一種地理信息系統專業實驗教學管理多維體系

蘇俊英，詹長根

(武漢大學資源與環境科學學院，湖北 武漢 430079)

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一種地理信息系統專業實驗教學管理多維體系

蘇俊英，詹長根

(武漢大學資源與環境科學學院，湖北 武漢 430079)

實驗教學的組織和質量保障與實驗教學內容、教學方法、實驗軟硬件保障和實驗教學人才等密切相關。本文從實驗教學管理的體系入手，提出了從創新教學內容設計知識維、百花齊放的方法維、一體化軟硬件和數據平臺保障的資源維、扎實的實驗教學人才維等方面建立實驗教學管理多維體系，并以地理信息系統專業實驗教學管理多維體系構建為例，對建立多維實驗教學管理體系進行了設計與探討。

地理信息系統；實踐教學；管理體系；多維

理工科高校實驗室作為實驗教學、科學研究、生產試驗、人才培養和技術開發的重要基地，在培養創新性、應用型人才過程中發揮的重要作用日益凸現[1-2]。實驗教學管理涉及實驗教學內容、實驗教學資源、實驗教學過程、課外創新實踐等眾多方面，參與者包括專業課教師、專任實驗教師、學生及外部企事業單位工程技術人員，提高實驗教學質量需要建立科學的實驗教學管理體系，對實驗教學進行體系化的設計、組織和管理，提高實驗教學管理水平，充分發揮優質教學資源效益，提供開放式自主實驗的質量保障，為培養和選拔優秀創新人才提供綜合實踐平臺[1-4]。

當前，實驗教學管理體系研究主要包括開放式實驗教學體系、平臺化實驗教學體系、精細化實驗教學體系等研究，從不同的角度對實驗教學管理體系進行了分析和探討，但側重點各不相同，如開放式以實驗教學內容和目標為導向，精細化以實驗教學資源配置和組織實施為切入點，平臺化則是以實驗教學內容和資源整合為主要手段[4-6]。新形勢下面向創新人才培養的實驗教學管理體系需要在頂層戰略規劃、組織實施、質量控制和改進調整(PDCA)方面，進行系統化的體系設計與建設，打造一個內容與時俱進、資源共享開放、機制靈活創新、人才層次分明的實驗教學體系，以實現實驗教學相關的內容、資源和人才的良性、可持續科學發展。

地理信息系統(GIS)專業是地理學科中與工程技術學科交叉最為緊密的學科，IT、互聯網技術和工程應用技術的革新都會帶來地理信息系統技術的革命。因此，GIS專業的實驗教學管理需要在實驗內容、教學方法、教學資源和人才等方面對可持續的實驗教學管理體系的構建更為迫切[7-9]，一個系統、開放、共享和可擴展的多維實驗教學管理體系對于GIS專業創新人才培養至關重要。實驗教學的組織和質量保障與實驗教學內容、教學方法、實驗軟硬件保障和實驗教學人才等密切相關，本文從實驗教學管理的體系入手，提出了從創新教學內容設計知識維、百花齊放的方法維、一體化軟硬件和數據平臺保障的資源維、扎實的實驗教學人才維等方面建立實驗教學管理多維體系，并以地理信息系統專業實驗教學管理多維體系構建為例，對建立多維實驗教學管理體系進行設計與探討。

一、實驗教學管理的多維體系

實驗教學管理與課堂理論教學存在較大差別，涉及內容、資源、教師、學生等眾多方面，是一個系統工程。單純從教學內容設置或教學方法的創新不能有效提高實驗教學的質量，本文提出基于系統論思想的實驗教學管理多維體系，包括知識維、資源維、方法維及人才維等，如圖1所示。

