基于航空特色的地理信息科學專業實踐課程設置與改革研究

邵金花 李德一

摘 要 為對接教學質量國家標準，凸出辦學特色，加強實踐技能培養，結合地方高校實際，提出具有航空特色的地理信息科學專業人才培養目標定位，介紹航空特色課程體系的設置，并對專業實驗類課程、專業集中實習與實踐類環節、專業創新創業課程與實訓等方面進行全方位改革，學生實踐能力和專業素質有了顯著提升。該研究可以為同類地方高校人才培養提供借鑒和參考。

關鍵詞 航空特色課程體系；地理信息科學專業；實踐課程；實踐教學平臺

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）22-0127-03

Research on Practical Courses Setting and Reform of GIS Major?Based on Aviation Characteristics//SHAO Jinhua， LI Deyi

Abstract In order to meet the national standard of teaching quality， highlight the characteristics of running a school， strengthen the training of practical skills， combined with the reality of local colleges and universities， this paper puts forward the Geographical Information Science personnel training objectives with aviation characteris-tics， introduces the establishment of the course system of aviation characteristics， and carries out an all-round reform in the aspects of the specialized practice course and the specialized innovation and entrepreneurship course and practical training， students practical ability and professional quality have been significantly improved. This research can provide reference for similar local colleges and universities talent training.

Key words course system of aviation characteristics; geographical information science major; practice course; practical teaching plat-form

0 引言

地理信息科學（Geographical Information Science，簡稱為GIS）是一門地理學、測繪科學和計算機科學的交叉學科，作為一個本科專業，在我國已經開辦20年有余。國內GIS教育界對本科生培養模式進行了積極探索，從現有研究文獻來看，目前的熱點領域集中在應用型人才[1-3]、創新能力[4-5]、實踐技能[6-8]、課程體系[9-11]、專業認證[12]等方面。2018年，教育部頒布《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》，其中在地理科學類教學質量國家標準中就提出，“綜合性院校要根據自身辦學定位，結合各自專業基礎和學科特色，強化基礎研究、應用基礎研究方向的科學思維訓練和地理學的實驗技能訓練”；在對教師的職業素質要求中也提出，要“不斷更新教學內容，指導學生課外學術、實踐和科研訓練項目，培養學生的創新意識和實踐能力”；對實驗室、實驗儀器和實習基地也進行了要求[13]。

綜上可以看出，發揮地方辦學特色、重視實踐技能培養，成為GIS教育界的普遍共識。作為地方新建本科院校，濱州學院在2007年開始招收地理信息科學本科生，歷經多次培養方案的修改和實踐，結合自身專業特點和學校的辦學定位，2017年在地理信息科學的基礎上提出航空測繪的培養方向，并在2019年進行了第二輪修訂，摸索出一套具有航空特色的地理信息科學專業培養體系。本文就濱州學院地理信息科學專業的相關教學改革，特別是實踐教學中的特色和經驗進行總結，以期為同類院校提供參考，并謀劃下一步的發展方向。

1 專業人才培養目標定位

本專業的培養目標確定為面向地理信息產業和區域經濟社會發展一線，培養德智體美勞全面發展的，資源開發與利用、自然資源調查與管理、地理信息技術開發與應用等領域，從事與航空測繪、地理信息有關的應用研究、軟件開發、項目管理等工作的應用型高級復合型人才。本專業畢業生畢業后五年左右應達到以下要求：

1）掌握地理信息專業所需的多學科綜合知識，具備解決地理空間數據采集與處理、地理信息軟件研發與管理、無人機航空測繪作業等領域復雜問題的能力；

2）具有良好的溝通能力、團隊協作能力，能擔任團隊負責人；

3）具備創新精神和國際化視野；

4）能從事資源開發與利用、自然資源調查與管理、地理信息技術開發與應用等領域的系統設計、產品開發、技術應用、現場管理等工作；

5）具有自主學習和終身學習的意識與能力，能適應航空測繪、地理信息技術進步和社會發展需求的變化。

2 航空特色課程體系設置

2.1 總體課程模塊設置

如表1所示，地理信息科學培養方案共設置五大模塊，分別是通識教育模塊、學科基礎教育模塊、專業教育模塊、創新創業教育模塊和集中實踐模塊，每個模塊均設置必修課程和選修課程兩類。為加強學生的動手能力，實驗和實習學分占比超過30%。

2.2 航空特色課程的置入

地理信息科學的發展與地理科學、測繪科學、遙感科學日益緊密，特別是無人機遙感和測繪的興起，近幾年成為學科發展的熱點領域。因此，在開設地理類課程和計算機類課程的基礎上，結合學校辦學特色和專業特點，在專業課程體系中置入大量航空類特色課程，如航空概論、航空氣象學、無人機技術導論、航空攝影測量、衛星導航定位系統原理與應用、微波遙感，并配有航空攝影測量實習、航空攝影測量與遙感創新創業指導。此外，在通識選修課中設立一個航空航天模塊，涵蓋一些航空航天類課程，供學生選修。

