地理信息系統(tǒng)專業(yè)建設(shè)的探索與實(shí)踐

湯國安　龍　毅　李云梅

摘要：本文介紹了南京師范大學(xué)地理信息系統(tǒng)專業(yè)面對新興學(xué)科教學(xué)中出現(xiàn)的問題，組織高水平教學(xué)團(tuán)隊(duì)，以系列教材建設(shè)為突破口，以課程建設(shè)為重點(diǎn)，全面推進(jìn)教學(xué)改革，建設(shè)國內(nèi)一流地理信息系統(tǒng)專業(yè)的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；專業(yè)建設(shè)；教學(xué)改革

一、背景與建設(shè)思路

地理信息系統(tǒng)(以下簡稱GIS)是20世紀(jì)后期發(fā)展起來的一門新興高新技術(shù)學(xué)科。作為地球系統(tǒng)科學(xué)的重要組成部分，它融合了地理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、測繪科學(xué)與技術(shù)、遙感科學(xué)與技術(shù)、空間科學(xué)與技術(shù)以及管理科學(xué)等眾多學(xué)科的最新科學(xué)理論與技術(shù)成就，形成一門新興、前沿和交叉學(xué)科。GIS學(xué)科的產(chǎn)生與發(fā)展給地學(xué)、測繪、資源、環(huán)境等傳統(tǒng)學(xué)科的理論與技術(shù)方法帶來革命性的變革，帶動(dòng)了地理信息新興產(chǎn)業(yè)群的形成，在國家信息化和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)各方面正發(fā)揮著越來越重要的作用。與此相適應(yīng)，我國GIS高等教育也得到了快速發(fā)展，從1998年教育部設(shè)立GIS本科專業(yè)開始到2008年底，我國已有超過160所高等院校開辦了GIS專業(yè)，形成了地理、地質(zhì)、大氣、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、測繪、計(jì)算機(jī)、通信等不同專業(yè)背景學(xué)科、院校競相申辦GIS專業(yè)的局面，呈現(xiàn)方興未艾的發(fā)展勢頭。但是，迅速擴(kuò)展的專業(yè)規(guī)模與師資力量明顯不足的矛盾，學(xué)科交叉性與課程體系整體性的矛盾，快速發(fā)展的技術(shù)方法與理論提煉滯后的矛盾，以及教學(xué)對教材的急需與教材建設(shè)嚴(yán)重不足等矛盾也日益突出，集中反映了新興、邊緣、交叉學(xué)科發(fā)展初期的一些共性特征。

面對以上問題我們認(rèn)識到：只有強(qiáng)化教師隊(duì)伍建設(shè)，才能滿足學(xué)科整體發(fā)展的要求；只有構(gòu)建科學(xué)合理的課程體系，才能克服多學(xué)科交叉帶來的難題；只有編撰好集科學(xué)性、系統(tǒng)性、實(shí)用性、可讀性為一體的系列教材，才可能理清GIS的知識脈絡(luò)，完善GIS從理論、方法到應(yīng)用的課程與教學(xué)內(nèi)容體系，并緩解我國GIS專業(yè)教材缺乏的急需；只有總結(jié)出創(chuàng)新的教學(xué)方法，才能化解學(xué)科理論方法快速變化帶來的困惑。為此，我們確定了“面對新興學(xué)科教學(xué)難題，組織高水平教學(xué)團(tuán)隊(duì)，以系列教材建設(shè)為突破口，以課程建設(shè)為重點(diǎn)，全面推進(jìn)教學(xué)改革，建設(shè)國內(nèi)一流地理信息系統(tǒng)專業(yè)”的戰(zhàn)略構(gòu)想，并將其作為地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)國家重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)的重點(diǎn)，同時(shí)申請承擔(dān)了江蘇省教學(xué)改革研究重點(diǎn)項(xiàng)目“面向國家級品牌專業(yè)的地理信息系統(tǒng)專業(yè)課程、教材一體化建設(shè)研究”，全面、深入地開展了以GIS專業(yè)課程與教材建設(shè)一體化為核心的GIS學(xué)科教改探索與實(shí)踐。

二、探索與教改實(shí)踐

針對GIS學(xué)科的特點(diǎn)，我們制定了“注重頂端設(shè)計(jì)、強(qiáng)化資源整合，依托科研優(yōu)勢反哺本科教學(xué)，通過系列教材與精品課程的互為依托，促進(jìn)課程與專業(yè)建設(shè)水平全面提高”的專業(yè)建設(shè)策略。

