焦利民,劉耀林,劉艷芳,胡石元
(1.武漢大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 地理信息系統(tǒng)部級重點實驗室,湖北 武漢430079)
21世紀(jì)初,我國高等教育界提出了“三創(chuàng)”教育理念。武漢大學(xué)多年來將“三創(chuàng)”教育作為教學(xué)改革的指導(dǎo)思想,取得了一系列成績[1]。“三創(chuàng)”教育是指在大學(xué)教育教學(xué)過程中著力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)的精神與能力。創(chuàng)造強調(diào)“原創(chuàng)性”,創(chuàng)新則是“推陳出新”,而創(chuàng)業(yè)則強調(diào)把創(chuàng)造與創(chuàng)新的東西變成現(xiàn)實[2]。大學(xué)教育應(yīng)該堅持推進(jìn)“三創(chuàng)”教育,培養(yǎng)基礎(chǔ)深厚、綜合素質(zhì)高、富有創(chuàng)造、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)精神和能力的復(fù)合型高級專門人才,即“三創(chuàng)”人才[3]。
《土地信息系統(tǒng)》是一門理論性、技術(shù)性和實踐性很強的課程,其教學(xué)的基本目標(biāo)是讓學(xué)生理解土地信息系統(tǒng)的基本概念、學(xué)科關(guān)系、發(fā)展歷史和趨勢,掌握土地信息的數(shù)據(jù)組織方法、空間數(shù)據(jù)的管理模式、土地信息的輸入與輸出技術(shù)、土地信息分析與處理技術(shù)、土地信息系統(tǒng)的設(shè)計和軟件應(yīng)用[4-6]。以“三創(chuàng)”教育理念為指導(dǎo),在理論層面,可以鼓勵學(xué)生在土地信息空間數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)庫組織原理等內(nèi)容上進(jìn)行創(chuàng)造性思維和探索;在技術(shù)層面,可以引導(dǎo)學(xué)生在土地信息處理、分析模型、系統(tǒng)開發(fā)等內(nèi)容上進(jìn)行創(chuàng)造性和創(chuàng)新性的設(shè)計和實驗;在實踐層面,可以鼓勵學(xué)生進(jìn)行領(lǐng)域應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā),并參加科技競賽,爭取軟件登記和科研成果轉(zhuǎn)化,從而得到創(chuàng)業(yè)實踐鍛煉和創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)。
通過分析《土地信息系統(tǒng)》課程的學(xué)科關(guān)系和內(nèi)容體系,明確了課程的基本特征?!锻恋匦畔⑾到y(tǒng)》是地理信息科學(xué)和土地科學(xué)的交叉課程。在理論層面,既繼承了地理信息系統(tǒng)的基本原理,又具有面向土地學(xué)科的獨特理論問題;在技術(shù)層面,針對土地評價、土地規(guī)劃、地籍管理等土地科學(xué)問題的分析和應(yīng)用模型是核心;在實踐層面,則具有系統(tǒng)性、針對性、應(yīng)用性等特征。按照“三創(chuàng)”教育理念,我們在教材建設(shè)和教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行了改革和拓展。
在教材建設(shè)上,既要向?qū)W生傳授基本理論知識,又要以提示、習(xí)題等方式引導(dǎo)學(xué)生在基本原理基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)造性思維,在現(xiàn)有技術(shù)、模型、算法基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新性改進(jìn);在教學(xué)內(nèi)容安排上,在基本原理、基本技術(shù)的講授過程中啟發(fā)學(xué)生思考,以課后作業(yè)、課堂討論等形式給學(xué)生以創(chuàng)造和創(chuàng)新研究的機會?!锻恋匦畔⑾到y(tǒng)》教學(xué)內(nèi)容拓展如表1所示。
