大數據背景下獨立學院“土地信息系統”課程教學改革研究＊

楊倩楠，張子博，陳 靜

（1.中山大學新華學院資源與城鄉規劃系，廣東 廣州510520；2.南陽農業職業學院現代教育技術中心，河南 南陽473000）

當前，隨著網絡技術的發展和信息處理要求的提高，自然資源管理已經由原來的圖紙型規劃管理轉變為以專業系統軟件和大數據為支撐的智能空間規劃管理[1]，以空間地理信息為核心的國土資源數據庫建設也成為“數字國土”中的重要任務之一，土地信息系統技術已成為自然資源專業學生的必備技能。但現有獨立學院“土地信息系統”課程的教學設計仍較為傳統，教學效果難以滿足大數據背景下的多源數據整合、網絡數據分析、信息技術應用與實踐等要求。與重點高校的研究導向不同，隨著教育部獨立學院轉設工作的不斷推進，如何培養掌握新型土地信息系統技術的應用型人才成為獨立學院課程教學亟待解決的問題。因此，剖析獨立學院現有“土地信息系統”課程教學中的問題，以新時代下的大數據應用為背景進行課程教學改革至關重要。

1 獨立學院“土地信息系統”課程教學問題

1.1 課程內容不適，教學體系不強

獨立學院“土地信息系統”課程通常依托于母體學校開設，包含36理論課時與36實驗課時，開設于大三上學期，但兩校辦學目的不同、學生素質不一、培養方案相異，借鑒母體學校開設的課程普遍存在內容不合適、體系難統一的問題。課程內容上，土地信息數據模型結構、編碼與土地信息分析模型、土地信息系統工程等內容理論性較強、內容偏難，獨立學院學生學習難度較大；教學多局限于軟件功能的學習和傳統地圖數據的處理，對于網絡空間數據、無人機攝影測量等新型數據處理技術講解有限，難以滿足大數據背景下的行業應用需求。教學體系上，實驗課內容前后缺乏聯系，較為零散，未能形成完整的實驗體系；理論課內容與其他相關課程聯系不強，未能有效銜接先導理論類課程和后續實踐類課程，如土地信息的空間數學基礎部分內容同測量與地圖學等先導課程內容重復，土地信息分析模型與同期計量地理課程缺乏聯系，土地信息的采集處理與可視化同后續土地利用與規劃課程缺乏銜接等。

1.2 教學方法落后，思維鍛煉缺乏

“土地信息系統”課程教學仍以傳統的老師講授+學生操作方式進行，以致于多數學生只會跟著實驗步驟做，缺乏實際問題分析、數據處理和解決問題的能力。具體表現為：①教學講解上，主要為無差別講授，特別是實驗類課程，學生基礎及理解能力不一，無差別講授使得能力較好的學生過早完成實驗內容，能力較差的學生始終落后于課程進度，難以最大化發揮實驗課程的實踐指導與思維鍛煉作用；②教學設計上，課后思考與總結過多，但課前思考及課中提問較少，特別是土地信息模型類課程難度較大，缺乏課前思考易使學生一開始就難以理解課程內容，課后總結仍是聽不懂的內容；③教學資源上，理論課程和實驗課程都以PPT講授為主，缺乏指導書、視頻等多樣化教學資源，學生課后查漏補缺難度較大。

1.3 考核方式單一，實踐評定有限

“土地信息系統”課程的考核方式一般為總評成績=40%平時成績+60%期末考核。其中，平時成績包括簽到、回答問題、實驗分數和課堂小測等，但“土地信息系統”實驗內容較多，平時成績細分到各項后，在總評分數中占比較少，難以形成有效的日常學習督促作用。期末考核主要是單一的閉卷考試或課程論文，然而采用閉卷考試多側重于理論知識考核，一方面獨立學院學生學習記憶疑難點知識難度稍大，極易出現大規模不及格情況，影響學生學習積極性，另一方面總評成績易存在理論與實操分數占比不平衡的問題[2]，難以使學生真正掌握土地信息系統的實際應用；期末采用論文則又易存在數據來源有限、論文選題重復、數據處理方法單一、文章重復率高等問題。

