高校ＧＩＳ實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理模式研究

摘 要： 本文簡(jiǎn)要分析了我國(guó)GIS學(xué)科的發(fā)展和社會(huì)對(duì)GIS專(zhuān)業(yè)人才需求的現(xiàn)狀，闡述了GIS實(shí)驗(yàn)室建設(shè)對(duì)GIS專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的必要性，提出了GIS實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的基本思路，以及當(dāng)前GIS實(shí)驗(yàn)室建設(shè)管理存在的問(wèn)題及改革措施。

關(guān)鍵詞： GIS 實(shí)驗(yàn)室建設(shè) 管理模式

引言

地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System，簡(jiǎn)稱(chēng)GIS）是以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下，對(duì)空間相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并采用地理模型分析方法，適時(shí)提供多種空間和動(dòng)態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)而建立起來(lái)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。［１］

GIS自20世紀(jì)60年代產(chǎn)生以來(lái)，經(jīng)過(guò)短短40多年的發(fā)展，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，GIS技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展也帶動(dòng)了GIS教育事業(yè)的蓬勃發(fā)展。目前，我國(guó)高等院校的GIS教育已具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模，在高等教育體系中約有200多所院校在地理、測(cè)繪、制圖、環(huán)境科學(xué)、地質(zhì)、礦產(chǎn)、大氣等專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)地理信息系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)課程，形成進(jìn)修、本科、碩士、博士等系列化人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)。［２］盡管如此，GIS人才供應(yīng)仍然不能滿足社會(huì)對(duì)GIS專(zhuān)業(yè)人才的需求，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是GIS人才數(shù)量不能滿足社會(huì)的需要；二是GIS人才質(zhì)量不能滿足用人單位的需要。因此，高校GIS專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)必須根據(jù)社會(huì)對(duì)GIS人才的需求現(xiàn)狀和發(fā)展要求修訂人才培養(yǎng)方案，尤其應(yīng)加快步伐，對(duì)GIS專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行全面建設(shè)并形成與之相配套的管理模式。

1.GIS實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的必要性

GIS是集計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測(cè)繪遙感學(xué)、環(huán)境科學(xué)、城市科學(xué)、空間科學(xué)和管理科學(xué)等為一體的新興邊緣學(xué)科，除具有很強(qiáng)的理論性和綜合性外還具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。［３］根據(jù)GIS學(xué)科上述特點(diǎn)，就我校GIS專(zhuān)業(yè)的課程設(shè)置來(lái)看，專(zhuān)業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)與理論教學(xué)課的比例介于1∶4至1∶1之間，且90%以上的專(zhuān)業(yè)課都有實(shí)驗(yàn)課。除此之外，還有GIS集中實(shí)習(xí)、遙感集中實(shí)習(xí)、應(yīng)用型GIS設(shè)計(jì)與應(yīng)用、GIS專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)習(xí)等實(shí)踐課程，總體上，實(shí)踐課與理論課教學(xué)的比重幾近平衡。由此可見(jiàn)，實(shí)踐教學(xué)在GIS專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)中的重要性是不言而喻的。然而，實(shí)踐課程的重要性不僅是在課程設(shè)置中要得以體現(xiàn)，更重要的是保質(zhì)保量地在教學(xué)過(guò)程中有效實(shí)施，而這一點(diǎn)與GIS實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與管理狀況密切相關(guān)。因此建立設(shè)備齊全、管理制度完善、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系先進(jìn)的GIS實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)GIS合格人才的首要的也是必需的條件，但各高校在GIS實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理上卻存在諸多問(wèn)題。

2.GIS實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理中存在的問(wèn)題

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)約有200多所高校建立了GIS實(shí)驗(yàn)室。由于各高校GIS專(zhuān)業(yè)所依托的專(zhuān)業(yè)背景不同，研究重點(diǎn)不一，表現(xiàn)出來(lái)的層次與命名也各不相同，如：測(cè)繪遙感信息工程實(shí)驗(yàn)室、資源環(huán)境與GIS重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、圖形圖像處理與GIS實(shí)驗(yàn)室、遙感與GIS實(shí)驗(yàn)室以及各院系GIS實(shí)驗(yàn)中心，等等。綜觀各高校主要用于本科教學(xué)的GIS實(shí)驗(yàn)室，大致存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

