“三創(chuàng)”教育理念下的《土地信息系統(tǒng)》教學改革

焦利民，劉耀林，劉艷芳，胡石元

（1.武漢大學 資源與環(huán)境科學學院 地理信息系統(tǒng)部級重點實驗室，湖北 武漢430079）

21世紀初，我國高等教育界提出了“三創(chuàng)”教育理念。武漢大學多年來將“三創(chuàng)”教育作為教學改革的指導思想，取得了一系列成績[1]?！叭齽?chuàng)”教育是指在大學教育教學過程中著力培養(yǎng)學生創(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]。大學教育應該堅持推進“三創(chuàng)”教育，培養(yǎng)基礎深厚、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、技術性和實踐性很強的課程，其教學的基本目標是讓學生理解土地信息系統(tǒng)的基本概念、學科關系、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、土地信息分析與處理技術、土地信息系統(tǒng)的設計和軟件應用[4-6]。以“三創(chuàng)”教育理念為指導，在理論層面，可以鼓勵學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)容上進行創(chuàng)造性思維和探索；在技術層面，可以引導學生在土地信息處理、分析模型、系統(tǒng)開發(fā)等內(nèi)容上進行創(chuàng)造性和創(chuàng)新性的設計和實驗；在實踐層面，可以鼓勵學生進行領域應用系統(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)。

1 教學內(nèi)容的拓展

通過分析《土地信息系統(tǒng)》課程的學科關系和內(nèi)容體系，明確了課程的基本特征。《土地信息系統(tǒng)》是地理信息科學和土地科學的交叉課程。在理論層面，既繼承了地理信息系統(tǒng)的基本原理，又具有面向土地學科的獨特理論問題；在技術層面，針對土地評價、土地規(guī)劃、地籍管理等土地科學問題的分析和應用模型是核心；在實踐層面，則具有系統(tǒng)性、針對性、應用性等特征。按照“三創(chuàng)”教育理念，我們在教材建設和教學內(nèi)容上進行了改革和拓展。

在教材建設上，既要向?qū)W生傳授基本理論知識，又要以提示、習題等方式引導學生在基本原理基礎上進行創(chuàng)造性思維，在現(xiàn)有技術、模型、算法基礎上進行創(chuàng)新性改進；在教學內(nèi)容安排上，在基本原理、基本技術的講授過程中啟發(fā)學生思考，以課后作業(yè)、課堂討論等形式給學生以創(chuàng)造和創(chuàng)新研究的機會?！锻恋匦畔⑾到y(tǒng)》教學內(nèi)容拓展如表1所示。

概括來講，《土地信息系統(tǒng)》在課程教學內(nèi)容設置上，注重土地信息技術與計算機技術、信息技術、數(shù)據(jù)庫技術、網(wǎng)絡技術、人工智能等學科的互相交叉和融合，鼓勵學生探索信息化條件下土地科學的新理論、新問題和新方法。各種學科都表現(xiàn)出對特定的研究對象所采用的特定的理論依據(jù)、概念應用和研究方法，表現(xiàn)出不同的思維方式，為學生提供借鑒的機會。學科專業(yè)之間知識的交叉、滲透、融合有助于促進學生發(fā)散思維能力的提高，培養(yǎng)創(chuàng)造意識，增強創(chuàng)新能力。這種教學內(nèi)容設置已初步顯現(xiàn)出其優(yōu)越性，本專業(yè)的學生在本科學習階段和后續(xù)研究生學習階段，在土地信息系統(tǒng)方向上取得了許多學科交叉科研成果，如各種專題土地信息系統(tǒng)設計、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。

2 課堂教學的改造

“三創(chuàng)”教育理念下的《土地信息系統(tǒng)》課堂教學應改革傳統(tǒng)教學方式，在講授上著重體現(xiàn)教師啟發(fā)、引導與學生主動學習相結合，在教學互動中體現(xiàn)學習與討論相結合、理論與實踐相結合等原則。

表1 “土地信息系統(tǒng)”教學內(nèi)容中的“三創(chuàng)”教育體現(xiàn)

從教學層面和學習層面對課堂教學的內(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上，注重相關學科領域交叉融合，提示和引導學生理解各領域技術的相互關系，并鼓勵學生主動思考，以啟發(fā)學生的創(chuàng)造性思維；在學習層面，提倡研究型學習、實踐型學習、應用型學習和綜合型學習等多種學習方式相結合。研究型學習就是針對具體的內(nèi)容采用現(xiàn)實工作中的案例進行分析或參加科學研究，鼓勵學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。實踐型學習就是通過實踐把書本上的各個知識點聯(lián)系起來，指導學生在課外進行實踐活動，如完成一幅土地利用圖的數(shù)字化建庫。應用型學習就是把學生帶到科研實踐中去，讓學生利用現(xiàn)有的軟硬件和相關理論知識進行實踐活動，獲得可實際使用的專題成果，如讓學生參與科研項目。綜合型學習就是將土地信息系統(tǒng)與專業(yè)課相結合，提出土地資源管理中的綜合性問題的解決方案，為綜合性實習奠定基礎，如土地利用規(guī)劃系統(tǒng)設計等。《土地信息系統(tǒng)》主要教學內(nèi)容的課堂教學方式如表2所示。

