面向战略性新兴产业的应用型GIS人才培养课程设置改革与探索

王永志，赵爱国，吕 华

(江西理工大学 建筑与测绘工程学院，江西 赣州 341000)

随着《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》《测绘地理信息科技发展“十三五”规划》等重磅文件的陆续出台，指明我国已经将地理信息产业作为战略性新兴产业来发展[1]，这也为GIS人才培养模式带来了新的挑战。为适应战略性新兴产业发展需求，对GIS人才培养方案进行改革具有重要意义。当前应用型人才培养与社会经济发展不适应已经成为一个普遍存在的问题[2]，课程体系设置作为GIS人才培养的核心环节，对GIS人才培养的质量具有重要影响。当前GIS课程体系设置中存在的培养方向不明确、课程设置与实际应用脱节[3]、培养方向动态更新机制与产业需求发展不协调等问题，成为GIS专业人才培养研究的重点。

GIS学科自身的多学科交叉、融合特性，使得课程设置环节存在许多困难。GIS专业理论教学环节、实验教学环节和实践教学环节，贯穿GIS人才培养的全生命周期，具有系统性、综合性、灵活性和多样性等特点[4]，在全方位的多技能应用型人才培养方面起着决定性作用。由于课程设置存在理论与实践脱节、课程不具特色、课程更新不及时和课程体系结构不健全等问题[5]，使得现有的课程教学体系无法满足战略性新兴产业发展的需求。因此紧跟行业发展，结合当前GIS人才需求，制定出新的课程体系是解决问题的一个重要举措。刘正纲等人从人才需求的角度对GIS专业课程体系进行改进，并进行教学实践[6]，两年多的教学实践初步验证了新课程体系的有效性。在大众创业万众创新的今天，将创新创业教育与传统的GIS课程体系进行深度融合[7]，构建业务素养、创新创业教育、产学研结合等为一体化、高度融合的人才培养体系，为GIS产业培养创新应用人才，甚至是GIS新兴企业的创办者[8]。目前，对GIS人才培养模式进行了大量研究，分别从GIS学科特性出发，探索课程模式改革。根据地理信息科学的多学科交叉特性，分别对GIS专业课程设置的理论教学环节、实验教学环节和实践教学环节进行分析，针对GIS人才培养课程体系中存在的问题进行深入探讨，并给出相对的解决策略。其中，大部分学者都是针对某一课程，或者某一个教学环节展开分析，但是从课程体系设置出发，来探索面向战略性新兴产业发展的GIS人才需求与人才培养课程体系知识结构之间的研究还较少。

本文面向战略性新兴产业发展对GIS专业人才的需求，立足“强化工程应用能力、夯实科研实践能力、提高协同创新能力”的人才培养理念，以GIS学科和GIS产业发展需求趋势为出发点，以面向战略性新兴人才培养为核心，构建适应战略性新兴产业发展需求的GIS人才培养课程体系，探索适应应用型GIS人才培养模式的知识体系结构。

1 应用型GIS人才培养存在的问题和需求分析

1.1 应用型GIS人才培养方案存在的问题

当前面向战略性新兴产业的应用型GIS人才培养模式，存在课程设置环节动态更新机制不健全、课程实施细节不完善及专业课程设置与企业发展不协调等问题。结合江西理工大学GIS专业的发展现状，对人才培养模式的课程设置环节存在的问题进行分析，归纳为如下两点：

1)课程是大学生能力形成和提高的根本，优质课程是理论教学的重点，是GIS专业人才应用能力培养的理论基础和关键环节。如何结合GIS学科特色和国家地理信息产业发展需求趋势，并综合考虑行业就业市场需求，确定GIS专业大学生应用型人才培养模式的知识结构和课程体系结构是应用型GIS人才培养过程中首先要解决的一个关键问题。

2)如何根据现阶段GIS专业学生已有的知识体系结构和当前我国战略性新兴产业发展态势，来构建适应GIS产业发展需求的GIS人才培养的课程体系，是当前GIS人才培养中的另一关键问题。

