測繪工程專業GIS課程群建設與教學改革探索

王秋玲 劉軍 張曉博 李峰 李佳樂

摘 要：近年來，大數據、智慧城市、數字孿生等高新技術的發展對GIS人才培養提出了新的要求。本文首先分析了測繪工程專業GIS課程體系理論實踐教學體系存在的問題，基于分層教學法構建了測繪工程專業的GIS課程群體系，繼而提出了基于OBE理念的GIS實踐教學體系。經過筆者高校在教學實踐中的驗證，這種改革措施在GIS專業人才培養中取得了一定的成效。

關鍵詞：地理信息系統；課程群；分層教學法；OBE理念

地理信息系統（Geographical Information System，GIS）作為一門空間信息科學與技術，廣泛應用于國土資源監測、自然災害評估、實景三維建設等領域，并與大數據、云計算、數字孿生技術等深度融合發展，技術發展日新月異，應用行業無處不在［12］。據中國地理信息產業發展報告顯示，近年來我國地理信息產業規模持續擴大，行業總產值增速穩中求進，2017—2021年我國地理信息產業總產值復合增長率為11.5%，已成為我國數字經濟新的增長極。

課程群是指以現代教育思想、理論為指導，圍繞專業人才培養目標，為完善學生的知識、能力、素質結構，將專業培養方案中的知識、方法、問題等方面具有邏輯聯系的若干課程重新規劃、整合構建而成有機的課程系統；課程群建設打破了課程間的壁壘，強化了課程之間的關聯性和傳承性［34］。中國礦業大學等高校構建了測繪工程專業的“3S”課程群，旨在優化與梳理測繪工程專業GIS與其他核心課程之間的內在關系［56］。劉萬青［7］、王金鑫［8］等學者提出了構建GIS本科專業標準化骨干課程群建設思路，提出了GIS專業骨干課程群建設方案。很多高校開展了GIS課程群建設教學改革的探索，均取得了一定的成果。

筆者所在高校隸屬于中國地震局，是一所以防震減災為特色的應用型本科院校。目前，由于缺乏系統性的規劃，測繪工程專業GIS教學普遍存在部分課程之間銜接不暢、實踐教學環節設置較少、教學內容陳舊、師資經驗不足等問題，針對筆者所在院校的人才培養定位，目前應梳理GIS課程體系理論與實踐課程的設置與內容安排，加強課程群理論與實踐教學方案的實施，為測繪工程專業申請工程教育認證奠定基礎。

1 GIS課程群體系構建方法

1.1 基于分層教學法的GIS課程群構建

針對GIS學科理論性強、地圖投影煩瑣、數據結構復雜、算法繁多的問題，調研社會對測繪工程專業畢業生GIS知識的需求，結合我校防震減災的人才培養定位，構建測繪工程專業GIS課程群。構建GIS課程群時考慮學生的學習興趣，按照“基礎—提高—應用”的分層教學模式構建GIS課程群。技術路線圖如1所示。方案實施時應理清課程群內各課程間的授課順序，梳理相關知識點之間的內在聯系，加強課程之間的連貫性，修改課程群教學大綱和課內實驗大綱。

圖1 GIS課程群設計思路

1.2 優化課程體系，完善教學內容

（1）整合線上線下課程資源，做好課程知識銜接。一是消除“地圖制圖學”和“GIS原理及其應用”課程的重復章節。二是針對部分對GIS感興趣的同學，可以通過選修“GIS軟件應用”“GIS二次開發”等課程，加強GIS綜合應用能力和系統設計與開發能力。三是針對于特別優秀的學生，可以指導獨立設計GIS軟件項目或參加GIS大賽，充分鍛煉學生的創新實踐能力。

（2）充分運用在線教育資源彌補線下授課不足。在教育部“愛課程”平臺有15門與“地理信息系統”有關的課程資源，有6門與“地圖學”或“地圖制圖學”有關的課程資源，這些在線課程經歷多輪授課迭代，課程資源豐富完善，可以作為理論課程的補充學習材料。

（3）緊跟科學前沿，深挖課程中蘊含的思政元素。地理信息相關課程中蘊含的課程思政元素主要包括我國地理信息事業發展歷程、橢球和坐標系統的建立、地理信息安全等內容。如在講解“常用地球橢球體參數”時，以中國在不同歷史時期建立的大地坐標系為時間脈絡，講解大地坐標系的地球橢球體參數有何不同。這一教學過程增強學生的科技自信和民族自豪感。

2 GIS實踐教學體系改革探索

2.1 基于OBE理念的GIS實踐教學體系構建方法

基于產出導向的教育（Outcomebased education，OBE），又稱為成果導向教育，是指教學設計和教學實施的目標是學生通過教育過程最后所取得的學習成果［9］。近年來，不少高校在人才培養方案修訂時均借鑒了OBE理念。為了彌補GIS課程群實踐教學體系的不足，切實提高學生GIS綜合應用能力，采用OBE理念改革GIS課程群的實踐教學體系，技術路線圖如圖2所示。

