與學(xué)科競賽相適應(yīng)的“地理信息科學(xué)”專業(yè)教學(xué)改革

賈 俊，胡運海，董廷旭

(綿陽師范學(xué)院資源環(huán)境工程學(xué)院，四川綿陽 621006)

0 引言

推進產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新，實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，著重培養(yǎng)創(chuàng)新型、復(fù)合型與應(yīng)用型人才是提升教育對經(jīng)濟社會發(fā)展支撐能力，增強學(xué)生應(yīng)對當(dāng)前和今后發(fā)展中面臨的機遇和挑戰(zhàn)能力的必由之路[1].在“逐步引導(dǎo)部分本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變，服務(wù)地方”政策引領(lǐng)下[2-3]，部分地方本科高校圍繞“提升應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量”目標(biāo)，在適度調(diào)整應(yīng)用實踐課程(環(huán)節(jié))比重、改革考核方式、推進產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合與開展校企合作等方面開展了卓有成效的探索和實踐[4-6].

但應(yīng)用型人才培養(yǎng)絕非一日之功，以國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)——地理信息產(chǎn)業(yè)為例，隨著一系列利好政策出臺，地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模和速度不斷增大.據(jù)中國地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告(2019)披露[7]，我國地理信息產(chǎn)業(yè)2018年產(chǎn)值為5 957億元，同比增長15%，截至2019年6月底，地理信息產(chǎn)業(yè)從業(yè)單位數(shù)量超過10.4萬家，2019年上半年新注冊企業(yè)數(shù)超過1.12萬家，新增從業(yè)人員4.34萬人.地理信息產(chǎn)業(yè)的專業(yè)化趨勢也愈加明顯，對專業(yè)人才質(zhì)量和數(shù)量需求持續(xù)提升.盡管全國有200多所普通高校開設(shè)地理信息科學(xué)專業(yè)[8-9]，為行業(yè)發(fā)展提供了可靠的人才保障，測繪地理信息相關(guān)專業(yè)就業(yè)率在全國居各學(xué)科前列，但地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍然面臨較大的人才缺口.用人單位對從業(yè)人員能力素質(zhì)提出較高的要求，而另一方面，高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量仍滯后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求.

應(yīng)用型人才培養(yǎng)，除了在大力推進教學(xué)體制、機制改革的同時，更應(yīng)注重人才主體內(nèi)生動力的培養(yǎng)[10]，讓學(xué)生了解行業(yè)發(fā)展，明確職業(yè)發(fā)展目標(biāo)，引導(dǎo)開展職業(yè)生涯規(guī)劃，從而更具目的性、針對性的積極主動學(xué)習(xí).學(xué)科競賽作為引導(dǎo)學(xué)生實踐探索、了解學(xué)科發(fā)展熱點的有效手段，對提升應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量，促進我國地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有積極的意義.本文圍繞地理信息系統(tǒng)學(xué)科競賽驅(qū)動下，現(xiàn)有教學(xué)機制、體制中存在的問題，探索建立與學(xué)科競賽相適應(yīng)的地理信息科學(xué)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，持續(xù)推進應(yīng)用型人才培養(yǎng)改革創(chuàng)新.

1 GIS學(xué)科競賽概況

地理信息系統(tǒng)是在地理系統(tǒng)科學(xué)、測繪科學(xué)與技術(shù)、計算機科學(xué)與技術(shù)及其他相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來，通過對地理空間數(shù)據(jù)采集、存儲、管理、分析與模擬，為解決復(fù)雜規(guī)劃、管理問題提供科學(xué)決策的一門新興的交叉學(xué)科[11-12].伴隨計算機、測繪、大數(shù)據(jù)、人工智能以及虛擬現(xiàn)實等新技術(shù)的不斷發(fā)展，地理信息系統(tǒng)早已超越地理科學(xué)的范疇，廣泛應(yīng)用于城鄉(xiāng)規(guī)劃與管理、交通運輸、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護等領(lǐng)域.

學(xué)科競賽是以提升學(xué)生學(xué)習(xí)自覺性、主動性為目的，立足課堂教學(xué),采用競賽的方式,引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實際，通過動手實踐發(fā)現(xiàn)、分析并最終解決問題,具有探索性、創(chuàng)造性和科學(xué)性的學(xué)術(shù)活動.目前我國地理信息領(lǐng)域主要的學(xué)科競賽包括“全國大學(xué)生GIS技能大賽”、“全國高校GIS技能大賽”、“Super Map杯全國高校GIS大賽”和“Esri杯中國大學(xué)生GIS軟件開發(fā)競賽”，分別由中國測繪學(xué)會、中國地理學(xué)會、中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會等聯(lián)合行業(yè)知名企業(yè)中地數(shù)碼、北京超圖和ESRI(中國)主辦，并得到了教育部相關(guān)教學(xué)指導(dǎo)委員會的支持.比賽項目主要分為數(shù)字制圖、遙感影像處理、應(yīng)用分析、三維建模等操作技能類和GIS二次開發(fā)類兩大類(表1).前者側(cè)重考查參賽者GIS軟件平臺基礎(chǔ)操作能力，開發(fā)類比賽對學(xué)生綜合能力提出更高要求，兼具程序設(shè)計、計算機編程、算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等方面的知識.隨著地理信息產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，競賽得到國內(nèi)相關(guān)高校的重視，近年來參賽人數(shù)不斷增長，影響力持續(xù)擴大.

