基于多渠道创新的GIS本科专业实践教学研究

2017-03-23张学东刘文茜庞蕾王勇何曙光

新教育时代·教师版 2017年2期

张学东+刘文茜+庞蕾+王勇+何曙光

摘要：文章从当前GIS专业实践教学存在的问题入手，分析了GIS专业实践教学的必要性及其意义，进而引出基于多渠道的GIS本科专业实践教学模式的探讨。结合多年教学经历，从建设提升学生实践能力的课程体系、加强校企兼顾的实践教师队伍建设、打造内外结合的实践教学基地、“导师+进科研团队”模式和专业竞赛实践教学模式等多个方面对GIS实践教学方式方法进行了剖析，以期提升和强化学生的实践动手能力，培养高质量的GIS专业应用型人才。

关键词：地理信息科学多渠道实践教学创新

引言

地理信息科学（Geography Information Science，GIS）是对地理空间信息进行描述、采集、处理、存储、管理、分析和应用的一门交叉学科[1]。自20世纪60年代Roger Tomlinson 教授提出之后一直称为“地理信息系统”，我国在2012年《普通高等学校本科专业目录》中正式将其更名为“地理信息科学”，迄今为止国内已有近200所高等院校开设了该专业。随着科学技术的发展，社会对具有实际动手能力的高素质人才需求也在不断增长。而GIS作为一门以应用为目的的学科，已深入到社会的各个领域，形成诸如资源与环境GIS、灾害监测与防治GIS、农林牧副渔GIS、工商经营管理GIS、国民经济运营GIS、交通管理和规划GIS，城市管理和规划GIS、工矿生产管理GIS及各部门办公GIS等等[2]。随着GIS技术的迅速发展，以及GIS的普及应用，社会需要大量GIS方面的专业人才。又因GIS是集理论性、技术性和实践性于一体的学科，这就要求该专业的学生不但要有深厚的理论基础，而且还要有过硬的实际操作能力及应用能力[2]。因此，为了适应当前GIS产业的需求，培养大批素质高、能力强的GIS高级人才是各相关高校的重要任务。

本文以北京建筑大学“地理信息科学北京市重点学科”建设为契机，通过分析当前GIS专业实践教学存在的问题，结合北京建筑大学GIS专业办学的指导思想和培养目标，提出了多渠道实践教学的新模式，以期为相关高校GIS实践教学改革服务。

一、GIS实践教学存在的问题及其必要性

1.目前GIS实践教学存在的问题

综合分析当前国内各大高校GIS專业的实践教学情况[1-17]，发现主要存在着以下问题。

（1）课程体系不合理。当前GIS教学中普遍存在着重视理论知识教授而忽视实践教学的弊端，这就很难满足当前社会发展的实际需求。GIS专业是一门实践性和操作性很强的学科，因此，需要进一步加强GIS专业的实验、实践与实习教学内容。

（2）教师自身实践教学经验欠缺。GIS专业的数据生产，不仅需要熟悉空间数据产品的生产流程，而且需要掌握与空间数据生产相关的国家、行业标准，更需要对GIS产品中各个模块及实现机理有着深入理解[3]。一般教师大多停留在操作层面，因此，这就导致了实践教学不够深入。

（3）软硬件设施不足。GIS专业软硬件设施一般包括专业实验室、实验室设备（计算机与相关软件）、实习基地及实践、实习指导教师等，据相关研究[4-6]，大部分高校现有软硬件设施均满足不了实践型人才培养的要求。因此，需要加快GIS专业实践教学平台的建设。

（4）学生缺乏主动的实践。在应试教育模式下，学生养成了被动“填鸭式”的学习习惯[7]。同时，很多学生把通过考试当作学习的目标，往往对书本上的知识死记硬背，很少应用专业知识去解决实际问题。

二、GIS实践教学的必要性

实践教学是GIS专业本科生培养的重要教学环节，关系到学生的成长和成才。因此，为了贯彻素质教育理念，转变传统教学观念和教学方法，本着为社会培养全面发展的高素质人才的原则，加强和创新GIS专业的实践教学势在必行[8]。

（1）调动学生学习的积极性[7]。实践教学作为GIS理论知识的添加剂，使学生更直接形象地了解知识，明确其中的含义，激发学生学习的兴趣，调动学生学习的主动性，从而达到事半功倍的效果。