圖2 基于OBE導向GIS實踐教學體系構建流程

2.2 校內實踐平臺探索

在“地圖制圖學”“GIS原理及其應用”等專業必修課中設置課內實驗，如表1和表2所示。課內實驗的設置可以趁熱打鐵，快速強化學生對理論知識的理解，提高學生的GIS軟件操作水平。隨著國產地理信息軟件的發展，以SuperMap、MapGIS等為主的國產地理信息軟件快速發展，近年來筆者所在高校注重將國產GIS軟件引入本科生課堂教學中，這有助于提升學生的科技自信，保護我國地理信息安全。

2.3 校外實踐平臺探索

筆者所在學校借助“環京”地理位置優勢，近年來在多家知名地理信息企事業單位建立實習基地，如地圖出版社、超圖軟件、易智瑞公司、中色測繪等。利用暑期小學期，打造“認識實習—專業實習—生產實習—畢業實習”環環相扣的校外實踐平臺，校外實踐平臺建設情況如表3所示。

2.4 學科競賽與創新創業指導

近年來筆者所在院校組織學生參加了形式多樣的GIS學科競賽，如2021、2022年連續兩年取得全國大學生GIS應用技能大賽全國二等獎。自2021年連續三年組織學生參賽，其中20余人取得了地理信息技術與應用水平等級證書。組織學生參加SuperMap杯GIS大賽、ESRI杯全國大學生GIS軟件開發競賽等。此外，結合本科生研究興趣，指導本科生自由組隊參加大學生創新創業項目。以賽促學、以賽促教、以賽促創，通過參加GIS學科競賽和創新創業項目，大幅度提高學生的創新實踐能力。

3 教學改革成效

（1）教學效果學生成績與評教結果成效顯著。通過構建GIS課程群，打通理論課評價方式；調整實踐教學環節，切實提高學生的GIS應用水平。2020—2022年近三年的“GIS原理及其應用”課程學生平均成績分別為75分、80分和78分，GIS課程群中其他課程成績也有所提升。GIS課程群中課程評教得分及排名如表4所示，除2021—2022學年第二學期線上上課外，任課教師評教得分及排名也在逐年提高。

（2）考研與就業選擇方向多元化發展。傳統測繪工程專業學生考研和就業以工程測量、大地測量方向為主，近年來在GIS課程群構建和實踐教學體系改革下，筆者所在院校測繪工程專業學生考研正在向GIS方向轉變，就業時有更多的學生選擇空間數據入庫、空間數據處理和分析等相關工作。

（3）青年教師培養與提高。圍繞著GIS人才培養的目標，近年來筆者所在院校青年教師積極參加各類講課比賽的教學交流活動。其中，榮獲2021年度河北省教師教育教學信息化交流活動一等獎、第六屆全國高校GIS青年教師講課競賽三等獎、2022年度河北省教師教育教學信息化交流活動二等獎和三等獎、全國高校青年教師GIS研討班微課展示二等獎等榮譽。

結語

當前我國地理信息產業正處于蓬勃發展時期，對GIS人才的需求迫切。應用型本科院校應以行業需求為目標，培養實踐型、應用型、創新型的高素質地理信息人才。近年來，筆者所在高校通過構建GIS課程群，打造“課內到課外”一體化的理論實踐人才培養體系，在GIS人才培養方面取得了一定的效果。

參考文獻：

［1］龔健雅，秦昆，唐雪華，等.地理信息系統基礎［M］.第二版.北京：科學出版社，2019.

［2］張書亮，李發源，楊昕，等.“地理信息系統原理”一流本科課程建設的探索與實踐［J］.地理信息世界，2021，28（01）：711.

［3］周愛華，付曉，何丹，等.地理信息科學專業課程群建設探索［J］.測繪與空間地理信息，2017，40（07）：4849+53.

［4］張麗萍，劉東升，林民.“課程群”教學管理體系的建設與實踐［J］.內蒙古師范大學學報（教育科學版），2013，26（03）：6164.

［5］趙學勝，陳宜金.測繪工程專業“3S”課程群的設置與探索［J］.礦山測量，2017，130（01）：57.

［6］杜子濤，顏樹強，楊小明，等.立足基礎面向應用型人才培養，探索構建測繪工程專業“3S”課程群［J］.科技咨訊，2013（31）：171172.

［7］劉萬青，李天文，王旭紅，等.理科高校GIS本科專業標準化骨干課程群的建設思路及推薦方案［J］.高等理科教育，2011，96（02）：104106.

［8］王金鑫，周振紅，張成才.工科GIS專業建設若干問題辨析［J］.測繪科學，2012，37（01）：206208.

［9］Spady W.Outcomebased Education：Critical Issues and Answers［M］.Arlington：The American Association of School Administrators，1994.

基金資助：防災科技學院教育研究與教學改革項目（JY2021B18）

作者簡介：王秋玲（1989— ），女，漢族，山東菏澤人，碩士，講師，注冊測繪師，主要從事災害測量與數字減災方面的教學與科研工作。