS專業(yè)實踐教學(xué)存在的問題，結(jié)合北京建筑大學(xué)GIS專業(yè)辦學(xué)的指導(dǎo)思想和培養(yǎng)目標，提出了多渠道實踐教學(xué)的新模式，以期為相關(guān)高校GIS實踐教學(xué)改革服務(wù)。

一、GIS實踐教學(xué)存在的問題及其必要性

1.目前GIS實踐教學(xué)存在的問題

綜合分析當前國內(nèi)各大高校GIS專業(yè)的實踐教學(xué)情況[1-17]，發(fā)現(xiàn)主要存在著以下問題。

（1）課程體系不合理。當前GIS教學(xué)中普遍存在著重視理論知識教授而忽視實踐教學(xué)的弊端，這就很難滿足當前社會發(fā)展的實際需求。GIS專業(yè)是一門實踐性和操作性很強的學(xué)科，因此，需要進一步加強GIS專業(yè)的實驗、實踐與實習(xí)教學(xué)內(nèi)容。

（2）教師自身實踐教學(xué)經(jīng)驗欠缺。GIS專業(yè)的數(shù)據(jù)生產(chǎn)，不僅需要熟悉空間數(shù)據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)流程，而且需要掌握與空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)相關(guān)的國家、行業(yè)標準，更需要對GIS產(chǎn)品中各個模塊及實現(xiàn)機理有著深入理解[3]。一般教師大多停留在操作層面，因此，這就導(dǎo)致了實踐教學(xué)不夠深入。

（3）軟硬件設(shè)施不足。GIS專業(yè)軟硬件設(shè)施一般包括專業(yè)實驗室、實驗室設(shè)備（計算機與相關(guān)軟件）、實習(xí)基地及實踐、實習(xí)指導(dǎo)教師等，據(jù)相關(guān)研究[4-6]，大部分高校現(xiàn)有軟硬件設(shè)施均滿足不了實踐型人才培養(yǎng)的要求。因此，需要加快GIS專業(yè)實踐教學(xué)平臺的建設(shè)。

（4）學(xué)生缺乏主動的實踐。在應(yīng)試教育模式下，學(xué)生養(yǎng)成了被動“填鴨式”的學(xué)習(xí)習(xí)慣[7]。同時，很多學(xué)生把通過考試當作學(xué)習(xí)的目標，往往對書本上的知識死記硬背，很少應(yīng)用專業(yè)知識去解決實際問題。

二、GIS實踐教學(xué)的必要性

實踐教學(xué)是GIS專業(yè)本科生培養(yǎng)的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，關(guān)系到學(xué)生的成長和成才。因此，為了貫徹素質(zhì)教育理念，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)觀念和教學(xué)方法，本著為社會培養(yǎng)全面發(fā)展的高素質(zhì)人才的原則，加強和創(chuàng)新GIS專業(yè)的實踐教學(xué)勢在必行[8]。

（1）調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[7]。實踐教學(xué)作為GIS理論知識的添加劑，使學(xué)生更直接形象地了解知識，明確其中的含義，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，從而達到事半功倍的效果。

（2）幫助學(xué)生理解抽象的理論知識[7]。GIS專業(yè)的基礎(chǔ)知識很多，也很抽象，想要讓學(xué)生靈活應(yīng)用理論知識，最直接有效的方法就是讓學(xué)生親身體驗，實踐出真知，在實踐中正確理解理論知識的含義。

（3）培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[7]。在GIS實踐教學(xué)中，學(xué)生們通過動手操作，親身體驗，不僅可以理解、鞏固所學(xué)知識，還可以找出解決問題的方法和思路，為學(xué)生的創(chuàng)新提供了條件和機會。

三、多渠道實踐教學(xué)模式_以北京建筑大學(xué)GIS本科專業(yè)為例

1.建設(shè)提升學(xué)生實踐能力的課程體系

北京建筑大學(xué)GIS專業(yè)特色定位為：依托首都建設(shè)和學(xué)校土木建筑類學(xué)科優(yōu)勢，強調(diào)理論與實踐密切結(jié)合，突出城市空間信息特色，培養(yǎng)學(xué)生具有地理信息新技術(shù)、新方法的應(yīng)用及軟件設(shè)計開發(fā)能力，以滿足城市空間信息化建設(shè)對地理信息科學(xué)人才的需求。