（2）帮助学生理解抽象的理论知识[7]。GIS专业的基础知识很多，也很抽象，想要让学生灵活应用理论知识，最直接有效的方法就是让学生亲身体验，实践出真知，在实践中正确理解理论知识的含义。

（3）培养学生的创新能力[7]。在GIS实践教学中，学生们通过动手操作，亲身体验，不仅可以理解、巩固所学知识，还可以找出解决问题的方法和思路，为学生的创新提供了条件和机会。

三、多渠道实践教学模式_以北京建筑大学GIS本科专业为例

1.建设提升学生实践能力的课程体系

北京建筑大学GIS专业特色定位为：依托首都建设和学校土木建筑类学科优势，强调理论与实践密切结合，突出城市空间信息特色，培养学生具有地理信息新技术、新方法的应用及软件设计开发能力，以满足城市空间信息化建设对地理信息科学人才的需求。

为此，北京建筑大学GIS专业2016年重新修订了教学大纲，建立了以提高学生的实践动手能力为目的课程体系。该课程体系共设置了主干基础课程10门、主干专业课程5门、主要实践课13门，具体如图1所示。其中，理论教学主要是剖析实验、实训教学的知识要点，引导学生透彻理解GIS基本概念及应用模式。实验教学本着提高学生实际操作能力的目的，以GIS数据处理与分析为主线，不断增强学生对GIS理论知识的认识，锻炼学生的GIS应用能力，增强学生学习专业知识的热情，并提升其处理实际问题的能力。

2.加强校企兼顾的实践教师队伍建设

“打铁还需自身硬”，具有实践经验和高水平的教师队伍是实践教学的保障。北京建筑大学测绘与城市空间信息学院一直坚持以“走出去、请进来”的方针建设实践教师队伍。一方面，选派担任实践教学工作的教师到GIS相关企业进行实践培训，以提高教师本身的动手能力。同时，参与培训的教师需要再给全专业所有教师进行培训，这样就可以提升整体教师的实践水平[9]。

另一方面，从GIS相关单位聘请有实践经验的资深专家作为兼职教师，请他们结合实际案例进行理论教学，这样就可以将丰富的实践经验引入课堂，从一定程度上弥补理论教学的不足，也使学生能够在第一时间就学到最新的知识和技术[9]。

3.打造内外结合的实践教学基地

实习实训基地是保障实践教学效果的基础，也是大学生实践创新的训练平台。北京建筑大学测绘与城市空间信息学院目前拥有“现代城市测绘国家测绘地理信息局重点实验室”和“代表性建筑与古建筑数据库”教育部工程研究中心两个省部级实验平台。同时，还设立了测绘与地理信息实验室、地图学实验室等校级实验中心，借助实验室建设基金和教育专项基金引进了适合本科生实验教学的各种先进设备和软件，例如，移动道路测量系统、无人机摄影测量系统、三维激光扫描仪、GPS连续测量参考站（CORS）、地基雷达监测系统、高性能图形工作站、ARCGIS桌面系统、ENVI系统等，从而确保了本科生从事校内实践教学的软硬件条件。

校外实践教学基地建设主要是依靠地方企事业单位的资源，构建校企联合的实践教学平台[10-12]。北京市拥有大量的与地理信息相关的高新技术企业或公司，北京建筑大学测绘与城市空间信息学院已经与相关企业签署了一系列的合作与实习协议。通过让学生进入校外实习基地，直接与一线生产和工作接轨，使学生学习的理论知识得到了检验和验证，加强了知识的深入理解，并能纠正理解上的偏差，提高了学生的实际动手能力。同时，也有利于GIS专业的长期发展。

4.“导师+进科研团队”模式

“导师+进科研团队”是北京建筑大学测绘与城市空间信息学院创新性实践教学模式。目前学院拥有四个不同方向的研究所，分别为：城市信息化研究所、城市测绘研究所、遥感应用研究所和遗产数字化研究所。本科生从大学二年级就可以根据自己的兴趣申请加入不同的研究所。同时，各研究所教师具有较强的科研能力和丰富的实践与教学经验。这些教师既是学生科研活动的指导老师，也是学生学习的榜样。

学生参与“大学生科研立项”和导师的科研和工程项目，在导师的具体指导下，充分发挥各研究所的优势，借助先进设备和仪器，按照项目书的要求进行规范的科研学习和实践操作，将学习、科研、工程应用系统地结合起来，使学生能够在团队中体验科研与实践的真谛，找到做科研与解决实际问题的方法，达到培养学生创新能力与工程能力的目的。