2.1大多數(shù)GIS實(shí)驗(yàn)室硬件配置高，但缺少與之相匹配的軟件。

大多數(shù)GIS實(shí)驗(yàn)室一般都具備實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、基本的硬件設(shè)備，但由于受資金投入的影響，大部分教學(xué)用的實(shí)驗(yàn)室往往只配備學(xué)生實(shí)驗(yàn)用的微機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、一些GIS平臺(tái)軟件以及少量的GIS數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備，存在軟件單一、落后、通用性差，缺少與GIS數(shù)據(jù)采集和輸入、數(shù)據(jù)管理與分析、數(shù)據(jù)輸出與傳輸?shù)认嗯涮椎挠布O(shè)施的問(wèn)題，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程都是用現(xiàn)成的演示數(shù)據(jù)按老師的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)被動(dòng)操作，學(xué)生不能親身體驗(yàn)和學(xué)習(xí)GIS的數(shù)據(jù)采集處理、存貯管理、數(shù)據(jù)分析和輸出全過(guò)程，最終影響到GIS人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

2.2實(shí)驗(yàn)室建設(shè)沒(méi)有長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃且開(kāi)放共享程度不高。

很多實(shí)驗(yàn)室建設(shè)沒(méi)有長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，實(shí)驗(yàn)用房和設(shè)備相對(duì)分散與獨(dú)立，不利于設(shè)備資源的管理和共享，給使用和對(duì)外開(kāi)放都帶來(lái)一定困難。另外目前大多數(shù)GIS實(shí)驗(yàn)室除上課時(shí)使用外很少在課余時(shí)間對(duì)學(xué)生開(kāi)放，有些雖然安排了一定的開(kāi)放時(shí)間，但由于缺少專(zhuān)業(yè)教師的指導(dǎo)和管理，大部分學(xué)生將實(shí)驗(yàn)當(dāng)成了娛樂(lè)的場(chǎng)所，少數(shù)想學(xué)的學(xué)生受軟件和教學(xué)資源的限制，學(xué)生除能使用微機(jī)上已經(jīng)安裝的軟件外，沒(méi)有明確的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和相關(guān)數(shù)據(jù)，無(wú)從入手，這從根本上限制了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

2.3實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍配備不齊，管理人員業(yè)務(wù)素質(zhì)不高。

實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍配備不齊，大部分實(shí)驗(yàn)由任課教師自行承擔(dān)，因此課程實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)材料，包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)材料等一般由任課教師自行選擇、安排和保留，很少集中管理，各門(mén)課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立，造成部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重復(fù)講授，因此不利于科學(xué)完善實(shí)踐教學(xué)體系的形成，而且實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員與管理人員不足并很少經(jīng)過(guò)GIS專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，不能真正起到為GIS實(shí)驗(yàn)服務(wù)和指導(dǎo)的作用。

3.加強(qiáng)GIS實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的新途徑

由于GIS是集計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測(cè)繪學(xué)、環(huán)境學(xué)、信息管理科學(xué)等為一體的綜合性學(xué)科，涉及空間數(shù)據(jù)的獲取、處理、管理、分析和應(yīng)用等技術(shù)，其教學(xué)過(guò)程少不了相關(guān)專(zhuān)業(yè)軟件的學(xué)習(xí)、操作和應(yīng)用，但目前各高校GIS實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過(guò)程中的種種矛盾卻極大地限制了實(shí)驗(yàn)室作用的實(shí)現(xiàn)，從根本上限制了GIS高質(zhì)量人才的培養(yǎng)。因此，GIS實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)該從實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍建設(shè)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備建設(shè)、管理模式建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)四個(gè)方面全面革新。