為此，北京建筑大學(xué)GIS專業(yè)2016年重新修訂了教學(xué)大綱，建立了以提高學(xué)生的實踐動手能力為目的課程體系。該課程體系共設(shè)置了主干基礎(chǔ)課程10門、主干專業(yè)課程5門、主要實踐課13門，具體如圖1所示。其中，理論教學(xué)主要是剖析實驗、實訓(xùn)教學(xué)的知識要點，引導(dǎo)學(xué)生透徹理解GIS基本概念及應(yīng)用模式。實驗教學(xué)本著提高學(xué)生實際操作能力的目的，以GIS數(shù)據(jù)處理與分析為主線，不斷增強學(xué)生對GIS理論知識的認識，鍛煉學(xué)生的GIS應(yīng)用能力，增強學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識的熱情，并提升其處理實際問題的能力。

2.加強校企兼顧的實踐教師隊伍建設(shè)

“打鐵還需自身硬”，具有實踐經(jīng)驗和高水平的教師隊伍是實踐教學(xué)的保障。北京建筑大學(xué)測繪與城市空間信息學(xué)院一直堅持以“走出去、請進來”的方針建設(shè)實踐教師隊伍。一方面，選派擔(dān)任實踐教學(xué)工作的教師到GIS相關(guān)企業(yè)進行實踐培訓(xùn)，以提高教師本身的動手能力。同時，參與培訓(xùn)的教師需要再給全專業(yè)所有教師進行培訓(xùn)，這樣就可以提升整體教師的實踐水平[9]。

另一方面，從GIS相關(guān)單位聘請有實踐經(jīng)驗的資深專家作為兼職教師，請他們結(jié)合實際案例進行理論教學(xué)，這樣就可以將豐富的實踐經(jīng)驗引入課堂，從一定程度上彌補理論教學(xué)的不足，也使學(xué)生能夠在第一時間就學(xué)到最新的知識和技術(shù)[9]。

3.打造內(nèi)外結(jié)合的實踐教學(xué)基地

實習(xí)實訓(xùn)基地是保障實踐教學(xué)效果的基礎(chǔ)，也是大學(xué)生實踐創(chuàng)新的訓(xùn)練平臺。北京建筑大學(xué)測繪與城市空間信息學(xué)院目前擁有“現(xiàn)代城市測繪國家測繪地理信息局重點實驗室”和“代表性建筑與古建筑數(shù)據(jù)庫”教育部工程研究中心兩個省部級實驗平臺。同時，還設(shè)立了測繪與地理信息實驗室、地圖學(xué)實驗室等校級實驗中心，借助實驗室建設(shè)基金和教育專項基金引進了適合本科生實驗教學(xué)的各種先進設(shè)備和軟件，例如，移動道路測量系統(tǒng)、無人機攝影測量系統(tǒng)、三維激光掃描儀、GPS連續(xù)測量參考站（CORS）、地基雷達監(jiān)測系統(tǒng)、高性能圖形工作站、ARCGIS桌面系統(tǒng)、ENVI系統(tǒng)等，從而確保了本科生從事校內(nèi)實踐教學(xué)的軟硬件條件。

校外實踐教學(xué)基地建設(shè)主要是依靠地方企事業(yè)單位的資源，構(gòu)建校企聯(lián)合的實踐教學(xué)平臺[10-12]。北京市擁有大量的與地理信息相關(guān)的高新技術(shù)企業(yè)或公司，北京建筑大學(xué)測繪與城市空間信息學(xué)院已經(jīng)與相關(guān)企業(yè)簽署了一系列的合作與實習(xí)協(xié)議。通過讓學(xué)生進入校外實習(xí)基地，直接與一線生產(chǎn)和工作接軌，使學(xué)生學(xué)習(xí)的理論知識得到了檢驗和驗證，加強了知識的深入理解，并能糾正理解上的偏差，提高了學(xué)生的實際動手能力。同時，也有利于GIS專業(yè)的長期發(fā)展。

