应用型地方高校地理信息科学专业实践课程教学模式研究

黄 晴，肖 晖，曹建军，赵天成

（南京晓庄学院环境科学学院 江苏 南京 211171）

近年来，随着地理信息产业发展以及地理信息科学专业人才培养规模的扩大，提升专业人才培养质量，以满足产业发展和社会发展需求已成为高校教育教学研究和改革的重点。实践课程教学质量是影响高校人才培养质量的重要因素之一，地方应用型高校实践课程占比较大，如何高质量开展实践课程教学成为应用型人才培养的关键。对于地理信息科学专业，一些学者认为当前专业实践教学体系仍不完善，实验教学的理论和实践结合不够，缺少高层次的实践平台和基地[1]，同时授课方式传统，教学内容陈旧等[2]，较大程度制约了人才培养质量的提升。因此，一些面向实践课程的教学改革也随之出现，如：有学者建议基于地方特色专题应用开展实践教学[3]，并且实践性教学应顺应人才市场化和多元化的发展格局[4]，多采用基于慕课和翻转课堂的教学模式等[5]。这些研究为实践课程的教学改革提供了重要参考。总体而言，随着地理信息产业的发展、课程思政建设的推进以及“两性一度”金课标准的提出，实践课程的教学改革迫在眉睫。

1 地理信息科学专业实践课程特征分析

1.1 地理信息产业发展提升人才培养数量和质量要求

地理信息系统（GIS）技术于20世纪80年代初期在我国开始启蒙研究，80年代末到90年代初进入推广和应用时期，目前已进入产业蓬勃发展阶段。随着大数据、云计算及人工智能技术的快速发展，地理信息技术逐渐成为大型IT、互联网以及自动驾驶等行业及领域发展的关键技术。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》也对地理信息技术发展提出了新的更高要求，明确提出要探索建设数字孪生城市，加快推进数字乡村建设，建设数字中国。根据《中国地理信息产业发展报告（2022）》显示，2021年，我国地理信息产业产值达7524亿元，同比增长9.2%，近十年复合增长率达17.5%。地理信息产业从业单位超过16.4万家，同比增长18.5%，其中，企业占比达到94.7%。地理信息产业从业人员超过398万人，同比增长18.5%。新形势下，地理信息产业的蓬勃发展对于地理信息科学专业人才培养的数量和质量要求不断提升。

1.2 地理信息产业发展对专业实践课程体系建设提出新要求

GIS技术与产业的发展推动了GIS教育事业的发展。自1998年地理信息科学本科专业设立以来，中国GIS教育迎来了大发展时期，形成了完整的本科、硕士、博士、博士后以及留学生培养教育体系。据统计，2000年，全国仅有37所院校设立了专门培养GIS人才的专业，到2021年，全国已有187所院校招收地理信息科学专业本科生，69所招收遥感科学与技术以及地理空间信息工程等专业本科生。GIS教育的大发展有效扩大了GIS人才的培养数量，较大程度满足了社会发展的需求，同时也带来了一定的负面影响，主要体现在不同层次高校GIS人才培养目标不明确，人才培养质量参差不齐；GIS实践教学课程体系不完善，实践课程教学方法较为传统，实践教学效果不佳，影响了学生创新能力的培养。

地理信息科学专业是一门涉及地理学、计算机科学、生态学、气象学以及水文学等众多领域，技术性和操作性很强的交叉学科，实践课程在整个专业课程体系中占比大且呈逐步增加趋势。以南京晓庄学院（以下简称“我校”）2021级人才培养方案为例，专业实践课程与专业理论课的比例为22:56，占课程总学分的21.88%，且该比例较2018级人才培养方案的占比提高了2%。地方应用型高校以培养服务地方经济发展的应用型人才为基本目标，新时代地理信息产业的发展要求地方应用型高校GIS专业人才不仅要具有较强的驾驭新技术的实践能力，同时也应具备开阔的视野，并对国家和社会重大需求有深入的理解，这些对高校人才培养过程中实践课程体系建设提出新的更高要求。

2 地理信息科学专业实践课程课程思政建设研究

2020年教育部颁布的《高等学校课程思政建设指导纲要》明确提出，课程思政建设是全面提高人才培养质量的重要任务，课程思政要融入课堂教学建设，并贯穿于课堂授课、教学研讨、实验实训、作业论文各环节。对于理学类专业课程来说，要注重科学思维方法的训练和科学伦理的教育，培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感。当前课程思政建设多面向专业核心课程或者理论课程开展，面向实践课程的研究仍然不足。

