一流專業建設背景下地理信息科學專業本科生科研能力提升探索

摘" 要：提升當前高等教育中本科生的科研能力與創新精神是國家一流本科專業建設的重要組成。該文探討如何通過教學改革與人才培養模式，以提升地理信息科學專業本科生的綜合科研能力。通過對現有教學模式的分析與總結，提出“一條主線，三個理念，四類學習和多種途徑”的教學改革策略，旨在增強科研創新意識，激發科研興趣，完善科研培養評價體系和激勵制度，提升綜合科研技能，以及培養他們的創新思維和團隊協作能力。該文所提出的面向本科生科研能力提升的教學改革策略對國內高校地理信息科學專業本科生科研能力培養模式具有一定的參考價值。

關鍵詞：地理信息科學；雙萬計劃；一流本科專業；科研能力；創新精神

中圖分類號：C961" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-000X（2025）09-0034-04

Abstract： Enhancing the scientific research ability and innovation spirit of undergraduates in current higher education is essential to constructing national first-class undergraduate majors. This paper aims to explore how to improve the comprehensive scientific research ability of undergraduates majoring in geographic information science by exploring the teaching reform and talent cultivation mode. By analyzing and summarizing the existing teaching mode， the teaching reform strategy of \"one main line， three concepts， four types of learning and multiple paths\" is proposed， which aims to enhance the awareness of scientific research and innovation， stimulate the interest in scientific research， improve the evaluation system and incentive system of scientific research， improve the comprehensive scientific research skills， and cultivate their innovative thinking and teamwork ability. The aim is to promote awareness of scientific research innovation， stimulate interest in scientific research， improve the evaluation system and incentive system of scientific research training， enhance comprehensive scientific research skills， and cultivate innovative thinking and teamwork ability. The proposed teaching reform strategy for undergraduates to improve their scientific research ability has a specific reference value for the cultivation mode of scientific research ability of undergraduates majoring in geographic information science in domestic universities.

Keywords： geographic information science; Two-Ten Thousand Program; First-Class undergraduate majors; research ability; creativity

教育部以建設面向未來、適應需求、引領發展、理念先進、保障有力的一流專業為目標，實施一流專業建設，即利用3年時間，建設一萬個國家級一流本科專業點和一萬個省級一流本科專業點[1]。截至2022年，共有11 761個專業被認定為國家級一流本科專業建設點，15 727個專業被認定為省級一流本科專業建設點，其中有40所高校的“地理信息科學”專業被認定為國家級一流本科專業。

地理信息科學專業是地理科學類下的本科專業，是融合了地理學、測繪科學和信息科學等于一體的交叉學科[2-3]。中山大學地理信息科學專業致力于培養具有地理信息科學基礎知識與工程實踐能力并存，具備地理學知識綜合運用能力和良好的深造潛力，具有系統開發、維護和管理能力，在“厚基礎、寬口徑、強實踐”的培養模式下，培養具有國際視野和創新精神，具有良好的知識技能結構體系，具有厚實專業知識的地理信息科學專業高素質復合型創新人才[4]。

隨著科學技術的快速發展，科研能力培養已經成為現代高等教育的重要組成部分，科教協同育人的理念被反復強調，并逐步形成完善的高水平科研支撐拔尖創新人才培養機制[5]。一流本科專業建設背景下的地理信息科學專業更需要注重專業基礎理論與創新科學技術緊密融合的教學模式，以及完備的大學生科研素質與創新能力培養機制。然而當前高等教育的教學模式往往忽視了本科生的科研能力的培養，導致本科生在畢業后面臨科研能力的不足，所學理論知識不能解決實際問題的情況。因此，探索地理信息科學專業科研創新教育教學改革成為了提升學生科研能力的重要途徑。本文以中山大學地理信息科學專業為例，分析現在培養過程中科研創新教育的主要問題和挑戰，并探索面向科研能力提升的教學改革與人才培養模式。

一" 地理信息科學專業本科生科研素質基本要求

對地理信息科學專業本科生而言，要具備從事科學研究的能力，必須達到以下方面的科學研究基本要求。

（一）" 扎實的理論基礎

理論知識是科學研究的基礎，有助于從宏觀角度理論和把握科研工作的方向[6]。同時理論知識可以增強研究者對自然界的深入理解和認識，為應用技術的發展提供指導。地理信息科學專業本科生應該注重學習地理信息科學的基礎理論與知識，包括地理信息系統、遙感原理與技術、地圖制圖和數據庫原理等方面的知識。同時也要結合研究工作的需要，適當學習地理科學、測繪科學與技術、計算機科學等領域的部分基礎理論。