4.“導(dǎo)師+進科研團隊”模式

“導(dǎo)師+進科研團隊”是北京建筑大學(xué)測繪與城市空間信息學(xué)院創(chuàng)新性實踐教學(xué)模式。目前學(xué)院擁有四個不同方向的研究所，分別為：城市信息化研究所、城市測繪研究所、遙感應(yīng)用研究所和遺產(chǎn)數(shù)字化研究所。本科生從大學(xué)二年級就可以根據(jù)自己的興趣申請加入不同的研究所。同時，各研究所教師具有較強的科研能力和豐富的實踐與教學(xué)經(jīng)驗。這些教師既是學(xué)生科研活動的指導(dǎo)老師，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的榜樣。

學(xué)生參與“大學(xué)生科研立項”和導(dǎo)師的科研和工程項目，在導(dǎo)師的具體指導(dǎo)下，充分發(fā)揮各研究所的優(yōu)勢，借助先進設(shè)備和儀器，按照項目書的要求進行規(guī)范的科研學(xué)習(xí)和實踐操作，將學(xué)習(xí)、科研、工程應(yīng)用系統(tǒng)地結(jié)合起來，使學(xué)生能夠在團隊中體驗科研與實踐的真諦，找到做科研與解決實際問題的方法，達到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力與工程能力的目的。

5.專業(yè)競賽實踐教學(xué)模式

近年來，隨著GIS技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)外面向在校大學(xué)生的各類型GIS大賽也迅速升溫，比如，ESRI公司舉辦的一系列GIS軟件開發(fā)比賽（桌面應(yīng)用開發(fā)組、空間處理與建模組、Web應(yīng)用開發(fā)組和ENVI/IDL開發(fā)組）和MapInfo大賽、工業(yè)和信息化部人才交流中心和教育部地理信息系統(tǒng)軟件及其應(yīng)用工程研究中心共同主辦的全國高校GIS技能大賽、中國地理學(xué)會和北京超圖軟件股份有限公司聯(lián)合主辦的SuperMap杯全國高校GIS大賽、中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會教育與科普工作委員會和教育部高等學(xué)校地理科學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會發(fā)起舉辦的全國大學(xué)生GIS技能應(yīng)用大賽等等（各大賽具體情況見表1）[13-17]。這些比賽為在校大學(xué)生施展才能提供了契機，為此，北京建筑大學(xué)測繪與城市空間信息學(xué)院積極組織GIS專業(yè)在校學(xué)生參加各類全國GIS大賽。筆者作為指導(dǎo)教師參加了第四、五屆全國大學(xué)生GIS技能應(yīng)用大賽，指導(dǎo)的學(xué)生共取得了大賽一等獎1組、二等獎1組、三等獎2組的佳績，本人亦有幸獲得了優(yōu)秀指導(dǎo)教師獎。

通過參與專業(yè)競賽的實踐教學(xué)模式，一方面可以驗證學(xué)生所學(xué)的知識，拓展學(xué)生的視野，找到與其他兄弟院校的差距和不足；另一方面，可以鍛煉和提升學(xué)生的實際動手能力，有助于提高我校GIS教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量[2，15]。

以上實踐教學(xué)模式應(yīng)用之后，我校GIS專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)取得了一些可喜的效果，主要表現(xiàn)在以下兩方面：

（1）提升了學(xué)生的實踐與科研能力。通過對實習(xí)單位、用人單位對GIS專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的調(diào)查反饋情況看，各單位對我校GIS專業(yè)學(xué)生的實踐與科研能力的評價已逐步提高。

（2）提高了學(xué)生就業(yè)率和就業(yè)質(zhì)量。目前我校GIS專業(yè)的學(xué)生就業(yè)率幾乎達到100%，且大多集中在北京、上海、天津等大中型城市，較之前有很大的提高。

