地理信息系统专业建设的探索与实践

汤国安　龙　毅　李云梅

摘要：本文介绍了南京师范大学地理信息系统专业面对新兴学科教学中出现的问题，组织高水平教学团队，以系列教材建设为突破口，以课程建设为重点，全面推进教学改革，建设国内一流地理信息系统专业的经验。

关键词：地理信息系统；专业建设；教学改革

一、背景与建设思路

地理信息系统(以下简称GIS)是20世纪后期发展起来的一门新兴高新技术学科。作为地球系统科学的重要组成部分，它融合了地理学、计算机科学与技术、测绘科学与技术、遥感科学与技术、空间科学与技术以及管理科学等众多学科的最新科学理论与技术成就，形成一门新兴、前沿和交叉学科。GIS学科的产生与发展给地学、测绘、资源、环境等传统学科的理论与技术方法带来革命性的变革，带动了地理信息新兴产业群的形成，在国家信息化和国民经济建设各方面正发挥着越来越重要的作用。与此相适应，我国GIS高等教育也得到了快速发展，从1998年教育部设立GIS本科专业开始到2008年底，我国已有超过160所高等院校开办了GIS专业，形成了地理、地质、大气、农业、林业、测绘、计算机、通信等不同专业背景学科、院校竞相申办GIS专业的局面，呈现方兴未艾的发展势头。但是，迅速扩展的专业规模与师资力量明显不足的矛盾，学科交叉性与课程体系整体性的矛盾，快速发展的技术方法与理论提炼滞后的矛盾，以及教学对教材的急需与教材建设严重不足等矛盾也日益突出，集中反映了新兴、边缘、交叉学科发展初期的一些共性特征。

面对以上问题我们认识到：只有强化教师队伍建设，才能满足学科整体发展的要求；只有构建科学合理的课程体系，才能克服多学科交叉带来的难题；只有编撰好集科学性、系统性、实用性、可读性为一体的系列教材，才可能理清GIS的知识脉络，完善GIS从理论、方法到应用的课程与教学内容体系，并缓解我国GIS专业教材缺乏的急需；只有总结出创新的教学方法，才能化解学科理论方法快速变化带来的困惑。为此，我们确定了“面对新兴学科教学难题，组织高水平教学团队，以系列教材建设为突破口，以课程建设为重点，全面推进教学改革，建设国内一流地理信息系统专业”的战略构想，并将其作为地图学与地理信息系统国家重点学科建设的重点，同时申请承担了江苏省教学改革研究重点项目“面向国家级品牌专业的地理信息系统专业课程、教材一体化建设研究”，全面、深入地开展了以GIS专业课程与教材建设一体化为核心的GIS学科教改探索与实践。

二、探索与教改实践

针对GIS学科的特点，我们制定了“注重顶端设计、强化资源整合，依托科研优势反哺本科教学，通过系列教材与精品课程的互为依托，促进课程与专业建设水平全面提高”的专业建设策略。

1.科研反哺教学，推动科研、教学团队共同发展

依据“高校学科建设的根本目的是提高教学质量，教学改革是学科建设的一项核心工作”的学科建设指导思想，我们提出了将GIS专业建设，特别是课程与教材的整体建设，作为统一发展思路、确立教师定位、完善团队协作机制、营造优良的团队学科文化的突破口。同时，确立了依托国家重点学科和教育部重点实验室的科研优势，实现科研反哺教学的战略。通过制定“地理信息系统学科教学例会制度”、“重点实验室设立本科生科研开放基金制度”、“科研实验室对学生全面开放制度”、“本科生参与教师科研项目制度”、“本科生导师制度”、“本科生与研究生联合培养制度”等一系列规章制度，实践“科研思路反哺教学理念、科研实践反哺课程教学、科研成果反哺教材建设、科研基地反哺教学基地、科研学术活动反哺本科教学活动、科研实验反哺教学实验”的教学改革，取得显著成效。一支由国家教学名师引领，思想品质与学术素养好、科研能力强、教学水平高、年龄及知识结构合理的研究型教学团队已经形成。从而确保了科研与教学相互促进、共同发展的良性发展态势。南京师范大学GIS教学和科研团队在2007年被评为江苏省高等学校科技创新团队，2008年被评为国家级优秀教学团队。

