基于航空特色的地理信息科学专业实践课程设置与改革研究

2021-10-12邵金花李德一

中国教育技术装备 2021年22期

邵金花李德一

摘要為对接教学质量国家标准，凸出办学特色，加强实践技能培养，结合地方高校实际，提出具有航空特色的地理信息科学专业人才培养目标定位，介绍航空特色课程体系的设置，并对专业实验类课程、专业集中实习与实践类环节、专业创新创业课程与实训等方面进行全方位改革，学生实践能力和专业素质有了显著提升。该研究可以为同类地方高校人才培养提供借鉴和参考。

关键词航空特色课程体系；地理信息科学专业；实践课程；实践教学平台

中图分类号：G642.3 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）22-0127-03

Research on Practical Courses Setting and Reform of GIS Major Based on Aviation Characteristics//SHAO Jinhua， LI Deyi

Abstract In order to meet the national standard of teaching quality， highlight the characteristics of running a school， strengthen the training of practical skills， combined with the reality of local colleges and universities， this paper puts forward the Geographical Information Science personnel training objectives with aviation characteris-tics， introduces the establishment of the course system of aviation characteristics， and carries out an all-round reform in the aspects of the specialized practice course and the specialized innovation and entrepreneurship course and practical training， students practical ability and professional quality have been significantly improved. This research can provide reference for similar local colleges and universities talent training.

Key words course system of aviation characteristics; geographical information science major; practice course; practical teaching plat-form

0 引言

地理信息科学（Geographical Information Science，简称为GIS）是一门地理学、测绘科学和计算机科学的交叉学科，作为一个本科专业，在我国已经开办20年有余。国内GIS教育界对本科生培养模式进行了积极探索，从现有研究文献来看，目前的热点领域集中在应用型人才[1-3]、创新能力[4-5]、实践技能[6-8]、课程体系[9-11]、专业认证[12]等方面。2018年，教育部颁布《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》，其中在地理科学类教学质量国家标准中就提出，“综合性院校要根据自身办学定位，结合各自专业基础和学科特色，强化基础研究、应用基础研究方向的科学思维训练和地理学的实验技能训练”；在对教师的职业素质要求中也提出，要“不断更新教学内容，指导学生课外学术、实践和科研训练项目，培养学生的创新意识和实践能力”；对实验室、实验仪器和实习基地也进行了要求[13]。

综上可以看出，发挥地方办学特色、重视实践技能培养，成为GIS教育界的普遍共识。作为地方新建本科院校，滨州学院在2007年开始招收地理信息科学本科生，历经多次培养方案的修改和实践，结合自身专业特点和学校的办学定位，2017年在地理信息科学的基础上提出航空测绘的培养方向，并在2019年进行了第二轮修订，摸索出一套具有航空特色的地理信息科学专业培养体系。本文就滨州学院地理信息科学专业的相关教学改革，特别是实践教学中的特色和经验进行总结，以期为同类院校提供参考，并谋划下一步的发展方向。

1 专业人才培养目标定位

本专业的培养目标确定为面向地理信息产业和区域经济社会发展一线，培养德智体美劳全面发展的，资源开发与利用、自然资源调查与管理、地理信息技术开发与应用等领域，从事与航空测绘、地理信息有关的应用研究、软件开发、项目管理等工作的应用型高级复合型人才。本专业毕业生毕业后五年左右应达到以下要求：

1）掌握地理信息专业所需的多学科综合知识，具备解决地理空间数据采集与处理、地理信息软件研发与管理、无人机航空测绘作业等领域复杂问题的能力；

2）具有良好的沟通能力、团队协作能力，能担任团队负责人；

3）具备创新精神和国际化视野；

4）能从事资源开发与利用、自然资源调查与管理、地理信息技术开发与应用等领域的系统设计、产品开发、技术应用、现场管理等工作；

5）具有自主学习和终身学习的意识与能力，能适应航空测绘、地理信息技术进步和社会发展需求的变化。

2 航空特色课程体系设置

2.1 总体课程模块设置

如表1所示，地理信息科学培养方案共设置五大模块，分别是通识教育模块、学科基础教育模块、专业教育模块、创新创业教育模块和集中实践模块，每个模块均设置必修课程和选修课程两类。为加强学生的动手能力，实验和实习学分占比超过30%。

2.2 航空特色课程的置入

地理信息科学的发展与地理科学、测绘科学、遥感科学日益紧密，特别是无人机遥感和测绘的兴起，近几年成为学科发展的热点领域。因此，在开设地理类课程和计算机类课程的基础上，结合学校办学特色和专业特点，在专业课程体系中置入大量航空类特色课程，如航空概论、航空气象学、无人机技术导论、航空摄影测量、卫星导航定位系统原理与应用、微波遥感，并配有航空摄影测量实习、航空摄影测量与遥感创新创业指导。此外，在通识选修课中设立一个航空航天模块，涵盖一些航空航天类课程，供学生选修。

3 地理信息科学专业实践教学平台构建

培养应用型高级专门人才是新建地方院校的定位目标。为实现这一目标，分别从专业实验课程、专业实习与实训、专业创新创业课程与实训等方面，全方位构建具有航空特色的实践教学平台。

3.1 专业实验类课程的设置与改革

实验课可单独开设，也可与理论课合并开设，一般要遵循先理论后实验的开设顺序，以便于符合客观认知规律，并形成完整的专业知识和能力。同时注重提高综合性、设计性实验的比例，逐步实现由验证性实验向设计性和研究性实验、单一性实验向综合性实验的转变。

具体而言，在学科基础必修课中开设大学物理和大学物理实验，以提高学生的物理基础知识水平，为后续的遥感物理类课程奠定基础；还开设有C语言程序设计和Java语言程序设计，均包括理论和实验学时，以提高学生的计算机编程能力。在学科基础选修课中，提供计算机辅助制图实验、多媒体技术与应用、无人机技术导论等理论和实验混合课程供学生选修。