概括來講,《土地信息系統(tǒng)》在課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上,注重土地信息技術(shù)與計算機技術(shù)、信息技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能等學(xué)科的互相交叉和融合,鼓勵學(xué)生探索信息化條件下土地科學(xué)的新理論、新問題和新方法。各種學(xué)科都表現(xiàn)出對特定的研究對象所采用的特定的理論依據(jù)、概念應(yīng)用和研究方法,表現(xiàn)出不同的思維方式,為學(xué)生提供借鑒的機會。學(xué)科專業(yè)之間知識的交叉、滲透、融合有助于促進(jìn)學(xué)生發(fā)散思維能力的提高,培養(yǎng)創(chuàng)造意識,增強創(chuàng)新能力。這種教學(xué)內(nèi)容設(shè)置已初步顯現(xiàn)出其優(yōu)越性,本專業(yè)的學(xué)生在本科學(xué)習(xí)階段和后續(xù)研究生學(xué)習(xí)階段,在土地信息系統(tǒng)方向上取得了許多學(xué)科交叉科研成果,如各種專題土地信息系統(tǒng)設(shè)計、智能化土地評價模型、基于智能優(yōu)化算法的土地利用分區(qū)模型和土地優(yōu)化配置模型等。
“三創(chuàng)”教育理念下的《土地信息系統(tǒng)》課堂教學(xué)應(yīng)改革傳統(tǒng)教學(xué)方式,在講授上著重體現(xiàn)教師啟發(fā)、引導(dǎo)與學(xué)生主動學(xué)習(xí)相結(jié)合,在教學(xué)互動中體現(xiàn)學(xué)習(xí)與討論相結(jié)合、理論與實踐相結(jié)合等原則。
表1 “土地信息系統(tǒng)”教學(xué)內(nèi)容中的“三創(chuàng)”教育體現(xiàn)
從教學(xué)層面和學(xué)習(xí)層面對課堂教學(xué)的內(nèi)容和方式提出要求并實踐。從教師講授層面看,在講解基本理論和方法的基礎(chǔ)上,注重相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域交叉融合,提示和引導(dǎo)學(xué)生理解各領(lǐng)域技術(shù)的相互關(guān)系,并鼓勵學(xué)生主動思考,以啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維;在學(xué)習(xí)層面,提倡研究型學(xué)習(xí)、實踐型學(xué)習(xí)、應(yīng)用型學(xué)習(xí)和綜合型學(xué)習(xí)等多種學(xué)習(xí)方式相結(jié)合。研究型學(xué)習(xí)就是針對具體的內(nèi)容采用現(xiàn)實工作中的案例進(jìn)行分析或參加科學(xué)研究,鼓勵學(xué)生通過主動探索尋找答案,如高維土地數(shù)據(jù)空間聚類的實現(xiàn)方法。實踐型學(xué)習(xí)就是通過實踐把書本上的各個知識點聯(lián)系起來,指導(dǎo)學(xué)生在課外進(jìn)行實踐活動,如完成一幅土地利用圖的數(shù)字化建庫。應(yīng)用型學(xué)習(xí)就是把學(xué)生帶到科研實踐中去,讓學(xué)生利用現(xiàn)有的軟硬件和相關(guān)理論知識進(jìn)行實踐活動,獲得可實際使用的專題成果,如讓學(xué)生參與科研項目。綜合型學(xué)習(xí)就是將土地信息系統(tǒng)與專業(yè)課相結(jié)合,提出土地資源管理中的綜合性問題的解決方案,為綜合性實習(xí)奠定基礎(chǔ),如土地利用規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計等?!锻恋匦畔⑾到y(tǒng)》主要教學(xué)內(nèi)容的課堂教學(xué)方式如表2所示。
概括來講,在教學(xué)方式上,將講授與自學(xué)、討論與交流、指導(dǎo)與研究、理論學(xué)習(xí)與實習(xí)相結(jié)合,著力加強學(xué)生自學(xué)、課堂討論、實踐學(xué)習(xí)、科學(xué)研究等培養(yǎng)環(huán)節(jié),突出培養(yǎng)學(xué)生的完善人格、復(fù)合知識結(jié)構(gòu)、綜合素質(zhì)和“三創(chuàng)”能力。
加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)是推進(jìn)“三創(chuàng)”教育和培養(yǎng)“三創(chuàng)”人才不可缺少的措施。改革實踐教學(xué)內(nèi)容,在實踐教學(xué)安排上體現(xiàn)對創(chuàng)造、創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng),改善學(xué)生實習(xí)軟硬件環(huán)境,為實踐教學(xué)過程中“三創(chuàng)”教育理念實施提供條件。
表2 《土地信息系統(tǒng)》教學(xué)方式匯總表