2.强化课程合理设置，着力培养有特色的创新型专业人才

鉴于GIS学科的特点以及GIS专业人才的多层次、多方向培养目标，我们在课程设置中特别注意贯彻“理论课夯实基础、实验课强化能力、选修课拓宽口径”的课程设置原则。注重根据多学科融合的特点，科学、合理地安排教学计划，确保合理的课程布局。在地理类、测绘与遥感类、计算机类、GIS理论与方法类四大课程板块上，不仅要求课程的数量比例合理，而且在课程配置上符合知识渐进的教学规律。此外，为面向应用型人才培养，在课程设置中设立了有利于加强GIS与资源、环境、交通、旅游、物业等众多应用领域密切结合的选修课程，并针对每一应用领域向学生推荐选修课程组合，使学生掌握较为系统的专业知识和实践能力。2007年，南京师范大学地理信息系统专业以GIS地学分析、电子政务、电子商务特色人才培养等方面的突出优势，被评为国家第一类特色专业。

3.实施教材系列化建设，精心构建GIS系列教材体系

20世纪末，教育部地理学科教学指导委员会曾试图组织全国力量编写GIS系列教材，但由于未能解决不同高校之间在GIS教材的种类、内容、风格等方面的协调问题而暂时搁置。2003年起，南京师范大学主动承担了“地理信息系统教学丛书”的专业系列教材编写重任。编委会针对不同层次的GIS专业课程体系，制订教材出版规划目录，并按照科学、合理的教学大纲确定每种教材的编写内容，确保了系列教材的科学性、系统性与可读性。在充分吸纳最新科研、教学研究成果的基础上，组织多个编写组编写。初稿经充分的征求意见，并经过至少2届学生的上课试用才定稿、出版。至2008年底，内容涉及GIS基本原理、技术方法与专题应用的27部教材已分别出版。其中，《地理信息系统教程》等7本教材入选国家“十一五”规划教材。此外，我们还明确规定每部教材的主编必须落实对所编教材的长期跟踪机制、定期更新内容再版，保证教材质量及可持续应用。

系列教材的出版获得一致好评与广泛应用。如陈述彭院士指出：“该项浩大工程的完成填补了我国GIS系列教材建设方面的空白，对缓解我国地理信息系统专业教材发展不平衡的现状将起到重要的作用。”

4.实施教学方法改革，努力创建精品课程

在GIS课程建设中，我们注意强化精品意识，特别是实现核心课程的突破，以点带面推进，打造系列成果。

(1)精品课程建设。2004年，“地理信息系统”课程成功入选国家精品课程。该课程以“优化的教学内容体系、新颖的实践教学方法、丰富的网络教学资源”得到同行的普遍好评。在实施国家精品课程的同时，及时启动了GIS专业网络课程群的建设工程。以国家精品课

程为质量标尺，通过两期四年的重点建设，建成了由20门课程组成的GIS专业网络课程群，并以其信息量大、更新快、形式灵活、资源丰富，较好地解决了新兴学科知识体系易变而教材难以及时更新的难题，取得了很好的教学效果。该网络课程群2007年获江苏省高校多媒体教学课件一等奖。2008年，“遥感地学分析”课程又成功入选国家精品课程。形成了两门国家精品课程引领、带动全专业课程教学水平提高的一体化发展格局。

(2)双语教学探索。从2004年开始，我们在GIS课程教学中积极推进双语教学实践，通过采取选用国外原版教材、邀请国外著名教授来校讲课、教师用英语授课、学生课后使用英语完成作业等一系列措施，探索出一条双语教学方法改革的新路，并取得了良好的效果。2007年，“地理信息系统”课程成功入选国家双语教学示范课程。

