大数据背景下独立学院“土地信息系统”课程教学改革研究＊

杨倩楠，张子博，陈 静

（1.中山大学新华学院资源与城乡规划系，广东 广州510520；2.南阳农业职业学院现代教育技术中心，河南 南阳473000）

当前，随着网络技术的发展和信息处理要求的提高，自然资源管理已经由原来的图纸型规划管理转变为以专业系统软件和大数据为支撑的智能空间规划管理[1]，以空间地理信息为核心的国土资源数据库建设也成为“数字国土”中的重要任务之一，土地信息系统技术已成为自然资源专业学生的必备技能。但现有独立学院“土地信息系统”课程的教学设计仍较为传统，教学效果难以满足大数据背景下的多源数据整合、网络数据分析、信息技术应用与实践等要求。与重点高校的研究导向不同，随着教育部独立学院转设工作的不断推进，如何培养掌握新型土地信息系统技术的应用型人才成为独立学院课程教学亟待解决的问题。因此，剖析独立学院现有“土地信息系统”课程教学中的问题，以新时代下的大数据应用为背景进行课程教学改革至关重要。

1 独立学院“土地信息系统”课程教学问题

1.1 课程内容不适，教学体系不强

独立学院“土地信息系统”课程通常依托于母体学校开设，包含36理论课时与36实验课时，开设于大三上学期，但两校办学目的不同、学生素质不一、培养方案相异，借鉴母体学校开设的课程普遍存在内容不合适、体系难统一的问题。课程内容上，土地信息数据模型结构、编码与土地信息分析模型、土地信息系统工程等内容理论性较强、内容偏难，独立学院学生学习难度较大；教学多局限于软件功能的学习和传统地图数据的处理，对于网络空间数据、无人机摄影测量等新型数据处理技术讲解有限，难以满足大数据背景下的行业应用需求。教学体系上，实验课内容前后缺乏联系，较为零散，未能形成完整的实验体系；理论课内容与其他相关课程联系不强，未能有效衔接先导理论类课程和后续实践类课程，如土地信息的空间数学基础部分内容同测量与地图学等先导课程内容重复，土地信息分析模型与同期计量地理课程缺乏联系，土地信息的采集处理与可视化同后续土地利用与规划课程缺乏衔接等。

1.2 教学方法落后，思维锻炼缺乏

“土地信息系统”课程教学仍以传统的老师讲授+学生操作方式进行，以致于多数学生只会跟着实验步骤做，缺乏实际问题分析、数据处理和解决问题的能力。具体表现为：①教学讲解上，主要为无差别讲授，特别是实验类课程，学生基础及理解能力不一，无差别讲授使得能力较好的学生过早完成实验内容，能力较差的学生始终落后于课程进度，难以最大化发挥实验课程的实践指导与思维锻炼作用；②教学设计上，课后思考与总结过多，但课前思考及课中提问较少，特别是土地信息模型类课程难度较大，缺乏课前思考易使学生一开始就难以理解课程内容，课后总结仍是听不懂的内容；③教学资源上，理论课程和实验课程都以PPT讲授为主，缺乏指导书、视频等多样化教学资源，学生课后查漏补缺难度较大。

1.3 考核方式单一，实践评定有限

“土地信息系统”课程的考核方式一般为总评成绩=40%平时成绩+60%期末考核。其中，平时成绩包括签到、回答问题、实验分数和课堂小测等，但“土地信息系统”实验内容较多，平时成绩细分到各项后，在总评分数中占比较少，难以形成有效的日常学习督促作用。期末考核主要是单一的闭卷考试或课程论文，然而采用闭卷考试多侧重于理论知识考核，一方面独立学院学生学习记忆疑难点知识难度稍大，极易出现大规模不及格情况，影响学生学习积极性，另一方面总评成绩易存在理论与实操分数占比不平衡的问题[2]，难以使学生真正掌握土地信息系统的实际应用；期末采用论文则又易存在数据来源有限、论文选题重复、数据处理方法单一、文章重复率高等问题。

