基于霍爾三維模式的土建類高校GIS人才培養能力提升研究

潘邦龍　解華明

摘要：根據土建類高校GIS人才培養的現狀和問題，從GIS人才培養體系出發，借鑒霍爾三維結構分析方法，利用時間維、邏輯維和知識維構建具有土建類特色的GIS人才培養三維模型，確立培養方案及課程體系的建設、GIS與土建類特色專業的交叉和實踐環節的改革與發展為模型的核心體系，并對模型內容和評價體系作出分析。該模型的構建為土建院校GIS專業創新人才培養模式的選擇提供了科學依據。

關鍵詞：GIS人才培養霍爾三維結構土建類高校

1引言

作為一門新興的交叉學科，地理信息系統（GIS）具有強大的空間數據獲取、存儲、管理、分析、建模和制圖顯示等能力，已深入到社會生活的各個領域。目前，在人們日常傳播的信息中，80%以上都與地理空間信息相關，GIS為海量的地理信息管理提供了一個良好的平臺，市場前景廣闊，相應地，對GIS專業的用人需求也日益增多，然而在一些土建類院校部分GIS專業的學生畢業后卻難以找到一份對口滿意的工作，從事于與本專業不相關的一些行業，難以發揮專業所長。如何更好地解決土建類高校GIS專業學生就業與個人發展問題，如何培養面向市場面向社會的GIS開發創新型人才，全方位提升GIS專業人才綜合能力，已成為行業GIS學科快速發展的重要課題。通過對國內眾多知名兄弟院校GIS專業學生的培養方案、課程設置以及培養目標的研究，發現造成這一問題的其中一重要原因與部分高校對行業GIS專業人才培養目標定位模糊、培養方案適應能力差有關[1]。因此，結合作者在土建類高校GIS教學中的探索與實踐，從系統工程方法論的角度對具有土建特色的GIS人才培養模式進行分析，對于探索適應行業發展要求的GIS專業創新型人才培養途徑具有重要的意義。

本文立足于土建院校的行業背景，通過對兄弟院校GIS人才培養方案的調研和分析，綜合考慮土建行業市場的實際需求和學校生源的基本情況，從高校GIS專業的人才培養方案出發，借鑒霍爾三維結構分析法，從知識維、邏輯維和時間維三方面構建GIS創新人才培養的三維分析模型，以知識維和時間維應變市場行業需求，以邏輯維構建土建行業特色，將三維模式有機組合成一體，為土建院校GIS專業創新人才培養模式的選擇提供科學依據。

2霍爾三維結構

霍爾三維結構，又稱霍爾的系統工程，是美國系統工程專家ADHall于1969年提出的一種系統工程方法論，為解決大型復雜系統的規劃、組織、管理問題提供了一種統一的思想方法。該方法將系統工程整個活動過程分為前后緊密銜接的七個階段和七個步驟，同時考慮為完成這些階段和步驟所需要的各種專業知識和技能，形成了由時間維、邏輯維和知識維所組成的三維空間結構[2]。就GIS學科體系的霍爾三維結構可言，具體表示為以下三個方面，如圖1所示。

1） 時間維

表示GIS學科體系建設從開始到結束按時間順序排列的全過程，分為意向階段、規劃、調查研究、總體方案設計、系統開發設計和研制、調試和安裝運行七個時間階段。

2） 邏輯維

指GIS在人才培養體系中的每一個階段所要進行的工作內容和應該遵循的思維程序，包括明確問題、資料收集、指標設計、系統綜合、系統分析、系統優化以及在系統分析和系統綜合的基礎上，根據主觀偏好、主觀效用和主觀概率做出決策和計劃實施等步驟[3]。

3） 知識維

主要包括計算機科學、地理學、測繪學、遙感科學、環境科學、城市科學、信息論、應用數學、管理科學等各種知識和技能。

圖1GIS工程的霍爾三維結構3土建類高校GIS人才培養的霍爾三維模型構建與分析

具有土建特色的GIS人才培養的三維度包括：

1） 知識維——培養方案及課程體系的建設[4]