3.1加強(qiáng)GIS實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍的建設(shè)。

實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍由實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員和實(shí)驗(yàn)管理人員組成。技術(shù)人員負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備、軟件的使用、維護(hù)和對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)等，必須由具備一定的GIS專(zhuān)業(yè)知識(shí)和計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的人員承擔(dān)，在人員不足的情況下可由相關(guān)課程任課教師兼職；管理人員負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的保管登記、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理工作，必須由了解GIS技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用動(dòng)態(tài)，熟悉本專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)方案和課程設(shè)置，并具有一定的協(xié)調(diào)能力的人員擔(dān)任。

3.2科學(xué)合理地配備軟硬件，充實(shí)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)建設(shè)。

GIS實(shí)驗(yàn)室除有足夠的實(shí)驗(yàn)室空間外，還必須有科學(xué)合理的設(shè)備配置，包括硬件配置和軟件配置。根據(jù)GIS學(xué)科特點(diǎn)，GIS實(shí)驗(yàn)教學(xué)所需要的軟硬件設(shè)備配置如下：

3.2.1硬件配置。GIS實(shí)驗(yàn)室硬件組成包括數(shù)據(jù)采集和輸入、數(shù)據(jù)管理與分析、數(shù)據(jù)輸出與傳輸?shù)龋渲写蟛糠钟布梢耘c其他實(shí)驗(yàn)室共用。數(shù)據(jù)的采集與輸入設(shè)備：GPS、全站儀、遙感圖像分析儀、彩色合成儀、GIS數(shù)據(jù)采集器、便攜式計(jì)算機(jī)、平板掃描儀、工程掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)字化儀；數(shù)據(jù)管理與分析設(shè)備：微型計(jì)算機(jī)、圖形工作站、磁盤(pán)陣列、磁帶機(jī)、刻錄機(jī)、服務(wù)器；數(shù)據(jù)的輸出和傳輸設(shè)備：打印機(jī)、繪圖儀、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、復(fù)印機(jī)等；其他輔助設(shè)備：投影儀、移動(dòng)式硬盤(pán)、穩(wěn)壓電源、UPS、空調(diào)等。

3.2.2軟件配置。軟件包括系統(tǒng)軟件、GIS專(zhuān)業(yè)軟件、二次開(kāi)發(fā)軟件和其他支撐軟件。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，目前主流的操作系統(tǒng)軟件為Windows 2000 ＼ window XP ＼ windows2003，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)主要是SQLserver2000（2005）和Oracle 9i。GIS專(zhuān)業(yè)軟件現(xiàn)在市場(chǎng)上可以選擇的很多，國(guó)外國(guó)內(nèi)都有很多廠商的產(chǎn)品供選擇，有單擊版也有網(wǎng)絡(luò)版。考慮到教學(xué)的程序性和完整性，應(yīng)該選用功能強(qiáng)大、界面友好、二次開(kāi)發(fā)能力強(qiáng)的軟件作為教學(xué)軟件。如國(guó)外的ArcGIS、Arcinfo、Mapinfo、Arcview等，國(guó)內(nèi)的Supermap、MapGIS等。但是這些軟件都是很貴的，如果經(jīng)費(fèi)不允許，可以先購(gòu)買(mǎi)部分正式版結(jié)合一些共享軟件使用；也可以采取和軟件商共建的方式獲得一些優(yōu)惠軟件。二次開(kāi)發(fā)軟件如VB、VC、PowerBuilder、Delphi、MapX、MapObject等；其他支撐軟件：如文字圖表處理軟件（Office2003）、圖像處理軟件（Photoshop）、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件（AutoCAD）、多媒體制作軟件等。

3.3建立完善的管理制度，保障實(shí)驗(yàn)室高效運(yùn)行。

GIS實(shí)驗(yàn)室投入大，硬件設(shè)備通用性強(qiáng)，為了提高實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的利用率，更好地服務(wù)于教學(xué)和科研，必須有一套行之有效的管理模式。可以從以下四個(gè)方面入手：

