應用型本科院校城鄉規劃專業GIS課程改革初探
——以金陵科技學院為例

苑惠麗，李吉英

（1.金陵科技學院建筑工程學院，江蘇 南京 211169；2.濱州學院建筑工程學院，山東 濱州 256603）

地理信息系統（Geography Information System，GIS）是一門集計算機科學、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于一體的新興邊緣學科。它既是一個學科，也是一門技術。其先進的數據處理和分析技術，使之在城鄉規劃、風景園林等領域有著廣泛的應用[1]，如在城市規劃的現狀調研和分析、規劃設計和實施以及評價和監督階段都發揮著重要的作用。GIS專題地圖、三維模擬為規劃成果提供了豐富的表達方式[2，3]，網絡GIS的出現為規劃成果的分析論證及公眾參與提供了廣闊空間，促進了城市規劃新思想新方法的發展，給城市規劃工作帶來了一系列的影響和沖擊，實現了規劃分析的廣泛性、論證的嚴謹性和成果的彈性。因此，國內各大院校中城鄉規劃專業都相繼開設了GIS課程[3]。

GIS作為地理信息系統專業的基礎課程，理論體系龐大，基本知識點較多，有大量的學時作為承載，理論與實踐教學相結合，且有配套的計算機、地理學等課程，為達到有效的教學目的奠定了基礎。但對于城鄉規劃專業來說，該課程一般作為專業限選課存在，學時有限，對于教師授課和學生學習都帶來很大挑戰。而應用型本科院校是以培養應用型技術技能型人才為使命，培養出來的學生畢業后要能更快把學校理論知識實踐運用到實際工作中，為社會創造新的價值。因此，在地方院校向應用轉型發展的大環境下，調整該課程的教學內容、教學方式和手段，在有限的學時內讓非GIS專業的學生掌握實實在在的GIS技能尤為重要。

1 國內外城鄉規劃專業GIS課程教學現狀

1.1 GIS課程特點

GIS課程具有較強的理論性和技術性，課程的基本特點主要有：

①理論性強，基本概念多，比較抽象，如信息、投影等，課程內容涉及一定數量的分析方法，如疊加分析、網絡分析等，特別是網絡分析原理比較復雜，需要扎實的數學基礎作為鋪墊；

②實踐操作性強，隨著計算機技術的發展，熟練掌握基本理論后，還必須掌握常用GIS軟件的操作，需要通過與其他專業課程相融合的實踐教學來加深對其知識點的理解；

③多學科融合交叉，知識更新快，GIS是一門多學科融合交叉的綜合性學科，結合了地理學與地圖學以及遙感和計算機科學，隨著物聯網、大數據等新概念及建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）[4]、城市信息模型（City Information Modeling，CIM）[5-8]等新模型的出現，GIS知識更新加快，其在各行各業的應用更加廣泛。

1.2 城鄉規劃專業GIS課程開設情況

目前，國內高等學校城市規劃專業培養人才的目標基本上分為兩個大方向：一是以側重物質形態規劃為主，對建筑形態、空間分析和成果表達能力要求相對較高，屬于工學一級學科建筑學下的二級學科城市規劃與設計；二是以側重區域規劃、經濟地理為主，要求具有較強的宏觀分析尤其是數據處理分析的能力，屬于理學一級學科地理學下的二級學科人文地理。GIS技術在兩個不同方向上的應用區別很大，前者側重于對GIS的空間分析及其專題地圖方面的功能應用，而后者更側重于GIS對海量數據的處理能力[3]。參考國內不同層次高校（南京大學、魯東大學等）發現，兩個專業方向的人才培養方案中都開設了GIS相關課程以及其配套課程遙感概論等。

金陵科技學院城鄉規劃專業為建筑學科下的二級學科，自2012年開設《GIS與數字城市》專業課程，作為GIS課程的雛形，介紹地理信息系統的一些最基本的理論、方法和應用實例，討論地理信息系統數據如何進行存貯、更新、查詢、分析處理和綜合應用，之后不斷發展，積極響應國家提出“引導部分地方普通本科高校向應用型轉變”的號召，金陵科技學院建筑系城鄉規劃專業準確定位，明確目標，在創辦新興應用型大學的理念指導下付出積極的探索和實踐，在2015級人才培養方案修訂中將課程名稱改為《GIS在城鄉規劃中的應用》，課程內容在隨后幾年中逐步修訂。

2 金陵科技學院城鄉規劃專業GIS課程教學的改革與創新

2.1 科學安排教學內容

2.1.1 教學內容優化，突出重點

GIS作為城鄉規劃專業的專業限選課，共32課時，課時少而知識點多，概念抽象，分析方法繁多。針對龐大的GIS理論體系，以實現GIS的應用性為原則，突出重點，進行模塊化教學，按照課程內容可分為三個教學模塊（下表）：第一模塊為GIS的基本理論，包括GIS的基本概念、基本功能，以及GIS可以應用在城鄉規劃的哪些方面，初步介紹課程使用的軟件平臺；第二模塊是常用的GIS分析技術，包括疊加分析、緩沖區分析等，結合日常規劃業務，利用科研項目數據進行理論與實踐的結合；第三模塊對GIS軟件平臺的進一步應用，包括三維分析、交通網絡分析等，同樣結合教師的科研項目進行講述。通過將GIS課程分為三大模塊，內容之間緊密相連，層次分明，可使學生對本課程理論體系有全面清晰的認識和理解。

