地理信息科学专业学生课程竞赛方案研究

2021-10-14齐少群烟贯发那晓东张玉红王彤

课程教育研究 2021年7期

齐少群　烟贯发　那晓东　张玉红　王彤

【摘要】随着地理信息技术的不断发展，对地理信息科学专业的人才培养需求也越来越高，社会需要具有扎实理论基础同时具备熟练实践技能的地理信息专业型人才，因此，采用新的教学方法引导学生强化实践环节变得尤为重要。本文在探讨地理信息科学专业特点及课程设置计划的基础上，结合哈尔滨师范大学地理信息科学专业的人才培养模式，分析并设计了地理信息科学专业学生课程竞赛实施方案。从地理学基础理论知识、地理信息基础知识、地理信息应用、地理信息开发四个方面进行了探讨，设计了六个专业课课程竞赛方案，为高校地理信息科学专业的课程建设和人才培养提供有益参考。

【关键词】地理信息科学竞赛方案研究

【基金项目】哈尔滨师范大学高等教育教学改革研究项目“竞赛驱动下地理信息专业学生创新创业实践能力培养体系研究”，项目编号：XJGY2020006。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2021）07-0154-03

1.引言

地理信息科學专业（geographic information science），原为地理信息系统专业，研究地理信息采集、分析、存储、显示、管理、传播与应用，及研究地理信息流的产生、传输和转化规律的一门科学[1]。地理信息科学是近二十年来新兴的一门集地理学、计算机、遥感技术和地图学于一体的边缘学科，主要培养具备地理信息科学与地图学、遥感技术方面的基本理论、基本知识、基本技能，能在科研机构或高等学校从事科学研究或教学工作，能在城市、区域、资源、环境、交通、人口、住房、土地、灾害、基础设施和规划管理等领域的政府部门、金融机构、公司、高校、规划设计院所，从事与地理信息系统有关的应用研究、技术开发、生产管理和行政管理等工作的高级专门人才[2-5]。地理信息科学专业发展迅速，目前，全国已有一百多所大学开办了该专业或设置了相关课程。地理信息科学专业应用领域广、实践性强，在地理信息科学专业人才培养过程中，课程竞赛是一个有效的教学手段[6-7]。按照课程体系内容和社会就业需要，有针对性地在特定学期建立面向某类专业课程内容的专业内部学习竞赛，有助于学生对地理信息理论知识的学习和实践技能的掌握[8-9]。本文对地理信息专业学生课程竞赛方案进行研究，以期对地理信息专业课程建设及人才培养提供参考。

2.地理信息专业教学特点

地理信息科学是一门基础理论和实践操作高度集成的学科，要求学生对地理学、管理学的理论知识具有扎实的基础，同时要求能够对计算机软件、信息技术等实践性强的内容熟练掌握[10-12]。因此，在教学过程中要注重采用多元化教学方法和实践环节相结合，不能单纯依靠课堂讲授、课后作业的传统方式。其中实践环节是能够强化学生记忆、锻炼学生具体专业技能的重点环节，通过实践带动学生对理论知识进行主动理解与学习具有很好的效果。在诸多实践方法中，课程竞赛是一个操作便捷、参与度高、受众面广的有效教学方式。通过课程竞赛，可以将知识内容和操作技术贯穿于竞赛题目中，摒弃了传统的说教方式，改为学生在竞赛过程中根据自身具体情况有针对性地主动学习，既锻炼了学生的实践能力，又强化了理论知识的理解与应用，教学效果良好。

3.地理信息科学专业课程设置

地理信息科学专业是以地理学、测绘科学、计算机科学、管理科学等多学科为基础的一门新兴学科。地理信息科学专业的从业人员要求具有扎实的地理学理论基础，同时要具备深厚的信息技术背景和熟练的计算机操作能力。因此，在课程设置上要充分考虑到多方面的需求。

本文作者所在单位为哈尔滨师范大学，哈尔滨师范大学地理信息科学专业立足于地理学基础理论，同时注重结合计算机技术和信息技术，建立理论和应用实践相结合的课程体系，分为基础部分、GIS应用部分和GIS开发部分。在基础理论方面，开设高等数学、线性代数与概率论、自然地理学基础、测量学、计算机基础及应用、数据结构、地图学等课程。用于夯实学生的理论基础，使学生具备地理学基本理论知识和背景知识、培养学生地理学思想和地理学思维方式。同时，培养学生对计算机技术的基本应用技能，建立对计算机程序设计与算法分析的基本思维。在GIS应用方面，开设卫星定位导航技术、GIS空间分析、遥感应用、ArcGIS应用、遥感图像处理、空间地理信息统计分析等课程。用于建立学生对地理信息及遥感应用的课程知识体系，使学生能够应用Arcgis等软件进行基础地图的处理生成以及空间分析操作，能够应用ENVI等应用软件对遥感影像进行数据预处理、校正、解译、分析等操作。在GIS开发方面，开设计算机语言（C）、Java程序设计、C#程序设计、数据库技术、网络GIS原理与应用、ArcGIS Engine开发等课程。用于建立学生基本的软件开发知识体系以及对GIS软件开发的特色应用。使学生能够应用编程语言和地理信息二次开发环境对网络GIS和桌面GIS软件开展应用。