（二）" 全面的專業技能

從事科學研究的研究者必然要具備全面的專業技能。專業技能是實現科學研究的唯一途徑[7]。地理信息科學領域從事科學研究需要具備良好的數學方法與分析技能，包括對高等數學、線性代數、概率論與數理統計，以及地理學中的數學方法等的知識掌握和靈活應用；需要具備良好的計算機科學相關技能，包括軟硬件方面的技能，尤其是針對操作系統、編程語言、核心軟件等方面的熟練操作能力；需要基本良好的地理信息科學專業實踐技能，包括遙感、GIS、測繪領域的基礎軟件的使用，以及相關空間數據采集與野外調查硬件設備的使用能力等。

（三）" 良好的團隊協作

地理信息科學領域的科學研究是一項復雜且艱巨的群體腦力勞動，通常涉及多個復雜的步驟，包括數據采集、數據分析、實驗過程以及科研成果凝練等，需要科研人員之間進行深度的分工與合作，從而可以提高研究的效率和質量。從事科學研究的工作人員需要具有良好的團隊協作精神和團隊協作能力，可以更高效地去實現科研團隊中的分工合作、知識共享、創新思維和促進交流等方面工作。

（四）" 端正的科研態度

地理信息科學領域的科學研究中端正的科研態度是成功的關鍵要素，研究者應該具有積極端正的科研態度，對科學研究過程中的發明、創造、學術成果等心存敬畏，通常需要嚴格遵守科研規范與學術道德，并以其作為個人開展學術工作的行為準則。端正的科研態度也體現出研究者對所從事的研究工作的熱愛，對研究成果的負責，對科研合作者的尊重，并可以保持研究工作所取得的創新研究成果的質量和推動科學技術的進步。

（五）" 主動的學習能力

主動學習能力對地理信息科學領域的科研工作至關重要，一方面，研究者需要具備發現問題和解決問題的能力，此時主動性非常關鍵，且科學研究是一個不斷發展的過程，需要科研工作者具備持續學習的能力；另一方面，地理信息科學領域的研究工作涉及到一定的計算機科學領域知識，具有迭代速度快，知識有效期短等特點，更加要求研究者要與時俱進，積極主動學習更新個人理論和技術體系和能力[8]。主動學習能力強的科研工作者能夠保持對新知識的敏感度，不斷更新自己的知識體系，適應科學研究的發展需求。

二" 現狀培養的主要問題與挑戰

中國高等教育中對地理信息系統（科學）的相關教學工作開始于20世紀80年代，在2012年教育部印發的普通高等學校本科專業目錄中，更新為地理信息科學專業[9]。經過幾十年學科發展與專業建設，現在國內有超過200家高校開設有地理信息科學專業，中山大學是國內最早開設本科專業并招生的高校之一。2020年經教育部評估中山大學地理信息科學專業，被認定為國家級一流本科專業建設點。通過對中山大學近年來的本科培養方案修訂和本科教學工作的分析，發現當前針對本科生科學研究能力和綜合素質方面還存在以下問題。

（一）" 對科學研究定位不準確

本科生對科學研究的概念不清楚，對研究的目的意義不明確。雖然在課程教學中講授了前沿的科研成果，但總體來講本科生對自身的專業能力認知不夠，覺得創新的科研工作都是研究生及以后學習和工作階段的主要任務，與本科生關系不大；同時受限于培養方案的限制，學生對個人興趣專業領域的基礎學習時間不夠，導致本科生經常會出現無法主動發現研究問題、研究目標模糊、研究方法和技術路線不合理，以及研究成果的學術價值不高等問題。

（二）" 對科學研究要求了解不全面

一方面本科生針對科學研究基本方面的學術規范與學術道德等了解不夠，這方面很多高校針對研究生有相關文件和學習資料，但很少面向本科生有相關文件；另一方面本科生對科學研究的系統性、創新性、實踐性、合作性等多方面的要求也知之甚少，缺少一門課程集中講授相關知識。

（三）" 對科學研究活動和技能不熟悉

本科生對各種類型的科學研究活動（包括學術交流、學術匯報、野外調查、科研成果和寫作與發表等）不熟悉、不了解科研活動的目的、流程、意義和收獲等，雖然也參與了部分科研活動，但在活動中的表現不夠理想。同時在基本科研技能方面的學習和鍛煉機會也不夠，體現在缺乏實驗技能、缺乏數據處理能力、缺乏文獻檢索技能、缺少論文寫作能力等[10]。

