張海榮 孫久運 王行風 孫亞琴

中國礦業(yè)大學環(huán)境與測繪學院 江蘇徐州 221116

當前GIS專業(yè)教學實踐中的若干問題及對策的思考

張海榮 孫久運 王行風 孫亞琴

中國礦業(yè)大學環(huán)境與測繪學院 江蘇徐州 221116

The Current Problems and Countermeasures in GIS Teaching

結(jié)合多年的GIS專業(yè)建設實踐，對當前GIS專業(yè)教學中的專業(yè)知識體系、課程內(nèi)容、教材、實踐教學、師資隊伍建設中存在的主要問題進行了分析。針對這些問題，探討了課程體系及課程內(nèi)容的動態(tài)優(yōu)化與調(diào)整、系統(tǒng)性的教材建設、教學團隊建設、區(qū)域教學資源共享、導師制、系列實習基地建設等相應措施，以期為提高GIS專業(yè)的教學質(zhì)量提供建議。

GIS專業(yè)；教學；問題與對策

1.1 引言

GIS專業(yè)培養(yǎng)的人才質(zhì)量直接關系到社會對該專業(yè)的信任，影響學生的就業(yè)與進一步深造，對GIS學科的發(fā)展具有重要影響。自1997年教育部設立地理信息系統(tǒng)本科專業(yè)以來，我國已有170多所高等院校相繼開設了該專業(yè)[1]。2012年，教育部高等學校地球科學教學指導委員會將地理信息系統(tǒng)專業(yè)更名為“地理信息科學專業(yè)”。10多年來，有關GIS專業(yè)教學一直受到眾多GIS專業(yè)教師、研究者的重視，曾分別從培養(yǎng)計劃與教學大綱制訂[2]、核心課程設置[3]、專業(yè)課程教學方法[4，5]、不同學科背景下GIS專業(yè)建設[6]等方面進行了探討和交流，也建立了一些國家級的精品課程。2013年，湯國安等對我國GIS專業(yè)開設情況、教學團隊情況、科研情況、教學成果、學生發(fā)展等作了調(diào)查，并做了深入的分析[1]。本文結(jié)合作者多年的GIS專業(yè)建設實踐，對當前GIS專業(yè)教學過程中存在的一些問題及應對措施進行探討。

1.2 GIS教學實踐中存在的主要問題

GIS專業(yè)是一個多學科交叉與融合的專業(yè)，這些交叉學科的基礎理論構成GIS的基礎理論體系，形成GIS的理論基礎、知識結(jié)構、技術體系和功能特征[2]。GIS學科具有的多學科交叉的特點，使得GIS專業(yè)教學與學生學習存在諸多困難。

1.2.1 學科知識體系的快速變化與教學計劃的矛盾

GIS專業(yè)的培養(yǎng)方案和教學大綱是依據(jù)學科知識體系制訂的。作為指導專業(yè)教學計劃的基本文件，很多學校每隔4年修訂培養(yǎng)方案和教學大綱。培養(yǎng)方案規(guī)定了專業(yè)教學的課程結(jié)構。通常，GIS專業(yè)包括三類課程，即公共必修課、專業(yè)基礎課、專業(yè)課。根據(jù)各個學校的學科背景不同及特色，專業(yè)基礎課、專業(yè)課的設置及教學內(nèi)容有所差異。教學大綱規(guī)定了每門課程在整個教學計劃中的地位和任務，明確了該課程的基本要求、重點和難點，要求有相對的穩(wěn)定性，又要體現(xiàn)與本課程內(nèi)容相關的新知識、新技術。

然而，GIS的學科知識體系、社會對GIS人才的要求在快速發(fā)展與變化之中，新理論、新技術、新方法不斷涌現(xiàn)，既定的培養(yǎng)方案和教學大綱很難及時跟上這些變化。自GIS專業(yè)建立以來，GIS已經(jīng)從單機版發(fā)展到WebGIS；從簡單的矢柵數(shù)據(jù)模型發(fā)展到對象-關系數(shù)據(jù)模型、3D數(shù)據(jù)模型、時態(tài)數(shù)據(jù)模型；從強調(diào)數(shù)據(jù)處理，發(fā)展到空間數(shù)據(jù)分析及地理信息系服務；從2DGIS的發(fā)展到3DGIS甚至多維GIS；從商業(yè)GIS軟件應用發(fā)展到應用型地理信息系統(tǒng)開發(fā)；系統(tǒng)集成技術及環(huán)境的不斷進步和變化；甚至諸多技術細節(jié)的發(fā)展，等等。在這一過程中，很多課程顯得過時或課程的內(nèi)容、重點和難點發(fā)生了變化，實踐教學環(huán)節(jié)的內(nèi)容亦不合時宜，亦即教學內(nèi)容與學科發(fā)展脫節(jié)。顯然，針對所有的新理論或新技術專門開設課程并不現(xiàn)實，需要將這些內(nèi)容融合到相關的課程中，及時調(diào)整課程的結(jié)構，重新規(guī)劃課程之間的銜接關系。即便如此，在教學過程中也將受到學時數(shù)、教學管理制度的諸多制約。

