一种地理信息系统专业实验教学管理多维体系

2016-11-11苏俊英詹长根

测绘通报 2016年10期

关键词：管理体系实验教学教学内容

苏俊英，詹长根

(武汉大学资源与环境科学学院，湖北武汉 430079)

一种地理信息系统专业实验教学管理多维体系

苏俊英，詹长根

(武汉大学资源与环境科学学院，湖北武汉 430079)

实验教学的组织和质量保障与实验教学内容、教学方法、实验软硬件保障和实验教学人才等密切相关。本文从实验教学管理的体系入手，提出了从创新教学内容设计知识维、百花齐放的方法维、一体化软硬件和数据平台保障的资源维、扎实的实验教学人才维等方面建立实验教学管理多维体系，并以地理信息系统专业实验教学管理多维体系构建为例，对建立多维实验教学管理体系进行了设计与探讨。

地理信息系统；实践教学；管理体系；多维

理工科高校实验室作为实验教学、科学研究、生产试验、人才培养和技术开发的重要基地，在培养创新性、应用型人才过程中发挥的重要作用日益凸现[1-2]。实验教学管理涉及实验教学内容、实验教学资源、实验教学过程、课外创新实践等众多方面，参与者包括专业课教师、专任实验教师、学生及外部企事业单位工程技术人员，提高实验教学质量需要建立科学的实验教学管理体系，对实验教学进行体系化的设计、组织和管理，提高实验教学管理水平，充分发挥优质教学资源效益，提供开放式自主实验的质量保障，为培养和选拔优秀创新人才提供综合实践平台[1-4]。

当前，实验教学管理体系研究主要包括开放式实验教学体系、平台化实验教学体系、精细化实验教学体系等研究，从不同的角度对实验教学管理体系进行了分析和探讨，但侧重点各不相同，如开放式以实验教学内容和目标为导向，精细化以实验教学资源配置和组织实施为切入点，平台化则是以实验教学内容和资源整合为主要手段[4-6]。新形势下面向创新人才培养的实验教学管理体系需要在顶层战略规划、组织实施、质量控制和改进调整(PDCA)方面，进行系统化的体系设计与建设，打造一个内容与时俱进、资源共享开放、机制灵活创新、人才层次分明的实验教学体系，以实现实验教学相关的内容、资源和人才的良性、可持续科学发展。

地理信息系统(GIS)专业是地理学科中与工程技术学科交叉最为紧密的学科，IT、互联网技术和工程应用技术的革新都会带来地理信息系统技术的革命。因此，GIS专业的实验教学管理需要在实验内容、教学方法、教学资源和人才等方面对可持续的实验教学管理体系的构建更为迫切[7-9]，一个系统、开放、共享和可扩展的多维实验教学管理体系对于GIS专业创新人才培养至关重要。实验教学的组织和质量保障与实验教学内容、教学方法、实验软硬件保障和实验教学人才等密切相关，本文从实验教学管理的体系入手，提出了从创新教学内容设计知识维、百花齐放的方法维、一体化软硬件和数据平台保障的资源维、扎实的实验教学人才维等方面建立实验教学管理多维体系，并以地理信息系统专业实验教学管理多维体系构建为例，对建立多维实验教学管理体系进行设计与探讨。

一、实验教学管理的多维体系

实验教学管理与课堂理论教学存在较大差别，涉及内容、资源、教师、学生等众多方面，是一个系统工程。单纯从教学内容设置或教学方法的创新不能有效提高实验教学的质量，本文提出基于系统论思想的实验教学管理多维体系，包括知识维、资源维、方法维及人才维等，如图1所示。

如图1所示，实验教学管理的知识维是体系中的核心，根据教学大纲，面向创新型人才培养，从教学内容、实验设计到实验教材、实习指导书，涉及大量细致的工作，每一个实验要紧扣理论教学，设计要合理，切实可行，这是多维实验教学管理的基础；方法维是手段，也是当前实验教学研究的重点，要集合专业特色和实验特点，形成各具特色的实验教学创新方法；资源维涉及实验场地、实验设备、实验材料(数据)、实验软件等，是多维实验教学管理体系的保障；人才维是实验教学管理多维体系结构中的动力，专任实验教师、专业课理论教学教师、投入到实验教学中的硕博士助教、实验管理人员，要根据实验教学目标和内容特点进行合理配置，协同工作，才能支撑整个创新实验教学。总之，实验教学管理是有机的系统工程，本文提出的多维体系从系统工程的角度，将实验教学中各个参与者进行合理识别与组织，使得实验教学改革重点突出、方向明确。

图1　实验教学管理多维体系

二、多维实验教学管理体系的构建

多维实验教学管理体系的构建要根据不同学科、专业特点，按照多维体系结构中的每一个维度，有针对性地进行梳理、规划、设计和组织实施，但每一个维度构建的参与主体和策略基本相同。下面分别对实验教学管理的知识维、方法维、资源维和人才维建设和改革的方向、措施及策略进行分析。

1) 厚基础与新技术新知识有机统一的知识维构建。实验教学的目的一方面是夯实理论基础，另一方面是培养创新实践能力，实验教学内容的设计和组织至关重要。尤其是理工科实验教学，基础和新技术新知识要并举。因此，实验教学知识维的构建要打破专任实验教师和专业课教师的本位和分割。专任实验教师要把基础实验教学内容做厚做实，通过不断的教学实践提高专业基础知识实验教学的效益，为新技术新知识的实验教学留下空间；专业课教师要发挥对新技术新知识跟踪和科研的优势，将最新技术引入到实验教学中来。两者协同配合、有机统一，共同打造一个基础扎实、知识新鲜的实验教学知识库，为保障实验教学质量奠定坚实基础。