2.1.2 知識體系更新

GIS作為一門新興學科，隨著遙感技術發展帶來的海量數據源和計算機技術的更新換代，GI經歷著快速的知識和技術更新。軟件方面，以ArcGIS為例，2019年3月的推出的10.7版本與之前的版本比較，對BIM的支持從底層到應用全面優化，尤其是Web端三維應用ArcGIS Urban提供了完整的城市規劃解決方案。因此，在教學中可以將GIS最新的研究進展、新技術、新應用整合到教學內容中，提高理論和實踐的結合。

2.1.3 教學內容與實際科研項目結合

在知識點的講授中，緊緊圍繞學校城鄉規劃省級重點學科建設內容，將中小城市國民經濟和社會發展規劃、城鄉生態環境保護與綠地規劃建設、城鄉基礎設施規劃與集約型建設、城市地下空間規劃設計、新城鎮和新型美麗鄉村規劃設計、鄉鎮歷史文化遺產保護等重點內容充分融入課堂教學以體現學校城鄉規劃應用型人才培養特色。在案例講解中，側重篩選南京市鄉鎮和周邊中小城市交通規劃、建筑容積率確定、用地適宜性評價、基礎設施選址等實際問題作為相關案例。如在講授地形分析和構建時，可結合教師在研項目，根據項目對三維地形模擬的需求，利用項目中CAD格式的地形數據講解如何將其他數據類型轉換為可以進行定量分析的Shapefile數據；如何將高程點數據轉換為等高線數據；如何將等高線轉換為直觀顯示地形的DEM、坡度、坡向等（下圖）。GIS軟件進一步拓展了學生對利用GIS技術進行地形可視化直觀性的理解。

2.2 教學方法改進

依據GIS課程特點，經過長期的教學研究和教學實踐，形成了有效的教學方法，活躍了課堂氣氛，提高了課堂授課效果，主要體現在以下兩個方面。

2.2.1 課堂教學模式改進

目前GIS課堂教學多是將多媒體理論教學和實驗室實踐過程分開，在完成理論教學的基礎上，再進入實驗室完成實驗教學，導致理論和實踐內容教學不同步。因此，為及時讓學生理解抽象的理論內容，將教學內容全部在實驗室中進行講授，在講解抽象的概念和方法時，隨時在軟件平臺上進行現場演示，穿插案例教學內容，讓學生融入課堂教學，激發學生學習興趣，增加自主討論環節，提高學生自主學習能力，從而提高該課程的教學水平。

GIS課程模塊內容設置表

地形特征表達圖

2.2.2 課程網絡平臺建設

傳統的教學模式使老師與學生之間的交流僅限于課堂或課間的短暫時間，課下單獨交流既增加了老師和學生的時間成本，也不利于學生課后問題的解決以及教師對課堂教學效果的評估和掌握。利用本課程作為校級優秀課程進行建設這一契機，通過GIS課程網絡平臺，不僅可以實現師生互動和答疑，而且教師可以將教學計劃、教學大綱、多媒體課件以及本學科領域最新進展等資料上傳至網絡平臺，使學生及時了解課程進展，建立師生之間的交流平臺。

2.3 加強實踐教學

《GIS在城鄉規劃中的應用》課程的實踐性強，實踐教學是教學環節中的重要部分，是提高學生實踐操作能力、培養應用型人才的重要環節。結合學校的實際情況，主要從以下兩個方面加強實踐教學。

2.3.1 改善實踐教學條件

在教學各項經費緊張的情況下，每年按照計劃增加測量與GIS實驗室軟、硬件設施的投入，初步建立了大數據處理實驗室，購置一批高性能計算機并組建了局域網，極大提高了數據處理速度，滿足學生上機實踐需要。另外，通過政府采購和校企合作等方式，購置了各種GIS軟件，如MapGIS 10.3、虛擬城市軟件仿真平臺GeoSpace等，滿足學生利用計算機進行各種GIS實踐操作的需要。

2.3.2 完善實踐教學考核制度

鑒于該課程內容和知識體系的綜合性及實踐性，評價方法突破傳統的成績評價手段，重點放在學生的學習過程和學習態度上，定性分析與定量分析相結合，重視學習過程中的主動性、創造性與積極性，該考核方法需要教師在整個教學過程中注意觀察和做好記錄，把學生平時的學習表現和其他考核成績相互結合，給予學生多方面的評價。

因此，考核方式采用上機大作業的方式，結合上機成績以及平時成績綜合評定，通過實際操作和實驗報告綜合評定實驗成績，學習態度與考勤記錄占10%，操作規范與上機技能占20%，基本要求與完成程度占70%。

3 結語

本文結合學校城鄉規劃專業GIS課程實際情況、GIS技術在城鄉規劃中的應用趨勢以及應用型本科院校人才培養目標，在總結GIS理論框架與特點的基礎上，分析應用型本科院校GIS課程教學現狀，針對以上教學問題，結合學校長期的教學研究和教學實踐，重點從科學安排教學內容，教學方法改進和加強實踐教學三個方面進行教學改革探索，并將這些具體措施實施于實際教學中，激發了學生的學習興趣，取得較好的教學效果，可為同等院校地圖學教學方法改革提供參考。