能力培養導向的GIS專業實踐教學體系研究

[摘要]實踐教學是地理信息系統(GIS)專業人才培養的關鍵，以提高學生實踐動手能力為出發點和歸宿點，針對當前GIS實踐教學中存在的問題，從培養方案、實驗室建設、教學內容、教學方法、評價標準以及文化氛圍構建方面提出了改革建議和方案，目的在于構建一個注重學生動手能力培養的GIS專業實踐教學體系。

[關鍵詞]能力培養;地理信息系統;實踐教學

[中圖分類號]G642.0[文獻標識碼]A[文章編號]1005-4634(2010)02-0058-05

0引言

目前全國已有數百所高校設立了地理信息系相關專業，最有代表性的是武漢大學、南京師范大學、南京大學和中國地質大學等，它們分別在各自依托學科下發展起來，如測繪、地理、地礦和計算機等，因此各具特色，有所偏重。地理信息系統是一門實踐性強的學科，這是各所院校達成的共識。然而，GIS領域的專門人才相對較少，GIS專業人才質量也良莠不齊。GIS的教學體系應適時調整，以培養實踐能力強的GIS專業人才充實到各個社會應用領域，目前，各所高校均高度重視地理信息系統專業實踐教學環節[1]。

本文根據當前GIS專業人才培養現狀及國內相關院校GIS專業的培養方案，對以學生實踐能力培養為中心的GIS專業實踐教學體系進行探討。

1國內相關院校GIS專業實踐教學現狀

美國高校關心人才培養目標，并且能與時俱進地確定創新型人才培養的標準，始終將科學實踐環節作為人才培養方案的重要組成部分。在這樣的國際教育背景下，國家對高校提出培養創新型人才的要求，培養創新型人才首先必須有創新型人才的培養目標。然而，在培養目標的設計上仍然認識模糊，培養方案不能根據社會需求及時作出調整[2]。

GIS行業是發展迅速的高新領域，其培養方案的制定對于教學單位提出很高的要求，開設課程應具有前沿性、實用性和啟發性，最新知識和技術應及時取代不能適應社會需求的教學內容，保證學生的知識結構始終同社會需求保持一致。而一些院校過分依賴自身優勢學科來發展GIS而忽視其發展規律的作法應當逐漸加以淡化，才能有助于學生建立對專業的趨同感和自豪感[3]。

各所院校高度重視實踐教學，由于不同院校各有自身專業發展方式，致使培養方案不盡相同，從另一個方面表明，專業培養具有靈活性，絕不是專業人才的生產流水線。

2當前GIS專業實踐教學中的問題

經過多年GIS專業實踐教學活動，發現導致實踐教學水平低的原因有下述幾點[4]。

2.1應試教育的長期負面影響

高考致使大多數學生養成了重理論輕實踐的學習習慣，大學中的大量實驗教學附屬于理論課程，僅僅是理論課程的驗證和延伸，考核的重點是知識點的記憶而不是實踐應用。部分教師僅重視知識的傳授，忽視能力的培養。部分學生也會對重實踐輕理論的教師的授課方式提出批評。教師和學生沒有給予實踐教學足夠的重視。

2.2缺乏吸引力的實踐教學模式

目前大部分實踐教學過程還停留在以教師為中心的傳統模式，學生按照教師提供的課件一步步進行模擬實驗，甚至教師一邊操作、學生一邊模仿。學生經常為不能重現教師的操作過程而抱怨，寶貴課時往往在教師不斷重復過程中度過。整個實驗過程約束學生的主觀能動性，忽視其主體中心地位，學生處在一種被動盲目的狀態，創造性和分析能力不能得到訓練和加強，學生往往不能獲得實踐成功的快感，而是照貓畫虎的無奈。

2.3一成不變的實踐教學內容

不少教師連續數年采用不變的實踐教學內容，這種現象普遍存在于所有專業的教學過程，其弊端卻在GIS專業教育中表現得更明顯。GIS行業是新興產業，發展速度日新月異，信息技術領域的每次變革幾乎均會影響它，其實踐教學只有緊跟時代才能真正滿足社會需求，學生才有興趣和信心投入到專業探索中。能夠引起學生學習興趣的教學內容，才能獲得教學上的成功。

