基于霍爾三維模式的土建類高校GIS人才培養(yǎng)能力提升研究

潘邦龍　解華明

摘要：根據(jù)土建類高校GIS人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀和問題，從GIS人才培養(yǎng)體系出發(fā)，借鑒霍爾三維結(jié)構(gòu)分析方法，利用時間維、邏輯維和知識維構(gòu)建具有土建類特色的GIS人才培養(yǎng)三維模型，確立培養(yǎng)方案及課程體系的建設(shè)、GIS與土建類特色專業(yè)的交叉和實踐環(huán)節(jié)的改革與發(fā)展為模型的核心體系，并對模型內(nèi)容和評價體系作出分析。該模型的構(gòu)建為土建院校GIS專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的選擇提供了科學依據(jù)。

關(guān)鍵詞：GIS人才培養(yǎng)霍爾三維結(jié)構(gòu)土建類高校

1引言

作為一門新興的交叉學科，地理信息系統(tǒng)（GIS）具有強大的空間數(shù)據(jù)獲取、存儲、管理、分析、建模和制圖顯示等能力，已深入到社會生活的各個領(lǐng)域。目前，在人們?nèi)粘鞑サ男畔⒅校?0%以上都與地理空間信息相關(guān)，GIS為海量的地理信息管理提供了一個良好的平臺，市場前景廣闊，相應地，對GIS專業(yè)的用人需求也日益增多，然而在一些土建類院校部分GIS專業(yè)的學生畢業(yè)后卻難以找到一份對口滿意的工作，從事于與本專業(yè)不相關(guān)的一些行業(yè)，難以發(fā)揮專業(yè)所長。如何更好地解決土建類高校GIS專業(yè)學生就業(yè)與個人發(fā)展問題，如何培養(yǎng)面向市場面向社會的GIS開發(fā)創(chuàng)新型人才，全方位提升GIS專業(yè)人才綜合能力，已成為行業(yè)GIS學科快速發(fā)展的重要課題。通過對國內(nèi)眾多知名兄弟院校GIS專業(yè)學生的培養(yǎng)方案、課程設(shè)置以及培養(yǎng)目標的研究，發(fā)現(xiàn)造成這一問題的其中一重要原因與部分高校對行業(yè)GIS專業(yè)人才培養(yǎng)目標定位模糊、培養(yǎng)方案適應能力差有關(guān)[1]。因此，結(jié)合作者在土建類高校GIS教學中的探索與實踐，從系統(tǒng)工程方法論的角度對具有土建特色的GIS人才培養(yǎng)模式進行分析，對于探索適應行業(yè)發(fā)展要求的GIS專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)途徑具有重要的意義。

本文立足于土建院校的行業(yè)背景，通過對兄弟院校GIS人才培養(yǎng)方案的調(diào)研和分析，綜合考慮土建行業(yè)市場的實際需求和學校生源的基本情況，從高校GIS專業(yè)的人才培養(yǎng)方案出發(fā)，借鑒霍爾三維結(jié)構(gòu)分析法，從知識維、邏輯維和時間維三方面構(gòu)建GIS創(chuàng)新人才培養(yǎng)的三維分析模型，以知識維和時間維應變市場行業(yè)需求，以邏輯維構(gòu)建土建行業(yè)特色，將三維模式有機組合成一體，為土建院校GIS專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的選擇提供科學依據(jù)。

2霍爾三維結(jié)構(gòu)

霍爾三維結(jié)構(gòu)，又稱霍爾的系統(tǒng)工程，是美國系統(tǒng)工程專家ADHall于1969年提出的一種系統(tǒng)工程方法論，為解決大型復雜系統(tǒng)的規(guī)劃、組織、管理問題提供了一種統(tǒng)一的思想方法。該方法將系統(tǒng)工程整個活動過程分為前后緊密銜接的七個階段和七個步驟，同時考慮為完成這些階段和步驟所需要的各種專業(yè)知識和技能，形成了由時間維、邏輯維和知識維所組成的三維空間結(jié)構(gòu)[2]。就GIS學科體系的霍爾三維結(jié)構(gòu)可言，具體表示為以下三個方面，如圖1所示。

1） 時間維

表示GIS學科體系建設(shè)從開始到結(jié)束按時間順序排列的全過程，分為意向階段、規(guī)劃、調(diào)查研究、總體方案設(shè)計、系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計和研制、調(diào)試和安裝運行七個時間階段。

2） 邏輯維

指GIS在人才培養(yǎng)體系中的每一個階段所要進行的工作內(nèi)容和應該遵循的思維程序，包括明確問題、資料收集、指標設(shè)計、系統(tǒng)綜合、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)優(yōu)化以及在系統(tǒng)分析和系統(tǒng)綜合的基礎(chǔ)上，根據(jù)主觀偏好、主觀效用和主觀概率做出決策和計劃實施等步驟[3]。

