應(yīng)用型地方高校地理信息科學(xué)專業(yè)實踐課程教學(xué)模式研究

黃 晴，肖 暉，曹建軍，趙天成

（南京曉莊學(xué)院環(huán)境科學(xué)學(xué)院 江蘇 南京 211171）

近年來，隨著地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及地理信息科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)模的擴大，提升專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，以滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展和社會發(fā)展需求已成為高校教育教學(xué)研究和改革的重點。實踐課程教學(xué)質(zhì)量是影響高校人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要因素之一，地方應(yīng)用型高校實踐課程占比較大，如何高質(zhì)量開展實踐課程教學(xué)成為應(yīng)用型人才培養(yǎng)的關(guān)鍵。對于地理信息科學(xué)專業(yè)，一些學(xué)者認(rèn)為當(dāng)前專業(yè)實踐教學(xué)體系仍不完善，實驗教學(xué)的理論和實踐結(jié)合不夠，缺少高層次的實踐平臺和基地[1]，同時授課方式傳統(tǒng)，教學(xué)內(nèi)容陳舊等[2]，較大程度制約了人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升。因此，一些面向?qū)嵺`課程的教學(xué)改革也隨之出現(xiàn)，如：有學(xué)者建議基于地方特色專題應(yīng)用開展實踐教學(xué)[3]，并且實踐性教學(xué)應(yīng)順應(yīng)人才市場化和多元化的發(fā)展格局[4]，多采用基于慕課和翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式等[5]。這些研究為實踐課程的教學(xué)改革提供了重要參考。總體而言，隨著地理信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、課程思政建設(shè)的推進(jìn)以及“兩性一度”金課標(biāo)準(zhǔn)的提出，實踐課程的教學(xué)改革迫在眉睫。

1 地理信息科學(xué)專業(yè)實踐課程特征分析

1.1 地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展提升人才培養(yǎng)數(shù)量和質(zhì)量要求

地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)于20世紀(jì)80年代初期在我國開始啟蒙研究，80年代末到90年代初進(jìn)入推廣和應(yīng)用時期，目前已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展階段。隨著大數(shù)據(jù)、云計算及人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，地理信息技術(shù)逐漸成為大型IT、互聯(lián)網(wǎng)以及自動駕駛等行業(yè)及領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》也對地理信息技術(shù)發(fā)展提出了新的更高要求，明確提出要探索建設(shè)數(shù)字孿生城市，加快推進(jìn)數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)，建設(shè)數(shù)字中國。根據(jù)《中國地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2022）》顯示，2021年，我國地理信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達(dá)7524億元，同比增長9.2%，近十年復(fù)合增長率達(dá)17.5%。地理信息產(chǎn)業(yè)從業(yè)單位超過16.4萬家，同比增長18.5%，其中，企業(yè)占比達(dá)到94.7%。地理信息產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員超過398萬人，同比增長18.5%。新形勢下，地理信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展對于地理信息科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的數(shù)量和質(zhì)量要求不斷提升。

1.2 地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展對專業(yè)實踐課程體系建設(shè)提出新要求

GIS技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展推動了GIS教育事業(yè)的發(fā)展。自1998年地理信息科學(xué)本科專業(yè)設(shè)立以來，中國GIS教育迎來了大發(fā)展時期，形成了完整的本科、碩士、博士、博士后以及留學(xué)生培養(yǎng)教育體系。據(jù)統(tǒng)計，2000年，全國僅有37所院校設(shè)立了專門培養(yǎng)GIS人才的專業(yè)，到2021年，全國已有187所院校招收地理信息科學(xué)專業(yè)本科生，69所招收遙感科學(xué)與技術(shù)以及地理空間信息工程等專業(yè)本科生。GIS教育的大發(fā)展有效擴大了GIS人才的培養(yǎng)數(shù)量，較大程度滿足了社會發(fā)展的需求，同時也帶來了一定的負(fù)面影響，主要體現(xiàn)在不同層次高校GIS人才培養(yǎng)目標(biāo)不明確，人才培養(yǎng)質(zhì)量參差不齊；GIS實踐教學(xué)課程體系不完善，實踐課程教學(xué)方法較為傳統(tǒng)，實踐教學(xué)效果不佳，影響了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

