“三创”教育理念下的《土地信息系统》教学改革

焦利民，刘耀林，刘艳芳，胡石元

（1.武汉大学 资源与环境科学学院 地理信息系统部级重点实验室，湖北 武汉430079）

21世纪初，我国高等教育界提出了“三创”教育理念。武汉大学多年来将“三创”教育作为教学改革的指导思想，取得了一系列成绩[1]。“三创”教育是指在大学教育教学过程中着力培养学生创造、创新、创业的精神与能力。创造强调“原创性”，创新则是“推陈出新”，而创业则强调把创造与创新的东西变成现实[2]。大学教育应该坚持推进“三创”教育，培养基础深厚、综合素质高、富有创造、创新、创业精神和能力的复合型高级专门人才，即“三创”人才[3]。

《土地信息系统》是一门理论性、技术性和实践性很强的课程，其教学的基本目标是让学生理解土地信息系统的基本概念、学科关系、发展历史和趋势，掌握土地信息的数据组织方法、空间数据的管理模式、土地信息的输入与输出技术、土地信息分析与处理技术、土地信息系统的设计和软件应用[4-6]。以“三创”教育理念为指导，在理论层面，可以鼓励学生在土地信息空间数据模型、数据库组织原理等内容上进行创造性思维和探索；在技术层面，可以引导学生在土地信息处理、分析模型、系统开发等内容上进行创造性和创新性的设计和实验；在实践层面，可以鼓励学生进行领域应用系统开发，并参加科技竞赛，争取软件登记和科研成果转化，从而得到创业实践锻炼和创业能力培养。

1 教学内容的拓展

通过分析《土地信息系统》课程的学科关系和内容体系，明确了课程的基本特征。《土地信息系统》是地理信息科学和土地科学的交叉课程。在理论层面，既继承了地理信息系统的基本原理，又具有面向土地学科的独特理论问题；在技术层面，针对土地评价、土地规划、地籍管理等土地科学问题的分析和应用模型是核心；在实践层面，则具有系统性、针对性、应用性等特征。按照“三创”教育理念，我们在教材建设和教学内容上进行了改革和拓展。

在教材建设上，既要向学生传授基本理论知识，又要以提示、习题等方式引导学生在基本原理基础上进行创造性思维，在现有技术、模型、算法基础上进行创新性改进；在教学内容安排上，在基本原理、基本技术的讲授过程中启发学生思考，以课后作业、课堂讨论等形式给学生以创造和创新研究的机会。《土地信息系统》教学内容拓展如表1所示。

概括来讲，《土地信息系统》在课程教学内容设置上，注重土地信息技术与计算机技术、信息技术、数据库技术、网络技术、人工智能等学科的互相交叉和融合，鼓励学生探索信息化条件下土地科学的新理论、新问题和新方法。各种学科都表现出对特定的研究对象所采用的特定的理论依据、概念应用和研究方法，表现出不同的思维方式，为学生提供借鉴的机会。学科专业之间知识的交叉、渗透、融合有助于促进学生发散思维能力的提高，培养创造意识，增强创新能力。这种教学内容设置已初步显现出其优越性，本专业的学生在本科学习阶段和后续研究生学习阶段，在土地信息系统方向上取得了许多学科交叉科研成果，如各种专题土地信息系统设计、智能化土地评价模型、基于智能优化算法的土地利用分区模型和土地优化配置模型等。

2 课堂教学的改造

“三创”教育理念下的《土地信息系统》课堂教学应改革传统教学方式，在讲授上着重体现教师启发、引导与学生主动学习相结合，在教学互动中体现学习与讨论相结合、理论与实践相结合等原则。

表1 “土地信息系统”教学内容中的“三创”教育体现

从教学层面和学习层面对课堂教学的内容和方式提出要求并实践。从教师讲授层面看，在讲解基本理论和方法的基础上，注重相关学科领域交叉融合，提示和引导学生理解各领域技术的相互关系，并鼓励学生主动思考，以启发学生的创造性思维；在学习层面，提倡研究型学习、实践型学习、应用型学习和综合型学习等多种学习方式相结合。研究型学习就是针对具体的内容采用现实工作中的案例进行分析或参加科学研究，鼓励学生通过主动探索寻找答案，如高维土地数据空间聚类的实现方法。实践型学习就是通过实践把书本上的各个知识点联系起来，指导学生在课外进行实践活动，如完成一幅土地利用图的数字化建库。应用型学习就是把学生带到科研实践中去，让学生利用现有的软硬件和相关理论知识进行实践活动，获得可实际使用的专题成果，如让学生参与科研项目。综合型学习就是将土地信息系统与专业课相结合，提出土地资源管理中的综合性问题的解决方案，为综合性实习奠定基础，如土地利用规划系统设计等。《土地信息系统》主要教学内容的课堂教学方式如表2所示。