4.地理信息科学专业课程竞赛方案

地理信息科学专业以地理学科理论知识为基础，结合计算机、信息、人工智能等新技术的发展，培养学生在数据存储、空间数据挖掘、空间分析、人工智能决策应用等方面的专业技术和实践能力。因此，对于地理信息科学专业本科生竞赛计划的制定要综合考虑到地理知识、计算机及信息技术等多方面。结合培养计划目标和课程体系内容，分6个学期制定了6项专业知识技术竞赛。

4.1地理学知识竞赛

此竞赛计划在第一学期期末开展，面向大一学生，主要针对“自然地理学”“人文地理学”“地球科学概论”课程的理论知识内容进行知识竞赛。学生以3～5人的小组形式参赛，通过笔试初赛的方式进行筛选，最终确定进入决赛的小组。决赛采用现场抽签答题、抢答等方式，最终确定比赛结果。

本竞赛目的在于使学生加深对地理学的了解，激发学生对地理学的学习兴趣。通过竞赛引导强化学生的地理学背景知识，解决理科生地理学基础知识薄弱的问题。目前，地理信息科学专业主要面向理科生高考生招录，而理科生在高中的时候对地理课的学习仅局限于会考合格的要求，没有像文科生那样的学习深度和学习时间。多数学生存在对地理学课程和基础知识认识不深、了解不多的现状，通过地理学知识竞赛来设计趣味知识问答，可以促进学生对地理科学及相关背景知识的了解。

4.2地理信息基础知识竞赛

此竞赛计划在第二学期期末开展，面向大一学生，主要针对“地图学”“地理信息系统原理”“测量学”课程的基础知识内容进行知识竞赛。学生以3～5人的小组形式参赛，通过笔试初赛的方式进行筛选，最终确定进入决赛的小组。决赛采用现场抽签答题、抢答等方式，最终确定比赛结果。

本竞赛目的在于使学生加深对地理信息科学的了解，使学生对地理信息有一个初步认识。地理信息科学专业是集成地理学知识和计算机技术的学科，应用性和实践性都很强。在竞赛中将地理信息科学的知识和技术与应用性成果和案例相结合，将地理信息的应用性、成果、案例向学生深入展示。通过地理信息基础知识竞赛使学生对地理信息专业的知识内容、课程体系、应用前景、就业方向有一个初步的理解和基本的判断，以此来引导、带动学生选择感兴趣的专业应用领域和学习方向。

4.3地理制图竞赛

此竞赛计划在第三学期期末开展，面向大二学生，主要针对“地图学”“计算机辅助制图CAD”“地图设计与输出”课程的基础知识和实践技术进行竞赛。学生以3～5人的小组形式参赛，通过对地图进行设计与处理进行评比，不分初赛、复赛，只对最后提交的地图效果图进行最终评选。本竞赛目的在于使学生加深对地图学理论的理解及地图制作操作的实践能力，提高学生在地图页面布局、比例尺设置、地物要素标记展示等方面的熟练程度。通过竞赛的选题内容作引导，强化学生的制图能力，同时，以实际出图效果作对比，分析不同学生之间的差异性，以及造成实践效果差异的原因，进而对基础课程的教学环节进行调整。

4.4遥感技术应用竞赛

此竞赛计划在第四学期期末开展，面向大二学生，主要针对“遥感概论”“遥感数字图像处理”“空间数据采集与管理”“遥感图像处理实践”课程的基础知识和实践技术进行竞赛。学生以3～5人的小组形式参赛，通过对遥感数据进行处理实践的方式进行初赛筛选，最终确定进入决赛的小组;决赛采用现场抽签答题、抢答等方式进行。最终比赛结果采用初赛技能实践操作与决赛理论知识问答各占一定比例的方式折算。