① 培養方案建設

GIS專業確立以“面向土建行業，以能力培養為主線，重特色、寬口徑、厚基礎、強能力、高素質”為人才培養理念，以課程體系改革為培養方案核心，建立具有土建特色的課程教學體系，具體包括四個模塊，即理論教學類基礎課程、應用教學類課程、實踐教學類課程以及土建類特色課程，具有創新性、應用性和鮮明的土建類特色。

制定每一屆GIS專業培養方案和課程體系時，首先是由系主任、教研室老師、學生代表根據專業設置情況對上一屆G專業培養方案提出初步修改意見，然后提交系學術委員會充分討論，形成一致意見，最后上報學校，經審批后執行，既保證了GIS專業人才培養方案的基本特征，又力求有自己的培養特色。

② 課程設置[5]

表1專業基礎及專業課程設置

課程類別1課程設置理論教學類

基礎課程1測量學、地圖學、地理學綜合、地理信息系統原理、遙感原理與應用、全球定位系統、計算機軟件基礎（含C語言程序設計、數據結構、數據庫等）、計算機圖形學、數字圖像處理應用教學類

課程1ARCGIS軟件及應用、數字遙感圖像處理及應用、數字攝影測量及應用、CAD設計與應用、面向對象程序設計、C#程序設計、GIS開發與應用、WebGIS程序設計、數據庫的管理與維護、GIS系統集成基礎、軟件工程及項目管理實踐教學類

課程1數字測圖綜合實習、數字攝影測量實習、遙感數據處理實習、空間數據生產工藝綜合實習、GIS軟件及應用實習、VC程序設計實習、VB數據庫編程實習、數據庫的管理與維護實習、GIS系統集成基礎綜合實習土建類

特色課程1城市規劃概論、土木工程概論、建筑學原理、建筑仿真、虛擬三維建筑設計、城市規劃詳細控制設計和專項設計、房地產管理2） 邏輯維——GIS與土建類特色專業的交叉

研究土建特色課程設置與專業課程體系的協調關系以及GIS在特色專業中面向行業市場需求的專業應用技術，最主要的是要解決兩個問題：一是土建特色專業在GIS教學過程中的比重；二是GIS在特色專業中的知識深度和廣度問題。具體措施為：

（1）邏輯維與知識維的關聯

①確保GIS核心課程設置。培養一個合格的GIS專業應用人才需要具備一些關鍵的核心課程集合，這些課程從課時安排到教學資源配置等方面都必須嚴格保證其數量及質量；

②合并一些關聯度高的理論教學課程。如自然地理、經濟地理、人文地理等并為地理學綜合，C語言程序設計、數據結構、數據庫并為計算機軟件基礎，這有利于在一定程度上降低對課時的需求；

③組織編寫和修訂特色專業課程教材。對于特色課程，逐漸淘汰原有相關專業的專業教材，編寫有針對性地與GIS應用相關的各層面知識點，形成適合于GIS專業的特色課程教材。

（2）邏輯維與時間維的關聯

①適當增加實踐教學類課程學時和教學資源投入，注重學生動手能力培養；

②在GIS應用教學類課程教學中，融入土建類特色課程，如城市規劃概論、建筑學原理等，增強學生在土建行業內的專業基礎知識；

③增加實踐教學類課程中的綜合性實驗及實習環節，盡可能將學科知識與實際工程項目相結合，學生也可直接參與土建類GIS工程項目建設。

3） 時間維——實踐環節的改革與發展

建設具有土建特色的GIS人才培養體系需要經得起行業市場的長期檢驗，在時間維中著重研究行業GIS創新人才培養的基礎知識和技能在廣度和深度上的適應性，以有效實現自我能力更新與發展；研究實踐性環節教學課程在面向企業、面向市場中應用領域素質的提升能力；在具體項目實踐中強化創新思維能力和可持續發展能力的培養[6]。因此，需要加強實驗室自身條件建設，廣泛開展校企合作實踐平臺建設。