1.2 面向战略性新兴产业的应用型GIS人才需求

GIS产业作为战略性新兴产业，涉及的领域十分广泛[9]，如图1所示。新的市场环境，也给GIS新兴产业带来了诸多挑战与机遇。随着GIS产业朝着智能化、信息化的方向发展，大数据、云计算、人工智能等高新技术与GIS产业深度融合也越来越深入。当前正在进行的地理国情监测、正在建设的智慧城市、数字城市，都离不开GIS的支持，因此，为了满足数字中国建设的需求，建立完善的GIS人才培养方案，是输送高质量应用型GIS人才中的关键环节。大数据时代对GIS产业的发展提出了新的挑战，海量、多源、异构数据的处理与管理，给数据的进一步解析和挖掘带来了新的挑战[10]，也使GIS与大数据的耦合应用需要进一步完善[11]。结合云计算技术，探讨GIS专业云计算人才培养模式，通过“以赛促学”的培养模式来提高GIS专业学生云计算能力[12]。地理国情监测制定国家和区域发展战略与规划、推动经济社会可持续发展的重要信息支撑[13]，作为顺应国家战略需求而开设的新专业，目前还没有形成一套完整的知识体系。从地理国情监测的工作需求出发，探讨地理国情监测行业需要的学科体系结构[14]，以地理国情监测为背景对GIS专业进行改造[15]，指出当前地理国情监测趋于智能化、自动化和信息化的态势，是GIS人才培养中需要重视的问题之一[16]。通过上述分析可以发现，当前GIS人才培养方案中的课程体系设置，满足不了战略性新兴产业的发展需求。因此，建立完善的课程体系设置，将地理国情监测、智慧城市、“数字中国”等的建设及物联网、云计算和人工智能等技术，与GIS专业课程体系进行融合，构建符合战略性新兴产业发展的创新课程体系。进而推进地理国情监测步伐，加快智慧城市、“数字中国”建设，促进物联网、云计算和人工智能等技术与战略性新兴产业的融合创新。

图1 战略性GIS新兴产业的知识结构

结合当前面向战略性新兴产业的GIS应用型人才的需求和GIS产业多重技术融合的发展态势，及多学科融合的需求，对现有的GIS人才培养体系知识结构进行优化重组，建立有效的促进机制，将新技术与新产业进行深度融合。首先，通过产业需求驱动完善GIS人才培养知识结构；然后，将完善的知识结构用于高素质GIS应用型创新人才的培养；最后，利用培养出来的高素质创新人才推动战略性新兴产业的发展。进而形成一套知识体系结构动态更新良性循环的GIS人才培养方案。

2 面向战略性新兴产业GIS应用型人才培养方案的课程体系改革

课程设置作为大学生能力形成和提高的根本，完整的知识体系结构作为理论教学的重点，是GIS专业人才培养、应用能力培养的理论基础和关键环节。综合考虑战略性新兴产业发展对GIS专业人才需求，建立面向战略性新兴产业的应用型GIS人才培养方案，优化课程体系结构是本文研究的重点和关键环节。通过建立适应战略性新兴产业发展的GIS人才培养课程体系，来提高GIS专业人才应用技能。

2.1 面向战略性新兴产业的应用型GIS人才培养方案课程设置的优化原则

针对当前GIS人才培养方案中课程设置方面存在的问题，构建了“厚基础、重能力、强素质、突创新”的理论教学体系和“全过程、阶梯式”的实践教学体系，为GIS产业输送符合产业发展需求，具有较强创新实践能力的应用型GIS人才。以培养全方位、多元化的GIS人才为核心，遵循应用型人才培养的理念，来构建满足战略性新兴产业发展需求的GIS专业课程体系。