2 大數據背景下的獨立學院“土地信息系統”課程改革

隨著獨立學院轉設工作的不斷推進，母體學校將不再指導辦學并共享教育資源，新時代大數據背景下，應用型人才的競爭將更加激烈[3]，獨立學院迫切需要對“土地信息系統”課程的教學進行改革。根據課程教學問題，結合學生特點及行業發展情況，可從以下三個方面進行改革。

2.1 整合培養體系，改革課程內容

由于全系培養方案的調整，“土地信息系統”課程改為36理論課時+18實驗課時，一方面需增加空間地理信息技術和大數據的理論知識，另一方面又需學生能夠在有限的實踐課時內掌握應用技巧，并能與其他課程內容相銜接。因此課程內容上，需結合“地理信息系統”“遙感概論”“測量與地圖學”等先導課程刪減重復和相對過時、復雜晦澀的理論知識[4]；加入新技術和大數據相關知識，形成與新知識和實踐課程密切相關的理論教學方案[5]。培養體系上，加強課程內理論知識與實驗內容的前后聯系，具體以某區域為例進行土地利用現狀數字化、建庫、出圖、變化分析與模擬等一系列實驗[6]，使學生系統掌握土地信息分析技術；建立實驗課程與后續課程的聯系，可將土地利用現狀實驗的研究區域調整為與土地利用規劃外業調研相近的區域，使學生上學期學習現狀圖矢量繪制及數據庫建設，下學期即進行外業調查和規劃圖繪制，此外，也可將土地定級估價等空間分析實驗與計量地理、社會調研實踐課程相結合，上學期學習完空間數據處理和分析方法，下學期即可實地調研分析區域，進行課程成果的完善和深化。

2.2 結合新型技術，改革教學方法

大數據除傳統地圖信息處理外，更要求學生具有對網絡數據、社會經濟數據和信息分析模型進行處理與分析能力，因此教學內容中增加了CA-Markov模型、開放數據獲取、無人機等新型數據技術與方法，則教學方法也需對照改革。考慮到原有實驗對部分學生已經有一定的學習難度，加入新方法后更會增加學習難度，因此教學方法應當從原來的無差別、無思考講授改為分層[7]、互動、啟發式教學，并需綜合運用室內、室外和互聯網教學資源，具體如下：①將實驗內容根據難易程度分層為基礎實驗[8]、綜合實驗和進階實驗。②將學生分為3～5人的學習小組，以小組為單位完成實驗，其中基礎實驗由組內平均分區域完成，綜合實驗由組內學習快的學生帶學習慢的學生完成，進階實驗以組內學習快的同學為主、學習慢學生為輔完成，同時每個實驗需上交小組成員打分表，納入最終成績。以根據實驗貢獻度公平確定個人實驗成績，由此可通過增強組內互動學習的方式減輕實驗內容增加帶來的學習負擔。然后，基于鍛煉學生思考和深入理解實驗步驟邏輯的角度出發，采用啟發式教學，即在每個實驗前增加實驗思考，使學生在實驗前先組內自主分析任務目標、熟悉實驗數據并嘗試自己設計數據處理流程與方法，而后教師再進行實驗思路及步驟講解，避免學生只會跟著步驟做，而不會進行實際問題的應用。③需綜合運用多種教學資源，針對一般實驗課程可形成包含實驗類型、先導問題、實驗數據、實驗步驟、實驗視頻的一套實驗指導資源，針對無人機可在校園內開展室外觀摩教學，針對課堂互動和測試可借助學習通教學平臺整合線上教學方法。

