GIS本科多层次技能影响因素及其培养课程体系研究

包世泰，谢刚生，谢健文，吴小芳

（华南农业大学信息学院地理信息系，广东广州510642）

一、引 言

地理信息系统(geographic information system，GIS)是地理科学类下属的本科专业，2012年起更名为地理信息科学，它是研究空间数据采集、存储、分析和输出的理论和方法的技术性学科。GIS学科具有工具学科、工程学科和横断学科三大特征［1］:① 工具学科特征是指GIS作为一种信息技术为人们提供了解决空间问题的工具与思路;②工程学科特征是GIS信息工程建设过程中需要综合考虑软件工程和项目管理等方法手段;③横断学科特征是指其融合了计算机科学、数学、地球科学、信息科学、管理学与测绘学等学科知识，形成了多学科交叉的理论基础、知识结构和技术体系。广东高校开设GIS本科专业相对较晚，各单位GIS专业人才培养方案一直在摸索中优化完善［2］。本文依托“面向多层次技能培养的GIS专业实验课程体系改革研究”、“《GIS程序设计》课程的教学改革与实践”、“地理信息系统专业人才培养方案的优化设计”等系列教学改革研究项目，分析GIS本科人才专业技能培养现状。

二、GIS本科专业技能培养现状

近年来，笔者在文献调研、同行交流、学生访谈、同事研讨等基础上发现，GIS专业人才技能培养与课程体系存在以下问题:

1)GIS技能培养与社会需求不符。GIS人才培养“重理论轻实践”，高校培养的GIS专业人才与社会要求存在差异，难以满足综合性、多层次性的人才需求［3-4］。作为一门技术性学科，目前不少高校GIS专业缺乏技能层次化及多元应用培养目标，导致现实中有不少学生对GIS这门工具性学科专业感到迷茫，对高校 GIS教育不认可，毕业后适应性较差，与实际工作需求差距超过60%［4］。

2)GIS技能培养没有层次性，课程体系不太合理。每所高校在GIS技能培养方面均各有侧重，通过初步调查发现普遍存在3种模式，即GIS工具应用技能培养模式居多，GIS软件开发技能培养模式较少，GIS应用基础理论方法研究培养模式最少。这与各单位GIS学科起源有关，目前GIS学科通常起源于地理学、测绘学与计算机科学三大背景，GIS课程体系各有偏颇，培养出的人才知识体系和技能难免带有原背景的烙印。不少高校GIS专业课程安排不太合理，如地理类课程多、广、散，并与GIS技能类课程关联度低;GIS技能培养缺少层次性，缺乏与实际应用问题相结合;GIS开发类课程较少，安排太靠后，导致很多学生已经没兴趣或畏难逃避而选择开发类课程，缺乏面对专业实际工作的能力与信心。

三、多层次GIS技能及其影响因素

GIS作为一门工具性学科，其技术在众多行业领域有着广泛应用。笔者调研分析社会对GIS专业技能的需求，总结出GIS专业技能具有如下4个层次，如图1所示。

1)入门水平:了解GIS概念方法，会简单使用GIS及相关工具，掌握地图浏览、查询、制图和简单数据编辑等功能，能解决日常生活与办公中的空间信息查询与共享的技能水平。

2)专业水平:熟悉GIS理论方法，熟练掌握数据处理建库、遥感影像分析、空间分析等技能，能解决复杂办公业务中的数据更新、信息获取与综合分析的技能水平。

图1 多层次GIS技能

3)扩展水平:精通GIS理论方法，熟练扩展现有GIS工具与方法，以进行地学问题分析、GIS建模与地理过程处理，解决专业问题中的信息提取、智能分析与知识挖掘的技能水平。