本竞赛目的在于使学生加深对遥感技术的基本理论和实践技能的理解。通过初赛强化学生对遥感影像数据的实践操作，提高学生对数据裁剪、融合、校正、遥感解译等操作的熟练程度。通过决赛知识问答强化学生对各个实践操作环节的理论知识的理解，使学生知其然，也知其所以然，在熟练操作的基础上梳理涉及到的理论知识。

4.5 GIS应用开发竞赛

此竞赛计划在第五学期期末开展，面向大三学生，主要针对“GIS应用与开发”“空间数据库”“GIS综合应用实训”“GIS设计开发实践”“Python程序设计”“C#程序设计”“VC++”等课程的基础知识和实践技术进行竞赛。学生以3～5人的小组形式参赛，通过对某一行业应用进行程序设计，建立GIS应用软件系统，实现目标功能。GIS应用开发竞赛分为桌面端应用程序开发和网络GIS开发两大类，竞赛不分初赛复赛，从应用效果、软件功能完备性、界面设计等方面对整体系统进行一次性评分。

本竞赛目的在于使学生加深对GIS软件开发的基本理论和实践技能的理解。通过竞赛强化学生对GIS软件开发与应用的实践操作，提高学生对程序设计、空间服务发布等操作的熟练程度，拓展学生对GIS的应用视野和知识背景。通过开发竞赛引导学生强化对地理信息软件开发的学习，掌握各类编程语言和软件开发工具的使用，为将来的高质量、高薪就业打下坚实的基础。

4.6测量技术竞赛

此竞赛计划在第六学期期末开展，面向大三学生，主要针对“测量学”“数字摄影测量”等课程的基础知识和实践技术进行竞赛。学生以3～5人的小组形式参赛，通过对某一特定区域进行户外测量或摄影测量来完成不同类型的地图成果。测量技术竞赛分为户外测量和数字摄影测量两大类，竞赛不分初赛复赛，从成图效果、精准程度等方面对最终成果进行一次性评分。

本竞赛目的在于使学生加深对大地测量的基本理论和实践技能的理解。通过竞赛强化学生对测量工具和测量软件的实践操作，提高学生对大地测量、水准测量、摄影测量等操作的熟练程度，提高学生的综合测绘能力。通过本竞赛，引导学生学习测量工具和测量结果处理软件的使用，尤其是航空倾斜摄影的学习，拓宽学生的就业面和就业选择。

5.结束语

随着地理信息技术的不断发展，对地理信息科学专业的人才培养需求也越来越高，地理信息科学专业的人才培养要考虑采用更多的新思路、新方法，以便加强学生的主动学习能力、应用实践能力和专业背景思维。本文根据哈尔滨师范大学地理信息科学专业的学生培养方案和课程设置内容进行课程竞赛的设置，从地理学理论知识、地理信息应用领域、地理信息开发领域三个方面展开研究。根据本科生四年间授课进展建立对应的课程竞赛计划方案，以期促进学生的学习实践、增强学习效果，为地理信息科学专业的人才培养和社会服务构建可行的教学方式。

参考文献：

[1]黄杏元.地理信息系统概论[M].北京：高等教育出版社，2008：3-6.

[2]李蒲玲，鹿磊.GIS技术在旅游资源管理信息系统中的应用[J].家庭科技，2020（9）：14-16.

[3]刘海涛.GIS技术在工程地质测量中的应用研究[J].工程建设与设计，2020（16）：238-239.

[4]葛林.GIS技术功能特点及在机场规划中的应用[J].智能城市，2020，6（16）：100-101.

[5]张尧，张静梅，曹瑜洁.GIS技术在环境影响评价中的应用探讨[J].环境与发展，2020，32（8）：29-30.

[6]牛坤，彭长根，周洲，刘琳芳.“项目式”创新实践教学模式研究——以《GIS技术与应用》课程为例[J].教育教学论坛，2019（5）：132-133.

[7]吴红波.模块化和案例式教学在地理科学专业GIS课程实践中的应用[J].测绘与空间地理信息，2018，41（12）：20-24+27

[8]赵丽红，郭熙，罗志军，余敦，王屏，栗丽.学科竞赛驱动下的GIS专业课“课程思政”实践教学改革探索[J].教育现代化，2020，7（52）：62-66.

[9]程結海，袁占良，景海涛，薛华柱，王辉连，李伟，王莉，何湜.学科竞赛驱动下GIS专业人才培养模式改革[J].测绘通报，2019（4）：148-151.

[10]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.

[11]万鲁河，张冬有，李苗，郝冬梅.地理信息系统专业创新型人才培养体系的设计与实践[J].继续教育研究，2017（09）：22-25.