地理信息科學專業學生課程競賽方案研究

齊少群　煙貫發　那曉東　張玉紅　王彤

【摘要】隨著地理信息技術的不斷發展，對地理信息科學專業的人才培養需求也越來越高，社會需要具有扎實理論基礎同時具備熟練實踐技能的地理信息專業型人才，因此，采用新的教學方法引導學生強化實踐環節變得尤為重要。本文在探討地理信息科學專業特點及課程設置計劃的基礎上，結合哈爾濱師范大學地理信息科學專業的人才培養模式，分析并設計了地理信息科學專業學生課程競賽實施方案。從地理學基礎理論知識、地理信息基礎知識、地理信息應用、地理信息開發四個方面進行了探討，設計了六個專業課課程競賽方案，為高校地理信息科學專業的課程建設和人才培養提供有益參考。

【關鍵詞】地理信息科學? 競賽方案? 研究

【基金項目】哈爾濱師范大學高等教育教學改革研究項目“競賽驅動下地理信息專業學生創新創業實踐能力培養體系研究”，項目編號：XJGY2020006。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）07-0154-03

1.引言

地理信息科學專業（geographic information science），原為地理信息系統專業，研究地理信息采集、分析、存儲、顯示、管理、傳播與應用，及研究地理信息流的產生、傳輸和轉化規律的一門科學[1]。地理信息科學是近二十年來新興的一門集地理學、計算機、遙感技術和地圖學于一體的邊緣學科，主要培養具備地理信息科學與地圖學、遙感技術方面的基本理論、基本知識、基本技能，能在科研機構或高等學校從事科學研究或教學工作，能在城市、區域、資源、環境、交通、人口、住房、土地、災害、基礎設施和規劃管理等領域的政府部門、金融機構、公司、高校、規劃設計院所，從事與地理信息系統有關的應用研究、技術開發、生產管理和行政管理等工作的高級專門人才[2-5]。地理信息科學專業發展迅速，目前，全國已有一百多所大學開辦了該專業或設置了相關課程。地理信息科學專業應用領域廣、實踐性強，在地理信息科學專業人才培養過程中，課程競賽是一個有效的教學手段[6-7]。按照課程體系內容和社會就業需要，有針對性地在特定學期建立面向某類專業課程內容的專業內部學習競賽，有助于學生對地理信息理論知識的學習和實踐技能的掌握[8-9]。本文對地理信息專業學生課程競賽方案進行研究，以期對地理信息專業課程建設及人才培養提供參考。

2.地理信息專業教學特點

地理信息科學是一門基礎理論和實踐操作高度集成的學科，要求學生對地理學、管理學的理論知識具有扎實的基礎，同時要求能夠對計算機軟件、信息技術等實踐性強的內容熟練掌握[10-12]。因此，在教學過程中要注重采用多元化教學方法和實踐環節相結合，不能單純依靠課堂講授、課后作業的傳統方式。其中實踐環節是能夠強化學生記憶、鍛煉學生具體專業技能的重點環節，通過實踐帶動學生對理論知識進行主動理解與學習具有很好的效果。在諸多實踐方法中，課程競賽是一個操作便捷、參與度高、受眾面廣的有效教學方式。通過課程競賽，可以將知識內容和操作技術貫穿于競賽題目中，摒棄了傳統的說教方式，改為學生在競賽過程中根據自身具體情況有針對性地主動學習，既鍛煉了學生的實踐能力，又強化了理論知識的理解與應用，教學效果良好。

3.地理信息科學專業課程設置

地理信息科學專業是以地理學、測繪科學、計算機科學、管理科學等多學科為基礎的一門新興學科。地理信息科學專業的從業人員要求具有扎實的地理學理論基礎，同時要具備深厚的信息技術背景和熟練的計算機操作能力。因此，在課程設置上要充分考慮到多方面的需求。

