能力導向的GIS跨學科專業創新人才培養模式和實踐研究
——以皖西學院為例

孫賢斌，張 欣，夏 韋，鄧婉君，李遠平

(皖西學院 環境與旅游學院，安徽 六安 237012)

隨著經濟不斷發展和時代進步，社會對高校培養的人才提出了更高的要求。如何培養出具有創新創業意識、精神和能力的高素質人才是當前高等教育面臨的重要課題。創新創業教育作為知識經濟時代的一種教育觀念和教育形式，目標是培養具有一定的創新創業意識、創新創業思維、創新創業能力以及創新創業人格的高素質新型復合型人才。在我國社會經濟發展的新形勢下，知識和技術更新日趨加快，堅持創新引領創業、創業帶動就業，主動適應經濟發展新常態，努力培養大學生的創新創業能力等具有重要意義[1-2]。

現代科技呈現迅速發展的趨勢，學科發展既是高度細化，又是綜合交叉的顯著特點。培養跨學科、創新的綜合型人才是建設創新型國家的重要基礎。近年來，高校大力推進跨學科教育，培養復合型創新人才，逐漸成為高等教育改革與發展的必然選擇[3]。近年來，一些學者對高校跨學科創新教育的意義、模式、機制、課程體系、途徑等進行積極探索[1-7]。如黃超等人分析了大學跨學科發展模式的成長機理，提出新興學科聚導網絡、主導學科衍生網絡和多學科聯合網絡等大學跨學科發展模式[2-4]。吳向明等人對比較分析中美兩國高校跨學科復合型人才培養模式、機制和課程的異同[3-5]。趙海旺等人對跨學科創新團隊、地方高校特色跨學科創新實踐步驟和途徑開展較深入研究[6-8]。

一、跨學科教育對大學生創新能力培養的意義

(一)新時期國家高等教育的戰略需求

跨學科教育起源于20世紀20年代的美國，就開始關注跨學科理論研究和實踐，逐漸對傳統人才培養模式進行改革，注重跨學科綜合能力培養。而我國跨學科人才培養起源于20世紀80年代，經過多年的探索和研究，很多高水平大學進行人才培養目標與模式的改革，已經積累跨學科創新人才培養的較豐富經驗[4]。

新時期，我國高等教育理念由以大學生擴招向提高質量為核心的內涵式發展的轉變，通過調整優化學科結構，加快發展新興、交叉學科，做強做大優勢學科，注重與產業發展、社會就業需求、科技發展前沿趨勢相銜接，需要深化高等教育教學改革，不斷提高人才培養水平[9]。

新時期我國進入知識經濟時代，創新是知識經濟的靈魂，國際競爭關鍵在于創新，國家需要創新人才的培養。為此也給高等教育提出新的挑戰和要求。國務院辦公廳出臺了《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》。創新創業教育已成為推動和深化高等教育綜合改革的突破口，為推動大眾創業、萬眾創新和建設創新型國家提供人才支撐。黨的十九大報告明確提出，加快一流大學和一流學科建設，實現高等教育內涵式發展。創新是引領發展的第一動力，是建設現代化經濟體系的戰略支撐。努力提升人才創新能力，構建創新創業教育的跨學科課程體系已經成為為高等教育重要任務和措施之一。

(二)高校適應社會發展需要

我國高等教育招生規模的擴大已經日趨穩定，高校間發展和競爭要求必須從數量增加轉向提高人才培養質量。目前，一方面部分專業不能適應社會發展的需求，另一方面，學生的專業面太窄，實踐和創新能力低，不能滿足用人單位要求，這就要求高校只有培養適用社會的綜合性創新人才，才能未來的激烈的競爭中求得生存和發展。提高綜合素質和創新能力培養則要求必須依托創新教育理念和跨學科課程體系，這是高校適應時代和社會發展的具體要求。未來社會經濟和科技等問題的日益復雜，依靠某一種學科知識難以解決現實，因而創新創業教育需要培養人才的跨學科綜合能力，以多學科的知識來解決復雜的現實問題。