2 大数据背景下的独立学院“土地信息系统”课程改革

随着独立学院转设工作的不断推进，母体学校将不再指导办学并共享教育资源，新时代大数据背景下，应用型人才的竞争将更加激烈[3]，独立学院迫切需要对“土地信息系统”课程的教学进行改革。根据课程教学问题，结合学生特点及行业发展情况，可从以下三个方面进行改革。

2.1 整合培养体系，改革课程内容

由于全系培养方案的调整，“土地信息系统”课程改为36理论课时+18实验课时，一方面需增加空间地理信息技术和大数据的理论知识，另一方面又需学生能够在有限的实践课时内掌握应用技巧，并能与其他课程内容相衔接。因此课程内容上，需结合“地理信息系统”“遥感概论”“测量与地图学”等先导课程删减重复和相对过时、复杂晦涩的理论知识[4]；加入新技术和大数据相关知识，形成与新知识和实践课程密切相关的理论教学方案[5]。培养体系上，加强课程内理论知识与实验内容的前后联系，具体以某区域为例进行土地利用现状数字化、建库、出图、变化分析与模拟等一系列实验[6]，使学生系统掌握土地信息分析技术；建立实验课程与后续课程的联系，可将土地利用现状实验的研究区域调整为与土地利用规划外业调研相近的区域，使学生上学期学习现状图矢量绘制及数据库建设，下学期即进行外业调查和规划图绘制，此外，也可将土地定级估价等空间分析实验与计量地理、社会调研实践课程相结合，上学期学习完空间数据处理和分析方法，下学期即可实地调研分析区域，进行课程成果的完善和深化。

2.2 结合新型技术，改革教学方法

大数据除传统地图信息处理外，更要求学生具有对网络数据、社会经济数据和信息分析模型进行处理与分析能力，因此教学内容中增加了CA-Markov模型、开放数据获取、无人机等新型数据技术与方法，则教学方法也需对照改革。考虑到原有实验对部分学生已经有一定的学习难度，加入新方法后更会增加学习难度，因此教学方法应当从原来的无差别、无思考讲授改为分层[7]、互动、启发式教学，并需综合运用室内、室外和互联网教学资源，具体如下：①将实验内容根据难易程度分层为基础实验[8]、综合实验和进阶实验。②将学生分为3～5人的学习小组，以小组为单位完成实验，其中基础实验由组内平均分区域完成，综合实验由组内学习快的学生带学习慢的学生完成，进阶实验以组内学习快的同学为主、学习慢学生为辅完成，同时每个实验需上交小组成员打分表，纳入最终成绩。以根据实验贡献度公平确定个人实验成绩，由此可通过增强组内互动学习的方式减轻实验内容增加带来的学习负担。然后，基于锻炼学生思考和深入理解实验步骤逻辑的角度出发，采用启发式教学，即在每个实验前增加实验思考，使学生在实验前先组内自主分析任务目标、熟悉实验数据并尝试自己设计数据处理流程与方法，而后教师再进行实验思路及步骤讲解，避免学生只会跟着步骤做，而不会进行实际问题的应用。③需综合运用多种教学资源，针对一般实验课程可形成包含实验类型、先导问题、实验数据、实验步骤、实验视频的一套实验指导资源，针对无人机可在校园内开展室外观摩教学，针对课堂互动和测试可借助学习通教学平台整合线上教学方法。