概括来讲，在教学方式上，将讲授与自学、讨论与交流、指导与研究、理论学习与实习相结合，着力加强学生自学、课堂讨论、实践学习、科学研究等培养环节，突出培养学生的完善人格、复合知识结构、综合素质和“三创”能力。

3 实践教学的落实

加强实践教学环节是推进“三创”教育和培养“三创”人才不可缺少的措施。改革实践教学内容，在实践教学安排上体现对创造、创新和创业能力的培养，改善学生实习软硬件环境，为实践教学过程中“三创”教育理念实施提供条件。

表2 《土地信息系统》教学方式汇总表

在实践教学内容上，给学生创造、创新能力的发挥提供充分的余地；在实践教学组织上更加灵活，充分引导学生自主科研。在传统的实习教学中，通常是给定统一的内容和目标要求以及模拟数据，学生个人完成实习作业或分组集中实习。改革后的实践教学，课间实习与课堂教学同步，结合课外作业、课堂讨论进行（见表2），融入创造性和创新性引导内容；集中实习则给出若干选题，如土地利用现状数据管理系统、城镇地籍管理系统、农用地评价系统、城镇土地定级估价系统、土地集约管理评价系统、土地利用规划辅助设计系统和土地利用决策支持系统等，学生自由分组，选择底层开发、GIS宏语言编程、GIS控件二次开发等开发方式之一，然后实施实习过程，包括目标分析、编写系统开发设计书、确定任务分工、讨论技术路线、系统设计方案、系统开发实施、系统程序总体调试、修改、运行，撰写报告等。

4 教学科研的互动

“三创”教育要求在《土地信息系统》课程建设中，将教学与科研相结合，有计划地组织学生开展各种形式的科研项目和社会实践活动。教师在坚持搞好《土地信息系统》教学的同时，也承担和参与了大量的土地信息技术科研实践，包括基于智能体技术的多尺度空间数据库综合支撑模型研究、基于计算智能和空间关系约束的非结构化土地评价规则挖掘、面向土地利用的空间数据挖掘和知识发现、村镇土地评价分析系统和村镇区域发展综合评价技术等多项国家自然科学基金项目、国家863计划、国家科技支撑计划项目等纵向科研项目，此外还承担了土地利用现状调查、土地利用数据库综合、农用地分等定级估价、城镇土地定级估价、土地利用规划等许多横向项目，为教学实习提供了大量的案例和实习数据；研发了城镇土地定级估价信息系统、农用地定级估价信息系统、土地利用规划辅助设计系统等多项软件系统，为学生实习提供了系统开发范例。课程组成员公开出版专著和教材多部，发表SCI、EI等高水平学术研究论文100多篇，上述科研成果已逐步转换到教材建设、案例教学和实践教学等各个环节。

鼓励学生参与科学研究，吸纳学生尤其是优秀学生加入科研队伍，使他们在与教师的合作中，活跃思维，拓宽知识，增强能力。组织有兴趣、有能力的学生参加科学实验、技术开发和推广以及社会活动。在第二次全国土地调查数据库建设、全国土地利用现状数据缩编、土地利用总体规划数据库建设等项目中均有本科生的广泛参与，在多个土地信息系统软件研发过程中也有本科生、研究生的积极参与。

《土地信息系统》课程建立了课程教学与科研工作良性互动机制，提高了教学质量。总体上形成了以科研促进教学改革，以科研促进学术理论，以学术理论指导科研的教学与科研良性互动模式。

[1]赵菊珊. 依托“三创”教育 探索建立综合性大学创新人才培养模式[J]. 中国大学教学, 2011, 5:15-18

[2]黄进, 胡甲刚. 应对WTO培育“三创”型复合人才——武汉大学本科教学改革的思考与探索[J]. 中国大学教学, 2002（Z2）: 29-31

[3]夏金海. 高校“三创”教育模式探讨[J].重庆科技学院学报:社会科学版, 2010, 7:169-170

[4]刘耀林, 胡石元, 刘艳芳,等. 土地信息系统课程建设研究[J].地理空间信息, 2007, 5(6): 4-7

[5]唐旭, 刘耀林, 刘艳芳,等. 实践要求驱动下的“土地信息系统”课间实习教学方案研究[J].中国地质教育, 2009,(1):89-94

[6]刘耀林，胡石元，刘艳芳,等. 土地信息系统课程实践教学改革探讨[J].地理空间信息, 2008, 6(1) :7-9

[7]方卉. “三创”教育的哲学浅析[J].中国校外教育, 2007,(4):24-25