新工科战略下地理信息科学专业建设初探

吴浩 刘鹏程 李畅 涂振发 陶建斌 周杰

[摘 要]在新工科背景下，传统工科的教学方法和教学体系已经无法适应新时代大数据、云计算、物联网背景下的地理信息科学发展趋势。针对地理信息科学创新教学方法和师资队伍建设的问题，提出一套循环型的地理信息科学专业的创新实践教学体系与方法，锻炼专业学生的工程实践和应用创新能力;研究具备特色行业优势的创新实践型教学师资队伍建设方针，着力提升团队教师的专业技能和教学素养。以华中师范大学为例，从教学方法和师资队伍两个角度分别详述了实施过程和建设效果，为开设地理信息科学专业的相关院校实施新工科战略提供可借鑒经验。

[关键词]新工科;地理信息科学;教学方法;师资队伍

[基金项目]2018年湖北省高等学校省级教学研究项目“面向新工科的地理信息科学专业实践教学体系探索与平台构建”（2019098）;教育部2018年第一批产学合作协同育人项目“人工智能应用驱动下地理信息科学专业创新人才培养体系优化研究”（201801312001）;2018年华中师范大学教学研究项目“面向新工科的地理信息科学专业实践教学体系探索与平台构建”（2018005）

[作者简介]吴 浩（1977—），男，湖北黄冈人，博士，华中师范大学城市与环境科学学院教授（通信作者），主要从事地理信息科学理论与技术研究;刘鹏程（1968—），男，湖北安陆人，博士，华中师范大学城市与环境科学学院副教授，主要从事地理信息科学理论与技术研究。

[中图分类号] P28[文献标识码] A[文章编号] 1674-9324（2020）32-0119-03[收稿日期] 2019-12-11

党的十八大以来，在大力推动“大众创业、万众创新”的背景下，我国已经启动并实施了一大批重大国家战略，强有力地带动了新技术、新产业、新模式、新业态的发展，这也使得市场和用人单位对高科技、创新型人才的需求持续增长[1]。新工科是我国面对新技术、新产业、新业态、新模式而提出的创新型卓越工程技术人才培养战略，是高校应对新经济、新产业发展态势的推动力，也为地理信息科学（GIS）工程教育和实践探索指引了新的发展方向。现有专业培养方案由于大多机械化地沿用了测绘类、地理类等传统学科的培养方案，因而忽视了地理信息科学专业是紧密依托国民经济行业应用背景而发展起来新型交叉学科这一点，无法体现出其多学科的应用交叉特性，脱离了具体行业实践应用领域，导致院校培养的专业人才无法满足社会和企业的需求[2]。在当前的科技革命和产业变革形势下，为解决好如何引导地理信息科学专业人才培养主动服务行业和企业需求的意识[3]，提升学生的创新能力和实践水平，迫切需要开展面向新工科的地理信息科学专业教学方法和师资队伍建设的研究。

针对新工科形势下的GIS专业人才培养需要，依托我校在国土、规划、环境和旅游四个行业领域中的专业优势，提出多元化行业背景下的实践教学模式，探讨具有特色行业优势的创新实践教师团队策略，通过基于“学习—实践—研究—创新—再学习”的循环型教学体系提升地理信息科学的新工科人才培养水平，为国家和学校的新工科建设与实践提供参考。

一、地理信息科学专业人才培养存在的问题

中国GIS产业经过多年的累积与发展，相关企业的数量不断上升，规模逐渐壮大，应用领域也慢慢渗透到与空间信息相关联的各行各业中。据中国GIS协会的统计，我国GIS产业市场规模在2013年已达到了2600亿元，近三年的增长率均稳定超过30%，今后每年都会有25%左右的增长。“一带一路”的提出和智慧城市建设如火如荼的开展，将为中国GIS产业的进一步发展带来空间。

伴随着市场扩张，GIS专业人才市场需求巨大并且不断增多，但仍有15%的毕业生选择与GIS无关的工作，且五年之后这一比例增加到30%[4]。通过对GIS专业毕业生去向的持续追踪调查，发现除去个人职业发展等因素，专业技能的不足是导致这个结果的主要原因，体现在专业人才培养上，主要存在师资力量不足、培养目标模糊、评价体系僵化、教学知识体系陈旧、学生缺少实践机会等问题[5]。因此，如何改变固有、陈旧的GIS专业人才培养模式，构建能够满足时代需求的创新教学方法体系和师资队伍意义重大。

二、地理信息科学创新教学方法和师资力量构建的总体思路

本次研究通过实地走访和网络查询两种调研方式，从现有的GIS专业教学模式中总结经验与不足，再针对新工科形势下的专业人才需求，结合相关的优势行业背景，改革专业教学内容，建立多元化的专业教学模式，设计了一套实操性强、应用面广的实现方案。创新教学方法和师资建设构建方案主体框架如图1所示。在新工科的大背景下，结合各大高校的办学经验，设计利于开拓学生创新思路、加强学生实践能力的创新教学方法。在此基础上，搭建面向特色行业的GIS实验教学平台，提供与其配套的教师团队建设方案，满足包括应用型、开发型和研究型在内的不同类型学生的GIS创新人才培养需求。本方案中，创新教学方法和师资力量建设按照调研和收集资料、制订实施步骤、修订培养方案、试行、反馈和总结等步骤依次进行，每年进行一次年终总结，保证新模式有序实施。