本文作者所在單位為哈爾濱師范大學，哈爾濱師范大學地理信息科學專業立足于地理學基礎理論，同時注重結合計算機技術和信息技術，建立理論和應用實踐相結合的課程體系，分為基礎部分、GIS應用部分和GIS開發部分。在基礎理論方面，開設高等數學、線性代數與概率論、自然地理學基礎、測量學、計算機基礎及應用、數據結構、地圖學等課程。用于夯實學生的理論基礎，使學生具備地理學基本理論知識和背景知識、培養學生地理學思想和地理學思維方式。同時，培養學生對計算機技術的基本應用技能，建立對計算機程序設計與算法分析的基本思維。在GIS應用方面，開設衛星定位導航技術、GIS空間分析、遙感應用、ArcGIS應用、遙感圖像處理、空間地理信息統計分析等課程。用于建立學生對地理信息及遙感應用的課程知識體系，使學生能夠應用Arcgis等軟件進行基礎地圖的處理生成以及空間分析操作，能夠應用ENVI等應用軟件對遙感影像進行數據預處理、校正、解譯、分析等操作。在GIS開發方面，開設計算機語言（C）、Java程序設計、C#程序設計、數據庫技術、網絡GIS原理與應用、ArcGIS Engine開發等課程。用于建立學生基本的軟件開發知識體系以及對GIS軟件開發的特色應用。使學生能夠應用編程語言和地理信息二次開發環境對網絡GIS和桌面GIS軟件開展應用。

4.地理信息科學專業課程競賽方案

地理信息科學專業以地理學科理論知識為基礎，結合計算機、信息、人工智能等新技術的發展，培養學生在數據存儲、空間數據挖掘、空間分析、人工智能決策應用等方面的專業技術和實踐能力。因此，對于地理信息科學專業本科生競賽計劃的制定要綜合考慮到地理知識、計算機及信息技術等多方面。結合培養計劃目標和課程體系內容，分6個學期制定了6項專業知識技術競賽。

4.1地理學知識競賽

此競賽計劃在第一學期期末開展，面向大一學生，主要針對“自然地理學”“人文地理學”“地球科學概論”課程的理論知識內容進行知識競賽。學生以3～5人的小組形式參賽，通過筆試初賽的方式進行篩選，最終確定進入決賽的小組。決賽采用現場抽簽答題、搶答等方式，最終確定比賽結果。

本競賽目的在于使學生加深對地理學的了解，激發學生對地理學的學習興趣。通過競賽引導強化學生的地理學背景知識，解決理科生地理學基礎知識薄弱的問題。目前，地理信息科學專業主要面向理科生高考生招錄，而理科生在高中的時候對地理課的學習僅局限于會考合格的要求，沒有像文科生那樣的學習深度和學習時間。多數學生存在對地理學課程和基礎知識認識不深、了解不多的現狀，通過地理學知識競賽來設計趣味知識問答，可以促進學生對地理科學及相關背景知識的了解。

4.2地理信息基礎知識競賽

此競賽計劃在第二學期期末開展，面向大一學生，主要針對“地圖學”“地理信息系統原理”“測量學”課程的基礎知識內容進行知識競賽。學生以3～5人的小組形式參賽，通過筆試初賽的方式進行篩選，最終確定進入決賽的小組。決賽采用現場抽簽答題、搶答等方式，最終確定比賽結果。

本競賽目的在于使學生加深對地理信息科學的了解，使學生對地理信息有一個初步認識。地理信息科學專業是集成地理學知識和計算機技術的學科，應用性和實踐性都很強。在競賽中將地理信息科學的知識和技術與應用性成果和案例相結合，將地理信息的應用性、成果、案例向學生深入展示。通過地理信息基礎知識競賽使學生對地理信息專業的知識內容、課程體系、應用前景、就業方向有一個初步的理解和基本的判斷，以此來引導、帶動學生選擇感興趣的專業應用領域和學習方向。

4.3地理制圖競賽

此競賽計劃在第三學期期末開展，面向大二學生，主要針對“地圖學”“計算機輔助制圖CAD”“地圖設計與輸出”課程的基礎知識和實踐技術進行競賽。學生以3～5人的小組形式參賽，通過對地圖進行設計與處理進行評比，不分初賽、復賽，只對最后提交的地圖效果圖進行最終評選。本競賽目的在于使學生加深對地圖學理論的理解及地圖制作操作的實踐能力，提高學生在地圖頁面布局、比例尺設置、地物要素標記展示等方面的熟練程度。通過競賽的選題內容作引導，強化學生的制圖能力，同時，以實際出圖效果作對比，分析不同學生之間的差異性，以及造成實踐效果差異的原因，進而對基礎課程的教學環節進行調整。

