面向地理信息科學專業的計算機制圖實習改革與實踐

李 玲，劉正綱,王崇倡

(遼寧工程技術大學 測繪與地理科學學院，遼寧 阜新 123000)

地理信息科學(Geographic Information Science，GIS)是2012年教育部高等學校本科專業目錄中新改的專業，屬于地理科學專業類，原名是地理信息系統[1]。計算機制圖實習是許多高校GIS專業的必修環節[2-4]，是在掌握地理信息系統原理、地圖學、計算機制圖、ArcGIS應用及開發技術等相關課程內容的基礎上開設的一門集中實踐課程，旨在通過該課程使學生熟練掌握和使用GIS軟件進行建庫、數字化、后期數據處理、數據檢查、制圖表達等一系列流程。該課程更加重視培養學生的動手實踐能力[5-7]、知識綜合運用能力、分析和解決問題的能力，以更好地適應我國經濟建設和科學發展對GIS專業人才的迫切需求[8-9]。

1 存在問題

目前該課程存在的主要問題有：1)課程定位不準確：據不完全統計，截止到2013年，全國開設地理信息科學專業的高校超過170所，有將近30%的院校具有測繪學科和專業背景[10]，導致在GIS課程設置、內容和就業方面都側重于測繪行業，而目前GIS的應用已不局限于為測繪行業提供制圖服務，更主要的是為國土、林業、農業等多個行業提供空間數據管理、分析和輔助決策等服務；2)內容設置不合理：在內容上更重視制圖表達，無法實現后期GIS建庫與制圖表達的一體化[11]，無法滿足空間分析、系統開發和地圖服務對空間數據的要求；3)沒有達到實際工程項目要求：由于大部分高校GIS專業的教師沒有GIS企事業單位工作經歷，缺乏實際工程項目經驗，所以導致在任務設計上過于簡單，沒有參考相關行業標準和規范，與GIS行業應用相脫節，使學生無法真正了解GIS行業需求；4)教學模式不恰當：GIS教學受傳統教學思維的影響，所以導致：①課程內容主要是驗證性內容，實習指導書中對具體的實現方法做了硬性規定，學生機械地上機操作，這就失去了培養學生分析問題、解決問題能力的機會；②實習數據和實習任務單一，無法避免學生抄襲現象的發生；③課程主要以最終實習報告來評定成績，忽略學生學習能力的培養過程。

2 改革和實施

2.1 教學改革措施

為了解決上述問題，本文從課程定位、實習內容、實習項目、教學模式等方面進行系統的改革。

1)明確課程定位。借鑒國內高校GIS專業的相關課程設置[4, 12]，并組織校內專家和企業專家共同修訂課程大綱，制定制圖人才培養方案和實習指導書，不再過分強調測繪行業對制圖人才的需求。

2)增加GIS建庫與制圖一體化、綜合性實習內容。傳統的計算機制圖主要是以地圖符號化、地圖整飾、制圖輸出為主要目的，而沒有考慮到后期的數據入庫管理、空間分析、地圖發布、系統開發對數據的需求，所以本實習重新制定了制圖的作業流程，加入了后期數據處理，使其可以同時滿足制圖與GIS數據建庫的要求。

3)凝練具有工程實踐背景的實習項目。實習項目是以數據采集到制圖輸出的完整生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程技術[13]。這類項目更重視培養學生的工程設計能力[14-15]，是GIS實踐教學體系的有益補充。

為了使學生更好地了解GIS行業對制圖人才的要求，使學生掌握行業規范和行業標準，提高綜合運用所學知識解決實際工程問題的能力，我院與南京國圖信息產業有限公司合作，用來自該公司的實際生產項目代替原有的實驗，結合已學習的基礎理論知識和國家相關制圖標準，設計開發出了從數據采集到制圖輸出完整流程的制圖內容。

4)采用開放式教學模式。開放式教學模式是為有效培養學生的綜合素質和創新能力為目標，以增強學生實踐動手能力和知識綜合運用能力為培養重點，充分調動和激發學生學習的主動性和積極性，注重學生差異化教育的一種新型教學模式[13]。

開放式的教學目標和教學內容：該實習中僅提供制圖的作業流程和各步驟對成果的要求，而不對具體的操作步驟和實現方法做硬性規定，讓學生通過網絡搜索、查閱文獻和參考書、小組討論自行解決制圖過程中的問題，可以很好地培養學生解決問題的能力；同時實習也按照學生學習能力的不同，制定了分層次的實習任務，既有每個學生必須完成的基本任務，又給優秀的學生提供自由發揮的空間。