5.专业竞赛实践教学模式

近年来，随着GIS技术的快速发展，国内外面向在校大学生的各类型GIS大赛也迅速升温，比如，ESRI公司举办的一系列GIS软件开发比赛（桌面应用开发组、空间处理与建模组、Web应用开发组和ENVI/IDL开发组）和MapInfo大赛、工业和信息化部人才交流中心和教育部地理信息系统软件及其应用工程研究中心共同主办的全国高校GIS技能大赛、中国地理学会和北京超图软件股份有限公司联合主办的SuperMap杯全国高校GIS大赛、中国地理信息产业协会教育与科普工作委员会和教育部高等学校地理科学教学指导委员會发起举办的全国大学生GIS技能应用大赛等等（各大赛具体情况见表1）[13-17]。这些比赛为在校大学生施展才能提供了契机，为此，北京建筑大学测绘与城市空间信息学院积极组织GIS专业在校学生参加各类全国GIS大赛。笔者作为指导教师参加了第四、五届全国大学生GIS技能应用大赛，指导的学生共取得了大赛一等奖1组、二等奖1组、三等奖2组的佳绩，本人亦有幸获得了优秀指导教师奖。

通过参与专业竞赛的实践教学模式，一方面可以验证学生所学的知识，拓展学生的视野，找到与其他兄弟院校的差距和不足；另一方面，可以锻炼和提升学生的实际动手能力，有助于提高我校GIS教学水平和教学质量[2，15]。

以上实践教学模式应用之后，我校GIS专业学生培养取得了一些可喜的效果，主要表现在以下两方面：

（1）提升了学生的实践与科研能力。通过对实习单位、用人单位对GIS专业学生培养质量的调查反馈情况看，各单位对我校GIS专业学生的实践与科研能力的评价已逐步提高。

（2）提高了学生就业率和就业质量。目前我校GIS专业的学生就业率几乎达到100%，且大多集中在北京、上海、天津等大中型城市，较之前有很大的提高。

结语

本文首先从当前国内各高校GIS专业实践教学情况出发，分析并指出了具体存在的问题，接着强调了GIS专业实践教学的必要性和重要意义，在此基础上，提出了要建立基于多渠道的GIS本科专业实践教学模式。结合北京建筑大学GIS专业实践教学，从建设提升学生实践能力的课程体系、加强校企兼顾的实践教师队伍建设、打造内外结合的实践教学基地、“导师+进科研团队”模式和专业竞赛实践教学模式等方面进行了探索，进一步规划GIS专业本科课程与实践教学体系，努力强化和提升学生的实践动手能力，以期培养高质量的GIS专业应用型人才。

参考文献

[1]汤国安，杨昕.ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程（第二版）[M].科学出版社，2012，北京

[2]王靖，王春，陈泰生，等.GIS专业本科生系统开发技能培养模式研究[J]，科技信息，2013，（35）：31-32

[3]陈泰生，王春，李鹏，等.应用型本科GIS专业数据生产实践教学改革探索[J]，科技信息，2013，35：36-36

[4]罗津，方朝阳，刘影，等.项目驱动的GIS专业实践教学模式探索[J]，高教学刊，2016，（09）：35-37

[5]孔祥生，钱永刚，张安定.平台化层次化与标准化构建GIS实践教学体系[J]，测绘科学，2014，（08）：171-175

[6]刘亚静，姚纪明，王政.以社会需求为导向的GIS专业立体化实践教学体系探索[J]，当代教育理论与实践，2015，7（06）：64-66

[7]胡潇君.实践教学的重要性与必要性[J]，散文百家：下旬刊，2016，（07）：260-261

[8]张辉.立足素质教育，转变教学观念[J]，中国校外教育：中旬，2010，（06）：4-4

[9]侯庆华.“多渠道多层次”-海洋技术专业实践教学模式的探索与创新[J]，科技视界，2014，（17）：19-20

[10]朱磊.地理信息系统专业“五位一体”实践教学系统构建[J]，教育教学论坛，2012，（30）：167-169

[11]郑贵洲，赵雷.地理信息系统（GIS）专业实践教学系统构建[J]，测绘科学，2010，35（05）：250-253