1.科研反哺教學(xué)，推動(dòng)科研、教學(xué)團(tuán)隊(duì)共同發(fā)展

依據(jù)“高校學(xué)科建設(shè)的根本目的是提高教學(xué)質(zhì)量，教學(xué)改革是學(xué)科建設(shè)的一項(xiàng)核心工作”的學(xué)科建設(shè)指導(dǎo)思想，我們提出了將GIS專業(yè)建設(shè)，特別是課程與教材的整體建設(shè)，作為統(tǒng)一發(fā)展思路、確立教師定位、完善團(tuán)隊(duì)協(xié)作機(jī)制、營造優(yōu)良的團(tuán)隊(duì)學(xué)科文化的突破口。同時(shí)，確立了依托國家重點(diǎn)學(xué)科和教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)科研反哺教學(xué)的戰(zhàn)略。通過制定“地理信息系統(tǒng)學(xué)科教學(xué)例會(huì)制度”、“重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)立本科生科研開放基金制度”、“科研實(shí)驗(yàn)室對學(xué)生全面開放制度”、“本科生參與教師科研項(xiàng)目制度”、“本科生導(dǎo)師制度”、“本科生與研究生聯(lián)合培養(yǎng)制度”等一系列規(guī)章制度，實(shí)踐“科研思路反哺教學(xué)理念、科研實(shí)踐反哺課程教學(xué)、科研成果反哺教材建設(shè)、科研基地反哺教學(xué)基地、科研學(xué)術(shù)活動(dòng)反哺本科教學(xué)活動(dòng)、科研實(shí)驗(yàn)反哺教學(xué)實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)改革，取得顯著成效。一支由國家教學(xué)名師引領(lǐng)，思想品質(zhì)與學(xué)術(shù)素養(yǎng)好、科研能力強(qiáng)、教學(xué)水平高、年齡及知識結(jié)構(gòu)合理的研究型教學(xué)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)形成。從而確保了科研與教學(xué)相互促進(jìn)、共同發(fā)展的良性發(fā)展態(tài)勢。南京師范大學(xué)GIS教學(xué)和科研團(tuán)隊(duì)在2007年被評為江蘇省高等學(xué)?？萍紕?chuàng)新團(tuán)隊(duì)，2008年被評為國家級優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

2.強(qiáng)化課程合理設(shè)置，著力培養(yǎng)有特色的創(chuàng)新型專業(yè)人才

鑒于GIS學(xué)科的特點(diǎn)以及GIS專業(yè)人才的多層次、多方向培養(yǎng)目標(biāo)，我們在課程設(shè)置中特別注意貫徹“理論課夯實(shí)基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)課強(qiáng)化能力、選修課拓寬口徑”的課程設(shè)置原則。注重根據(jù)多學(xué)科融合的特點(diǎn)，科學(xué)、合理地安排教學(xué)計(jì)劃，確保合理的課程布局。在地理類、測繪與遙感類、計(jì)算機(jī)類、GIS理論與方法類四大課程板塊上，不僅要求課程的數(shù)量比例合理，而且在課程配置上符合知識漸進(jìn)的教學(xué)規(guī)律。此外，為面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)，在課程設(shè)置中設(shè)立了有利于加強(qiáng)GIS與資源、環(huán)境、交通、旅游、物業(yè)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域密切結(jié)合的選修課程，并針對每一應(yīng)用領(lǐng)域向?qū)W生推薦選修課程組合，使學(xué)生掌握較為系統(tǒng)的專業(yè)知識和實(shí)踐能力。2007年，南京師范大學(xué)地理信息系統(tǒng)專業(yè)以GIS地學(xué)分析、電子政務(wù)、電子商務(wù)特色人才培養(yǎng)等方面的突出優(yōu)勢，被評為國家第一類特色專業(yè)。