(三)人才培養目標調整和模式改革需要

目前，高校畢業生不能滿足社會對人才培養質量的要求，主要是高校傳統的專業設置存在培養目標定位不能適應市場、就業面狹窄、實踐技能與綜合素質環節薄弱等問題[1，5]，具體體現在以下方面。一是傳統的專業知識課程體系不能適應新時期社會經濟的發展需求。隨著新時期的科技日新月異、社會經濟迅速發展，高校間專業無地域特色和傳統優勢，人才培育模式單一，部分的專業人才培養目標定位和培養具體方案也不再適應社會對人才的客觀要求，直接導致培養的人才不能滿足社會企事業單位用人的要求，校企之間不能對接。二是多數專業教學中“重理論輕實踐”現象普遍存在。對實驗教學、實習實訓、研究性學習、大學生創新創業訓練等教育不重視，導致培養的畢業生實踐技能差，面對實際生產與開發創新應用實踐等活動不能應對。三是部分專業課程體系不合理。我國不同定位層次的高校，課程體系大多雷同，課程內容更新不夠，實踐比例偏低，跨學科綜合課程幾乎沒有，課程學習時段與頂崗實習嚴重沖突，創新訓練不夠重視等。以上不足需要不斷完善與優化人才培養目標、改革教學模式等。

(四)提升人才培養質量的需要

在我國高等教育新形勢下，不斷提高人才培養質量是高校競爭和立足之本，其有效途徑必須依靠培養創新能力和提高綜合素質。跨學科融合能夠有助于提高學生應用知識的能力，提高專業的融會貫通，從而提高學習效率。同時將專業知識運用到其他的學科中，通過交叉知識遷移來加深多學科聯系的理解，也有助于學生更好地了解本專業知識的內在價值和應用領域，并最終使學生增加其他學科教育教學過程的積極性和主動性，也拓展各種技能，綜合素質和創新能力得到有效提升[1]。

二、GIS在大學生跨學科創新能力培養中應用

近年來，安徽省按照“科學定位、分類指導、多元發展、特色辦學”的高等教育發展方針，其中，地方應用型高水平大學圍繞以應用型專業、師資、課程為主要建設內容，共建共享，積極發展應用型學科專業，培養大學生的創新創業能力。應用型學科專業建設是基礎，應用型人才培養模式創新是重點。加強特色建設，凝練特色，構筑具有比較優勢的特色學科專業群和創新人才培養模式，形成學校核心競爭力。為此，積極開展跨學科專業模塊化課程(2016年13項，2017年14項)和創新創業人才培養模式改革試驗區(每年各2項)的特色校級質量工程項目建設，如何構建應用型創新創業教育課程體系和特色模式成為地方應用型高水平大學建設的重要內容和關鍵環節。為此，結合地方應用型高水平大學建設內容，以提升大學生創新能力培養為目的，探索跨學科專業課程體系構建及實踐、創新人才培養特色模式應用總結與推廣為本項目主要研究內容，為促進跨學科專業創新創業人才培養質量的整體提升，有效提高學生綜合素質和能力，同時為省內同類院校創新創業人才培養和教學改革提供參考和借鑒。

結合 “3S”跨學科專業模塊化課程建設，以及參加GIS 技能大賽、大學生創新創業訓練、研究性學習實踐、校企合作等措施，探索地理科學、環境科學與工程、園林和旅游等專業開展GIS跨學科課程教學，總結協同創新教育培養模式和實踐經驗。

(一)明確培養目標，構建跨學課程體系

大學生綜合素質和能力培養涉及基本知識和能力(公共基礎課與通識選修等)、專業素質和能力(專業基礎課與專業核心課)、綜合素質和拓展能力(專業限選與自選課程)三個方面課程體系，跨學科創新能力培養涉及專業選修和自選課程體系，重點在于設置培養復合技能的綜合課程，跨學科模塊化課程建設是實現創新型人才的培養有效措施。

“3S”技術即地理信息系統(GIS)、遙感系統(RS)、全球定位系統(GPS)，作為遙感和信息技術領域的三大高新技術，3S技術是測繪技術、制圖、圖像信息提取、地理信息處理、計算機技術等結合與綜合應用。其中以GIS是核心，應用領域最為廣泛。