開放式的教學環境和教學時間：不對實習地點和實習時間做硬性規定，GIS實驗室全天對學生開放，指導教師在實習期間全天在實驗室并且QQ全天在線，學生可以自主決定上機地點、上機時間、教師輔導時間和輔導方式。但明確規定階段性成果提交的時間，截止日期前提醒一次，過后提交的沒有成績。

考核方式：該實習取消以往只注重實習報告的考核方式，而以實習數據成果作為成績的主要評價指標，根據數據成果創新度的不同予以加分，實習報告也不再一味的重視操作步驟，而強調整個作業流程的設計，注重考查學生的獨立思考能力、分析問題能力、解決問題能力、項目管理能力、團隊合作能力和對制圖流程的整體把控能力。

2.2 具體實施

為了培養學生知識綜合運用和解決實際工程問題的能力，根據改革方案，特制定如下的實施辦法：

1)教學設計。采用開放式教學模式，并且在內容組織和作業流程中考慮數據后期GIS建庫、空間分析、系統開發、地圖發布與制圖表達、地圖輸出的需求，一個項目貫穿制圖的整個過程，教學設計中更加注重知識點之間的關聯，這對于學生專業綜合能力和學習能力的培養起到重要的作用。教學設計的前后對比如表1所示。

2)教學組織。引入團隊合作和項目管理模式，結合實際的工程項目，4～5人一組，組內成員自行協商，分工合作，分組完成不同城市的交通圖制作，下面以沈陽城區圖的項目組織為例，說明如表2所示。

3)考核方法。改革后，總成績=平時成績×10%+實習答辯×10%+實習報告×30%+實習成果×50%。

平時成績：占總成績的10%，每隔3天組織一次階段性驗收，學生需要按照指導書上的時間節點完成任務，可以很好地了解和督促學生的實習進展。

表2 沈陽城區圖的項目組織

實習答辯：占總成績的10%，實習結束時，組織一次實習答辯，由4名實習指導老師來擔任評委，針對每個學生所完成的任務提兩個問題，以便更好地檢驗學生對所做內容的理解。

實習報告：占總成績的30%，實習結束每組需要根據小組的實習成果完成一份實習報告，實習報告要求：①文檔重點強調整個作業流程的設計和設置，而不是操作步驟；②文檔書寫規范：所有截圖需要電腦全屏截圖，圖片要清晰，圖片寬度應是文檔寬度；打印要墨跡清晰；按照實習報告模板來組織實習報告，避免大家相互之間抄襲；③實習報告要邏輯清晰，層次清楚。

實習成果：占總成績的50%，實習結束后每組需要提交實習成果一份，實習成果要求：①加載所有成果數據的MXD地圖文檔，并配置成相對路徑；②所有的數據都存儲到地理空間數據庫中；③地物勾畫準確，與影像有很好的貼合度；④數據沒有拓撲錯誤和屬性錯誤；⑤地圖配置美觀、合理。

3 教學效果

經過兩年的實踐，取得明顯的教學效果，學生解決實際工程問題的能力、團隊合作能力、學習能力等都有明顯的提高。經過該實習的訓練，學習能力強的同學，在參加全國GIS技能大賽中獲得三等獎，參加過該實習的同學評價：“該實習在時間、地點、實習步驟上都沒有過多的限制，通過小組討論、網絡搜索、查閱規范等方式完成該實習，自己的學習能力、查找資料、分析問題和解決軟件問題的能力獲得明顯提升。”

4 應用推廣建議

通過2年的教學探索，為了達到更好的教學效果，在教學過程中還應該注意以下幾個問題：①工程實踐項目的選擇：項目選取要難度適中，過于簡單，無法培養學生獨立思考和解決問題的能力；過于難，學生無從下手，規定時間內無法完成實習任務；②要提供所需的行業標準和規范，讓學生的每一步設置都有理有據；③注重階段性檢查，防止學生在開放的實習環境下，產生偷懶的心理，最后草草完成實習任務。

5 結 論

實踐證明，本文提出的面向地理信息科學專業的計算機制圖實習改革模式是行之有效的，不僅增強學生探索專業問題的興趣，還提高學生的自學能力，為學習能力較強的學生提供更加廣闊的空間，使學生更好地掌握計算機制圖的相關知識，熟悉和理解GIS行業數據生產的流程，更加關注數據生產細節帶來的數據質量和數據生產效率的差別，提高了學生工程實踐的能力。該模式特別適用在綜合性強、集中實踐的課程中進一步推廣，如“三維建模實習”、“GIS開發實習”“地理空間數據庫實習”等，同時對其他專業的類似課程也會起到一定的借鑒作用。

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