2) 百花齐放的方法维。实验教学方法的创新应该秉承百花齐放的理念，根据实验性质、专业特色和实验教学对象，有针对性地设计实验教学方法，包括开放式实验教学、引导式实验教学、自主式实验教学、生产单位实践性实验教学等[4,10-11]。同一个专业同一个实验课程可以根据实验内容选择不同的实验教学方法。

3) 开放共享的实验教学资源维。实验教学资源的投入问题一直是当前实验教学组织实施管理中面临的突出问题，一方面，大量的实验教学资源闲置，另一方面，创新实验教学中的最新实验教学资源欠缺。实验教学中资源维的建设要有针对性，在实验场地基础设施上，无疑要加大投入，实验设备要充分利用学科建设和学科科研的优势，实行科研和教学统筹的开放共享机制，建立实验教学设备开放共享平台，实验教学材料(数据)和软件的开放共享更为合适可行，应逐步建立学科相关的材料、数据和软件共享目录，打造实验教学资料、材料、数据和软件等资源的云服务。

4) 扎实的实验教学人才队伍。实验教学队伍不仅仅是专任实验教师和实验管理人员，更需要专业科研教师和硕博士助教等人员的参与，要参考国外大学实验教学的模式，从机制上建立专任实验教师、专业课理论教学教师、投入到实验教学中的硕博士助教、实验管理人员职责明确的扎实实验教学人才队伍，让专业课教师和专业人才进入到实验教学环节，协调配合，让实验教学环节成为创新人才培养的桥梁。

多维实验教学管理体系的构建是一个长期积累的过程，实验教学的知识、方法、资源和人才要并重共举，从基础和细节入手，有计划有步骤地建设、改进和完善。

三、GIS专业多维实验教学管理体系设计

GIS专业兼顾理科和工科特色，地理学科、测绘学科、信息学科乃至人文学科的交叉在本专业中体现。近年来，作为战略新兴支柱产业，GIS人才就业已经跳出传统的测绘、规划、资源、国土等行业，延伸到环境、卫生、统计、物流、互联网等，对GIS专业人才培养提出新的挑战[8-9,12]。既要具有扎实的GIS专业基础知识，又要有实践能力和创新意识，实验教学环节的多维实验教学管理体系的构建至关重要。本文以实验教学管理的知识维、方法维、资源维和人才维等入手，结合GIS专业特色和人才培养要求，对GIS专业多维实验教学管理体系进行了设计。

1) 知识维。GIS的理论与技术涉及地理空间数据获取、组织存储、查询统计、空间分析和可视化表达等，其实验教学知识体系设计应充分考虑实验课程的关系、内容衔接及课程发展，按照公共基础模块、专业基础模块、核心模块、扩展模块和开放模块进行设置，如图2所示。

图2　GIS实验教学管理的知识维

如图2所示，公共基础模块主要由与GIS紧密相关的计算机及其设计开发实验构成。专业基础模块是GIS数据获取或处理相关的测绘遥感相关实验。专业核心模块紧扣GIS专业的特点，包括GIS数据处理建库、GIS软件实习及GIS开发实习。扩展模块以网络化、服务型GIS、移动GIS设计等高端GIS技能实践教学为主，开发模块则紧扣应用，培养学生综合实践能力，可以直接对接测绘地理信息生产单位。

2) 方法维。GIS实验教学的方法主要贴合行业，以实际行业应用需求开发，以业务应用为导向开展实验教学，尽量采用真实背景的数据、项目需求进行实验教学。在组织形式上，以开放式实验教学和生产单位实践性实验教学为主，可以采取课外分组的团队形式，触发学生的学习兴趣和培养自学、团结协作能力，加强学生综合素质的培养。

3) 资源维。GIS实验教学的资源以计算机、专业设备、实验数据、软件等为主。其中，计算机为基础投入，专业设备以与测绘、遥感院系共享为主，重点在于实验数据和实验软件资源库的建立，具体建设内容见表1。

4) 人才维。GIS实验教学人才队伍需要从专任实验教师、实验管理人员、专业科研教师和硕博士助教4个方面进行建设。其中，专业科研教师包括对公共基础模块相关的计算机专业的教师，专任实验教师以专业基础模块和专业核心模块的教学内容组织和维护为主，兼顾扩展模块和开发模块，硕博士助教与专任实验教师一起把本专业的实验教学核心内容组织好、实施好。专业教师以扩展模块和开发模块为主，着重于大型开放性创新实验的指导。

表1　GIS实验教学的数据和软件资源

四、结束语

近年来，我国地理信息产业发展突飞猛进，规模持续增长，需要大批既具有很强的专业知识背景，又有很好的实践动手能力的人才，GIS实验教学环节非常关键。以实验教学为抓手，建立与之相适应的实践教学管理体系，对于培养具备高素质实践创新的GIS人才至关重要。本文从实验教学管理的体系入手，建立以知识维、方法维、资源维和人才维为支撑的多维实验教学管理体系，系统探讨了多维实验教学管理体系构建的方法和策略，结合地理信息系统专业特点，按照多维实验教学管理体系进行了梳理与设计，对于GIS专业创新实践人才的培养具有很强的指导意义，可根据GIS专业人才培养的方向和特色进行灵活的搭配与定制。

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