4)创新水平:熟悉GIS理念方法，新创GIS理论、方法或工具，解决应用基础问题或共性技术难题的技能水平，通过创新推动地理信息科学进一步发展。

根据这个标准可以对GIS专业人才技能层次进行初步评判，进一步研究GIS多层次技能培养的影响因素。为此，以笔者所在学校的GIS专业为例，调查统计了2008—2012年5届200多名毕业生资料，选取了学生性别、文理分科、生源类型、层次化课程必要性及其技能层次评价等影响因素，数据标准化处理后进行相关分析，相关系数矩阵见表1。

表1 相关系数矩阵

由表1可以看出，技能层次与性别、分科及生源类型的相关系数都比较小，且均未通过显著性检验，表明性别、分科、生源类型对技能层次影响不大;技能层次与课程层次化相关系数最大，相关性最强，且通过显著性检验，表明课程层次化对GIS人才技能层次影响很大，有必要对GIS课程体系进行层次化设计。

四、GIS技能层次化培养课程体系设计

针对GIS专业课程体系问题，国内兄弟院校探索了GIS多层次人才素质和应用型人才培养模式，研究了GIS专业课程体系分类，探讨了GIS专业核心课程设置，给笔者设计技能层次化培养实验课程体系提供了很好的借鉴［5-8］。根据GIS专业人才的多层次技能培养目标，结合“厚基础、宽口径、强能力、重实践、高素质”的本科人才培养目标，在文献调查、与兄弟院校交流、教研室探索等基础上，笔者设计了与GIS层次化技能培养相适应的课程体系。GIS人才培养课程体系包括通识教育课程、学科基础课程、专业核心课程与专业拓展课程4类，与理论课相对应的实践课是一个倒金字塔结构，设计了与GIS层次化技能培养相适应的课程体系框架，如图2所示。

图2 GIS专业课程体系

本科总学分以160计，各类课程学分数及其所占比例如图3所示。通识教育包括思想政治类、大学英语等必修课程，以及自然科学类和人文社科类10个学分选修课程，理论课共40学分。学科基础课程是相当于文献［7］中的专业类基础课［7］，主要是高等数学与计算机类课程，对应有程序设计等课程实验，理论课共23学分。基础实践是通识教育与学科基础课程对应的实践课程内容，包括程序设计实验、数据库实验、数据结构实验、军训等，约11学分。

专业核心课程包括地图学、测量学、GIS概论、GIS应用、GIS设计开发等核心课程，每门课程都有实验实习，理论课约20学分。专业拓展课分限选与任选两类，部分理论课对应有实验实习，理论课约26学分。专业实践是专业核心课与专业拓展课对应的实验、实习和其他实践内容，它是GIS技术层次培养的关键，包括入门级、专业级、拓展级和创新级4个层次的实践课程，共40学分，约占本科总学分的25%，各层次课程学分数及其所占比例如图4所示。

图3 GIS专业各类课程学分数及其所占比例

图4 各层次实践课程学分数及其所占比例

入门级实践课程包括GIS概论实验、遥感导论实验、测量学实验实习、地图学实验、GIS应用实验等，共8学分;专业级实践课程包括网络GIS实验实习、遥感图像处理实验实习、空间分析实验、GIS软件工程实习、土地利用规划实习、GPS应用实验实习，共12学分;扩展级实践课程包括GIS算法实验、遥感分析实验、土地调查评价实习、地理信息工程实践、专业实习，共12学分;创新级实践课程主要是毕业设计，共8学分。

五、GIS专业课程体系优化实效分析

笔者所在学校于2004年开设的GIS本科专业文理兼招，2005年和2009年进行了人才培养方案的修订，其中对GIS专业实践课程体系进行了较大程度的优化，基本形成了如图2所示的GIS专业技能层次化课程体系。GIS技能培养经历了从专业开设之初的无明确方向，到GIS应用与开发并重，再到GIS技能层次化培养3个阶段。笔者汇总了2008—2012年5届200多名毕业生的技能层次评价数据，以每年各技能层次人数占年级总人数的比例进行了统计，如图5所示。