三、基于循环型的地理信息科学专业创新实践教学方法

以我校城市与环境科学学院的地理科学省级实验教学示范中心为依托，打造具有鲜明行业特色、良好学术风气、先进设备支持的教学环境，建立理论教学、科技研究和应用操作于一体的先进机制，调动学生参与创新实践、实验设计和学术竞赛的积极性，遵循“学习—实践—研究—创新—再学习”的教学思路与方针[6]，设计以自主创新为导向的学生培养机制，通过创新学分奖励鼓励学生参与，从而培养GIS专业学生的创新思维，为社会输送与企业需求相适应的优秀学生。

对应用型GIS学生，在基础理论课程的学习中，利用地理信息系统实验室、与实验室配套的服务器、卫星定位设备、绘图仪等硬件设备和ArcGIS、Erdas、Supermap、MapGIS等专业软件，熟练掌握课程基本操作技能。在综合类实践项目中，学会将所学知识融会贯通，加深对不同课程之间联系的理解。并且利用校企合作平台，参与实际项目，积累项目经验，通过学习强化相关行业知识。通过理论加实践的全方位训练培养出的GIS专业学生多数能够得到易智瑞、超图等GIS行业领先企业的录用。

对开发型GIS学生，着重培养其GIS应用系统设计开发基础能力、开发进阶能力。依托软件工程与管理实验基地，联合应用部门、相关企业，建设集成实验基地。在熟练掌握高级编程语言的基础上，鼓励其多多参与各类专业技能竞赛，从而提升学生们的团队合作意识、逻辑与思维能力、创新与学习能力。利用该教学方法培养出的学生多次在Supermap杯、Esri开发大赛等GIS開发类竞赛中获奖。

对研究型GIS学生，采用双语授课、定时讨论、上机、实验、前沿知识讲座等多样化教学形式，培养学生主动学习、独立思考的能力，使其敢于提出自己的质疑，培养其科研潜质;加强其文献阅读、论文撰写能力;使其在导师的指导下，参与科研课题，形成教学与研究的良性互动;广泛开展校内交叉联合、校际学术交流活动，如双学位课程、学术交流平台、全国GIS博士生论坛等，使学生能够展示自己的科研成果、了解最新发展动态、开阔学术视野。此类学生本科毕业之后大多选择继续深造，GIS专业的考研率达到50%以上。

四、具有行业优势的可持续发展创新实践教学师资队伍构建

为了满足新工科形势下GIS专业人才培养的需要，在教师团队建设中要秉承“以老带新”和“以新促老”原则，让学科带头人和学术骨干发挥其应有的作用，重视教学人才的梯队培养，提升师资综合实力。借助“双师制”大力提倡团队教师赴名校学习考察或进行科研合作;在高校青年教师逐步国际化的趋势下，资助其继续深造，充实师资后备力量;以“优化团队结构、提升教师水平”为导向，引进与培养两手抓，打通特聘专家、特色专业资深教授、精品课程名师等多条教学路径，打造可持续发展的、能够承担新工科形势下GIS人才培养任务的专业教师队伍。

在新工科战略的框架下，基于市场需求做好GIS学科发展规划，创新人才引进机制，吸引学术带头人和应用领域专家加入，通过配备社会导师或研究导师的形式指导学生贴近实际。激励本校师资团队特别是优秀青年教师，充分利用校内学科交叉和校际交流合作，建设人才梯队及网络，巩固人才工作的主体地位。构建人才引进政策的支持体系，通过专职秘书将教职人员从表格和会议中解放出来，让教职人员专注于教学和研究，提高师资队伍的教学效率和学术产出。最近两年，我院吸引了来自世界名校的海外留学人才以及国内其他高校的学术顶尖人才10余人分布在各个专业，为学校和学院建设在特色行业具备竞争优势的创新实践教学师资队伍提供支持。在引进海外人才和业内高端人才的基础上，每年都会有青年教师出访国外名校，深造研究，为新型实践教学队伍的建设提供后备力量。

除了在引入师资方面要适应新工科的现状，在师资队伍考评方面也应该有所创新。在新工科战略下，以市场需求为导向，实现评价主体的多元参与，改革过去以考试成绩论成败的片面评价方式，健全融合知识、能力和素养于一体的综合评价体系。同时还要关注教学设计、组织、实施、考核、反馈、完善等全过程，从课堂拓展到课外，并延伸到学期、实习、工作阶段，实现产学研一体，从而建立完整、长效的评价体系，为新工科框架下师资队伍建设创造条件。

五、结语

借助国家大力提倡新工科战略的契机，提出基于循环型的地理信息科学专业创新实践教学方法和具有行业优势的可持续发展创新实践教学师资队伍构建方案，有效弥补了传统GIS专业教学培养体系的不足，使GIS专业的人才培养能更好地适应社会和企业的需求。该方案在华中师范大学取得了良好的应用效果，为开设地理信息科学专业的相关院校实施新工科战略提供了参考。

参考文献

[1]周剑峰，韩民.新工科专业实践教学体系构建[J].教育教学论坛，2017，（44）：109-110.

[2]李德仁.发展我国GIS高等教育的思考[J].测绘科学，2003， （4）：4-5+1.

[3]孙志群，刘志辉.多目标GIS人才培养模式的课程设置[J].高等教育研究学报，2012，35（4）：62-64.

[4]贾泽露，刘耀林，刘兴全.从市场需求看我国高校GIS教学改革[J].地理空间信息，2006，（2）：75-77.

[5]李景文，殷敏，靖娟利.GIS专业人才培养模式研究[J].高教论坛，2008，（4）：24-27.

[6]吴浩，袁艳斌，杨剑，张存保.具有行业特色的GIS卓越工程师实践教学平台探索研究—以武汉理工大学为例[J].时代教育（教育教学版），2012，（7）：35-36.