地理信息科學(xué)專業(yè)是一門涉及地理學(xué)、計算機科學(xué)、生態(tài)學(xué)、氣象學(xué)以及水文學(xué)等眾多領(lǐng)域，技術(shù)性和操作性很強的交叉學(xué)科，實踐課程在整個專業(yè)課程體系中占比大且呈逐步增加趨勢。以南京曉莊學(xué)院（以下簡稱“我校”）2021級人才培養(yǎng)方案為例，專業(yè)實踐課程與專業(yè)理論課的比例為22:56，占課程總學(xué)分的21.88%，且該比例較2018級人才培養(yǎng)方案的占比提高了2%。地方應(yīng)用型高校以培養(yǎng)服務(wù)地方經(jīng)濟發(fā)展的應(yīng)用型人才為基本目標(biāo)，新時代地理信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要求地方應(yīng)用型高校GIS專業(yè)人才不僅要具有較強的駕馭新技術(shù)的實踐能力，同時也應(yīng)具備開闊的視野，并對國家和社會重大需求有深入的理解，這些對高校人才培養(yǎng)過程中實踐課程體系建設(shè)提出新的更高要求。

2 地理信息科學(xué)專業(yè)實踐課程課程思政建設(shè)研究

2020年教育部頒布的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》明確提出，課程思政建設(shè)是全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要任務(wù)，課程思政要融入課堂教學(xué)建設(shè)，并貫穿于課堂授課、教學(xué)研討、實驗實訓(xùn)、作業(yè)論文各環(huán)節(jié)。對于理學(xué)類專業(yè)課程來說，要注重科學(xué)思維方法的訓(xùn)練和科學(xué)倫理的教育，培養(yǎng)學(xué)生探索未知、追求真理、勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任感和使命感。當(dāng)前課程思政建設(shè)多面向?qū)I(yè)核心課程或者理論課程開展，面向?qū)嵺`課程的研究仍然不足。

地理信息科學(xué)的強實踐性體現(xiàn)在其與國家戰(zhàn)略需求、方針政策以及前沿應(yīng)用緊密相連。實踐課程教學(xué)過程中，可建立面向國家戰(zhàn)略、前沿研究相關(guān)的課程思政案例庫，構(gòu)建課程知識點與思政要素之間的聯(lián)系，并采用感知柔性、目標(biāo)隱形和方式浸潤的思政課程教學(xué)策略。思政要素可結(jié)合各校辦學(xué)特色，以南京曉莊學(xué)院為例，“行知精神”是陶行知教育思想的集中體現(xiàn)，即愛滿天下的“大愛精神”、服務(wù)社會的“奉獻(xiàn)精神”、矢志不渝的“求真精神”和知行合一的“實踐精神[6]。通過將行知精神分解為不同思政元素，并建立實踐課程與思政元素之間的矩陣關(guān)系[7]，詳見表1（p45）。此外，第二課堂教學(xué)是學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)鍵途徑，通過將課程思政案例庫引入學(xué)科競賽和社會實踐等環(huán)節(jié)，能有效豐富課程思政教學(xué)手段。再如：學(xué)生完成的作品《棉花物語-由棉花引起的國際分工到資本血腥的原始積累》、《秦淮河上的紅色記憶》等在中國大學(xué)生GIS軟件開發(fā)競賽中取得佳績。我們將“紅色印跡”引入學(xué)生課程實踐、社會實踐活動，由師生共同參與完成的100期“環(huán)說黨史，曉說紅跡”社會實踐調(diào)研活動受到中國青年報等多個主流媒體報道，取得了良好的教學(xué)效果。

表1 南京曉莊學(xué)院GIS專業(yè)實踐課程與“行知精神”思政要素對應(yīng)矩陣

3 多主體多層次協(xié)同的地理信息科學(xué)專業(yè)實踐課程教學(xué)模式構(gòu)建

3.1 面向市場需求，構(gòu)建課程教師、項目導(dǎo)師和企業(yè)工程師三師協(xié)同育人模式

應(yīng)用型地方高校專業(yè)實踐課程開設(shè)應(yīng)充分面向市場需求，因此，在制訂人才培養(yǎng)方案時，應(yīng)充分進(jìn)行市場需求調(diào)研，調(diào)研對象應(yīng)包含企業(yè)單位、事業(yè)單位、科研院所等不同主體單位，也應(yīng)包括大中型和小型企事業(yè)單位、上市企業(yè)和非上市企業(yè)等多個層次的單位。從我校的調(diào)研情況看，當(dāng)前地理信息科學(xué)專業(yè)人才需求主要包括以下方面：第一方面是空間數(shù)據(jù)采集、處理、分析及顯示等，包括地面測量、無人機遙感及衛(wèi)星遙感等數(shù)據(jù)獲取方式；第二方面是地理信息系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)，特別是基于開源以及國產(chǎn)GIS軟件的二次開發(fā)需求逐漸增加；第三方面是三維GIS，隨著智慧城市建設(shè)的推進(jìn)，以CIM為核心的數(shù)字孿生城市建設(shè)蘊含巨大的人才需求；第四方面是大數(shù)據(jù)及深度學(xué)習(xí)，要求專業(yè)人才具有較好的R語言、Matlab、Python等應(yīng)用開發(fā)能力。