1.2.2 課程地位和內(nèi)容與GIS專業(yè)的關系不清楚

GIS涉及地理學、測繪學與遙感科學、計算機科學、數(shù)學等學科，GIS專業(yè)的課程大部分由此產(chǎn)生。與這些學科有關的課程絕大部分沿用了相關學科的內(nèi)容，如自然地理學、地圖學、數(shù)據(jù)庫原理、數(shù)據(jù)結(jié)構、地理信息系統(tǒng)設計與開發(fā)（軟件工程）。在教學過程中，體現(xiàn)不出這些課程與GIS專業(yè)的緊密聯(lián)系，或者在專業(yè)知識體系中的作用，這使得學生在學習過程中十分茫然，梳理不出GIS學科的知識體系和內(nèi)在的邏輯關系，目標不明確。

這種狀況一方面導致教師覺得學生不好教，因為學生無法理解這些課程在GIS專業(yè)中的必要性或重要性，沒有興趣學，教師不知道如何激發(fā)學生對本課程學習的主動性和積極性；另一方面，學生覺得不好學或?qū)W不會，因為學生覺得這個專業(yè)的課程好像比較亂，有一定的跳躍性，剛剛學了一門學科的點滴，就轉(zhuǎn)移方向了。

GIS專業(yè)涉及較多的計算機科學領域的課程，大部分學生對這些課程感到困難，尤其是系統(tǒng)開發(fā)工具的學習，導致開發(fā)能力偏弱。這一現(xiàn)象通過畢業(yè)設計（論文）的選題就可以看出，大部分學生選擇與地理學、遙感科學相關的課題，這些課題一般不需要進行系統(tǒng)設計與開發(fā)，通過軟件應用就可以解決大部分問題。這些課程的實踐性很強，且受學時數(shù)的限制，課堂教學并不能保證學生在課堂上完全理解這些課程的內(nèi)容，需要學生在課余花費大量的時間進行自主學習，并且得到必要的指導。

1.2.3 適合GIS專業(yè)教學的教材不足

GIS專業(yè)相對年輕，與一些傳統(tǒng)的專業(yè)相比，沒有成熟的教材體系。GIS專業(yè)采用的教材大部分是關聯(lián)學科的教材，缺乏針對性和GIS特色。教材之間沒有聯(lián)系，內(nèi)容重復，系統(tǒng)性較差。很多教材注重理論與技術的論述，沒有配套的實例或案例，學生理解起來困難。現(xiàn)有教材的更新速度跟不上GIS的發(fā)展，不能反映新理論、新技術。只有少量課程有實驗教材，實驗教材建設尤其沒有受到足夠的重視。

1.2.4 實踐與創(chuàng)新教學不足

近年來，盡管很多學校在實驗室建設的硬件上投入很多，但是相應的軟件建設、實驗設計、實驗內(nèi)容建設沒有受到重視。具有良好設計的、能夠讓學生得到全面鍛煉的綜合性、開放性、創(chuàng)新性實驗很少。專職的實驗教師嚴重缺乏，目前實驗教學任務基本上由任課教師承擔，實驗設備、軟件、數(shù)據(jù)的維護，以及實驗指導書、實驗的準備、指導都需要任課教師花費大量的精力和時間。面對眾多的學生，教師很難全面、細致地指導學生實驗。

實習是教學過程中非常重要的環(huán)節(jié)，但是建設使GIS專業(yè)學生能夠得到系統(tǒng)鍛煉的各種實習基地十分困難。GIS專業(yè)的實習應該是（部分）綜合性的，涉及多個方面，而目前很多實習只是根據(jù)相關企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀，僅限于GIS專業(yè)的某一方面，與實習目的相去甚遠。此外，大量學生進入實習單位，在場地、現(xiàn)場技術人員的教學指導、管理等方面造成了很重的負擔，所以很多企業(yè)只愿意接收少量的學生。

若沒有得到很好的實踐鍛煉，既影響了學生對專業(yè)知識的理解，也使學生的學習興趣顯著下降。

1.2.5 師資隊伍

GIS專業(yè)起步晚、發(fā)展迅速，且具有交叉性的特征，某種程度上造成了教師學科背景較為復雜，部分教師專業(yè)知識積淀需進一步加強[1]。近年來，進入GIS專業(yè)的大部分教師具有博士學位，在GIS某些領域的研究具有較高水平，但是從教學的角度來看，缺少對GIS專業(yè)課程體系、課程地位的整體性認識，系統(tǒng)性的GIS工程建設實踐經(jīng)驗較少。一些新進教師在沒有得到教學訓練的情況下承擔了太多的教學任務。近幾年，受人才引進評價考核機制的影響，GIS及具有工程實踐經(jīng)驗的教師引進困難，這將嚴重影響GIS專業(yè)師資隊伍的建設與教學效果。