地理信息科学的强实践性体现在其与国家战略需求、方针政策以及前沿应用紧密相连。实践课程教学过程中，可建立面向国家战略、前沿研究相关的课程思政案例库，构建课程知识点与思政要素之间的联系，并采用感知柔性、目标隐形和方式浸润的思政课程教学策略。思政要素可结合各校办学特色，以南京晓庄学院为例，“行知精神”是陶行知教育思想的集中体现，即爱满天下的“大爱精神”、服务社会的“奉献精神”、矢志不渝的“求真精神”和知行合一的“实践精神[6]。通过将行知精神分解为不同思政元素，并建立实践课程与思政元素之间的矩阵关系[7]，详见表1（p45）。此外，第二课堂教学是学生创新能力培养的关键途径，通过将课程思政案例库引入学科竞赛和社会实践等环节，能有效丰富课程思政教学手段。再如：学生完成的作品《棉花物语-由棉花引起的国际分工到资本血腥的原始积累》、《秦淮河上的红色记忆》等在中国大学生GIS软件开发竞赛中取得佳绩。我们将“红色印迹”引入学生课程实践、社会实践活动，由师生共同参与完成的100期“环说党史，晓说红迹”社会实践调研活动受到中国青年报等多个主流媒体报道，取得了良好的教学效果。

表1 南京晓庄学院GIS专业实践课程与“行知精神”思政要素对应矩阵

3 多主体多层次协同的地理信息科学专业实践课程教学模式构建

3.1 面向市场需求，构建课程教师、项目导师和企业工程师三师协同育人模式

应用型地方高校专业实践课程开设应充分面向市场需求，因此，在制订人才培养方案时，应充分进行市场需求调研，调研对象应包含企业单位、事业单位、科研院所等不同主体单位，也应包括大中型和小型企事业单位、上市企业和非上市企业等多个层次的单位。从我校的调研情况看，当前地理信息科学专业人才需求主要包括以下方面：第一方面是空间数据采集、处理、分析及显示等，包括地面测量、无人机遥感及卫星遥感等数据获取方式；第二方面是地理信息系统设计与开发，特别是基于开源以及国产GIS软件的二次开发需求逐渐增加；第三方面是三维GIS，随着智慧城市建设的推进，以CIM为核心的数字孪生城市建设蕴含巨大的人才需求；第四方面是大数据及深度学习，要求专业人才具有较好的R语言、Matlab、Python等应用开发能力。

为充分将市场对人才的需求融入实践课程的教学中，积极发挥企业平台和企业人才资源对于实践课程教学的支撑作用，我们构建了课程教师、项目导师和企业工程师三师协同育人模式。在三师协同下，形成校企共同制订人才培养方案、共同制订课程体系、共同构建教学团队、共同开发实训基地、共同实施培养过程、共同进行教学质量考核与评价的“六个共同”育人机制，同时也建立了面向需求的课程考核机制，以提高学生的实践能力、创新能力和社会适应能力。

3.2 以学科竞赛为引导，以项目实践为途径，强化创新能力培养，构建“343”实践教学模式

创新能力培养是实践教学的核心。为此我们构建了“三层次、四模块、三结合”的实践教学模式[8]，以学科竞赛为引导、以项目实践为途径，深入校企融合及第二课堂建设，强化学生创新能力培养与综合素质提升。“三层次”指实践教学体系的设计基于学生的认知与基础、体验与综合、研究与创新三个层次；“三结合”是将课内外实践教学与科研、校内外社会实践、国内外创新创业三者相结合。实践内容围绕实验、实习、实训和毕业设计“四个模块”开展，实践教学体系设计以训练基本方法、基本技能，培养知识综合运用能力、系统设计能力和创新创业能力为主要目标，以实验教学、课程设计、实习实训、毕业论文（设计）等第一课堂为主体，以学生社会实践、科技创新、模拟创业、课外科技活动等第二课堂为辅助。

在实践教学过程中，鼓励学生参加各类大学生竞赛活动，并将其纳入奖学金评定和第二课堂学分进行管理。同时吸收学生参加教师的科研项目活动，培养学生基础科学研究意识，丰富学生项目实践经验，深化学生对专业知识的理解与认知，真正做到以赛促学；教师在指导学生参与竞赛及科研项目过程中，能更好地了解学生对于知识和技能的掌握情况，并根据反馈情况及时调整教学方式，做到科研反哺实践教学。

4 总结

地理信息科学专业是多学科交叉融合且技术性和实践性较强的学科，地方应用型高校在地理信息科学专业人才培养过程中应充分面向地方人才需求，不断优化实践课程教学模式，提升人才培养质量。实践课程教学应充分挖掘学校特色，不断丰富课程思政案例库，推进课程思政建设；充分利用企业资源，将企业引入人才培养方案制定、课程体系构建等过程；并注重学科竞赛、项目实践对于实践课程教学的支撑作用，深入建设第二课堂，有效地提升学生的创新能力与综合素质。