為充分將市場對人才的需求融入實踐課程的教學(xué)中，積極發(fā)揮企業(yè)平臺和企業(yè)人才資源對于實踐課程教學(xué)的支撐作用，我們構(gòu)建了課程教師、項目導(dǎo)師和企業(yè)工程師三師協(xié)同育人模式。在三師協(xié)同下，形成校企共同制訂人才培養(yǎng)方案、共同制訂課程體系、共同構(gòu)建教學(xué)團隊、共同開發(fā)實訓(xùn)基地、共同實施培養(yǎng)過程、共同進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量考核與評價的“六個共同”育人機制，同時也建立了面向需求的課程考核機制，以提高學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力和社會適應(yīng)能力。

3.2 以學(xué)科競賽為引導(dǎo)，以項目實踐為途徑，強化創(chuàng)新能力培養(yǎng)，構(gòu)建“343”實踐教學(xué)模式

創(chuàng)新能力培養(yǎng)是實踐教學(xué)的核心。為此我們構(gòu)建了“三層次、四模塊、三結(jié)合”的實踐教學(xué)模式[8]，以學(xué)科競賽為引導(dǎo)、以項目實踐為途徑，深入校企融合及第二課堂建設(shè)，強化學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)與綜合素質(zhì)提升。“三層次”指實踐教學(xué)體系的設(shè)計基于學(xué)生的認(rèn)知與基礎(chǔ)、體驗與綜合、研究與創(chuàng)新三個層次；“三結(jié)合”是將課內(nèi)外實踐教學(xué)與科研、校內(nèi)外社會實踐、國內(nèi)外創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)三者相結(jié)合。實踐內(nèi)容圍繞實驗、實習(xí)、實訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計“四個模塊”開展，實踐教學(xué)體系設(shè)計以訓(xùn)練基本方法、基本技能，培養(yǎng)知識綜合運用能力、系統(tǒng)設(shè)計能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為主要目標(biāo)，以實驗教學(xué)、課程設(shè)計、實習(xí)實訓(xùn)、畢業(yè)論文（設(shè)計）等第一課堂為主體，以學(xué)生社會實踐、科技創(chuàng)新、模擬創(chuàng)業(yè)、課外科技活動等第二課堂為輔助。

在實踐教學(xué)過程中，鼓勵學(xué)生參加各類大學(xué)生競賽活動，并將其納入獎學(xué)金評定和第二課堂學(xué)分進(jìn)行管理。同時吸收學(xué)生參加教師的科研項目活動，培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)科學(xué)研究意識，豐富學(xué)生項目實踐經(jīng)驗，深化學(xué)生對專業(yè)知識的理解與認(rèn)知，真正做到以賽促學(xué)；教師在指導(dǎo)學(xué)生參與競賽及科研項目過程中，能更好地了解學(xué)生對于知識和技能的掌握情況，并根據(jù)反饋情況及時調(diào)整教學(xué)方式，做到科研反哺實踐教學(xué)。

4 總結(jié)

地理信息科學(xué)專業(yè)是多學(xué)科交叉融合且技術(shù)性和實踐性較強的學(xué)科，地方應(yīng)用型高校在地理信息科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)過程中應(yīng)充分面向地方人才需求，不斷優(yōu)化實踐課程教學(xué)模式，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。實踐課程教學(xué)應(yīng)充分挖掘?qū)W校特色，不斷豐富課程思政案例庫，推進(jìn)課程思政建設(shè)；充分利用企業(yè)資源，將企業(yè)引入人才培養(yǎng)方案制定、課程體系構(gòu)建等過程；并注重學(xué)科競賽、項目實踐對于實踐課程教學(xué)的支撐作用，深入建設(shè)第二課堂，有效地提升學(xué)生的創(chuàng)新能力與綜合素質(zhì)。