（四）" 教學過程中科研環境與條件不完善

良好的科研環境與條件是支撐科學研究工作順利開展的前提條件。雖然近些年從教育部、大學到各個專業學會、公司等，針對本科生科研的關注和投入逐漸增多，包括像大學生創新創業計劃在內的一系列面向本科的科研項目和專業競賽等[11]。然而本科生仍然面臨著一些缺乏實驗設備、經費不足或不知道如何使用經費、缺乏科研導師的關注與全面指導等問題，一定程度上也制約了本科生的科研創新工作。

三" 科研能力提升探索與主要策略

本文基于自2016年以來面向中山大學地理信息科學專業本科生以及地理學碩士研究生開設的文獻檢索與論文寫作課程，總結了現狀問題，并探索了提升地理信息科學專業本科生的科研能力的主要策略，即一條主線、三個理念、四類學習以及多種途徑的“一三四多”模式。用以指導中山大學地理信息科學專業本科生科研綜合能力提升與科研創新。

（一）" 一條主線

以中山大學新時期培養引領未來的復合型高層次創新人才和全面提高人才培養質量作為教學改革主線。通過本科生培養方案調整、課程教學優化、科研知識傳授、實踐教學提升、科研條件完善和教師隊伍建設等多方面的改革與探索，服務于本科生教學與人才培養，以期提升地理信息科學專業本科生綜合科研能力，提高人才培養質量。

（二）" 三個理念

以“三全育人”“五育并舉”和“一流專業建設”為本項教學改革探索的工作理念，指導地理信息科學專業本科生人才培養模式與工作。始終在教學改革全過程貫徹和落實這三個理念，堅持立德樹人、提升教學質量、培養服務于中國發展的高素質人才。

（三）" 四類學習

為了提升地理信息科學專業本科生綜合科研能力，本文探索了四類學習，其中的關系如圖1所示。

圖1" 面向地理信息科學專業本科生的四類學習

1" 理論基礎學習

地理信息科學專業的科研創新要以理論基礎為指導，在人才培養方案中要突出地理學基礎知識、數學基礎知識、計算機科學基礎知識和測繪科學與技術基礎知識的相關課程的教學工作。在課程設計方面要凸顯出系統化、邏輯化的特點，以及本高校的教學特點和學科專長，同時要提供全面的相關學科基礎理論課程供學生選修/輔修等。在基礎知識傳授教學中，尤其需要注重培養本科生的空間意識和地理思維，并對自然地理環境六要素“大氣、水、巖石、生物、土壤、地形等”的系統學習和準確掌握。針對一些前沿知識和熱門研究方向能夠及時傳授給學生，例如人工智能、數據挖掘、大數據等。

2" 實踐技能學習

實踐技能是考察學習“學以致用”能力重要標準，也是“解決問題”的唯一途徑。對于本科生科研工作而言，需要通過專業軟件熟練操作能夠將理論課程所學知識與實際問題結合；通過程序設計與開發能夠實現個人的創新方案和研究方法實現；通過對科技文獻的檢索與閱讀能夠掌握當前的研究水平并開展總結和評述工作；通過對數據分析軟件的學習和使用能夠獨立開展科學數據的分析，通過科技圖表制作軟件的學習能夠以規范的圖表展示個人研究結果。通過實踐技能的學習，針對地理信息科學專業本科生開展科研工作的實踐能力基本要求可以包括為：掌握1～2門計算機編程語言；能夠熟練使用科學數據分析、計算以及辦公軟件等；能夠精通本專業的遙感、GIS和測繪領域專業軟件；具備使用文獻檢索和管理軟件的能力。

3" 科研規范學習

科研規范是每一位科研工作者都需要掌握的行為準則，可以保障研究工作的可靠性、準確性和可重復性等。對本科生的科研培養，需要讓他們學習學術規范的基本要求，需要了解和掌握學術道德，需要擁有科學精神。另外必須掌握科研工作中有關選題、論文寫作與發表、科研成果總結與匯報方面的要求，知道有關論文署名、一稿多投、抄襲與引用等的規范和行為指南，這些才是培養創新型科研工作者的必備條件。

4" 綜合寫作學習

科學研究的學術成果最重要的展現形式就是科技論文以及學術匯報。而且學術寫作和學術匯報是持續性學習的過程，應用場景多，很難短期速成。本科生需要學習和了解什么是期刊論文、學位論文、會議論文和綜述論文，并了解這些文體的基本寫作要求，能夠根據課程所學開展寫作練習。