2.2 面向战略性新兴产业的应用型GIS人才培养课程分类体系的原则与构建

以构建知识体系健全的人才培养课程体系为原则，围绕“夯实科研实践能力、增强工程应用能力、提高协同创新能力”的人才培养理念，根据战略性新兴产业发展对GIS专业人才的需求，以综合素质全面的应用型GIS人才培养目标，对课程体系进行分类，根据GIS专业课程培养目标和知识体系结构，将GIS人才培养课程分为思维模式的培养、实践技能的培养、专业理论培养、专业技能培养、专业素养培养等5大类。其中，通过高等数学、线性代数、概率统计等课程的设置，来培养GIS专业人才的理工科思维，形成研究专业知识的方法论；通过计算机编程能力的培养，提升GIS专业学生的工程实践能力；通过学习GIS专业系列课程，测绘、地信、遥感等，来提升GIS专业学生对GIS的认知水平；通过专业实践课程体系、专业特色课程体系、方法论课程体系(计量地理学、地理数据分析、地统计学、地理加权、地学建模)的学习，加强GIS专业人才理论联系实际和实际工程应用能力；通过素质拓展课程体系的学习，强化地理素养在GIS人才培养模式中地位[17]，培养德智体健全，具备地理信息学科素养的高素质GIS应用型人才。

2.3 面向战略性新兴产业应用型GIS人才培养方案的课程体系设置改革与优化

面向战略性新兴产业的应用型GIS创新人才的能力培养(如图2所示)，主要体现在三方面能力的培养：第一，协同创新能力的培养；第二，工程应用能力的培养；第三，科研实践能力的培养。

图2 战略性新兴产业的应用型GIS人才能力培养

将协同创新能力、工程应用能力和科研实践能力的培养融入到理论教学、实验教学和集中实践教学体系的各个环节中，建立满足战略性新兴产业发展需求的应用型GIS人才培养课程体系。通过优化课程体系结构，培养专业技能扎实的高素质GIS应用型人才。通过实验课程的设置，深化GIS专业学生对基础知识的理解，培养专业综合应用能力、激发创新能力。在集中实践教学环节，对理论体系和实验教学体系进行深化，通过理论、实验和技术层面的层层推进，实现基础型、应用型和创新型GIS人才培养体系循序渐进的推进。

3 面向战略性新兴产业应用型GIS人才培养课程设置质量保障与监控体系

为了保证GIS专业人才培养质量，建立学校监控、学院监控和专业监控的3方监控体系，实施理论教学环节的监控、考试考察环节的监控、实践教学环节的监控和毕业设计环节的监控(如图3所示)，保障GIS专业学生的人才培养质量、监控教师教学环节的教学质量。通过对教师资格的审查、教师教学的评价、教师授课的监督、教师教案的评价和教材征订的监督，完成对理论教学环节的监控。通过对实验、实习环节的监控和课程设计质量的监控，实现对实践教学环节的监控。通过三方监控体系，完成课程体系建设与人才培养环节中的质量评价，及时整改课程体系建设中的知识结构体系。

图3 三方全程参与的教学质量保障与监控体系

4 面向战略性新兴产业应用型GIS人才培养课程体系设置改革与实践

为了满足战略性新兴产业发展的需求，遵循GIS多学科交叉特性，通过合理安排授课时序，来强化教学实践环节对GIS人才培养的效用。针对低年级学生的知识储备情况，安排基础课和专业基础课，培养GIS专业学生理工科专业必备技能和GIS专业基础认知，增强专业认同感，激发学习兴趣。高年级学生则根据战略性新兴产业发展对GIS专业人才的需求，及时调整课程方案，开设与之相适应的专业选修课程和相应的实习课，完善GIS专业课程体系，提升专业技能和创新意识，加强GIS专业学生综合素质教育和协同创新能力、工程应用能力及科研实践能力的培养。