2.3 著眼實踐應用，改革考核方式

“土地信息系統”作為一門實踐應用類課程，應當綜合考量課程表現，并在后續課程中深化實驗成果，形成持續的學習動力。因此考核方式的改革可從如下幾個方面入手：①綜合考量課堂互動、理論知識、實驗內容、分析應用等教學目標合理設置總評成績，可設置為總評成績=10%日常表現（簽到、回答問題等課堂互動）+20%實驗操作+20%期末小測+50%期末考核，適當增加實驗操作的分數，做好過程評價。②由于課程需著重培養學生實踐應用能力[9]，且理論知識在“地理信息系統”“遙感概論”等課程上均有考核，因此理論知識可借助學習通平臺采用期末小測形式進行考核，期末考核仍以課程論文考核為宜，但需進一步細化論文選題方向、明確撰寫要求，并于課程第一周向學生公布，使學生一開始即帶著課程論文的任務和目的去學習。在實驗過程中確定選題、查找數據和分析方法，將課程論文的任務分解到學習的日常，避免論文選題單一、質量過低。③不以課程結束作為考核的終點，而是將實踐考核延伸到后置學習中，結合社會調查實踐、專業實習和畢業論文等內容進行課程論文內容的深化和實踐學習成果的轉化。對于比較好的成果，也可指導其參加地理科學展示大賽等專業比賽，使學生能夠從心理上認同、認可該課程，進而激發學習動力。

3 課程改革成效

當前，上述課程改革已經進行了2學年的試驗，初步顯現出了一定的改革成效。

3.1 與時俱進，優化課程體系

結合大數據的應用背景和培養方案的修訂契機，改革后的課程根據獨立學院學生特點統籌完善理論內容和實踐內容，一定程度上實現了對內外課程體系的優化：一方面刪舊增新，刪除重復、晦澀難懂的理論知識，緊跟大數據的學科前沿和實踐熱點，增加時空大數據、開放數據獲取、無人機攝影測量等新知識、新技術，做到與時俱進；另一方面承上啟下，課程內以同一區域的連續實驗操作貫徹始終，學生能較為系統地掌握操作技能，課程外將相關內容與先導課程和后續課程相銜接，構建起學科體系的知識結構網絡，學生能夠實現知識的整合。

3.2 主動思考，提升學習興趣

結合新知識的引入改革教學方法，形成教學資源豐富、講解針對性較強的教學方式，并根據具體內容對實驗課程進行分類，使學生分層、分小組、啟發式完成實驗內容。一方面避免了由于大數據教學內容的增加而導致的對于部分學生而言課程內容難度過大，在一定程度上實現差異化教學；另一方面可以提升學生學習興趣和實際處理、分析問題的能力。經過改革，課堂上已初步形成討論、互助、主動思考的學習氛圍，學生學習的熱情也有所提高，可以將學習的外動力轉化為內動力，避免了學生產生土地信息系統或大數據感覺太難、學不會、不想學的消極態度。

3.3 學以致用，促進成果轉化

實踐應用導向是獨立院校教學的主要目標之一，“土地信息系統”教學改革的最終成效也是實現土地信息系統的實際應用。改革之后，學生在具體應用上，能夠掌握基本的土地信息系統及大數據分析技巧，解決一定的土地資源調查、建庫、評價、分析等問題，土地利用與規劃課程成果相比以往專業性也更強；熟悉了數據三維建模、開放數據獲取、無人機攝影等大數據新技術，能夠接觸一定的行業熱點，并有部分學生參與了“房地一體”農村不動產發證無人機三維測繪工作；在后續課程和論文中能夠應用土地信息系統和相關大數據知識，論文選題豐富性有所提高，并進一步參加了專業競賽，實現課程教學成果的轉化。

4 結語

大數據背景下的“土地信息系統”教學改革，從課程內容、教學方法、考核評價等多方面統籌進行改革。通過改革，理論上使學生學習到土地信息技術和大數據的基本思想、內容，并能實現相關課程的知識關聯；技術上使學生學習到如何構建土地信息數據庫、進行模型分析、開放數據獲取和無人機攝影；講授上通過分層、互動和啟發教學使學生由一般模仿到主動探索，進而提升學生學習興趣和教師教學質量；實踐上使學生可以運用相關空間處理和分析技術參加競賽、撰寫畢業論文、從事相關實習工作等，鍛煉學生運用現代技術手段進行調查分析和實際操作的能力。當前，部分獨立學院的轉設工作已經完成，作為地理信息系統在土地管理方面的應用性學科，“土地信息系統”課程仍需緊跟時代發展和學生特點不斷優化課程內容和教學方法，最終使課程教學符合學科發展方向，人才培養緊跟行業實踐前沿，實現獨立學院應用型人才的培養目標。