（1） 實驗設施建設

完善實驗室管理體制，更新實驗內容，增加綜合性設計性實驗，使有綜合性設計性實驗的課程達80%以上。為了使實驗設備能滿足快速發展的地理信息技術研究和行業發展的需要，根據實驗課程體系的要求，加強實驗室建設的投入，充實、更新實驗設備，在建立地理信息實驗室、數字遙感圖像處理教學實驗室等的同時，重點建設體現土建專業特色的地理信息技術工程技術中心相關實驗室，如VR城市虛擬現實實驗室、三維建筑設計與仿真實驗室。

（2） 實習基地建設

①積極設立校外實習實訓基地。建立健全具備同時滿足學科專業全部學生專業實習的規模，增強學生的實踐操作和學習交流機會；

②增加校企交流，共建校企合作平臺建設。根據GIS應用部門的實際需求進行人才培養，增多學生的實踐機會，實現校企雙贏發展的格局；

③完善實習考評機制，提高學生參與度。在學生專業實習、畢業實習的過程中，建立校企雙方共同參與的考核評價機制，加大實習單位考評分數的權重，提高考評的客觀性，并通過開展GIS學科競賽等方式提高學生參與實習的積極性和主動性。

4模式效果評價

高校GIS人才培養的霍爾三維模式效果評價方式由傳統的學生應試成績和畢業就業率轉變為過程考核、結果考核以及實踐考核相結合的方式。過程考核主要包括學生在學習過程中的學習紀律、課堂課后表現、作業質量三個指標；結果考核包括課程筆試和課間實驗考核兩個指標。課程筆試主要考查學生對基本的原理與應用的實際能力，以及解釋基本GIS現象和解決一些GIS熱點問題的能力。筆試又細分為閉卷和開卷形式。課間實驗考核主要考查一些需要學生親自動手操作的專業技能和一些需要團隊合作的專題；與課程相關的專業實習也納入學習效果評價范疇，主要依據其實習對課程理論的深化程度和相關實踐能力的提升程度；實踐考核包括儀器設備和軟件的實際動手操作能力、畢業設計成績、學科競賽獲獎和合作企業評價等指標。通過三項考核的有機結合，定性和定量評價土建類高校GIS人才培養的機制完善度和學生技能掌握成效，為GIS人才培養的三維模式的改進和完善提供依據[7]。

5結論

本文基于霍爾的三維結構理論，構建了適合土建院校GIS專業特色的三維結構模型，為土建院校GIS專業建設和學生的綜合能力的改進和提升都起到了很好的指導作用。但同時也要認識到霍爾三維結構理論中的時間維、知識維和邏輯維本身就是緊密聯系、相互銜接的，所構建的GIS專業學科人才培養體系的三維結構也是相互滲透、相互依賴的，從而構成一個完善的系統。GIS人才培養能力提升是要以科學的人才培養決策機制為基礎，需要結合本院校實際加以運用，而不應僅僅拘泥于已有的刻板教條，以促使霍爾三維結構理論這一系統工程科學的方法論在實踐中發揮出實際的指導作用，從而真正做到土建院校GIS專業人才隊伍建設的健康和諧可持續發展[7]。

參考文獻：

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[2] ADHall Three-Dimensional Morphology of Systems Engineering [J] Systems Science and Cybernetics， 1969， 5（2）：156-160

[3] 楊家本 系統工程概論[M ] 武漢：武漢理工大學出版社， 2001

[4] 黃牧怡論大學生創新能力培養的三個系統[J] 江蘇高教， 2009（3）：79 -81

[5] 王成芳 建筑院校城市規劃專業GIS課程教學的探討[ J ]南方建筑， 2006（6）：89-91

[6] 張曉麗林業院校GIS專業人才培養模式及課程體系建設[J] 中國林業教育， 2008（3）：13-16

[7] 李金海 基于霍爾三維結構的項目管理集成化研究[J] 河北工業大學學報，2008（4）： 142-144

基金項目： 安徽高校質量工程研究項目（2012yx14）資助。