江西理工大学2016版GIS专业人才培养方案，对课程体系进行了优化重组，整合和优化后的课程体系主要由7个部分组成，分别为：通识教育课程、学科基础课程、专业核心课程、专业选修课程、创新创业教育模块、集中实践教学、个性化培养课程，具体如表1所示。各课程模块之间协调共融，将理论教学知识与实验教学和实践教学进行融会贯通，培养创新创业环境下的GIS高素质人才。通过各个课程模块之间的相互协调，培养GIS专业学生创新思维模式和思考方式，以培养出适应战略性新兴产业发展的GIS专业高素质应用型人才。

表1 优化后的地理信息科学专业课程设置方案

通过7个板块的课程设置，保证江西理工大学GIS专业学生获得全方位培养，以满足战略性新兴产业的应用型GIS人才需求。2013—2017年4个学年，各个课程占比，如表2所示。

表2 培养方案中课程的各种类型实验学时比例

其中，2016—2017学年对课程体系进行了重新整合与优化，通过加入创新创业教育模块，增强GIS专业学生创新创业能力，适应当前“创新创业”大环境下的人才培养模式。

对上述7个模块进行归纳，可以发现主要包含三大方面的人才培养，分别为理论教学环节、实验教学环节和集中实践教学模块，分别对应GIS人才培养体系中的基础环节、应用环节和创新环节。实践教学环节作为应用型GIS人才培养的核心[4]，在GIS人才培养体系中占有重要的地位，通过统计分析可以看出，江西理工大学各课程总学分和各环节所占比重如图4所示，其中实验教学环节和集中实践教学环节总学分达到54分，占到总课程体系的31%，体现江西理工大学GIS专业注重实践能力和实际应用能力的培养，新的课程体系设置符合战略性新兴产业发展的需求。

图4 GIS人才培养课程设置

5 面向战略性新兴产业应用型GIS人才培养课程体系设置改革的教学检验

为响应国家战略性新兴产业发展需求，江西理工大学先后进行了两次(分别为2013年和2016年)GIS专业人才课程方案改革。通过统计分析可以发现2011—2018年7年教学改革中，学年与课程改革对应频次，如图5所示。

图5 课程改革学年与参加的改革频次统计矩阵

我校GIS专业自2013年的第一次课程体系改革实施以来，构建的GIS专业人才培养课程体系，在我校GIS人才培养中取得显著效果。本文首先通过GIS专业学生的竞赛获奖情况，对课程教学质量进行检验，对课程实践进行改革，而后通过企业的人才反馈机制，实现对课程体系的教学质量达到长期有效检验的目的。

以当前最具影响力的ESRI杯中国大学生GIS软件开发竞赛为例，我校GIS专业学生参加ESRI杯全国大学生竞赛的获奖多次。课程改革以来，我校学生连续四年获得ESRI竞赛一等奖，初步验证了我校课程改革的有效性。为GIS新兴产业输送了一批具有创新精神的全方位发展的应用型GIS专门人才。

通过问卷调查、毕业座谈会、专家走访、网络反馈等多种手段相结合的方式，加强与企业的互动反馈机制，建立课程体系与人才培养之间的有效评价机制，实现对课程体系的教学效果进行深入分析和有效性检验。

6 结 论

面向战略性新兴产业的发展对GIS专业人才的需求，以协同创新能力、工程应用能力和科研实践能力培养为核心，探索应用型GIS人才培养方案。为评价学生的学习效果，建立相应的人才保障和监控体系，进一步完善学生的GIS应用能力的培养模式。以江西理工大学建筑与测绘工程学院为依托，以地理信息技术为技术支撑，对加强GIS专业学生应用能力的培养，使GIS专业学生的应用技能在学习与实践中得到提高。全面推动江西理工大学GIS人才培养体系的建设和发展，为进一步提高GIS专业人才的培养质量，更好的为经济新常态发展和地方建设服务。未来将针对GIS专业的实践教学环节具体的内容设计原则和内容构成，对集中实践教学体系和实验教学环节进行优化，对GIS专业课程设置中的实践教学环节和实验教学环节应注意的具体问题进行探讨。