表1 國內(nèi)“地理信息系統(tǒng)”學(xué)科競賽[13-14]Tab.1 Domestic discipline competition list of Geographic Information System

2 GIS應(yīng)用型人才結(jié)構(gòu)

分析國內(nèi)開設(shè)地理信息科學(xué)相關(guān)專業(yè)前十名高校人才培養(yǎng)方案[15]，GIS應(yīng)用型人才應(yīng)具備扎實的空間信息科學(xué)基礎(chǔ)知識、理論和技能，接受應(yīng)用基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)方面的科學(xué)思維和科學(xué)實驗訓(xùn)練，具有較好的科學(xué)素養(yǎng)，掌握地理信息系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用以及遙感數(shù)據(jù)獲取、處理與應(yīng)用的能力.如圖1所示，縱向上，GIS專業(yè)人才培養(yǎng)可劃分為三個層次：①GIS研究人員，從事GIS相關(guān)基礎(chǔ)理論及關(guān)鍵技術(shù)研究.②GIS開發(fā)人員，作為GIS服務(wù)的支撐者，主要開展GIS系統(tǒng)設(shè)計和研發(fā)，包括程序員、系統(tǒng)開發(fā)、管理人員等.③GIS應(yīng)用者，也是GIS服務(wù)的提供者，通過數(shù)據(jù)采集、管理、處理和分析，完成地圖編制、GIS行業(yè)應(yīng)用服務(wù)以提供決策支持.其中，GIS應(yīng)用者和開發(fā)人員是行業(yè)需求的主體，人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)，也是GIS社會化、服務(wù)化的踐行者，行業(yè)的中堅力量.人才培養(yǎng)體系自下而上，對人才質(zhì)量要求更高，除地理信息科學(xué)基礎(chǔ)知識外，還要求具有扎實的計算機和數(shù)學(xué)功底[16].

圖1 GIS應(yīng)用型人才結(jié)構(gòu)Fig.1 The structure of GIS application-oriented talents

3 GIS人才培養(yǎng)存在的問題

通過近幾年指導(dǎo)學(xué)生參加GIS學(xué)科競賽的情況，暴露出學(xué)生基礎(chǔ)理論知識掌握不扎實，獨立分析、解決問題能力有待提高，缺乏系統(tǒng)應(yīng)用實踐能力培養(yǎng)等問題，其主要原因如下：

(1)課程內(nèi)容陳舊，課程設(shè)置不合理.GIS行業(yè)的迅速發(fā)展催生我國地理信息教育蓬勃發(fā)展，從部屬高校到地方院校，從綜合性大學(xué)、工科院校到師范院校，陸續(xù)開設(shè)地理科學(xué)相關(guān)專業(yè)[9].然而，部分高校忽視自身發(fā)展階段及學(xué)生實際情況，在GIS專業(yè)課程設(shè)置方面盲目照搬名校，課程設(shè)置繁雜，缺乏針對性，學(xué)生學(xué)習(xí)獲得感較差；教材種類繁多，內(nèi)容多偏向理論和方法，部分教材內(nèi)容陳舊、重復(fù)，缺乏與行業(yè)發(fā)展和學(xué)科前沿的有效聯(lián)系，空對空的教學(xué)，學(xué)生聽課比較枯燥.貼近實際的實踐應(yīng)用課程設(shè)置較少，針對性、系統(tǒng)性的案例教學(xué)缺乏，實驗教材與實踐平臺不配套等問題.

(2)實踐教學(xué)平臺建設(shè)投入不足.從地理空間數(shù)據(jù)的獲取、數(shù)據(jù)處理與分析到成果輸出，地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展都離不開現(xiàn)代測繪技術(shù)和計算機技術(shù)提供有力支撐.但在有限的經(jīng)費投入壓力下，很多高校在GIS實踐教學(xué)平臺建設(shè)投入嚴重不足.以作者任教的測繪地理信息技術(shù)系為例，實踐教學(xué)用計算機使用年限超過五年，硬件配置低，無法滿足地理大數(shù)據(jù)運算分析和三維建模的需要；缺乏與無人機航測平臺、三維激光掃描儀等現(xiàn)代測繪儀器，地理空間數(shù)據(jù)獲取困難.實踐教學(xué)軟硬件平臺投入不足導(dǎo)致學(xué)生缺乏對現(xiàn)代測繪技術(shù)的掌握，實踐應(yīng)用能力滯后于行業(yè)發(fā)展.

