面向地理信息科学专业的计算机制图实习改革与实践

李 玲，刘正纲,王崇倡

(辽宁工程技术大学 测绘与地理科学学院，辽宁 阜新 123000)

地理信息科学(Geographic Information Science，GIS)是2012年教育部高等学校本科专业目录中新改的专业，属于地理科学专业类，原名是地理信息系统[1]。计算机制图实习是许多高校GIS专业的必修环节[2-4]，是在掌握地理信息系统原理、地图学、计算机制图、ArcGIS应用及开发技术等相关课程内容的基础上开设的一门集中实践课程，旨在通过该课程使学生熟练掌握和使用GIS软件进行建库、数字化、后期数据处理、数据检查、制图表达等一系列流程。该课程更加重视培养学生的动手实践能力[5-7]、知识综合运用能力、分析和解决问题的能力，以更好地适应我国经济建设和科学发展对GIS专业人才的迫切需求[8-9]。

1 存在问题

目前该课程存在的主要问题有：1)课程定位不准确：据不完全统计，截止到2013年，全国开设地理信息科学专业的高校超过170所，有将近30%的院校具有测绘学科和专业背景[10]，导致在GIS课程设置、内容和就业方面都侧重于测绘行业，而目前GIS的应用已不局限于为测绘行业提供制图服务，更主要的是为国土、林业、农业等多个行业提供空间数据管理、分析和辅助决策等服务；2)内容设置不合理：在内容上更重视制图表达，无法实现后期GIS建库与制图表达的一体化[11]，无法满足空间分析、系统开发和地图服务对空间数据的要求；3)没有达到实际工程项目要求：由于大部分高校GIS专业的教师没有GIS企事业单位工作经历，缺乏实际工程项目经验，所以导致在任务设计上过于简单，没有参考相关行业标准和规范，与GIS行业应用相脱节，使学生无法真正了解GIS行业需求；4)教学模式不恰当：GIS教学受传统教学思维的影响，所以导致：①课程内容主要是验证性内容，实习指导书中对具体的实现方法做了硬性规定，学生机械地上机操作，这就失去了培养学生分析问题、解决问题能力的机会；②实习数据和实习任务单一，无法避免学生抄袭现象的发生；③课程主要以最终实习报告来评定成绩，忽略学生学习能力的培养过程。

2 改革和实施

2.1 教学改革措施

为了解决上述问题，本文从课程定位、实习内容、实习项目、教学模式等方面进行系统的改革。

1)明确课程定位。借鉴国内高校GIS专业的相关课程设置[4, 12]，并组织校内专家和企业专家共同修订课程大纲，制定制图人才培养方案和实习指导书，不再过分强调测绘行业对制图人才的需求。

2)增加GIS建库与制图一体化、综合性实习内容。传统的计算机制图主要是以地图符号化、地图整饰、制图输出为主要目的，而没有考虑到后期的数据入库管理、空间分析、地图发布、系统开发对数据的需求，所以本实习重新制定了制图的作业流程，加入了后期数据处理，使其可以同时满足制图与GIS数据建库的要求。

3)凝练具有工程实践背景的实习项目。实习项目是以数据采集到制图输出的完整生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程技术[13]。这类项目更重视培养学生的工程设计能力[14-15]，是GIS实践教学体系的有益补充。

为了使学生更好地了解GIS行业对制图人才的要求，使学生掌握行业规范和行业标准，提高综合运用所学知识解决实际工程问题的能力，我院与南京国图信息产业有限公司合作，用来自该公司的实际生产项目代替原有的实验，结合已学习的基础理论知识和国家相关制图标准，设计开发出了从数据采集到制图输出完整流程的制图内容。

4)采用开放式教学模式。开放式教学模式是为有效培养学生的综合素质和创新能力为目标，以增强学生实践动手能力和知识综合运用能力为培养重点，充分调动和激发学生学习的主动性和积极性，注重学生差异化教育的一种新型教学模式[13]。

开放式的教学目标和教学内容：该实习中仅提供制图的作业流程和各步骤对成果的要求，而不对具体的操作步骤和实现方法做硬性规定，让学生通过网络搜索、查阅文献和参考书、小组讨论自行解决制图过程中的问题，可以很好地培养学生解决问题的能力；同时实习也按照学生学习能力的不同，制定了分层次的实习任务，既有每个学生必须完成的基本任务，又给优秀的学生提供自由发挥的空间。

开放式的教学环境和教学时间：不对实习地点和实习时间做硬性规定，GIS实验室全天对学生开放，指导教师在实习期间全天在实验室并且QQ全天在线，学生可以自主决定上机地点、上机时间、教师辅导时间和辅导方式。但明确规定阶段性成果提交的时间，截止日期前提醒一次，过后提交的没有成绩。

考核方式：该实习取消以往只注重实习报告的考核方式，而以实习数据成果作为成绩的主要评价指标，根据数据成果创新度的不同予以加分，实习报告也不再一味的重视操作步骤，而强调整个作业流程的设计，注重考查学生的独立思考能力、分析问题能力、解决问题能力、项目管理能力、团队合作能力和对制图流程的整体把控能力。

2.2 具体实施

为了培养学生知识综合运用和解决实际工程问题的能力，根据改革方案，特制定如下的实施办法：

1)教学设计。采用开放式教学模式，并且在内容组织和作业流程中考虑数据后期GIS建库、空间分析、系统开发、地图发布与制图表达、地图输出的需求，一个项目贯穿制图的整个过程，教学设计中更加注重知识点之间的关联，这对于学生专业综合能力和学习能力的培养起到重要的作用。教学设计的前后对比如表1所示。