2.4不盡合理的實踐教學課時安排

實踐教學大部分是附屬于理論課程的課程實習，其他的實踐教學過程包括專業集中實習以及畢業設計等。專業集中實習和畢業設計的實現目標較為復雜，成功完成有助于增強學生專業自信心和提高專業能力。然而，綜合實習和畢業設計往往安排在最后兩個學期，而最后兩個學期通常因學生就業等因素不能高效利用，專業實踐培養過程往往大打折扣。

2.5捉襟見肘的GIS專業實驗室條件

發展GIS專業需要一定的軟硬件條件，然而由于GIS專業發展速度過快，使得一些必要的實驗室條件不能及時到位，不能完全滿足學生應用地學軟件和系統開發的上機條件，不同年級和班級爭上機時間的現象屢有發生，不能保質保量地完成實踐教學目標。

2.6模糊的實踐教學考核方式和評分標準

實踐教學通常沒有制定明確可行的考核評分標準，實踐課的最終考核成績大多是以教師的印象和相應理論課程的考試成績為參考，在某種程度上是不公平和不合理的考核方式;同時，與專業課程相匹配實驗課成績的考核只是作為整個課程平時成績的一部分對待，而整個課程的平時成績在本門課程期末考核中的比重有限，致使實驗課的考核只是成了老師平衡考試成績的一種手段，反過來影響到學生對實驗重視程度的降低。

3GIS專業實踐教學綜合改革措施

多年實踐教學經驗告訴筆者，修正局部性教學問題不足以全面改善實踐教學質量，必須制定立體化、針對性強、投入合理的改革方案，方能建設卓有成效的實踐教學體系，最大限度地啟發學生創新性思維，提高學生動手能力。

3.1建立類型多樣、課時充足的實踐教學培養方案

GIS專業實踐教學課程體系按專業課程群，可以分為3種不同的實踐內容:計算機類、地理類和GIS專業類。計算機類主要是課程實驗，以驗證性實驗為主，為后續課程學習服務;地理類是課程實驗和集中性實習并重，除驗證性實驗外，強調綜合性實踐，訓練學生的地理學思維方法;GIS專業類以綜合性、集中性訓練為主，以專業能力的培養為核心[5]。

鑒于計算機類課程的基礎性，計算機類課程盡可能安排在專業培養的前期，例如前4個學期。地理類課程是GIS專業的重要學科基礎，它具有綜合性、實踐性的特點，通過反復的實踐教學訓練過程才能幫助學生牢固地掌握地理學研究方法和思維模式，應當安排到前6個學期。

GIS專業類課程是GIS專業的核心主干課程，GIS專業實踐教學是幫助學生深刻認識知識點、熟練掌握專業技能的加工站和檢驗處。GIS專業實踐教學包含課程實驗、綜合實習、生產實踐還有畢業設計等類型，教學環節滲透到專業培養的全過程中，對學生的訓練應該是全方位、多角度和綜合性的。課程實驗是依附于理論課程開展的，這些課程包括測量學、GIS原理與方法、遙感原理與方法、攝影測量原理、GIS軟件應用、空間數據庫設計、GIS設計與開發、遙感圖象處理、地圖制作技術、網絡GIS、數字高程模型、三維GIS等等。

根據上述分析，結合相關院校課程設置情況和教學實踐現實效果，筆者所在單位為GIS專業設置了教學實踐課程體系和課時安排，目的是突出實踐教學的核心地位。實踐教學課程體系安排見表1，鑒于設置實習的課程較多，這里僅僅列出綜合實習、GIS專業主干課的課程實習和畢業設計。需要指出的是，課程實習通常是驗證性實習，同理論教學穿插進行;綜合實習則是采取集中實習方式，集中安排較長時間實施實踐過程;畢業設計被安排在最后一整學年，主要是考慮給學生充足的獨立思考和工作時間，熟練掌握GIS應用、設計和開發技術以及論文寫作方法。

