“新工科”背景下城市規劃學科地理信息系統課程教學改革研究

葉 鵬，劉雨平，李勝才

（1.揚州大學城市規劃與發展研究院 江蘇 揚州 225127；2.揚州大學建筑科學與工程學院 江蘇 揚州 225127）

“新工科”建設的目標在于培養一批具有創新精神的卓越工程科技人才，為我國的產業化推進和全球化競爭賦能提供堅實的智力和人才支持[1]。2017 年，教育部發布《關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見》，其中提到將“新工科”建設作為培養高素質技術技能人才的重要途徑。城市規劃學科應順應“新工科”建設的發展趨勢，全面考慮城市規劃的專業特色，以人文素養為基礎、科學精神為方向、創新思維為核心，全力培養理論深邃、專業技能嫻熟且具有豐富實踐經驗的實踐型高級人才[2]。

地理信息系統是一種能夠整合地理空間數據采集、保存、控制、解析、展示和輸出的計算機信息系統，已在眾多領域得到了廣泛深入的應用[3]。目前，我國城市規劃已進入國土空間規劃階段，地理信息技術憑借其空間資源管理與利用能力，在“一張圖”空間規劃基礎信息平臺建設中發揮了巨大作用，同時也為解決城市規劃問題提供了新思路、新技術和新方法。基于“新工科”建設背景，在構建城市規劃學科的課程體系時，無論是基礎理論，還是專業技術，乃至跨學科交叉課程，地理信息科學都可以起到一個連接橋梁的作用[4]。本文從“新工科”背景下地理信息系統課程教學改革出發，從教學現狀、教學內容、教學方式方法等多方面，探索面向城市規劃學科進行課程建設中存在的問題與對策。

1 教學現狀分析

1.1 缺乏有關學科的基礎知識

地理信息系統是集地理科學、測繪學、遙感學、環境科學、信息科學、人工智能等為一體的多元交叉課程。城市規劃專業的教學內容多集中在公共基礎、規劃專業等方面，學生所掌握的知識不能很好地適應地理信息系統課程的教學需要[5]。

1.2 空間理解能力相對薄弱

大部分非地理學專業的學生在學習地理信息系統課程時，尚未對地理坐標、制圖規范、空間測繪、時空分析等概念有基本認知，地理學思維也較為匱乏。特別是在宏觀尺度下，學生由于缺少對于地物的空間理解和想象能力，很難對地理對象有直觀的認識。例如，在進行空間數據庫相關章節內容的學習時，對于空間數據概念模型、邏輯模型、物理模型等模型的設計與構建也是一大難點[6]。

1.3 與核心專業課程銜接不夠緊密

地理信息系統課程與城市規劃核心專業課程在內容設置上存在著關聯性差、串接化弱的問題，學生很難從地理信息系統課程中得到有效的技能積累。通過課程中設置的實驗環節，學生可以完成一般性的實踐內容。然而，在專業課程設計、畢業實習等任務中，學生普遍反映在地理信息系統課程中學習的內容無法面對復雜實踐場景，很難將其應用于實際工作中[7]。

1.4 學時安排不夠合理

根據揚州大學建筑科學與工程學院建筑學專業的培養方案，地理信息系統是在大四上學期作為專業選修課設立的。該課程共計2 個學分，需完成32 個學時，其中包括24 個學時的理論教學和8 個學時的實踐教學。其中，基本理論課程所占比例很高，而操作實驗、應用案例操作等實際操作課時卻很少，很難滿足操作技術類專業的教學需求。

2 課程改革思路

為適應國家“新工科”戰略需求，在符合高技能型人才培養原則的基礎上，以地理信息技術的應用能力為核心，同時凸顯城市規劃學科的專業特殊性，兼顧城市規劃類相關項目的實際工作，并輔以與實踐操作相配套的多元化混合教學方式[8]。在教學過程中，采取以“基礎理論—核心應用—整體試驗—項目實踐”為主線的課程結構，同步實施“由淺入深，逐步深化，由淺入深，思政貫穿”的教學手段。在學習理論的過程中，也安排了相應的實踐環節。課程將真實的城市規劃項目作為教學內容，把理論知識有效地融入實踐教學中，讓學生能夠“學以致用”。在實踐中，學生可以更深刻地理解理論知識，掌握相應的技能，為達成學習目標提供可能[9]。

3 教學內容改革

3.1 系統梳理教學內容的重點和難點

面向城市規劃學科開設地理信息系統課程的目的在于使學生認識到城市規劃過程中相關地理信息技術的主要應用場景。通過地理信息系統課程的學習，學生們可以從地理學視角對實際城市規劃任務提出問題、分析問題和解決問題，從而提高處理空間分析問題的綜合能力。通過實踐教學來指導整體教學內容的全面更新，是地理信息系統課程改革的關鍵之處。根據地理信息系統的功能特征，并與城市規劃的實際應用聯系起來，將該課程分為五個主要的學習單元：地理信息系統概論、空間數據組織與管理、GIS空間分析、地理信息可視化，以及城市規劃地理信息系統應用。