图5 近年GIS本科毕业生人才技能层次变化

在课程体系优化前，2008届毕业生的生源数理基础较差、畏难情绪浓，且对要学什么技能、学到什么程度、怎么学、将从事何种岗位困惑较多，学习没有方向缺乏动力，其入门级技能层次人数比例高达39.5%，约1/3毕业生放弃专业改行就业。2005年修订人才培养方案时加大了实践课程的比重，设置了GIS应用与开发两大模块的实践课程，因此相对于2008届毕业生，2009届的入门级人数比例下降了9.2%，专业级人数比例上升了3.1%，扩展级人数比例上升了5%，创新级人数比例上升了1%。2009年人才培养方案修订时将GIS专业课程模块界线淡化，强化了技能的层次化培养，促进了2010届和2011届毕业生的技能层次结构进一步优化，入门级人数比例逐年下降至26.7%，专业级人数比例稳定在41%左右，扩展级人数比例逐年上升、已与入门级持平，创新级人数比例稳步上升至6.7%。

根据图5比较各技能层次人数比例发现，技能入门级人数比例不断下降，专业级人数比例基本稳定，扩展级人数比例稳步上升，创新级人数比例稳中有升。笔者所在学校近年GIS本科毕业生人才技能的层次变化，表明GIS专业课程体系优化的实际效果正逐步凸显。当然，除了专业课程的优化，还在GIS本科教育中采用了指导GIS专业学生参加大学生创新项目、学科竞赛和“红满堂”优秀本科生培养等措施，形成了课外实践与课堂技能培养互相补充、互相促进的良好机制，在学生内部形成了良好的示范带动作用。如今，大部分学生开始逐步重视GIS技能锻炼，更多学生主动学习掌握GIS开发等扩展级技能，投身于更具挑战性的GIS创新实践。

六、结束语

近年GIS教学实践表明，学生性别、分科、生源类型等因素对GIS技能层次化影响不大，而专业课程对GIS技能层次化培养影响较大。笔者所在学校近年GIS本科毕业生人才技能的层次变化表明，GIS专业课程体系优化的实际效果正逐步凸显，入门级人数比例不断下降，专业级人数比例基本稳定，扩展级人数比例稳步上升，创新级人数比例稳中有升。这对我校GIS专业今后的课程体系改革和教学计划制定起到了直接的参考作用，对促进GIS本科教学质量具有重要的现实意义，也对兄弟院校进一步优化GIS及相关专业课程体系、提高本科教学质量具有积极的借鉴意义。

［1］ 李满春，戴崴巍，赵勇.GIS专业人才的素质特征、知识结构与培养方案研究［J］.地理与地理信息科学，2004，20(2):26-29.

［2］ 夏丽华，陈颖彪，冯艳芬，等.地理信息系统专业实习模式探索性研究［J］.地理信息世界，2007(2):81-85.

［3］ 陈优良，刘小生，郝雷.面向多层次需求的GIS专业人才培养模式研究［J］.高教轮坛，2009(12):30-33.

［4］ 王芳，夏丽华，冯艳芬.地理信息系统专业人才分层次培养模式研究［J］.中山大学学报论丛，2007，27(1):42-45.

［5］ 刘美玲，杨莉，刘勇，等.多层次GIS人才素质的培养及GIS课程设置［J］.测绘与空间地理信息，2008，31(5):217-220.

［6］ 鲁凤，吉云松，王英利.高等本科地理信息系统专业课程体系分类研究［J］.测绘与空间地理信息，2007，30(3):21-24.

［7］ 高校GIS专业课程设置研讨组.中国高校GIS专业核心课程设置问题的探讨［J］.地理信息世界，2003，1(4):1-7.

［8］ 周立，刘付程，费鲜芸，等.GIS创新应用能力本位教育模式的探索与开发［J］.测绘通报，2011(9):91-94.

［9］ 王卫红.地理信息系统专业全方位开放型教育体系的构建与实施［J］.测绘通报，2011(4):87-89.