結(jié)語

本文首先從當前國內(nèi)各高校GIS專業(yè)實踐教學(xué)情況出發(fā)，分析并指出了具體存在的問題，接著強調(diào)了GIS專業(yè)實踐教學(xué)的必要性和重要意義，在此基礎(chǔ)上，提出了要建立基于多渠道的GIS本科專業(yè)實踐教學(xué)模式。結(jié)合北京建筑大學(xué)GIS專業(yè)實踐教學(xué)，從建設(shè)提升學(xué)生實踐能力的課程體系、加強校企兼顧的實踐教師隊伍建設(shè)、打造內(nèi)外結(jié)合的實踐教學(xué)基地、“導(dǎo)師+進科研團隊”模式和專業(yè)競賽實踐教學(xué)模式等方面進行了探索，進一步規(guī)劃GIS專業(yè)本科課程與實踐教學(xué)體系，努力強化和提升學(xué)生的實踐動手能力，以期培養(yǎng)高質(zhì)量的GIS專業(yè)應(yīng)用型人才。

參考文獻

[1]湯國安，楊昕.ArcGIS地理信息系統(tǒng)空間分析實驗教程（第二版）[M].科學(xué)出版社，2012，北京

[2]王靖，王春，陳泰生，等.GIS專業(yè)本科生系統(tǒng)開發(fā)技能培養(yǎng)模式研究[J]，科技信息，2013，（35）：31-32

[3]陳泰生，王春，李鵬，等.應(yīng)用型本科GIS專業(yè)數(shù)據(jù)生產(chǎn)實踐教學(xué)改革探索[J]，科技信息，2013，35：36-36

[4]羅津，方朝陽，劉影，等.項目驅(qū)動的GIS專業(yè)實踐教學(xué)模式探索[J]，高教學(xué)刊，2016，（09）：35-37

[5]孔祥生，錢永剛，張安定.平臺化層次化與標準化構(gòu)建GIS實踐教學(xué)體系[J]，測繪科學(xué)，2014，（08）：171-175

[6]劉亞靜，姚紀明，王政.以社會需求為導(dǎo)向的GIS專業(yè)立體化實踐教學(xué)體系探索[J]，當代教育理論與實踐，2015，7（06）：64-66

[7]胡瀟君.實踐教學(xué)的重要性與必要性[J]，散文百家：下旬刊，2016，（07）：260-261

[8]張輝.立足素質(zhì)教育，轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念[J]，中國校外教育：中旬，2010，（06）：4-4

[9]侯慶華.“多渠道多層次”-海洋技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)模式的探索與創(chuàng)新[J]，科技視界，2014，（17）：19-20

[10]朱磊.地理信息系統(tǒng)專業(yè)“五位一體”實踐教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建[J]，教育教學(xué)論壇，2012，（30）：167-169

[11]鄭貴洲，趙雷.地理信息系統(tǒng)（GIS）專業(yè)實踐教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建[J]，測繪科學(xué)，2010，35（05）：250-253

[12]吳孟泉； 張安定； 王周龍，等.從GIS競賽看地理信息系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)體系的構(gòu)建與創(chuàng)新[J]，地理教育，2013，（1）：119-120

[13]吳孟泉，張安定，王周龍，等.賽課合一創(chuàng)新GIS實踐教學(xué)模式的探討[J]，測繪科學(xué)，2014，39（07）：166-170

[14]胡潭高，馬茜茜，張登榮，等.基于科研創(chuàng)新驅(qū)動的GIS專業(yè)實踐教學(xué)模式研究[J]，地理信息世界，2016，23（05）：86-89

[15]楊斌.基于GIS專業(yè)大賽的實踐教學(xué)模式探討[J]，地理空間信息，2016，14（08）：104-106

[16]楊金玲，曲建光，曹先革，等.基于應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的GIS實踐教學(xué)體系構(gòu)建[J]，測繪工程， 2015，24（02）：78-80

[17]王世東，景海濤，王莉，等.GIS專業(yè)“多維式”實踐教學(xué)模式探討[J]，礦山測量，2015，（01）：91-94

作者簡介

張學(xué)東（1979-），男，博士，北京建筑大學(xué)測繪與城市空間信息學(xué)院教師，碩導(dǎo)，研究方向：GIS理論與InSAR技術(shù)。

通訊作者

龐蕾（1971-），女，副教授，北京建筑大學(xué)測繪與城市空間信息學(xué)院教師，碩導(dǎo)，研究方向：GIS理論與層析SAR技術(shù)。