在實踐教學(xué)內(nèi)容上,給學(xué)生創(chuàng)造、創(chuàng)新能力的發(fā)揮提供充分的余地;在實踐教學(xué)組織上更加靈活,充分引導(dǎo)學(xué)生自主科研。在傳統(tǒng)的實習(xí)教學(xué)中,通常是給定統(tǒng)一的內(nèi)容和目標(biāo)要求以及模擬數(shù)據(jù),學(xué)生個人完成實習(xí)作業(yè)或分組集中實習(xí)。改革后的實踐教學(xué),課間實習(xí)與課堂教學(xué)同步,結(jié)合課外作業(yè)、課堂討論進(jìn)行(見表2),融入創(chuàng)造性和創(chuàng)新性引導(dǎo)內(nèi)容;集中實習(xí)則給出若干選題,如土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、城鎮(zhèn)地籍管理系統(tǒng)、農(nóng)用地評價系統(tǒng)、城鎮(zhèn)土地定級估價系統(tǒng)、土地集約管理評價系統(tǒng)、土地利用規(guī)劃輔助設(shè)計系統(tǒng)和土地利用決策支持系統(tǒng)等,學(xué)生自由分組,選擇底層開發(fā)、GIS宏語言編程、GIS控件二次開發(fā)等開發(fā)方式之一,然后實施實習(xí)過程,包括目標(biāo)分析、編寫系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計書、確定任務(wù)分工、討論技術(shù)路線、系統(tǒng)設(shè)計方案、系統(tǒng)開發(fā)實施、系統(tǒng)程序總體調(diào)試、修改、運行,撰寫報告等。
“三創(chuàng)”教育要求在《土地信息系統(tǒng)》課程建設(shè)中,將教學(xué)與科研相結(jié)合,有計劃地組織學(xué)生開展各種形式的科研項目和社會實踐活動。教師在堅持搞好《土地信息系統(tǒng)》教學(xué)的同時,也承擔(dān)和參與了大量的土地信息技術(shù)科研實踐,包括基于智能體技術(shù)的多尺度空間數(shù)據(jù)庫綜合支撐模型研究、基于計算智能和空間關(guān)系約束的非結(jié)構(gòu)化土地評價規(guī)則挖掘、面向土地利用的空間數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)、村鎮(zhèn)土地評價分析系統(tǒng)和村鎮(zhèn)區(qū)域發(fā)展綜合評價技術(shù)等多項國家自然科學(xué)基金項目、國家863計劃、國家科技支撐計劃項目等縱向科研項目,此外還承擔(dān)了土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、土地利用數(shù)據(jù)庫綜合、農(nóng)用地分等定級估價、城鎮(zhèn)土地定級估價、土地利用規(guī)劃等許多橫向項目,為教學(xué)實習(xí)提供了大量的案例和實習(xí)數(shù)據(jù);研發(fā)了城鎮(zhèn)土地定級估價信息系統(tǒng)、農(nóng)用地定級估價信息系統(tǒng)、土地利用規(guī)劃輔助設(shè)計系統(tǒng)等多項軟件系統(tǒng),為學(xué)生實習(xí)提供了系統(tǒng)開發(fā)范例。課程組成員公開出版專著和教材多部,發(fā)表SCI、EI等高水平學(xué)術(shù)研究論文100多篇,上述科研成果已逐步轉(zhuǎn)換到教材建設(shè)、案例教學(xué)和實踐教學(xué)等各個環(huán)節(jié)。
鼓勵學(xué)生參與科學(xué)研究,吸納學(xué)生尤其是優(yōu)秀學(xué)生加入科研隊伍,使他們在與教師的合作中,活躍思維,拓寬知識,增強能力。組織有興趣、有能力的學(xué)生參加科學(xué)實驗、技術(shù)開發(fā)和推廣以及社會活動。在第二次全國土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫建設(shè)、全國土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)縮編、土地利用總體規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建設(shè)等項目中均有本科生的廣泛參與,在多個土地信息系統(tǒng)軟件研發(fā)過程中也有本科生、研究生的積極參與。
《土地信息系統(tǒng)》課程建立了課程教學(xué)與科研工作良性互動機制,提高了教學(xué)質(zhì)量??傮w上形成了以科研促進(jìn)教學(xué)改革,以科研促進(jìn)學(xué)術(shù)理論,以學(xué)術(shù)理論指導(dǎo)科研的教學(xué)與科研良性互動模式。
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