如圖1所示，實驗教學管理的知識維是體系中的核心，根據教學大綱，面向創新型人才培養，從教學內容、實驗設計到實驗教材、實習指導書，涉及大量細致的工作，每一個實驗要緊扣理論教學，設計要合理，切實可行，這是多維實驗教學管理的基礎；方法維是手段，也是當前實驗教學研究的重點，要集合專業特色和實驗特點，形成各具特色的實驗教學創新方法；資源維涉及實驗場地、實驗設備、實驗材料(數據)、實驗軟件等，是多維實驗教學管理體系的保障；人才維是實驗教學管理多維體系結構中的動力，專任實驗教師、專業課理論教學教師、投入到實驗教學中的碩博士助教、實驗管理人員，要根據實驗教學目標和內容特點進行合理配置，協同工作，才能支撐整個創新實驗教學。總之，實驗教學管理是有機的系統工程，本文提出的多維體系從系統工程的角度，將實驗教學中各個參與者進行合理識別與組織，使得實驗教學改革重點突出、方向明確。

圖1　實驗教學管理多維體系

二、多維實驗教學管理體系的構建

多維實驗教學管理體系的構建要根據不同學科、專業特點，按照多維體系結構中的每一個維度，有針對性地進行梳理、規劃、設計和組織實施，但每一個維度構建的參與主體和策略基本相同。下面分別對實驗教學管理的知識維、方法維、資源維和人才維建設和改革的方向、措施及策略進行分析。

1) 厚基礎與新技術新知識有機統一的知識維構建。實驗教學的目的一方面是夯實理論基礎，另一方面是培養創新實踐能力，實驗教學內容的設計和組織至關重要。尤其是理工科實驗教學，基礎和新技術新知識要并舉。因此，實驗教學知識維的構建要打破專任實驗教師和專業課教師的本位和分割。專任實驗教師要把基礎實驗教學內容做厚做實，通過不斷的教學實踐提高專業基礎知識實驗教學的效益，為新技術新知識的實驗教學留下空間；專業課教師要發揮對新技術新知識跟蹤和科研的優勢，將最新技術引入到實驗教學中來。兩者協同配合、有機統一，共同打造一個基礎扎實、知識新鮮的實驗教學知識庫，為保障實驗教學質量奠定堅實基礎。

2) 百花齊放的方法維。實驗教學方法的創新應該秉承百花齊放的理念，根據實驗性質、專業特色和實驗教學對象，有針對性地設計實驗教學方法，包括開放式實驗教學、引導式實驗教學、自主式實驗教學、生產單位實踐性實驗教學等[4,10-11]。同一個專業同一個實驗課程可以根據實驗內容選擇不同的實驗教學方法。

3) 開放共享的實驗教學資源維。實驗教學資源的投入問題一直是當前實驗教學組織實施管理中面臨的突出問題，一方面，大量的實驗教學資源閑置，另一方面，創新實驗教學中的最新實驗教學資源欠缺。實驗教學中資源維的建設要有針對性，在實驗場地基礎設施上，無疑要加大投入，實驗設備要充分利用學科建設和學科科研的優勢，實行科研和教學統籌的開放共享機制，建立實驗教學設備開放共享平臺，實驗教學材料(數據)和軟件的開放共享更為合適可行，應逐步建立學科相關的材料、數據和軟件共享目錄，打造實驗教學資料、材料、數據和軟件等資源的云服務。

4) 扎實的實驗教學人才隊伍。實驗教學隊伍不僅僅是專任實驗教師和實驗管理人員，更需要專業科研教師和碩博士助教等人員的參與，要參考國外大學實驗教學的模式，從機制上建立專任實驗教師、專業課理論教學教師、投入到實驗教學中的碩博士助教、實驗管理人員職責明確的扎實實驗教學人才隊伍，讓專業課教師和專業人才進入到實驗教學環節，協調配合，讓實驗教學環節成為創新人才培養的橋梁。