概括來講，在教學方式上，將講授與自學、討論與交流、指導與研究、理論學習與實習相結合，著力加強學生自學、課堂討論、實踐學習、科學研究等培養(yǎng)環(huán)節(jié)，突出培養(yǎng)學生的完善人格、復合知識結構、綜合素質(zhì)和“三創(chuàng)”能力。

3 實踐教學的落實

加強實踐教學環(huán)節(jié)是推進“三創(chuàng)”教育和培養(yǎng)“三創(chuàng)”人才不可缺少的措施。改革實踐教學內(nèi)容，在實踐教學安排上體現(xiàn)對創(chuàng)造、創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)，改善學生實習軟硬件環(huán)境，為實踐教學過程中“三創(chuàng)”教育理念實施提供條件。

表2 《土地信息系統(tǒng)》教學方式匯總表

在實踐教學內(nèi)容上，給學生創(chuàng)造、創(chuàng)新能力的發(fā)揮提供充分的余地；在實踐教學組織上更加靈活，充分引導學生自主科研。在傳統(tǒng)的實習教學中，通常是給定統(tǒng)一的內(nèi)容和目標要求以及模擬數(shù)據(jù)，學生個人完成實習作業(yè)或分組集中實習。改革后的實踐教學，課間實習與課堂教學同步，結合課外作業(yè)、課堂討論進行（見表2），融入創(chuàng)造性和創(chuàng)新性引導內(nèi)容；集中實習則給出若干選題，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)劃輔助設計系統(tǒng)和土地利用決策支持系統(tǒng)等，學生自由分組，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，然后實施實習過程，包括目標分析、編寫系統(tǒng)開發(fā)設計書、確定任務分工、討論技術路線、系統(tǒng)設計方案、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。

4 教學科研的互動

“三創(chuàng)”教育要求在《土地信息系統(tǒng)》課程建設中，將教學與科研相結合，有計劃地組織學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)》教學的同時，也承擔和參與了大量的土地信息技術科研實踐，包括基于智能體技術的多尺度空間數(shù)據(jù)庫綜合支撐模型研究、基于計算智能和空間關系約束的非結構化土地評價規(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)展綜合評價技術等多項國家自然科學基金項目、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，為教學實習提供了大量的案例和實習數(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)劃輔助設計系統(tǒng)等多項軟件系統(tǒng)，為學生實習提供了系統(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等高水平學術研究論文100多篇，上述科研成果已逐步轉(zhuǎn)換到教材建設、案例教學和實踐教學等各個環(huán)節(jié)。

鼓勵學生參與科學研究，吸納學生尤其是優(yōu)秀學生加入科研隊伍，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、有能力的學生參加科學實驗、技術開發(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、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與科研工作良性互動機制，提高了教學質(zhì)量?？傮w上形成了以科研促進教學改革，以科研促進學術理論，以學術理論指導科研的教學與科研良性互動模式。

[1]趙菊珊. 依托“三創(chuàng)”教育 探索建立綜合性大學創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式[J]. 中國大學教學, 2011, 5:15-18

[2]黃進, 胡甲剛. 應對WTO培育“三創(chuàng)”型復合人才——武漢大學本科教學改革的思考與探索[J]. 中國大學教學, 2002（Z2）: 29-31

[3]夏金海. 高?！叭齽?chuàng)”教育模式探討[J].重慶科技學院學報:社會科學版, 2010, 7:169-170

[4]劉耀林, 胡石元, 劉艷芳,等. 土地信息系統(tǒng)課程建設研究[J].地理空間信息, 2007, 5(6): 4-7

[5]唐旭, 劉耀林, 劉艷芳,等. 實踐要求驅(qū)動下的“土地信息系統(tǒng)”課間實習教學方案研究[J].中國地質(zhì)教育, 2009,(1):89-94

[6]劉耀林，胡石元，劉艷芳,等. 土地信息系統(tǒng)課程實踐教學改革探討[J].地理空間信息, 2008, 6(1) :7-9

[7]方卉. “三創(chuàng)”教育的哲學淺析[J].中國校外教育, 2007,(4):24-25