“3S”跨學科模塊課程建設，以創新人才培養需求為依據，以提升應用技術實踐和創新能力為目標，以多次參加GIS 技能大賽能力培養實踐為基礎，結合3S跨學科專業課程建設實際，構建跨學科專業創新能力培養的理論和實踐課程體系(已建)、課程群。

(二)加強教學內容研究，提升應用能力

為了適應新時代發展需要，培養適應市場需求的人才。在教學研究和改革實踐中，及時充實GIS軟件應用內容，結合區域實際，將理論與實踐教學相結合，提高課程的教學效果。把各專業的基本知識與GIS和遙感等技術相結合，結合區域實際問題，沿著發現問題—分析問題—解決問題—應用的教學培養思路，同時與超圖、易智瑞等GIS企業、其他高校的溝通與交流，了解市場人才技能需求，調整相關實踐等教學內容，促進地學知識與技術靈活運用，適應市場需求的應用型人才培養(表1)。

表1 GIS在跨學科中教學重點與應用領域

(三)注重多學科專業融合，增強創新能力

在跨學科模塊課程教學內容中增加本區域環境、園林和旅游等內容，使教學內容能夠結合各自的專業(表2)，適應社會對GIS技術應用的需求，服務地方社會經濟，尤其在實驗與實踐教學方面體現應用性和服務地方的特點，重視多學科專業融合。把課外研究性學習、區域生態環境調查等實踐活動納入課程教學內容。鼓勵和引導學生參與相關橫向項目、GIS競賽等，激發學生學習興趣，利用GIS開放實驗室加強應用技能訓練，培養創新能力。

(四)強化實踐教學，改革教學模式

跨學科課程教學改革逐步實現由單一理論到重視實踐教學的轉變。通過革新教學內容，改進教學方法和方式，既重視課內實驗教學，也強化課外實踐教育。將課內的綜合性和設計性實驗項目與課外的研究性學習、大學生創新創業訓練、學科比賽、畢業論文和設計等緊密結合，在創新實踐過程中，注重學生GIS數據處理與分析能力的培養，改變傳統的教學模式，結合全國和安徽省GIS大賽的經驗，實施尋找社會需求-提出問題-分析問題-解決問題-應用的創新能力培養的啟發式教學方法，激發學生獨立思考，提高學生綜合素質。同時通過相關課程實踐教學和競賽等來開展跨學科教學研究，總結大學生創新能力培養模式。近年來，3S模塊化課程群(地理信息系統、遙感概論、GIS應用技術、測量與地圖學等)在綜合性和設計性實驗項目的基礎上，結合教師科研項目，開展研究性學習、省級GIS學科競賽、國家GIS學科競賽、國家級大學生創新創業訓練，參與畢業論文或優秀畢業論文培育項目，創新能力培養取得一定的成績，總結相關的創新能力培養模式(表2)。

表2 跨學科GIS技術應用及創新教育模式

三、大學生跨學科創新能力培養途徑和協同機制探索

(一)加強大學生跨學科教育體制改革

首先明確定位大學生培養目標和構建課程體系。要提高跨學科大學生培養質量，必須根據學科、專業的未來發展方向確定理論基礎和課程體系，明確跨學科核心技術的相關應用學科和領域。課程體系的內容要體現交叉性和綜合性，不僅要有本學科堅實的理論基礎和系統的專業知識，還要有相關學科的前沿知識和應用實踐能力(專業選修和自選應用課程)，擴大知識面和提升綜合應用實踐能力，為大學生從事跨學科的應用和創新提供必要的保證。同時按照教育理念，考慮各同學的興趣和基礎，注意不同個體差異，通過跨學科選修課程，給每個同學提供個性化創新發展空間。根據跨學科課程體系要組建不同學科背景師資隊伍，鼓勵同學參與不同研究方向老師課題、綜合性和設計性實驗項目，或跨院系選課，管理部門給予積極的支持和鼓勵政策，對于取得跨學科創新成果給予獎勵，通過激勵政策制度促進復合創新型人才的培養。