3） 知識維

主要包括計算機科學、地理學、測繪學、遙感科學、環(huán)境科學、城市科學、信息論、應用數(shù)學、管理科學等各種知識和技能。

圖1GIS工程的霍爾三維結(jié)構(gòu)3土建類高校GIS人才培養(yǎng)的霍爾三維模型構(gòu)建與分析

具有土建特色的GIS人才培養(yǎng)的三維度包括：

1） 知識維——培養(yǎng)方案及課程體系的建設(shè)[4]

① 培養(yǎng)方案建設(shè)

GIS專業(yè)確立以“面向土建行業(yè)，以能力培養(yǎng)為主線，重特色、寬口徑、厚基礎(chǔ)、強能力、高素質(zhì)”為人才培養(yǎng)理念，以課程體系改革為培養(yǎng)方案核心，建立具有土建特色的課程教學體系，具體包括四個模塊，即理論教學類基礎(chǔ)課程、應用教學類課程、實踐教學類課程以及土建類特色課程，具有創(chuàng)新性、應用性和鮮明的土建類特色。

制定每一屆GIS專業(yè)培養(yǎng)方案和課程體系時，首先是由系主任、教研室老師、學生代表根據(jù)專業(yè)設(shè)置情況對上一屆G專業(yè)培養(yǎng)方案提出初步修改意見，然后提交系學術(shù)委員會充分討論，形成一致意見，最后上報學校，經(jīng)審批后執(zhí)行，既保證了GIS專業(yè)人才培養(yǎng)方案的基本特征，又力求有自己的培養(yǎng)特色。

② 課程設(shè)置[5]

表1專業(yè)基礎(chǔ)及專業(yè)課程設(shè)置

課程類別1課程設(shè)置理論教學類

基礎(chǔ)課程1測量學、地圖學、地理學綜合、地理信息系統(tǒng)原理、遙感原理與應用、全球定位系統(tǒng)、計算機軟件基礎(chǔ)（含C語言程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫等）、計算機圖形學、數(shù)字圖像處理應用教學類

課程1ARCGIS軟件及應用、數(shù)字遙感圖像處理及應用、數(shù)字攝影測量及應用、CAD設(shè)計與應用、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、C#程序設(shè)計、GIS開發(fā)與應用、WebGIS程序設(shè)計、數(shù)據(jù)庫的管理與維護、GIS系統(tǒng)集成基礎(chǔ)、軟件工程及項目管理實踐教學類

課程1數(shù)字測圖綜合實習、數(shù)字攝影測量實習、遙感數(shù)據(jù)處理實習、空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)工藝綜合實習、GIS軟件及應用實習、VC程序設(shè)計實習、VB數(shù)據(jù)庫編程實習、數(shù)據(jù)庫的管理與維護實習、GIS系統(tǒng)集成基礎(chǔ)綜合實習土建類

特色課程1城市規(guī)劃概論、土木工程概論、建筑學原理、建筑仿真、虛擬三維建筑設(shè)計、城市規(guī)劃詳細控制設(shè)計和專項設(shè)計、房地產(chǎn)管理2） 邏輯維——GIS與土建類特色專業(yè)的交叉

研究土建特色課程設(shè)置與專業(yè)課程體系的協(xié)調(diào)關(guān)系以及GIS在特色專業(yè)中面向行業(yè)市場需求的專業(yè)應用技術(shù)，最主要的是要解決兩個問題：一是土建特色專業(yè)在GIS教學過程中的比重；二是GIS在特色專業(yè)中的知識深度和廣度問題。具體措施為：

（1）邏輯維與知識維的關(guān)聯(lián)

①確保GIS核心課程設(shè)置。培養(yǎng)一個合格的GIS專業(yè)應用人才需要具備一些關(guān)鍵的核心課程集合，這些課程從課時安排到教學資源配置等方面都必須嚴格保證其數(shù)量及質(zhì)量；

②合并一些關(guān)聯(lián)度高的理論教學課程。如自然地理、經(jīng)濟地理、人文地理等并為地理學綜合，C語言程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫并為計算機軟件基礎(chǔ)，這有利于在一定程度上降低對課時的需求；

③組織編寫和修訂特色專業(yè)課程教材。對于特色課程，逐漸淘汰原有相關(guān)專業(yè)的專業(yè)教材，編寫有針對性地與GIS應用相關(guān)的各層面知識點，形成適合于GIS專業(yè)的特色課程教材。

（2）邏輯維與時間維的關(guān)聯(lián)

①適當增加實踐教學類課程學時和教學資源投入，注重學生動手能力培養(yǎng)；

②在GIS應用教學類課程教學中，融入土建類特色課程，如城市規(guī)劃概論、建筑學原理等，增強學生在土建行業(yè)內(nèi)的專業(yè)基礎(chǔ)知識；

③增加實踐教學類課程中的綜合性實驗及實習環(huán)節(jié)，盡可能將學科知識與實際工程項目相結(jié)合，學生也可直接參與土建類GIS工程項目建設(shè)。