2.3 着眼实践应用，改革考核方式

“土地信息系统”作为一门实践应用类课程，应当综合考量课程表现，并在后续课程中深化实验成果，形成持续的学习动力。因此考核方式的改革可从如下几个方面入手：①综合考量课堂互动、理论知识、实验内容、分析应用等教学目标合理设置总评成绩，可设置为总评成绩=10%日常表现（签到、回答问题等课堂互动）+20%实验操作+20%期末小测+50%期末考核，适当增加实验操作的分数，做好过程评价。②由于课程需着重培养学生实践应用能力[9]，且理论知识在“地理信息系统”“遥感概论”等课程上均有考核，因此理论知识可借助学习通平台采用期末小测形式进行考核，期末考核仍以课程论文考核为宜，但需进一步细化论文选题方向、明确撰写要求，并于课程第一周向学生公布，使学生一开始即带着课程论文的任务和目的去学习。在实验过程中确定选题、查找数据和分析方法，将课程论文的任务分解到学习的日常，避免论文选题单一、质量过低。③不以课程结束作为考核的终点，而是将实践考核延伸到后置学习中，结合社会调查实践、专业实习和毕业论文等内容进行课程论文内容的深化和实践学习成果的转化。对于比较好的成果，也可指导其参加地理科学展示大赛等专业比赛，使学生能够从心理上认同、认可该课程，进而激发学习动力。

3 课程改革成效

当前，上述课程改革已经进行了2学年的试验，初步显现出了一定的改革成效。

3.1 与时俱进，优化课程体系

结合大数据的应用背景和培养方案的修订契机，改革后的课程根据独立学院学生特点统筹完善理论内容和实践内容，一定程度上实现了对内外课程体系的优化：一方面删旧增新，删除重复、晦涩难懂的理论知识，紧跟大数据的学科前沿和实践热点，增加时空大数据、开放数据获取、无人机摄影测量等新知识、新技术，做到与时俱进；另一方面承上启下，课程内以同一区域的连续实验操作贯彻始终，学生能较为系统地掌握操作技能，课程外将相关内容与先导课程和后续课程相衔接，构建起学科体系的知识结构网络，学生能够实现知识的整合。

3.2 主动思考，提升学习兴趣

结合新知识的引入改革教学方法，形成教学资源丰富、讲解针对性较强的教学方式，并根据具体内容对实验课程进行分类，使学生分层、分小组、启发式完成实验内容。一方面避免了由于大数据教学内容的增加而导致的对于部分学生而言课程内容难度过大，在一定程度上实现差异化教学；另一方面可以提升学生学习兴趣和实际处理、分析问题的能力。经过改革，课堂上已初步形成讨论、互助、主动思考的学习氛围，学生学习的热情也有所提高，可以将学习的外动力转化为内动力，避免了学生产生土地信息系统或大数据感觉太难、学不会、不想学的消极态度。

3.3 学以致用，促进成果转化

实践应用导向是独立院校教学的主要目标之一，“土地信息系统”教学改革的最终成效也是实现土地信息系统的实际应用。改革之后，学生在具体应用上，能够掌握基本的土地信息系统及大数据分析技巧，解决一定的土地资源调查、建库、评价、分析等问题，土地利用与规划课程成果相比以往专业性也更强；熟悉了数据三维建模、开放数据获取、无人机摄影等大数据新技术，能够接触一定的行业热点，并有部分学生参与了“房地一体”农村不动产发证无人机三维测绘工作；在后续课程和论文中能够应用土地信息系统和相关大数据知识，论文选题丰富性有所提高，并进一步参加了专业竞赛，实现课程教学成果的转化。

4 结语

大数据背景下的“土地信息系统”教学改革，从课程内容、教学方法、考核评价等多方面统筹进行改革。通过改革，理论上使学生学习到土地信息技术和大数据的基本思想、内容，并能实现相关课程的知识关联；技术上使学生学习到如何构建土地信息数据库、进行模型分析、开放数据获取和无人机摄影；讲授上通过分层、互动和启发教学使学生由一般模仿到主动探索，进而提升学生学习兴趣和教师教学质量；实践上使学生可以运用相关空间处理和分析技术参加竞赛、撰写毕业论文、从事相关实习工作等，锻炼学生运用现代技术手段进行调查分析和实际操作的能力。当前，部分独立学院的转设工作已经完成，作为地理信息系统在土地管理方面的应用性学科，“土地信息系统”课程仍需紧跟时代发展和学生特点不断优化课程内容和教学方法，最终使课程教学符合学科发展方向，人才培养紧跟行业实践前沿，实现独立学院应用型人才的培养目标。