测绘工程专业GIS课程群建设与教学改革探索

2024-01-30王秋玲刘军张晓博李峰李佳乐

科技风 2024年3期

王秋玲刘军张晓博李峰李佳乐

摘要：近年来，大数据、智慧城市、数字孪生等高新技术的发展对GIS人才培养提出了新的要求。本文首先分析了测绘工程专业GIS课程体系理论实践教学体系存在的问题，基于分层教学法构建了测绘工程专业的GIS课程群体系，继而提出了基于OBE理念的GIS实践教学体系。经过笔者高校在教学实践中的验证，这种改革措施在GIS专业人才培养中取得了一定的成效。

关键词：地理信息系统；课程群；分层教学法；OBE理念

地理信息系统（Geographical Information System，GIS）作为一门空间信息科学与技术，广泛应用于国土资源监测、自然灾害评估、实景三维建设等领域，并与大数据、云计算、数字孪生技术等深度融合发展，技术发展日新月异，应用行业无处不在［12］。据中国地理信息产业发展报告显示，近年来我国地理信息产业规模持续扩大，行业总产值增速稳中求进，2017—2021年我国地理信息产业总产值复合增长率为11.5%，已成为我国数字经济新的增长极。

课程群是指以现代教育思想、理论为指导，围绕专业人才培养目标，为完善学生的知识、能力、素质结构，将专业培养方案中的知识、方法、问题等方面具有逻辑联系的若干课程重新规划、整合构建而成有机的课程系统；课程群建设打破了课程间的壁垒，强化了课程之间的关联性和传承性［34］。中国矿业大学等高校构建了测绘工程专业的“3S”课程群，旨在优化与梳理测绘工程专业GIS与其他核心课程之间的内在关系［56］。刘万青［7］、王金鑫［8］等学者提出了构建GIS本科专业标准化骨干课程群建设思路，提出了GIS专业骨干课程群建设方案。很多高校开展了GIS课程群建设教学改革的探索，均取得了一定的成果。

笔者所在高校隶属于中国地震局，是一所以防震减灾为特色的应用型本科院校。目前，由于缺乏系统性的规划，测绘工程专业GIS教学普遍存在部分课程之间衔接不畅、实践教学环节设置较少、教学内容陈旧、师资经验不足等问题，针对笔者所在院校的人才培养定位，目前应梳理GIS课程体系理论与实践课程的设置与内容安排，加强课程群理论与实践教学方案的实施，为测绘工程专业申请工程教育认证奠定基础。

1 GIS课程群体系构建方法

1.1 基于分层教学法的GIS课程群构建

针对GIS学科理论性强、地图投影烦琐、数据结构复杂、算法繁多的问题，调研社会对测绘工程专业毕业生GIS知识的需求，结合我校防震减灾的人才培养定位，构建测绘工程专业GIS课程群。构建GIS课程群时考虑学生的学习兴趣，按照“基础—提高—应用”的分层教学模式构建GIS课程群。技术路线图如1所示。方案实施时应理清课程群内各课程间的授课顺序，梳理相关知识点之间的内在联系，加强课程之间的连贯性，修改课程群教学大纲和课内实验大纲。

图1 GIS课程群设计思路

1.2 优化课程体系，完善教学内容

（1）整合线上线下课程资源，做好课程知识衔接。一是消除“地图制图学”和“GIS原理及其应用”课程的重复章节。二是针对部分對GIS感兴趣的同学，可以通过选修“GIS软件应用”“GIS二次开发”等课程，加强GIS综合应用能力和系统设计与开发能力。三是针对于特别优秀的学生，可以指导独立设计GIS软件项目或参加GIS大赛，充分锻炼学生的创新实践能力。

（2）充分运用在线教育资源弥补线下授课不足。在教育部“爱课程”平台有15门与“地理信息系统”有关的课程资源，有6门与“地图学”或“地图制图学”有关的课程资源，这些在线课程经历多轮授课迭代，课程资源丰富完善，可以作为理论课程的补充学习材料。

（3）紧跟科学前沿，深挖课程中蕴含的思政元素。地理信息相关课程中蕴含的课程思政元素主要包括我国地理信息事业发展历程、椭球和坐标系统的建立、地理信息安全等内容。如在讲解“常用地球椭球体参数”时，以中国在不同历史时期建立的大地坐标系为时间脉络，讲解大地坐标系的地球椭球体参数有何不同。这一教学过程增强学生的科技自信和民族自豪感。

2 GIS实践教学体系改革探索

2.1 基于OBE理念的GIS实践教学体系构建方法

基于产出导向的教育（Outcomebased education，OBE），又称为成果导向教育，是指教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果［9］。近年来，不少高校在人才培养方案修订时均借鉴了OBE理念。为了弥补GIS课程群实践教学体系的不足，切实提高学生GIS综合应用能力，采用OBE理念改革GIS课程群的实践教学体系，技术路线图如图2所示。