3.2建設滿足教學要求的GIS專業實驗室

GIS專業實驗室應當按照GIS專業學生人數的一定比例配置計算機和GIS專業機房，應當考慮解決不同年級和班級上機沖突問題，配備GIS實習所需的專業軟件，包括ESRI ArcGIS產品系列、Erdas遙感圖象處理產品、AutoCAD制圖軟件、數字攝影測量處理軟件以及其他GIS專業軟件。GIS實驗室保證網絡安全，滿足學生正常上網學習、獲取資料的需要，同時免受病毒侵襲，具備系統快速還原能力。制定嚴格的實驗室管理制度保證機房的使用效率和秩序，防止出現學生破壞機房和閑置機器的現象。

除了學生集中機房，還應建設小型工作室，工作室仿照GIS軟件開發公司模式設置獨立機位，限制工作室中機位數目以營造軟件開發氛圍，提供給研究生和本科畢業生從事課題研究和畢業設計，鼓勵教師申請工作室支持優秀本科生參與科研活動。

3.3轉變實踐教學方法

實驗教學的主要目的是培養學生的操作能力和創新能力，因此教師應把注意力投入在“授之以漁”上，教師對于學生不只是傳授知識，更重要的是要啟發他們勤思考、重理解、多自問、重自解，在實驗教學中把思考、討論、總結的時間留給學生。打破傳統實驗教學中，只有教師講授，沒有學生自己討論與思考的模式。具體說來，將以教師為中心的實驗教學模式改變為以學生為中心的實驗教學模式，即實現師生角色的轉變。在實驗教學中，由教師確定大方向，如，實驗內容和實驗要求，由學生自己預習實驗，自己設計實驗方案，自主完成實驗過程，撰寫實驗報告，分析實驗數據等，給學生提供較大的思維空間。作為實驗教學主體的學生，可以充分運用自己所掌握的知識和技能，淋漓盡致地發揮自己的聰明才智，加強自身的崗位適應能力及創業能力。在具體教學中可以靈活采用教師主導式教學法、“逆向”教學法、討論式教學法以及啟發式教學法等方法[6]。

3.4改革實踐教學內容和編制實踐教學教材

當前市面上GIS實踐教學方面的教材較少，同時教材更新的速度明顯滯后于GIS行業的發展速度。教師在科研活動中積累了大量的科學數據和研究案例，同時ArcGIS等大型產品也提供了針對性強的教程和案例數據，如果對它們加以規范和編訂補充到教學中，將是取之不盡、效果明顯的教學內容，不但內容新穎、綜合性強，而且實用性強，有助于學生認識GIS技術的普適性，使他們意識到GIS是一門實用技術。

實踐教學內容應當減少驗證性教學內容，充分相信學生的主觀能動性和創造性，將生產、工程或者科研過程簡化，編成練習，讓學生在一個完整工程中體會GIS功能，學會分析、判斷和解決問題。這里以《GIS軟件應用》課程為例，實驗內容包括鄱陽湖湖底地形圖數字化、南昌市房地產信息建庫、南昌市土地利用適宜性評價、三維虛擬校園構建等，這些實驗基本覆蓋實踐教學知識點，包括數據采集、輸入、建庫、建模、應用等各個方面，它們均是來源于筆者曾經參與的科研和工程項目，筆者根據學生的知識結構和能力水平進行簡化處理，適當解釋學習難點，學生通過自身的努力和嘗試能夠解決問題，最后完成實驗報告，深受學生的歡迎。表2是某次實踐教學內容。