(3)实验教学改革。GIS学科是一门实践性很强的高新技术学科，因此，理论教学与实验教学的共同发展是GIS学科发展和人才培养的必由途径。我们在多年实践的基础上，总结和凝练出了“验证实验、综合实验与创新实验有机结合，室内实验与野外实验有机结合，实体实验与虚拟实验有机结合，集中指导实验与学生课后自主实验有机结合，校内实验与在校外实践基地实验有机结合”5个有机结合的实验教学创新模式，取得了显著的效果。例如，近3年学生通过“电子地图学”内容丰富的教学实验活动，获得了包括3项发明专利、4项计算机软件著作权在内的系列成果；《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》一书，由于积淀了丰富的科学研究素材受到普遍好评，出版3年来已连续8次印刷，发行量超过4万册，2007年被评为江苏省精品教材。此外，我们还积极组织开展专业课程访学活动，在骨干教师的带领下，GIS专业的学生每年固定到北京十余个著名大学、科研院所和应用单位访学，从而大大开拓了学生的视野，增强了学习的动力。《中国教育报》为此还发表了《从课本到实践从局地到广域》的专题报道。

由于在GIS实验教学上取得了突破，以GIS实验教学为主要特色的南京师范大学地理科学实验教学中心2008年成功入选国家级实验教学示范中心。

三、成效与成果推广

1.成效

我们所开展的GIS教学和教改实践已取得了良好的成效。例如，南京师范大学的毕业生得到用人单位的普遍欢迎，近5年来，毕业生一次就业率在97％以上，毕业生考取研究生比例在45％以上。近三年来，有18名GIS专业本科毕业生分别考取美国、英国、澳大利亚、日本等国外著名大学的研究生。多名同学的研究成果已经申报国家发明专利，“基于语音控制的智能电子地图导航系统”2007年获全国大学生挑战杯二等奖。

“基于精品化战略的地理信息系统课程与教材一体化建设”的教学成果2007年获得江苏省教学成果一等奖。由于在我国GIS教育中发挥的积极作用，2008年，南京师范大学成为中国地理信息系统协会教育与普及专业委员会主任委员单位。

2.成果推广

(1)精品课程及网络课程群的应用推广。为推广精品课程和专业网络课程群建设经验，本学科教师应邀在全国相关高校作了30多场有关GIS精品课程建设的专题报告，并通过网络、报刊等媒体开展了一系列卓有成效的教学成果推广活动。本项目申报人应邀在2008年国际摄影测量与遥感学术年会(ISPRS 2008)上作了《GIS Education in China》的报告，代表中国GIS协会介绍了中国地理信息系统高等教育发展经验。

南京师范大学举办了三期全国GIS青年教师培训班，为各地高校培训GIS专业青年教师180余名。到目前为止，我们所建的GIS精品课程群网站的点击量已超过18万次，免费下载教学材料3 884次。南京师范大学GIS专业网络课程群已成为我国GIS教学和知识传播的知名网站，从事GIS教学的教师们把该精品课程网站作为获取教学资源的重要窗口，学生们将其作为自主学习GIS专业课程的友好平台。《中国教育报》、《新华日报》对南京师范大学GIS专业的教学改革实践都作了报道。

(2)系列教材获得好评和广泛使用。我们所编写、出版的GIS系列教材得到了国内GIS教育界的一致好评，被包括北京大学、武汉大学、北京师范大学等全国40余所高等院校作为教材使用并获得良好应用效果。在30部系列教材中，有7部教材被遴选为国家“十一五”规划教材。在江苏省教育厅组织的对该教学成果的鉴定结论中，包括多位院士、专家组成的鉴定组认为该项教学改革“取得了突出的标志性成果，在增强学科综合实力、强化学科特色、培养创新人才等方面取得了显著的成效，对我国地理信息系统学科专业建设具有示范作用，总体达到国内领先水平”。

[责任编辑：余大品]