(3)學(xué)生對專業(yè)方向及未來就業(yè)缺乏足夠認知，學(xué)習(xí)內(nèi)動力缺失.教育要因材施教，要結(jié)合學(xué)生自身的特點和個人興趣有選擇有側(cè)重地培養(yǎng).但受制于概而全的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置，學(xué)生往往難以從個人實際出發(fā)，尋找與GIS最佳契合點，培養(yǎng)的人才往往是博而不專.同時，由于教學(xué)與行業(yè)發(fā)展脫節(jié)，學(xué)生對行業(yè)缺乏認知，不清楚未來職業(yè)發(fā)展方向，沒有開展職業(yè)規(guī)劃，造成學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)動力缺失，眼高手低怕苦怕累，學(xué)習(xí)積極性往往不高，學(xué)習(xí)態(tài)度不端正，急于求成.

4 適應(yīng)學(xué)科競賽的教學(xué)改革

開展學(xué)科競賽，有效提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實踐能力與獨立分析解決問題能力，促進人才在知識、能力與素質(zhì)等多方面協(xié)調(diào)發(fā)展，需要從課程體系設(shè)置、GIS專業(yè)實驗室建設(shè)、科學(xué)合理考核方式構(gòu)建、產(chǎn)教研結(jié)合以及管理機制等多方面進行改革創(chuàng)新.

4.1 優(yōu)化課程設(shè)置

在課程設(shè)置方面，要遵循夯實基礎(chǔ)，兼顧相關(guān)學(xué)科，重視行業(yè)發(fā)展前沿的原則，從地理學(xué)、地圖學(xué)等專業(yè)前序課程，到測量學(xué)、數(shù)據(jù)庫、計算機語言與遙感原理等相關(guān)技術(shù)課程，再到地理信息系統(tǒng)原理、GIS設(shè)計與應(yīng)用與GIS發(fā)展前沿等學(xué)科主要課程，調(diào)整優(yōu)化課程順序(表2).其次，應(yīng)合理壓縮重復(fù)、老舊的課程內(nèi)容，在減輕學(xué)生課業(yè)負擔(dān)的同時，將學(xué)習(xí)注意力轉(zhuǎn)向?qū)W生感興趣的領(lǐng)域，鼓勵學(xué)生結(jié)合自身實際選擇空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、GIS二次開發(fā)與GIS應(yīng)用等不同發(fā)展方向.第三，應(yīng)適度增加實踐課程的比例，將實踐課程內(nèi)容設(shè)置為驗證型、設(shè)計型與綜合型等由低到高的不同層次，幫助學(xué)生由淺入深，持續(xù)提升實踐創(chuàng)新能力.

表2 地理信息科學(xué)專業(yè)課程設(shè)置Tab.2 Curriculum setting of the major of geographic information science

4.2 實踐化考核方式

目前GIS課程“重知識,輕能力,重記憶,輕創(chuàng)新,重理論,輕操作”的課程考核模式，束縛了學(xué)生實踐動手和創(chuàng)新能力的形成.一方面，應(yīng)適度增加和豐富“案例分析、學(xué)術(shù)討論、科研文獻綜述”等應(yīng)用實踐考核環(huán)節(jié)，逐漸加大考核比重，引導(dǎo)鼓勵學(xué)生實踐創(chuàng)新；其次，積極探索、創(chuàng)新實踐課程考核方式，采用實踐報告(成果)+答辯+實操的方式.答辯可以培養(yǎng)學(xué)生的認知和語言表達能力，實操環(huán)節(jié)可以敦促學(xué)生自覺動手，協(xié)同完成相關(guān)技術(shù)環(huán)節(jié)，在操作中理論聯(lián)系實際，不斷反思，從而加深對教學(xué)內(nèi)容的理解，改善高分低能現(xiàn)象.

4.3 差異化學(xué)科競賽模式

在大學(xué)不同學(xué)習(xí)階段，組織學(xué)生參加對應(yīng)組別的GIS大賽可以檢驗、反饋課程學(xué)習(xí)情況及實踐能力，及時調(diào)整學(xué)習(xí)目標(biāo).通常，在完成低年級“地理信息系統(tǒng)原理”、“地圖學(xué)”等課程及GIS軟件基礎(chǔ)操作等學(xué)習(xí)之后，學(xué)生可以參加地圖制圖、GIS應(yīng)用分析類的大賽，訓(xùn)練并檢驗學(xué)生的GIS軟件操作及初步使用GIS軟件分析與解決問題的能力；高年級階段，在具備一定地理信息系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)、軟件工程、計算機語言、地理空間數(shù)據(jù)庫等知識能力基礎(chǔ)上，結(jié)合GIS綜合開發(fā)與設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)，學(xué)生可以參加GIS二次開發(fā)類的比賽，在檢驗、提升學(xué)生軟件設(shè)計與開發(fā)方面綜合能力的同時，拓展眼界.