2)教学组织。引入团队合作和项目管理模式，结合实际的工程项目，4～5人一组，组内成员自行协商，分工合作，分组完成不同城市的交通图制作，下面以沈阳城区图的项目组织为例，说明如表2所示。

3)考核方法。改革后，总成绩=平时成绩×10%+实习答辩×10%+实习报告×30%+实习成果×50%。

平时成绩：占总成绩的10%，每隔3天组织一次阶段性验收，学生需要按照指导书上的时间节点完成任务，可以很好地了解和督促学生的实习进展。

表2 沈阳城区图的项目组织

实习答辩：占总成绩的10%，实习结束时，组织一次实习答辩，由4名实习指导老师来担任评委，针对每个学生所完成的任务提两个问题，以便更好地检验学生对所做内容的理解。

实习报告：占总成绩的30%，实习结束每组需要根据小组的实习成果完成一份实习报告，实习报告要求：①文档重点强调整个作业流程的设计和设置，而不是操作步骤；②文档书写规范：所有截图需要电脑全屏截图，图片要清晰，图片宽度应是文档宽度；打印要墨迹清晰；按照实习报告模板来组织实习报告，避免大家相互之间抄袭；③实习报告要逻辑清晰，层次清楚。

实习成果：占总成绩的50%，实习结束后每组需要提交实习成果一份，实习成果要求：①加载所有成果数据的MXD地图文档，并配置成相对路径；②所有的数据都存储到地理空间数据库中；③地物勾画准确，与影像有很好的贴合度；④数据没有拓扑错误和属性错误；⑤地图配置美观、合理。

3 教学效果

经过两年的实践，取得明显的教学效果，学生解决实际工程问题的能力、团队合作能力、学习能力等都有明显的提高。经过该实习的训练，学习能力强的同学，在参加全国GIS技能大赛中获得三等奖，参加过该实习的同学评价：“该实习在时间、地点、实习步骤上都没有过多的限制，通过小组讨论、网络搜索、查阅规范等方式完成该实习，自己的学习能力、查找资料、分析问题和解决软件问题的能力获得明显提升。”

4 应用推广建议

通过2年的教学探索，为了达到更好的教学效果，在教学过程中还应该注意以下几个问题：①工程实践项目的选择：项目选取要难度适中，过于简单，无法培养学生独立思考和解决问题的能力；过于难，学生无从下手，规定时间内无法完成实习任务；②要提供所需的行业标准和规范，让学生的每一步设置都有理有据；③注重阶段性检查，防止学生在开放的实习环境下，产生偷懒的心理，最后草草完成实习任务。

5 结 论

实践证明，本文提出的面向地理信息科学专业的计算机制图实习改革模式是行之有效的，不仅增强学生探索专业问题的兴趣，还提高学生的自学能力，为学习能力较强的学生提供更加广阔的空间，使学生更好地掌握计算机制图的相关知识，熟悉和理解GIS行业数据生产的流程，更加关注数据生产细节带来的数据质量和数据生产效率的差别，提高了学生工程实践的能力。该模式特别适用在综合性强、集中实践的课程中进一步推广，如“三维建模实习”、“GIS开发实习”“地理空间数据库实习”等，同时对其他专业的类似课程也会起到一定的借鉴作用。

[1] 中华人民共和国教育部高等教育司. 普通高等学校本科专业目录和专业介绍: 2012年[M]. 北京：高等教育出版社, 2012.

[2] 秦其明. 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.

[3] 朱庆伟. 高校GIS专业数学和计算机课程设置的创新[J]. 测绘通报, 2008(2):74-77.

[4] 应申, 翁敏, 王明军. 面向GIS专业的计算机图形学课程教学探讨[J]. 测绘工程, 2015，24(9):71-73.

[5] 杨金玲, 曲建光, 曹先革, 等. 基于应用技术型大学战略转型的GIS实践教学体系构建[J]. 测绘工程, 2015，24(2):78-80.

[6] 党安荣, 刘钊, 贾海峰. 面向应用的高校GIS教学探索与实践[J]. 地理信息世界, 2007,5(2):9-14.

[7] 郑贵洲, 王琪, 晁怡, 等. GIS专业人才培养的实践教学体系构建[J]. 测绘科学, 2014,39(9):148-152.

[8] 黄杏元, 马劲松. 高校GIS专业人才培养若干问题的探讨[J]. 国土资源遥感, 2002(3):5-8.

[9] 亢孟军, 翁敏, 万幼. GIS专业学生地理素养的培养模式[J]. 测绘工程, 2016,25(7):78-80.

[10] 汤国安, 董有福, 唐婉容, 等. 我国 GIS 专业高等教育现状调查与分析[J]. 中国大学教学, 2013(6):28-33.

[11] 王殿坤, 王峰. GIS建库与地图制图一体化解决方案的设计与实现[J]. 测绘与空间地理信息, 2010,33(1):100-103.

[12] 袁进军, 郭贵海, 冯仲科, 等. 计算机地图制图原理与算法教学方法研究[J]. 测绘通报, 2009(10):80-82.

[13] 江帆, 张春良, 王一军, 等. CDIO开放教学模式研究[J]. 教学研究, 2012,35(2):27-32.

[14] 郭庆胜, 蔡忠亮. “GIS工程设计”的实验教学模式研究[J]. 测绘工程, 2016,25(9):77-80.

[15] 陆国栋, 何钦铭, 张聪. 强化过程、深化互动的教学方法改革[M]. 杭州：浙江大学出版社, 2013.