3.5建立科學明確的考核方式和評分標準

現今， GIS專業課程設置中的理論課授課學時數和實驗課學時數均有明確規定，且實驗課的比重也得到了重視和提高。然而，普遍認為實驗課成績評定難以量化，致使人們往往采取定性的方式予以考核。實驗教學效果的好壞與實驗教學考核方式是緊密相連的，實驗教學考核既是對教學效果的良好檢驗，也是促進教學效果的有力手段，應當被高度重視。建立完整的實驗教學考核制度，不僅能檢驗學生學習實驗教學的效果，還可以全面地體現學生掌握知識的水平、能力強弱和素質的高低。

針對當前實踐教學考核中存在的上述問題，有必要改革實驗成績評定辦法，即改革實驗考核方式。筆者認為實驗課程的成績應獨立評定，而不應將實驗課成績作為課程平時成績的一部分，其評定方式和方法要多元化，但必須根據課程和具體實驗的特點建立明確的成績考核標準，應該讓學生清楚考核標準。評分標準根據具體實驗內容而確定，不應該也不可能搞統一標準，指導教師需要客觀量化實驗過程中的知識點和難點，依據學生的完成情況逐一對照加分，盡可能減少考核的任意性和教師評分的主觀性，評分標準也要考慮學生的科學實驗態度和品質。實驗課的結果和成績評定要同理論課試卷一樣留底存檔，定期接受教學主管部門的檢查。

3.6構建積極向上的實踐教學文化氛圍

專業教師應當積極鼓勵學生參與科研和工程項目，學院積極為優秀學生提供進入研究機房的學習機會，在學生群體中營造爭先恐后掌握GIS專業技能的氣氛。高校應該設置專項實驗室開放基金，為本科生提供研究經費和配備指導教師，創造機會讓學生從項目申請、立項、實施到結題，完整地參與教學實踐科研項目，獲得完整的科研訓練。高校還應該獎勵在科研實踐中表現優秀的學生和指導教師，鼓勵優異學生爭取更高級別榮譽。院校應該鼓勵教師開設GIS行業的創業講座和課程，引導學生培養創新思想，萌生創業意識。

其實，筆者在同學生的交流中發現，學生參與社會生產實踐的熱情高昂，但是由于缺乏指導和推薦，學生不清楚通過何種渠道獲得社會專業實踐機會，教師應該告訴其需要GIS專業人員的單位和公司，鼓勵學生增強信心參與社會實踐。由于實踐教學的合理安排，大一結束時，學生就具備了GIS基礎知識和基本功能操作，測量集中實習的經歷使其具備了測量的基本技能，他們可以進行一些基本的GIS數據采集、輸入以及測繪方面的生產工作，大二結束時，學生已經能夠熟練地操作GIS軟件和遙感圖像處理軟件，并有一定的軟件開發能力和GIS設計能力，因此，從事的生產實踐工作范圍可以進一步擴展，大三結束時，學生已經具備了GIS軟件的二次開發能力，能夠到GIS軟件開發公司去爭取生產實踐機會。

4結束語

GIS專業是一項面向應用的綜合性學科，確立其實踐教學的中心地位是沒有異議的，然而提高實踐教學質量也不是一朝一夕就能實現的，學校、學院、教師均要統一思想、步調一致，經過一段時期的努力方能收到明顯的成效。GIS技術日新月異，頻繁的知識更新是對教師素質的現實要求。為了加強實踐教學水平，除了教師自身需要不斷提升專業素養、掌握先進技術，院校也要采取人才引進、在職提高、脫產培訓等多種方式提高師資隊伍的水平。當然，重視實踐教學環節，并不是要忽視理論教學的重要性，只有實踐和理論教學齊頭并進，構建“能力本位”GIS專業實踐教學體系的目標才不會成為一句空話。

參考文獻

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[2]眭依凡.大學如何培養創新型人才[EB/OL].(2007-09-01)[2008-08-01]. http://gongxue.jxau.edu.cn/eelab/news.asp?id=292.

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[5]許捍衛，張友靜.論GIS專業的實踐教學體系構建[J].測繪通報，2005，(3):62-65.

[6]宋小冬，鈕心毅.以實踐為導向的地理信息系統“逆向”教學模式[J].地理信息世界，2008，2(4):38-41，47.