3） 時間維——實踐環(huán)節(jié)的改革與發(fā)展

建設(shè)具有土建特色的GIS人才培養(yǎng)體系需要經(jīng)得起行業(yè)市場的長期檢驗，在時間維中著重研究行業(yè)GIS創(chuàng)新人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)知識和技能在廣度和深度上的適應性，以有效實現(xiàn)自我能力更新與發(fā)展；研究實踐性環(huán)節(jié)教學課程在面向企業(yè)、面向市場中應用領(lǐng)域素質(zhì)的提升能力；在具體項目實踐中強化創(chuàng)新思維能力和可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng)[6]。因此，需要加強實驗室自身條件建設(shè)，廣泛開展校企合作實踐平臺建設(shè)。

（1） 實驗設(shè)施建設(shè)

完善實驗室管理體制，更新實驗內(nèi)容，增加綜合性設(shè)計性實驗，使有綜合性設(shè)計性實驗的課程達80%以上。為了使實驗設(shè)備能滿足快速發(fā)展的地理信息技術(shù)研究和行業(yè)發(fā)展的需要，根據(jù)實驗課程體系的要求，加強實驗室建設(shè)的投入，充實、更新實驗設(shè)備，在建立地理信息實驗室、數(shù)字遙感圖像處理教學實驗室等的同時，重點建設(shè)體現(xiàn)土建專業(yè)特色的地理信息技術(shù)工程技術(shù)中心相關(guān)實驗室，如VR城市虛擬現(xiàn)實實驗室、三維建筑設(shè)計與仿真實驗室。

（2） 實習基地建設(shè)

①積極設(shè)立校外實習實訓基地。建立健全具備同時滿足學科專業(yè)全部學生專業(yè)實習的規(guī)模，增強學生的實踐操作和學習交流機會；

②增加校企交流，共建校企合作平臺建設(shè)。根據(jù)GIS應用部門的實際需求進行人才培養(yǎng)，增多學生的實踐機會，實現(xiàn)校企雙贏發(fā)展的格局；

③完善實習考評機制，提高學生參與度。在學生專業(yè)實習、畢業(yè)實習的過程中，建立校企雙方共同參與的考核評價機制，加大實習單位考評分數(shù)的權(quán)重，提高考評的客觀性，并通過開展GIS學科競賽等方式提高學生參與實習的積極性和主動性。

4模式效果評價

高校GIS人才培養(yǎng)的霍爾三維模式效果評價方式由傳統(tǒng)的學生應試成績和畢業(yè)就業(yè)率轉(zhuǎn)變?yōu)檫^程考核、結(jié)果考核以及實踐考核相結(jié)合的方式。過程考核主要包括學生在學習過程中的學習紀律、課堂課后表現(xiàn)、作業(yè)質(zhì)量三個指標；結(jié)果考核包括課程筆試和課間實驗考核兩個指標。課程筆試主要考查學生對基本的原理與應用的實際能力，以及解釋基本GIS現(xiàn)象和解決一些GIS熱點問題的能力。筆試又細分為閉卷和開卷形式。課間實驗考核主要考查一些需要學生親自動手操作的專業(yè)技能和一些需要團隊合作的專題；與課程相關(guān)的專業(yè)實習也納入學習效果評價范疇，主要依據(jù)其實習對課程理論的深化程度和相關(guān)實踐能力的提升程度；實踐考核包括儀器設(shè)備和軟件的實際動手操作能力、畢業(yè)設(shè)計成績、學科競賽獲獎和合作企業(yè)評價等指標。通過三項考核的有機結(jié)合，定性和定量評價土建類高校GIS人才培養(yǎng)的機制完善度和學生技能掌握成效，為GIS人才培養(yǎng)的三維模式的改進和完善提供依據(jù)[7]。

5結(jié)論

本文基于霍爾的三維結(jié)構(gòu)理論，構(gòu)建了適合土建院校GIS專業(yè)特色的三維結(jié)構(gòu)模型，為土建院校GIS專業(yè)建設(shè)和學生的綜合能力的改進和提升都起到了很好的指導作用。但同時也要認識到霍爾三維結(jié)構(gòu)理論中的時間維、知識維和邏輯維本身就是緊密聯(lián)系、相互銜接的，所構(gòu)建的GIS專業(yè)學科人才培養(yǎng)體系的三維結(jié)構(gòu)也是相互滲透、相互依賴的，從而構(gòu)成一個完善的系統(tǒng)。GIS人才培養(yǎng)能力提升是要以科學的人才培養(yǎng)決策機制為基礎(chǔ)，需要結(jié)合本院校實際加以運用，而不應僅僅拘泥于已有的刻板教條，以促使霍爾三維結(jié)構(gòu)理論這一系統(tǒng)工程科學的方法論在實踐中發(fā)揮出實際的指導作用，從而真正做到土建院校GIS專業(yè)人才隊伍建設(shè)的健康和諧可持續(xù)發(fā)展[7]。

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基金項目： 安徽高校質(zhì)量工程研究項目（2012yx14）資助。