4.4遙感技術應用競賽

此競賽計劃在第四學期期末開展，面向大二學生，主要針對“遙感概論”“遙感數字圖像處理”“空間數據采集與管理”“遙感圖像處理實踐”課程的基礎知識和實踐技術進行競賽。學生以3～5人的小組形式參賽，通過對遙感數據進行處理實踐的方式進行初賽篩選，最終確定進入決賽的小組;決賽采用現場抽簽答題、搶答等方式進行。最終比賽結果采用初賽技能實踐操作與決賽理論知識問答各占一定比例的方式折算。

本競賽目的在于使學生加深對遙感技術的基本理論和實踐技能的理解。通過初賽強化學生對遙感影像數據的實踐操作，提高學生對數據裁剪、融合、校正、遙感解譯等操作的熟練程度。通過決賽知識問答強化學生對各個實踐操作環節的理論知識的理解，使學生知其然，也知其所以然，在熟練操作的基礎上梳理涉及到的理論知識。

4.5 GIS應用開發競賽

此競賽計劃在第五學期期末開展，面向大三學生，主要針對“GIS應用與開發”“空間數據庫”“GIS綜合應用實訓”“GIS設計開發實踐”“Python程序設計”“C#程序設計”“VC++”等課程的基礎知識和實踐技術進行競賽。學生以3～5人的小組形式參賽，通過對某一行業應用進行程序設計，建立GIS應用軟件系統，實現目標功能。GIS應用開發競賽分為桌面端應用程序開發和網絡GIS開發兩大類，競賽不分初賽復賽，從應用效果、軟件功能完備性、界面設計等方面對整體系統進行一次性評分。

本競賽目的在于使學生加深對GIS軟件開發的基本理論和實踐技能的理解。通過競賽強化學生對GIS軟件開發與應用的實踐操作，提高學生對程序設計、空間服務發布等操作的熟練程度，拓展學生對GIS的應用視野和知識背景。通過開發競賽引導學生強化對地理信息軟件開發的學習，掌握各類編程語言和軟件開發工具的使用，為將來的高質量、高薪就業打下堅實的基礎。

4.6測量技術競賽

此競賽計劃在第六學期期末開展，面向大三學生，主要針對“測量學”“數字攝影測量”等課程的基礎知識和實踐技術進行競賽。學生以3～5人的小組形式參賽，通過對某一特定區域進行戶外測量或攝影測量來完成不同類型的地圖成果。測量技術競賽分為戶外測量和數字攝影測量兩大類，競賽不分初賽復賽，從成圖效果、精準程度等方面對最終成果進行一次性評分。

本競賽目的在于使學生加深對大地測量的基本理論和實踐技能的理解。通過競賽強化學生對測量工具和測量軟件的實踐操作，提高學生對大地測量、水準測量、攝影測量等操作的熟練程度，提高學生的綜合測繪能力。通過本競賽，引導學生學習測量工具和測量結果處理軟件的使用，尤其是航空傾斜攝影的學習，拓寬學生的就業面和就業選擇。

5.結束語

隨著地理信息技術的不斷發展，對地理信息科學專業的人才培養需求也越來越高，地理信息科學專業的人才培養要考慮采用更多的新思路、新方法，以便加強學生的主動學習能力、應用實踐能力和專業背景思維。本文根據哈爾濱師范大學地理信息科學專業的學生培養方案和課程設置內容進行課程競賽的設置，從地理學理論知識、地理信息應用領域、地理信息開發領域三個方面展開研究。根據本科生四年間授課進展建立對應的課程競賽計劃方案，以期促進學生的學習實踐、增強學習效果，為地理信息科學專業的人才培養和社會服務構建可行的教學方式。

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作者簡介：

齊少群（1983年-），男，講師，博士，主要研究方向：3S技術及其應用。