图2 基于OBE导向GIS实践教学体系构建流程

2.2 校内实践平台探索

在“地图制图学”“GIS原理及其应用”等专业必修课中设置课内实验，如表1和表2所示。课内实验的设置可以趁热打铁，快速强化学生对理论知识的理解，提高学生的GIS软件操作水平。随着国产地理信息软件的发展，以SuperMap、MapGIS等为主的国产地理信息软件快速发展，近年来笔者所在高校注重将国产GIS软件引入本科生课堂教学中，这有助于提升学生的科技自信，保护我国地理信息安全。

2.3 校外实践平台探索

笔者所在学校借助“环京”地理位置优势，近年来在多家知名地理信息企事业单位建立实习基地，如地图出版社、超图软件、易智瑞公司、中色测绘等。利用暑期小学期，打造“认识实习—专业实习—生产实习—毕业实习”环环相扣的校外实践平台，校外实践平台建设情况如表3所示。

2.4 学科竞赛与创新创业指导

近年来笔者所在院校组织学生参加了形式多样的GIS学科竞赛，如2021、2022年连续两年取得全国大学生GIS应用技能大赛全国二等奖。自2021年连续三年组织学生参赛，其中20余人取得了地理信息技术与应用水平等级证书。组织学生参加SuperMap杯GIS大赛、ESRI杯全国大学生GIS软件开发竞赛等。此外，结合本科生研究兴趣，指导本科生自由组队参加大学生创新创业项目。以赛促学、以赛促教、以赛促创，通过参加GIS学科竞赛和创新创业项目，大幅度提高学生的创新实践能力。

3 教学改革成效

（1）教学效果学生成绩与评教结果成效显著。通过构建GIS课程群，打通理论课评价方式；调整实践教学环节，切实提高学生的GIS应用水平。2020—2022年近三年的“GIS原理及其应用”课程学生平均成绩分别为75分、80分和78分，GIS课程群中其他课程成绩也有所提升。GIS课程群中课程评教得分及排名如表4所示，除2021—2022学年第二学期线上上课外，任课教师评教得分及排名也在逐年提高。

（2）考研与就业选择方向多元化发展。传统测绘工程专业学生考研和就业以工程测量、大地测量方向为主，近年来在GIS课程群构建和实践教学体系改革下，笔者所在院校测绘工程专业学生考研正在向GIS方向转变，就业时有更多的学生选择空间数据入库、空间数据处理和分析等相关工作。

（3）青年教师培养与提高。围绕着GIS人才培养的目标，近年来笔者所在院校青年教师积极参加各类讲课比赛的教学交流活动。其中，荣获2021年度河北省教师教育教学信息化交流活动一等奖、第六届全国高校GIS青年教师讲课竞赛三等奖、2022年度河北省教师教育教学信息化交流活动二等奖和三等奖、全国高校青年教师GIS研讨班微课展示二等奖等荣誉。

结语

当前我国地理信息产业正处于蓬勃发展时期，对GIS人才的需求迫切。应用型本科院校应以行业需求为目标，培养实践型、应用型、创新型的高素质地理信息人才。近年来，笔者所在高校通过构建GIS课程群，打造“课内到课外”一体化的理论实践人才培养体系，在GIS人才培养方面取得了一定的效果。

参考文献：

［1］龚健雅，秦昆，唐雪華，等.地理信息系统基础［M］.第二版.北京：科学出版社，2019.

［2］张书亮，李发源，杨昕，等.“地理信息系统原理”一流本科课程建设的探索与实践［J］.地理信息世界，2021，28（01）：711.

［3］周爱华，付晓，何丹，等.地理信息科学专业课程群建设探索［J］.测绘与空间地理信息，2017，40（07）：4849+53.

［4］张丽萍，刘东升，林民.“课程群”教学管理体系的建设与实践［J］.内蒙古师范大学学报（教育科学版），2013，26（03）：6164.

［5］赵学胜，陈宜金.测绘工程专业“3S”课程群的设置与探索［J］.矿山测量，2017，130（01）：57.

［6］杜子涛，颜树强，杨小明，等.立足基础面向应用型人才培养，探索构建测绘工程专业“3S”课程群［J］.科技咨讯，2013（31）：171172.

［7］刘万青，李天文，王旭红，等.理科高校GIS本科专业标准化骨干课程群的建设思路及推荐方案［J］.高等理科教育，2011，96（02）：104106.

［8］王金鑫，周振红，张成才.工科GIS专业建设若干问题辨析［J］.测绘科学，2012，37（01）：206208.

［9］Spady W.Outcomebased Education：Critical Issues and Answers［M］.Arlington：The American Association of School Administrators，1994.