3 GIS專業(yè)發(fā)展與建設的措施

3.1 不斷優(yōu)化課程體系與課程內(nèi)容

基于GIS學科、專業(yè)的內(nèi)涵，強化GIS專業(yè)課程體系的主線，使學生明確GIS專業(yè)的培養(yǎng)目標，理解各課程之間的內(nèi)在邏輯關系。加強課程建設，盡量使用“GIS語言”進行教學，亦即貼近GIS專業(yè)的培養(yǎng)目標，使課程內(nèi)容與GIS聯(lián)系起來。

根據(jù)理論與技術的發(fā)展，適當調(diào)整課程體系結(jié)構與課程內(nèi)容，這種調(diào)整應從課程體系的角度出發(fā)，具有系統(tǒng)性，而不僅僅限于一門課程，避免重復和知識脫節(jié)。

在強調(diào)課程體系主線的同時，應開設不同方向的專業(yè)選修課，有所側(cè)重，以適應不同能力和興趣的學生的需要，體現(xiàn)專業(yè)特色，分類培養(yǎng)，達到因材施教的目的，也可以適應社會對不同GIS專業(yè)人才的需求。

3.2 進行系統(tǒng)的教材建設

一個成熟的專業(yè)應該具有一系列得到廣泛認可的教材，并且有豐富的學術論著作為參考書。GIS專業(yè)的教材建設需要GIS教學、研究工作者的廣泛參與，對教材進行深入討論和詳細規(guī)劃。加強GIS專業(yè)教材的系統(tǒng)性和針對性，不是簡單地將相關學科的理論、技術、方法照搬過來，而是將其與GIS融合，表現(xiàn)為具有GIS特色的理論、技術和方法。對一些學科的知識不必貪大求全（如計算機科學類課程），滿足GIS專業(yè)的需要即可。注重理論聯(lián)系實際，增加實際案例，以方便學生學習和理解。成功的教材編寫依賴于一批高水平GIS專業(yè)人才和良好的組織協(xié)調(diào)。

3.3 建立系統(tǒng)性的實踐教學環(huán)節(jié)體系

GIS專業(yè)的實驗涉及各個相關學科，應盡量減少演示性實驗，適當增加創(chuàng)新性實驗，力求學生獨立完成實驗，提高學生的動手能力。改變授課方式，有些開發(fā)類課程的內(nèi)容可以在實驗室邊講解邊實驗。

在實習基地建設方面，針對實習基地的特點，選擇一批單位，建立能夠使學生得到綜合鍛煉的相互銜接的連續(xù)性實習基地。可通過區(qū)域性的高校聯(lián)合，實現(xiàn)實踐教學資源共享。

增強實驗教師師資隊伍建設，提高實驗教師的綜合素質(zhì)，力求實驗教師能夠全面掌握GIS專業(yè)的軟件、技術，具有較高的開發(fā)能力，在實驗室對學生開放的同時，使學生能夠得到指導。

3.4 加強教研室教學活動和高校GIS專業(yè)之間的教學交流

通過教研室教學活動，增強教師對GIS課程體系的認識，相互交流課程內(nèi)容和授課方式，不斷總結(jié)經(jīng)驗，提高師資隊伍的教學水平。

目前高校之間的教學交流僅是通過少量的教學會議進行，學習一些教學水平較高的高校的經(jīng)驗需要面對面的交流、觀摩和學習，才能達到實際效果。

3.5 加強對學生的課外指導

現(xiàn)在的學生與教師的交流較少，教師對學生的指導大部分僅限于課堂教學，不利于學生的成長。可建立本科學生的導師制，對學生的課外學習進行指導，積極組織學生申請校內(nèi)外的科研項目，參加各種GIS競賽。吸收一部分學生參與到教師的科研項目中，培養(yǎng)學生的科研能力和創(chuàng)新能力。

3.6 建立靈活的學生成績考核機制

GIS專業(yè)是一個實踐性很強的專業(yè)，為反映學生對課程知識的理解程度，體現(xiàn)學生的能力，可改變傳統(tǒng)的書面考試方式，比如采用課程答辯、專題研究、綜合實驗考核等方式對學生進行評價。課程考核的方式應根據(jù)課程的特點進行。

4 結(jié)束語

GIS專業(yè)是一個相對年輕的專業(yè)，其成熟的教學體系的形成是一個不斷探索的過程，雖然在10多年的教學過程中取得了一些經(jīng)驗和成績，但是對于專業(yè)的知識體系、教材、教師隊伍等方面還需進一步改進和提升。GIS專業(yè)建設需要教師花費大量的時間和精力，同時需要得到政策引導和經(jīng)費的支持。

[1]湯國安，董有福，唐婉容，李辛.我國GIS專業(yè)高等教育現(xiàn)狀調(diào)查與分析.中國大學教學，2013，(6)：26-31.

[2]李滿春，戴崴巍，趙勇.GIS專業(yè)人才的素質(zhì)特征、知識結(jié)構與培養(yǎng)方案研究.地理與地理信息科學，2004，20(2)：26-28.

[3]秦其明.中國高校GIS專業(yè)核心課程設置問題的探討.地理信息世界，2003，1(4)：1-7.

中國礦業(yè)大學教改項目（2015YB21）

張海榮，1968年3月生，男，江蘇海門人，博士，副教授，主要從事地理信息系統(tǒng)開發(fā)、教學工作。