多維實驗教學管理體系的構建是一個長期積累的過程，實驗教學的知識、方法、資源和人才要并重共舉，從基礎和細節入手，有計劃有步驟地建設、改進和完善。

三、GIS專業多維實驗教學管理體系設計

GIS專業兼顧理科和工科特色，地理學科、測繪學科、信息學科乃至人文學科的交叉在本專業中體現。近年來，作為戰略新興支柱產業，GIS人才就業已經跳出傳統的測繪、規劃、資源、國土等行業，延伸到環境、衛生、統計、物流、互聯網等，對GIS專業人才培養提出新的挑戰[8-9,12]。既要具有扎實的GIS專業基礎知識，又要有實踐能力和創新意識，實驗教學環節的多維實驗教學管理體系的構建至關重要。本文以實驗教學管理的知識維、方法維、資源維和人才維等入手，結合GIS專業特色和人才培養要求，對GIS專業多維實驗教學管理體系進行了設計。

1) 知識維。GIS的理論與技術涉及地理空間數據獲取、組織存儲、查詢統計、空間分析和可視化表達等，其實驗教學知識體系設計應充分考慮實驗課程的關系、內容銜接及課程發展，按照公共基礎模塊、專業基礎模塊、核心模塊、擴展模塊和開放模塊進行設置，如圖2所示。

圖2　GIS實驗教學管理的知識維

如圖2所示，公共基礎模塊主要由與GIS緊密相關的計算機及其設計開發實驗構成。專業基礎模塊是GIS數據獲取或處理相關的測繪遙感相關實驗。專業核心模塊緊扣GIS專業的特點，包括GIS數據處理建庫、GIS軟件實習及GIS開發實習。擴展模塊以網絡化、服務型GIS、移動GIS設計等高端GIS技能實踐教學為主，開發模塊則緊扣應用，培養學生綜合實踐能力，可以直接對接測繪地理信息生產單位。

2) 方法維。GIS實驗教學的方法主要貼合行業，以實際行業應用需求開發，以業務應用為導向開展實驗教學，盡量采用真實背景的數據、項目需求進行實驗教學。在組織形式上，以開放式實驗教學和生產單位實踐性實驗教學為主，可以采取課外分組的團隊形式，觸發學生的學習興趣和培養自學、團結協作能力，加強學生綜合素質的培養。

3) 資源維。GIS實驗教學的資源以計算機、專業設備、實驗數據、軟件等為主。其中，計算機為基礎投入，專業設備以與測繪、遙感院系共享為主，重點在于實驗數據和實驗軟件資源庫的建立，具體建設內容見表1。

4) 人才維。GIS實驗教學人才隊伍需要從專任實驗教師、實驗管理人員、專業科研教師和碩博士助教4個方面進行建設。其中，專業科研教師包括對公共基礎模塊相關的計算機專業的教師，專任實驗教師以專業基礎模塊和專業核心模塊的教學內容組織和維護為主，兼顧擴展模塊和開發模塊，碩博士助教與專任實驗教師一起把本專業的實驗教學核心內容組織好、實施好。專業教師以擴展模塊和開發模塊為主，著重于大型開放性創新實驗的指導。

表1　GIS實驗教學的數據和軟件資源

四、結束語

近年來，我國地理信息產業發展突飛猛進，規模持續增長，需要大批既具有很強的專業知識背景，又有很好的實踐動手能力的人才，GIS實驗教學環節非常關鍵。以實驗教學為抓手，建立與之相適應的實踐教學管理體系，對于培養具備高素質實踐創新的GIS人才至關重要。本文從實驗教學管理的體系入手，建立以知識維、方法維、資源維和人才維為支撐的多維實驗教學管理體系，系統探討了多維實驗教學管理體系構建的方法和策略，結合地理信息系統專業特點，按照多維實驗教學管理體系進行了梳理與設計，對于GIS專業創新實踐人才的培養具有很強的指導意義，可根據GIS專業人才培養的方向和特色進行靈活的搭配與定制。

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A Multidimensional Management Architecture for Geographic Information System Experimental Teaching

SU Junying,ZHAN Changgen

蘇俊英，詹長根.一種地理信息系統專業實驗教學管理多維體系[J].測繪通報，2016(10)：133-136.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0348.

2015-09-24

蘇俊英(1974—)，女，博士，高級實驗師，主要從事遙感與GIS的實驗教學工作。E-mail：jysu_sjy@whu.edu.cn

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0494-0911(2016)10-0133-04