3.實(shí)施教材系列化建設(shè)，精心構(gòu)建GIS系列教材體系

20世紀(jì)末，教育部地理學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)曾試圖組織全國力量編寫GIS系列教材，但由于未能解決不同高校之間在GIS教材的種類、內(nèi)容、風(fēng)格等方面的協(xié)調(diào)問題而暫時(shí)擱置。2003年起，南京師范大學(xué)主動(dòng)承擔(dān)了“地理信息系統(tǒng)教學(xué)叢書”的專業(yè)系列教材編寫重任。編委會(huì)針對不同層次的GIS專業(yè)課程體系，制訂教材出版規(guī)劃目錄，并按照科學(xué)、合理的教學(xué)大綱確定每種教材的編寫內(nèi)容，確保了系列教材的科學(xué)性、系統(tǒng)性與可讀性。在充分吸納最新科研、教學(xué)研究成果的基礎(chǔ)上，組織多個(gè)編寫組編寫。初稿經(jīng)充分的征求意見，并經(jīng)過至少2屆學(xué)生的上課試用才定稿、出版。至2008年底，內(nèi)容涉及GIS基本原理、技術(shù)方法與專題應(yīng)用的27部教材已分別出版。其中，《地理信息系統(tǒng)教程》等7本教材入選國家“十一五”規(guī)劃教材。此外，我們還明確規(guī)定每部教材的主編必須落實(shí)對所編教材的長期跟蹤機(jī)制、定期更新內(nèi)容再版，保證教材質(zhì)量及可持續(xù)應(yīng)用。

系列教材的出版獲得一致好評與廣泛應(yīng)用。如陳述彭院士指出：“該項(xiàng)浩大工程的完成填補(bǔ)了我國GIS系列教材建設(shè)方面的空白，對緩解我國地理信息系統(tǒng)專業(yè)教材發(fā)展不平衡的現(xiàn)狀將起到重要的作用。”

4.實(shí)施教學(xué)方法改革，努力創(chuàng)建精品課程

在GIS課程建設(shè)中，我們注意強(qiáng)化精品意識，特別是實(shí)現(xiàn)核心課程的突破，以點(diǎn)帶面推進(jìn)，打造系列成果。

(1)精品課程建設(shè)。2004年，“地理信息系統(tǒng)”課程成功入選國家精品課程。該課程以“優(yōu)化的教學(xué)內(nèi)容體系、新穎的實(shí)踐教學(xué)方法、豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源”得到同行的普遍好評。在實(shí)施國家精品課程的同時(shí)，及時(shí)啟動(dòng)了GIS專業(yè)網(wǎng)絡(luò)課程群的建設(shè)工程。以國家精品課

程為質(zhì)量標(biāo)尺，通過兩期四年的重點(diǎn)建設(shè)，建成了由20門課程組成的GIS專業(yè)網(wǎng)絡(luò)課程群，并以其信息量大、更新快、形式靈活、資源豐富，較好地解決了新興學(xué)科知識體系易變而教材難以及時(shí)更新的難題，取得了很好的教學(xué)效果。該網(wǎng)絡(luò)課程群2007年獲江蘇省高校多媒體教學(xué)課件一等獎(jiǎng)。2008年，“遙感地學(xué)分析”課程又成功入選國家精品課程。形成了兩門國家精品課程引領(lǐng)、帶動(dòng)全專業(yè)課程教學(xué)水平提高的一體化發(fā)展格局。

(2)雙語教學(xué)探索。從2004年開始，我們在GIS課程教學(xué)中積極推進(jìn)雙語教學(xué)實(shí)踐，通過采取選用國外原版教材、邀請國外著名教授來校講課、教師用英語授課、學(xué)生課后使用英語完成作業(yè)等一系列措施，探索出一條雙語教學(xué)方法改革的新路，并取得了良好的效果。2007年，“地理信息系統(tǒng)”課程成功入選國家雙語教學(xué)示范課程。

(3)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。GIS學(xué)科是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的高新技術(shù)學(xué)科，因此，理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的共同發(fā)展是GIS學(xué)科發(fā)展和人才培養(yǎng)的必由途徑。我們在多年實(shí)踐的基礎(chǔ)上，總結(jié)和凝練出了“驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)與野外實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，實(shí)體實(shí)驗(yàn)與虛擬實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，集中指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)與學(xué)生課后自主實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，校內(nèi)實(shí)驗(yàn)與在校外實(shí)踐基地實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合”5個(gè)有機(jī)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新模式，取得了顯著的效果。例如，近3年學(xué)生通過“電子地圖學(xué)”內(nèi)容豐富的教學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，獲得了包括3項(xiàng)發(fā)明專利、4項(xiàng)計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)在內(nèi)的系列成果；《ArcGIS地理信息系統(tǒng)空間分析實(shí)驗(yàn)教程》一書，由于積淀了豐富的科學(xué)研究素材受到普遍好評，出版3年來已連續(xù)8次印刷，發(fā)行量超過4萬冊，2007年被評為江蘇省精品教材。此外，我們還積極組織開展專業(yè)課程訪學(xué)活動(dòng)，在骨干教師的帶領(lǐng)下，GIS專業(yè)的學(xué)生每年固定到北京十余個(gè)著名大學(xué)、科研院所和應(yīng)用單位訪學(xué)，從而大大開拓了學(xué)生的視野，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的動(dòng)力?！吨袊逃龍?bào)》為此還發(fā)表了《從課本到實(shí)踐從局地到廣域》的專題報(bào)道。