4.4 建立本科生導(dǎo)師制，鼓勵學(xué)生參加教師科研項目

作為高校的基本職能，科研與教學(xué)相互促進，通過教師的科研工作持續(xù)帶動教學(xué)水平和學(xué)生人才質(zhì)量的提升.同時，科研教學(xué)可以有效彌補現(xiàn)有實踐教學(xué)中實踐內(nèi)容、方法相對單一，缺乏系統(tǒng)性等問題.因此，應(yīng)積極推進建立本科生導(dǎo)師制，實現(xiàn)導(dǎo)師對學(xué)生思想、學(xué)習(xí)、職業(yè)規(guī)劃等多方面的指導(dǎo).學(xué)生通過與指導(dǎo)老師的頻繁互動交流，更利于學(xué)生及時釋疑解惑，加深對專業(yè)知識的理解；通過參加導(dǎo)師的科研項目，學(xué)生可以更早更系統(tǒng)全面地接觸行業(yè)應(yīng)用，在科研中培養(yǎng)學(xué)生實踐動手、創(chuàng)新能力和獨立思考的能力，塑造學(xué)生積極探索、務(wù)實求真的科學(xué)精神，同時也有利于學(xué)生消除對專業(yè)發(fā)展和個人前景的困惑，從而充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提升學(xué)習(xí)內(nèi)動力.

4.5 校企協(xié)同育人

在高校投入有限，校內(nèi)實踐教學(xué)平臺無法滿足需求的情況下，開展校企合作，協(xié)同育人，為應(yīng)用型人才培養(yǎng)搭建第二實踐課堂.從企業(yè)角度，從事GIS和測繪的企業(yè)具有相對完備的技術(shù)裝備和豐富的數(shù)據(jù)來源，其生產(chǎn)任務(wù)來源廣泛，種類多樣，特別是近年來國家和地方加大地理信息應(yīng)用服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，在智慧城市、交通規(guī)劃與土地資源調(diào)查等領(lǐng)域亟需大量的專業(yè)人才從事數(shù)據(jù)處理分析、GIS系統(tǒng)設(shè)計、圖形繪制等工作，可以為在校生提供大量實習(xí)頂崗機會.對高校而言，校企合作能夠有效彌補學(xué)校教育重理論輕實踐，實踐教育內(nèi)容滯后、單一，缺乏系統(tǒng)化的劣勢，同時也踐行了高校服務(wù)地方經(jīng)濟社會發(fā)展，促進科技成果轉(zhuǎn)化的社會責(zé)任.

4.6 競賽小組人員構(gòu)成方式

學(xué)科競賽在提升學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的同時，也積極倡導(dǎo)學(xué)生優(yōu)勢互補、團結(jié)協(xié)作，在競賽小組人員構(gòu)成上，要摒棄“唯成績論”、“強強聯(lián)合”的功利思想.在高校擴招的背景下，學(xué)生綜合素質(zhì)可能存在差異，參賽的目的也各有不同，但應(yīng)秉持興趣導(dǎo)向，兼顧能力水平，以老帶新的人員組成機制，引導(dǎo)學(xué)生樹立“不拋棄、不放棄”的團隊協(xié)作精神.

4.7 完善獎勵機制

學(xué)科競賽雖然以學(xué)校為參賽單位，但二級學(xué)院是競賽任務(wù)的承擔(dān)者，教師和學(xué)生是競賽的主體.完善競賽獎勵機制，充分調(diào)動二級學(xué)院、指導(dǎo)教師及學(xué)生的積極性，對于持續(xù)推進學(xué)科競賽發(fā)展具有重要的意義.

首先，學(xué)校要將學(xué)科競賽成績納入學(xué)院教學(xué)工作評估、學(xué)院綜合考核以及學(xué)院黨政領(lǐng)導(dǎo)年度考核中.其次，通過評優(yōu)評先、職稱晉升與年終績效分配等激勵政策，引導(dǎo)鼓勵教師，尤其是年富力強的中青年教師積極擔(dān)任學(xué)科競賽指導(dǎo)老師.學(xué)生作為競賽的主體，學(xué)校、學(xué)院可以學(xué)科競賽沖抵創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類選修課學(xué)分，減輕學(xué)生參賽的后顧之憂，同時，建立相應(yīng)的學(xué)生年度綜合測評、推免評優(yōu)方面的鼓勵制度來激勵學(xué)生；指導(dǎo)教師應(yīng)重視對學(xué)生情感上的關(guān)心，鼓勵先進，勉勵后進，促進學(xué)生全面發(fā)展.