3.3.1建立健全各項(xiàng)規(guī)章制度，規(guī)范管理程序。建立健全各項(xiàng)規(guī)章制度，如崗位的責(zé)任制、實(shí)驗(yàn)室使用規(guī)定、操作規(guī)程、貴重儀器使用和管理辦法等。采用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)考核辦法，對(duì)日常實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)行量化管理，考核結(jié)果與實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果相聯(lián)系。采取集體備課的辦法共同探討實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和管理方法，充分發(fā)揮專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員和管理人員在實(shí)驗(yàn)室科技創(chuàng)新和管理中的重要作用，提高實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍的教學(xué)和科研的能力。

3.3.2建立合理的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放共享機(jī)制。實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放是指在保證GIS相關(guān)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)正常進(jìn)行的同時(shí)，采用預(yù)約的方式讓學(xué)生有充足的自選時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不再受課表所規(guī)定時(shí)間的限制，這樣有利于對(duì)學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)、創(chuàng)新意識(shí)和解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)。此外還可以承擔(dān)其它院系的計(jì)算機(jī)及相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)，如計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)、程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)制圖等，實(shí)現(xiàn)資源的校內(nèi)共享，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率。

3.3.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)要不斷創(chuàng)新。在GIS實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要利用實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)及多媒體技術(shù)優(yōu)勢(shì)，采用多種教學(xué)手段，如CAI課件、網(wǎng)絡(luò)課件、軟件演示、播放視頻資料等。還可充分利用網(wǎng)上GIS教育資源和自己建立教學(xué)網(wǎng)站，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，改變過(guò)去以教師為中心的“照葫蘆畫(huà)瓢”實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)際動(dòng)手能力。

3.3.4實(shí)驗(yàn)室教學(xué)與科研相結(jié)合。教師要以實(shí)驗(yàn)室為依托積極申報(bào)各類(lèi)科研課題，然后根據(jù)課題的性質(zhì)鼓勵(lì)學(xué)生參與到科研課題中來(lái)，讓學(xué)生全程參與或者參加部分子課題的研究，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力、樹(shù)立學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。同時(shí)加強(qiáng)橫向合作，積極承擔(dān)地方合作項(xiàng)目研究，為學(xué)生創(chuàng)造實(shí)踐機(jī)會(huì)的同時(shí)也可緩解實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不足的問(wèn)題，最終達(dá)到教學(xué)為科研服務(wù)，科研促進(jìn)教學(xué)的目的。［4］

3.4建立科學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，不斷提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。

根據(jù)GIS專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，GIS實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容綜合性較強(qiáng)，它既綜合了單學(xué)科的知識(shí)和技術(shù)，又融進(jìn)了相關(guān)學(xué)科內(nèi)容，并具有較強(qiáng)的綜合性和實(shí)踐性。為此，在設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，在不影響實(shí)驗(yàn)自身體系的前提下可略去部分理論性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、內(nèi)容單一的實(shí)驗(yàn)和教學(xué)內(nèi)容滯后的實(shí)驗(yàn)，增加綜合性、應(yīng)用性及實(shí)踐性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，逐步形成科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，最終達(dá)到提高實(shí)踐教學(xué)水平，增強(qiáng)學(xué)生利用GIS知識(shí)和工具解決實(shí)際問(wèn)題的應(yīng)用能力。［5］

小結(jié)

GIS是一門(mén)系統(tǒng)性、綜合性和實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，在人才培養(yǎng)過(guò)程中要求學(xué)生具備扎實(shí)的GIS專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能。因此，GIS專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)，不僅要有與之配套的GIS實(shí)驗(yàn)室，而且在實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排上要注意課程開(kāi)設(shè)的順序和銜接，同時(shí)還要保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的系統(tǒng)性、科學(xué)性和實(shí)用性。此外，還必須建立建全相關(guān)規(guī)章制度，只有這樣，才能充分發(fā)揮GIS實(shí)驗(yàn)室在人才培養(yǎng)和科學(xué)研究中的核心作用。

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