由于在GIS實(shí)驗(yàn)教學(xué)上取得了突破，以GIS實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主要特色的南京師范大學(xué)地理科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心2008年成功入選國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。

三、成效與成果推廣

1.成效

我們所開展的GIS教學(xué)和教改實(shí)踐已取得了良好的成效。例如，南京師范大學(xué)的畢業(yè)生得到用人單位的普遍歡迎，近5年來，畢業(yè)生一次就業(yè)率在97％以上，畢業(yè)生考取研究生比例在45％以上。近三年來，有18名GIS專業(yè)本科畢業(yè)生分別考取美國、英國、澳大利亞、日本等國外著名大學(xué)的研究生。多名同學(xué)的研究成果已經(jīng)申報(bào)國家發(fā)明專利，“基于語音控制的智能電子地圖導(dǎo)航系統(tǒng)”2007年獲全國大學(xué)生挑戰(zhàn)杯二等獎(jiǎng)。

“基于精品化戰(zhàn)略的地理信息系統(tǒng)課程與教材一體化建設(shè)”的教學(xué)成果2007年獲得江蘇省教學(xué)成果一等獎(jiǎng)。由于在我國GIS教育中發(fā)揮的積極作用，2008年，南京師范大學(xué)成為中國地理信息系統(tǒng)協(xié)會(huì)教育與普及專業(yè)委員會(huì)主任委員單位。

2.成果推廣

(1)精品課程及網(wǎng)絡(luò)課程群的應(yīng)用推廣。為推廣精品課程和專業(yè)網(wǎng)絡(luò)課程群建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，本學(xué)科教師應(yīng)邀在全國相關(guān)高校作了30多場有關(guān)GIS精品課程建設(shè)的專題報(bào)告，并通過網(wǎng)絡(luò)、報(bào)刊等媒體開展了一系列卓有成效的教學(xué)成果推廣活動(dòng)。本項(xiàng)目申報(bào)人應(yīng)邀在2008年國際攝影測量與遙感學(xué)術(shù)年會(huì)(ISPRS 2008)上作了《GIS Education in China》的報(bào)告，代表中國GIS協(xié)會(huì)介紹了中國地理信息系統(tǒng)高等教育發(fā)展經(jīng)驗(yàn)。

南京師范大學(xué)舉辦了三期全國GIS青年教師培訓(xùn)班，為各地高校培訓(xùn)GIS專業(yè)青年教師180余名。到目前為止，我們所建的GIS精品課程群網(wǎng)站的點(diǎn)擊量已超過18萬次，免費(fèi)下載教學(xué)材料3 884次。南京師范大學(xué)GIS專業(yè)網(wǎng)絡(luò)課程群已成為我國GIS教學(xué)和知識傳播的知名網(wǎng)站，從事GIS教學(xué)的教師們把該精品課程網(wǎng)站作為獲取教學(xué)資源的重要窗口，學(xué)生們將其作為自主學(xué)習(xí)GIS專業(yè)課程的友好平臺。《中國教育報(bào)》、《新華日報(bào)》對南京師范大學(xué)GIS專業(yè)的教學(xué)改革實(shí)踐都作了報(bào)道。

(2)系列教材獲得好評和廣泛使用。我們所編寫、出版的GIS系列教材得到了國內(nèi)GIS教育界的一致好評，被包括北京大學(xué)、武漢大學(xué)、北京師范大學(xué)等全國40余所高等院校作為教材使用并獲得良好應(yīng)用效果。在30部系列教材中，有7部教材被遴選為國家“十一五”規(guī)劃教材。在江蘇省教育廳組織的對該教學(xué)成果的鑒定結(jié)論中，包括多位院士、專家組成的鑒定組認(rèn)為該項(xiàng)教學(xué)改革“取得了突出的標(biāo)志性成果，在增強(qiáng)學(xué)科綜合實(shí)力、強(qiáng)化學(xué)科特色、培養(yǎng)創(chuàng)新人才等方面取得了顯著的成效，對我國地理信息系統(tǒng)學(xué)科專業(yè)建設(shè)具有示范作用，總體達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平”。

[責(zé)任編輯：余大品]