（四）" 多種途徑

1" 激發本科生科研興趣

興趣是引領本科生科研創新的首要條件，可以通過組織科研分享會、第二課堂、學術講座、支持本科生參加學術會議和組織本科生學術交流等多種方式激發本科生的科研興趣。

2" 強化本科生導師作用

雖然本科生導師制度在很多學校都已開展了很長時間，但效果不明顯。在科研工作中，導師的作用非常大，一對一地當面傳授科研知識的效果非常明顯，應更好地強化本科生導師制度，讓本科生可以得到博士研究生導師和碩士研究生導師的指導。

3" 鼓勵本科生科研項目

大學生創新創業計劃項目是當前很多高校都開展的面向本科的科研項目立項工作，要鼓勵本科生，尤其是高年級本科生積極參與“大創”項目中，通過項目申請書的撰寫、立項答辯和評審、開展研究工作和結題及匯報等全流程了解科研項目相關要求，從而鍛煉科研能力。

4" 推動本科生學科競賽

專業領域的面向本科生的學科競賽多種多樣，有以軟硬件操作為主，有以科研論文為主，有以專題任務為主，有以綜合匯報為主等多種形式。所有的學科競賽都是一個非常好的學習和鍛煉科研能力的機會，應該鼓勵本科生多參與，各高校也可以結合各自的特長積極組織和承辦學科競賽，發揮專業老師在競賽中的指導作用[12]。

5" 完善本科生科研環境

好的科研環境與科研氛圍是保障科研工作順利開展的重要條件，例如實驗室、專業儀器設備、圖書、文獻資料和地理空間數據等，同時也要設立科研獎勵機制，對科研活動中表現優秀的本科生給予獎勵，激發科研積極性。

6" 制定科研創新評價機制

評價機制是教學改革的重要環節，它不僅評價本科生的知識掌握程度，還評價他們的科研技能、創新思維和團隊協作能力。好的評價機制也是提升自主創新能力、完成高水平科研成果的重要依據。

四" 結束語

本科教學改革是地理信息科學專業本科生提升科研能力的重要途徑。通過系統梳理現有教學模式，構建了‘一主線三理念四類型多路徑’的教學改革框架。該體系以強化科研創新意識為核心，通過激發科研興趣、完善評價體系與激勵機制、提升綜合科研技能等路徑，著重培養學生的創新思維與團隊協作能力。本研究提出的地理信息科學專業本科生科研能力培養模式，可為國內同類高校相關專業教學改革提供有益借鑒。然而，教學改革是一個復雜的過程，需要我們持續地努力和探索。

參考文獻：

[1] 陳波.“雙萬計劃”背景下藝術設計類教育教學改革探究[J].教育現代化，2020，7（3）：46-48.

[2] 鄧敏，劉啟亮，石巖，等.地理信息科學專業高水平師資隊伍建設的探索與實踐[J].測繪通報，2023（7）：173-176.

[3] 亢孟軍，任福，蘇世亮，等.地理信息科學一流本科專業核心課程體系設計與實踐[J].測繪通報，2023（9）：165-170.

[4] 陳逸敏，劉小平，齊志新，等.地理大數據背景下空間分析課程教學改革探索[J].地理信息世界，2021，28（2）：12-15，39.

[5] 楊文濤，閆藝寧，劉賢趙.融合GIS學科特點的科技論文寫作課程教學研究[J].地理空間信息，2021，19（12）：147-149.

[6] 徐令宇，張杰，陳煒昀，等.土力學中飽和土滲流固結理論的教學方法研究[J].高教學刊，2023，9（21）：83-85.

[7] 李建輝，黨爭.GIS實驗課程“四化”教學模式的改革與實踐[J].測繪與空間地理信息，2023，46（6）：72-74.

[8] 杜允，袁曉平.主動學習導向的大學物理課堂教學改革與實踐[J].教育教學論壇，2021（43）：29-33.

[9] 李景文，姜建武，高二濤，等.測繪地理信息專業群人才培養模式探究[J].高教學刊，2023，9（15）：165-168.

[10] 吳浩，黎華，張建，等.“學訓賽創”四位一體的地理信息科學專業人才培養模式研究與實踐[J].高教學刊，2022，8（1）：156-159.

[11] 胡華科，鄭春燕，李曉俞，等.空間地理信息綜合實踐教學基地建設的探索與實踐[J].嘉應學院學報，2023，41（3）：106-112.

[12] 秦旭磊，王蘭，劉艷陽，等.新工科背景下圍繞學科競賽推進國家一流專業建設模式研究[J].高教學刊，2023，9（31）：34-37.