在专业必修课程中，在自然地理学、地图学、测量学、遥感数字图像处理、数据库系统原理、数据结构、航空摄影测量、遥感地学分析、卫星导航定位系统原理与应用中都置入实验课学时；同时，在学习地理信息科学概论和遥感概论两门理论课程之后，也专门在后续学期开设有GIS实验和遥感实验以提高学生的软件操作能力。在专业选修课中，在GIS应用开发、空间分析与应用、MATLAB应用、Python程序设计、近景摄影测量、土地信息系统设计课程中置入实验学时或全部为实验学时，这些课程学习难度相对加大，旨在进一步增强学生的专业技术水平。

3.2 专业集中实习和实训环节的设置与改革

专业实习和实训属于集中实践环节。在不同学期，分别安排自然地理实习、测量实习、“3S”综合实习、GIS软件研发实习、GIS课程设计、航空摄影测量实习和专业综合实训。除GIS課程设计为期一周外，其他实习实训的时长均为两周，最后还配有四周的毕业实习和12周的毕业设计。同时，还结合BIM（建筑信息模型）发展和学院师资的优势，新增一周的BIM课程实训。

教学改革方面，自然地理野外实习从原来的一周扩充到现在的两周，实习地点从秦皇岛柳江盆地扩展到现在的滨州贝壳堤岛、济南和淄博山区、黄河口湿地、烟台海岸带，目前正积极联络山东高校地理联盟开展野外联合实习。“3S”综合实习的地点除安排在北京超图、中地数码、中国科学院空天信息研究院等各大地信公司、高校和科研院所外，还拓展了济南和滨州驻地的地信公司和测绘部门。另外，近几年购置一批RTK（实时动态测量）接收机和无人机航测系统，更新测量实习和航空摄影测量实习项目，出版系列实习教材和指导书。

3.3 专业创新创业课程和实训的设置与改革

创新创业教育是专业培养方案的一个重要组成部分，既包括一些课程，也包含课堂外的一些实训活动，它们跟理论课、实验课、各类实习结合在一起，形成一个递进的链条，让学生在专业的各相关领域按兴趣有所发展和专长。

专业创新创业教育选修课中设置空间数据挖掘创新设计、航空摄影测量与遥感创新创业指导和“3S”创新应用设计，均为32实验学时，学生须选修其中两门；专业创新创业实训包括参加学科竞赛、听取学术报告或讲座、参与教师的学术课题研究、申报校大学生科研训练计划项目、考取GIS专业技能证书、发表学术论文或获得奖项等一系列实训活动。

近些年，学生在全国高校GIS技能大赛、无人机大赛、测量大赛中频频崭露头角，综合专业技能有了明显的提升。但是，每年学科竞赛的名额有限，以至于大部分学生没有资格参与。针对这个问题，进行一定的探索和实践，以期给每一个学生锻炼发展的机会和空间。目前改革的方向重点放在落实本科生导师制，把导师制贯穿始终，即从学生一入学到最后毕业答辩，都有专业的指定教师跟踪指导，通过成立地理、测绘、遥感、制图等研学兴趣小组，安排专业技能训练内容，落实定期读书汇报和小组讨论制度。这对于学生坚定专业学习方向、提高专业认知和认同、提升综合素质的作用是明显的。

4 结束语

本文在对接教学质量国家标准的基础上，结合学科发展方向，突出航空办学特色，提出地理信息科学航空测绘方向的应用型人才培养目标，在五大课程模块中全面置入航空特色课程体系，并特别对专业实践类课程进行改革，学生专业实践能力得到较大提升，竞争力不断增强。今后将进一步在扩大航空办学特色、打造航空类优质实践课程、重视课程思政建设、广泛开展国内国际教学经验交流等方面下功夫，通过打造一流专业，全面提高本科教学质量，切实提高学生专业技能，培养优质特色的GIS人才。■

参考文献

[1]张兵，韦锐，查勇，等.应用型本科院校地理信息科学专业技能型人才培养模式研究[J].测绘通报，2016（4）：133-137.

[2]黄木易，冯少茹.专业认证导向下GIS应用型人才培养模式与创新[J].淮南师范学院学报，2019，21（4）：128-132.

[3]程朋根，聂运菊，夏元平，等.对地方高校地理信息科学专业教育的探讨[J].测绘通报，2014（6）：120-123.

[4]孙超.“互联网+”时代下GIS专业创新创业模式研究[J].大学教育，2020（8）：171-173.

[5]蔡忠亮，翁敏，苏世亮，等.“地理素养与测绘技能”双驱动的GIS专业大学生创新能力培养模式的探索[J].测绘通报，2020（8）：148-152.

[6]胡潭高，马茜茜，张登荣，等.基于科研创新驱动的GIS专业实践教学模式研究[J].地理信息世界，2016，23（5）：86-89，108.

[7]张冬有，郝冬梅.地理信息科学专业学生实践技能体系建设[J].继续教育研究，2017（11）：25-27.

[8]王杰，晏实江，陆胤昊，等.面向GIS专业的地理综合实习教学改革初探[J].教育教学论坛，2020（15）：37-39.

[9]张晓丽.林业院校GIS专业人才培养模式及课程体系建设[J].中国林业教育，2008，26（3）：13-16.

[10]柳林，李万武.市场需求导向的GIS专业知识结构和课程体系的构建[J].测绘科学，2011，36（1）：232-234.

[11]曾微波，王春，江岭.应用型本科GIS专业课程体系设置改革探索[J].测绘与空间地理信息，2019，42（9）：1-3.