(二)建立優秀教學資源共享機制和平臺

要拓展辦學理念，打破傳統人才培養思路，聯合相關跨學科不同院系研討，綜合相關學科課程教學資源，遴選優秀的創新創業課程、綜合性與設計性實驗項目課程、課題項目應用技術、校企實踐教育經典案例等，建立網絡共享、精品課程、跨學科交流微課和微客、創客實驗室、開發實驗室等優秀教學資源交流服務平臺，以提高教學質量為原則，積極主動開放服務平臺，共享優秀教學資源。通過研究性學習項目、大學生創新訓練項目、校企合作和學科競賽等途徑，建立創新訓練平臺，實現跨學科創新訓練順利開展和實施。相關教學管理部門給予必要的經費資助和技術支持，配套相關管理制度和激勵機制。定期組織教學團隊學術研討和師生互動交流，探索跨學科培養訓練的經驗和創新措施，促進跨學科教育不斷完善和發展。鼓勵實驗室、研究所、企業等實體組織建立跨學科組織機構，也包括以項目和課題等為載體的臨時組織形式，適應多部門跨學科研究的需要。

(三)改革跨學科人才培養質量評價

高校教學評價和考核體系對教師教學活動和學生方式具有重要的影響，合理的評價體系對整個教學過程起到引導、強化、督查和評價的作用。高校管理部門需要針對性的構建跨學科教學的評價體系，通過跨學科課程學習、研究性學習和大學生創新能力訓練、創新思維設計過程、創新實踐和成果等方面教學評價。具體實施過程：首先加強對跨學科課程學習的引導和督查，及對作業、實訓報告、考試報告和技能考核等過程評價。其次對教師的教學方法、內容、創新成果應用和實踐應用等方面考核評價，實現教學過程和創新教學內容評價，建立比較靈活的教師考核機制和聘任制度。最后根據大學生的“課內實驗、課外科技和社會實踐”三者有機結合，注重培養學生積極“創新、創業、創造”的思維與創新實踐能力，通過評價引導和激發學生進行跨學科科學問題的探索，培養創新性學習的愛好和興趣，逐漸成為創新意識、思維和實踐的綜合人才。

(四)創新教學方式和教學手段

跨學科教學質量提高，增強學生的創新思維和能力，教師需要更新教育理論，熟悉先進科技手段和實踐方法，不斷改進教學方法。創新思維訓練和培養，堅持以學生為主體，積極采用啟發式教學，聯系學科前沿動態和成果，激發同學積極思考、師生互動，發揮個體的主觀能動性。培養學生敢于對教學內容不斷質疑，積極探究式、嘗試實踐、逆向開放思維、討論互動等教學方式等。利用先進科技和現代化教學手段，及最新的文獻和優質信息資源，保障創新性教學過程，不斷提高跨學科人才培養質量。

(五)加強課外科技創新實踐

在可操作的課內綜合性和設計性實驗實踐的基礎上，采用“實驗項目+競賽(或研究性學習、大學生創新訓練等課外實踐活動)”教學模式，讓學生在完成課內實驗項目和競賽等課外科技實踐活動中掌握知識、技能與方法，運用跨學科綜合知識，充分發揮學生的主體作用和教師的指導作用，帶動學生自主創新實踐水平不斷提升。

在以上創新訓練過程中，堅持自主選題、激發興趣和潛力、加強過程指導、突出創新思維與訓練的原則，不采用統一的模式，根據項目內容、專業背景、創新程度等差異，可以靈活設計。積極鼓勵跨專業、跨年級組建學科競賽、創新訓練項目組，有利于跨學科交叉多出創新成果，也可以對低年級組員起到引導作用，培養后備創新團隊和梯隊，形成有效創新培養機制。實踐表明，通過創新訓練和能力不斷積累，會逐漸取得顯著的跨學科創新訓練效果。

(六)加強跨學科人才培養協同機制建設

首先建立必要的跨學科人才培養團隊，跨學科師資和學生需要組建創新團隊，鼓勵不同專業知識背景和年齡結構特點等成員組隊。制定出具有競爭力的內部激勵制度和獎勵政策，可以相應設立跨學科研究啟動經費，尤其是地方本科院校可以選擇具有前瞻性的實際問題優先資助開展研究。有利于激發出創新意愿，積極宣傳和保護創新成果。其次制定校企跨學科實踐合作制度，保障多學科知識的應用和創新活動順利開展。第三積極培育高校創新合作文化氛圍，讓大學生樹立創新理念和競爭意識，以及團結協作精神。