3.2 利用規劃設計實習，創設實踐教學情景

為了強化課程教學和實踐應用的關系，課程實踐盡量以實際的工作問題為導向。在教學內容上，梳理出實際規劃中常用的地理信息系統應用場景，并收集城市規劃實際工程案例。在課程實踐環節中，把城市規劃師的工作流程設計成一個學習的過程，通過真實的規劃案例來進行教學，從而有效解決校園學習與工作實務相分離的問題。教師利用現實中的案例，并將其與教學相結合，編寫出該課程詳盡的實驗指導書。首先在理論課部分進行教學示范，然后在實踐課部分安排鞏固練習，以此來提高學生解決實際問題的操作能力。

3.3 構建知識交互聯通的課程組群

為了更好地開展地理信息系統課程教學，使得該課程教學內容在城市規劃學科內可以形成相互配合、互有聯系的整體，應增強該課程與專業核心課程間的相互連通。無論是在城市規劃設計的啟動階段，還是在中期評價階段，乃至后期的管理階段，地理信息系統有關技術方法都具有實際應用價值。通過對城市設計課程和地理信息系統課程的分析，提煉出兩門課程內容之間的銜接點（表1）。若能使這兩門課的教學內容得以整合，則可使學生對地理信息系統在城市規劃與設計中所扮演的角色有更為深刻的了解。

4 教學模式探索

4.1 加強過程性考核，鞏固學習成果

教育部在2018 年8 月的《關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》中指出，需要強化對學習過程的考察，并且提升過程性考核成績在總成績中的占比。在進行過程性考核時，要堅持過程性、理解性、評價性和發展性4 項原則。對學生而言，通過諸如出席率、預習、授課中的提問和討論、記筆記、小組任務、調研報告、教學活動、階段測試、課程設計等眾多的過程性評估手段[10]，不僅能激發他們的學習熱情，同時也有助于系統地加固知識理解。此外，這些評估手段還能有效地管理學習過程，讓學生從中體驗到成功，由此增強自信。

4.2 理論與實踐并進，強化應用能力

在地理信息系統的教學環節中，實踐學習是不可或缺的重要一環。本課程可以充分利用開源地理信息系統平臺上提供的大量公開數據和軟件（表2），有效提升地理信息系統的實踐教學效果。采取“以賽促學”的形式，引導學生參加由業界知名企業（例如：ESRI、MapGIS、Supermap等）組織的各級各類專業競賽。在實踐教學期間，教師要扮演好實習“引導員”的角色，把握實踐內容的重點和難點，對實踐任務進度進行科學控制，使得學生在實踐中對空間思維、軟件操作和協作分析等方面有更深層次的認識與提高。

表2 地理信息系統公開平臺與軟件資源

4.3 推動新時代思政，落實立德樹人根本任務

教育部從2020 年開始推行課程思政建設，地理信息系統本身是一門集理論性與實踐性于一身的課程，開展地理信息系統課程思政的重要性不言而喻。在制作專題地圖的時候，可以讓學生在地圖上尋找自己的家鄉，并讓他們各自介紹家鄉的地域特色、歷史沿革和自然人文景觀，從而培養學生的家國情懷。在制作和發布地圖的過程中，向學生強調應嚴格遵守《中華人民共和國測繪法》的相關要求，并根據《地圖審核管理規定》進行審圖號的申請，以增強學生保護知識產權的意識。通過解析北斗導航定位系統的研發過程和功能，對學生深化社會責任、匠人精神、挑戰困難和奉獻精神、創新理念以及團隊合作觀念的教育，使社會主義核心價值觀在實踐中得到落地。

5 結語

隨著“新工科”建設的推進，城市規劃學科的培養重點正在逐步轉向綜合應用技能，對于學生綜合規劃設計能力和素質的要求也在持續提高。本文從地理信息系統課程教學中存在的問題入手，通過梳理教學重難點、以城市規劃設計案例構建實踐教學情景、建設地理信息系統知識互動聯通課程群等教學改革方法，以及加強過程性考核、理論與實踐并進、推動新時代思政等教學模式路徑探索，提出了城市規劃學科中地理信息系統課程的整合和教學模式改革方案。通過“基礎知識—核心應用—綜合實驗—項目實踐”的基本思路，有助于優化教學環節、提高教學質量，為培養符合行業和企業要求的新型技術型人才提供可借鑒的實踐經驗。