3 地理信息科學專業實踐教學平臺構建

培養應用型高級專門人才是新建地方院校的定位目標。為實現這一目標，分別從專業實驗課程、專業實習與實訓、專業創新創業課程與實訓等方面，全方位構建具有航空特色的實踐教學平臺。

3.1 專業實驗類課程的設置與改革

實驗課可單獨開設，也可與理論課合并開設，一般要遵循先理論后實驗的開設順序，以便于符合客觀認知規律，并形成完整的專業知識和能力。同時注重提高綜合性、設計性實驗的比例，逐步實現由驗證性實驗向設計性和研究性實驗、單一性實驗向綜合性實驗的轉變。

具體而言，在學科基礎必修課中開設大學物理和大學物理實驗，以提高學生的物理基礎知識水平，為后續的遙感物理類課程奠定基礎；還開設有C語言程序設計和Java語言程序設計，均包括理論和實驗學時，以提高學生的計算機編程能力。在學科基礎選修課中，提供計算機輔助制圖實驗、多媒體技術與應用、無人機技術導論等理論和實驗混合課程供學生選修。

在專業必修課程中，在自然地理學、地圖學、測量學、遙感數字圖像處理、數據庫系統原理、數據結構、航空攝影測量、遙感地學分析、衛星導航定位系統原理與應用中都置入實驗課學時；同時，在學習地理信息科學概論和遙感概論兩門理論課程之后，也專門在后續學期開設有GIS實驗和遙感實驗以提高學生的軟件操作能力。在專業選修課中，在GIS應用開發、空間分析與應用、MATLAB應用、Python程序設計、近景攝影測量、土地信息系統設計課程中置入實驗學時或全部為實驗學時，這些課程學習難度相對加大，旨在進一步增強學生的專業技術水平。

3.2 專業集中實習和實訓環節的設置與改革

專業實習和實訓屬于集中實踐環節。在不同學期，分別安排自然地理實習、測量實習、“3S”綜合實習、GIS軟件研發實習、GIS課程設計、航空攝影測量實習和專業綜合實訓。除GIS課程設計為期一周外，其他實習實訓的時長均為兩周，最后還配有四周的畢業實習和12周的畢業設計。同時，還結合BIM（建筑信息模型）發展和學院師資的優勢，新增一周的BIM課程實訓。

教學改革方面，自然地理野外實習從原來的一周擴充到現在的兩周，實習地點從秦皇島柳江盆地擴展到現在的濱州貝殼堤島、濟南和淄博山區、黃河口濕地、煙臺海岸帶，目前正積極聯絡山東高校地理聯盟開展野外聯合實習。“3S”綜合實習的地點除安排在北京超圖、中地數碼、中國科學院空天信息研究院等各大地信公司、高校和科研院所外，還拓展了濟南和濱州駐地的地信公司和測繪部門。另外，近幾年購置一批RTK（實時動態測量）接收機和無人機航測系統，更新測量實習和航空攝影測量實習項目，出版系列實習教材和指導書。

3.3 專業創新創業課程和實訓的設置與改革

創新創業教育是專業培養方案的一個重要組成部分，既包括一些課程，也包含課堂外的一些實訓活動，它們跟理論課、實驗課、各類實習結合在一起，形成一個遞進的鏈條，讓學生在專業的各相關領域按興趣有所發展和專長。

專業創新創業教育選修課中設置空間數據挖掘創新設計、航空攝影測量與遙感創新創業指導和“3S”創新應用設計，均為32實驗學時，學生須選修其中兩門；專業創新創業實訓包括參加學科競賽、聽取學術報告或講座、參與教師的學術課題研究、申報校大學生科研訓練計劃項目、考取GIS專業技能證書、發表學術論文或獲得獎項等一系列實訓活動。

近些年，學生在全國高校GIS技能大賽、無人機大賽、測量大賽中頻頻嶄露頭角，綜合專業技能有了明顯的提升。但是，每年學科競賽的名額有限，以至于大部分學生沒有資格參與。針對這個問題，進行一定的探索和實踐，以期給每一個學生鍛煉發展的機會和空間。目前改革的方向重點放在落實本科生導師制，把導師制貫穿始終，即從學生一入學到最后畢業答辯，都有專業的指定教師跟蹤指導，通過成立地理、測繪、遙感、制圖等研學興趣小組，安排專業技能訓練內容，落實定期讀書匯報和小組討論制度。這對于學生堅定專業學習方向、提高專業認知和認同、提升綜合素質的作用是明顯的。

4 結束語

本文在對接教學質量國家標準的基礎上，結合學科發展方向，突出航空辦學特色，提出地理信息科學航空測繪方向的應用型人才培養目標，在五大課程模塊中全面置入航空特色課程體系，并特別對專業實踐類課程進行改革，學生專業實踐能力得到較大提升，競爭力不斷增強。今后將進一步在擴大航空辦學特色、打造航空類優質實踐課程、重視課程思政建設、廣泛開展國內國際教學經驗交流等方面下功夫，通過打造一流專業，全面提高本科教學質量，切實提高學生專業技能，培養優質特色的GIS人才。■

參考文獻

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