從GIS競(jìng)賽看地理信息系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)體系的構(gòu)建與創(chuàng)新

一、GIS大賽簡(jiǎn)況

學(xué)科競(jìng)賽是在緊密結(jié)合課堂教學(xué)或新技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，以競(jìng)賽的方法培養(yǎng)學(xué)生綜合能力，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)完成競(jìng)賽任務(wù)來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣及研究的主動(dòng)性，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和創(chuàng)新精神的系列化活動(dòng)。近年來(lái)，由中國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)及國(guó)內(nèi)外著名GIS 軟件公司發(fā)起，面向高等院校和科研機(jī)構(gòu)在校大學(xué)生（包括?？?、本科學(xué)生及碩士、博士研究生） 的GIS 開(kāi)發(fā)大賽，是在校大學(xué)生課外活動(dòng)中一項(xiàng)具有極強(qiáng)示范性與引導(dǎo)性的競(jìng)賽活動(dòng)，越來(lái)越受到各相關(guān)院校、廣大任課教師的重視以及學(xué)生的普遍歡迎，參賽人數(shù)逐年增多，影響范圍不斷擴(kuò)大，已成為全國(guó)測(cè)繪地理類專業(yè)院校中影響最大的賽事之一。

1.GIS大賽分類

目前，比較成功的GIS賽事主要有由ESRI 中國(guó)（北京）有限公司發(fā)起的“ESRI 杯中國(guó)大學(xué)生GIS 軟件開(kāi)發(fā)大賽”、武漢中地?cái)?shù)碼有限公司發(fā)起的“全國(guó)高校GIS技能大賽”、北京超圖軟件股份有限公司發(fā)起的“Supermap杯全國(guó)高校GIS大賽”和中國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)起的“全國(guó)大學(xué)生GIS技能大賽”（見(jiàn)表1）。

2. GIS大賽內(nèi)容

四個(gè)GIS大賽每屆都有一個(gè)主題和創(chuàng)意，參賽人數(shù)逐年增多，形式和內(nèi)容不斷豐富，面向不同學(xué)習(xí)階段學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)置不同比賽分組。不同的組織方設(shè)置的大賽內(nèi)容不盡相同，具體差別如表2。

總體而言，大學(xué)生GIS 開(kāi)發(fā)賽的內(nèi)容按難易程度，分成制圖組、空間分析組及軟件開(kāi)發(fā)組3 個(gè)層次。制圖組的參賽題目可以是二維地圖，也可以是三維場(chǎng)景，數(shù)據(jù)自備，要求地圖美觀專業(yè)、顯示流暢、數(shù)據(jù)分層合理規(guī)范，不存在拓?fù)溴e(cuò)誤。空間分析的題目可參考賽會(huì)的備選題目，也可自行選定，但要求學(xué)生必須利用指定參賽GIS 軟件平臺(tái)的指定框架，不通過(guò)任何編程即完成許多與空間分析相關(guān)的工作，對(duì)學(xué)生的綜合能力和分析能力要求較高。軟件開(kāi)發(fā)組則題目不限，充分發(fā)揮參賽者的想象力，依據(jù)大賽提供的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，通過(guò)二次開(kāi)發(fā)，最終提供可演示并能運(yùn)行的軟件應(yīng)用程序以及相關(guān)的設(shè)計(jì)、說(shuō)明文檔和開(kāi)發(fā)的源代碼，旨在讓學(xué)生結(jié)合相關(guān)行業(yè)應(yīng)用，綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，通過(guò)對(duì)所涉及相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域知識(shí)的學(xué)習(xí)及補(bǔ)充，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一個(gè)GIS 行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，難度大且對(duì)學(xué)生各方面能力要求高。整個(gè)參賽過(guò)程從選題、查找資料、方案設(shè)計(jì)到實(shí)際制作、提交設(shè)計(jì)報(bào)告和最終成果，涉及計(jì)算機(jī)與圖形學(xué)、地理信息系統(tǒng)原理、地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用、GIS 控件初步開(kāi)發(fā)、地圖學(xué)等多門(mén)課程內(nèi)容，是對(duì)學(xué)生所學(xué)多門(mén)課程及實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)等知識(shí)的綜合考查和運(yùn)用。

二、GIS實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)與轉(zhuǎn)化

1.從GIS大賽中暴露的實(shí)踐教學(xué)問(wèn)題

（1）實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容跟不上時(shí)代步伐。GIS學(xué)科的一個(gè)突出特點(diǎn)是內(nèi)容更新快、技術(shù)發(fā)展快。這對(duì)其實(shí)踐教學(xué)提出的要求也必然是緊跟時(shí)代步伐，實(shí)踐內(nèi)容要隨著信息時(shí)代的高速發(fā)展而不斷更新。然而，現(xiàn)在很多教師在上實(shí)驗(yàn)課時(shí)仍然使用同一本實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)書(shū)、一成不變的實(shí)驗(yàn)案例，教授一成不變的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這顯然與GIS的時(shí)代要求相違背。因此，必須改變這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，隨著時(shí)代發(fā)展和技術(shù)的更新不斷更新實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。

（2）課程設(shè)置不夠合理。我校參賽選手大多是二、三年級(jí)學(xué)生，由于專業(yè)課程開(kāi)設(shè)滯后，部分學(xué)生專業(yè)知識(shí)缺乏，不少學(xué)生不能根據(jù)競(jìng)賽題意準(zhǔn)確、合理地設(shè)計(jì)方案，缺乏系統(tǒng)性，設(shè)計(jì)主題不明確、論證不全面。

（3）理論與實(shí)踐聯(lián)系不緊密。地理信息系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)主要包括課堂理論講授和實(shí)踐操作兩大部分。理論講授的時(shí)候一般是通過(guò)圖表、公式、文字的方式，很難將其在實(shí)際中的應(yīng)用形象地表達(dá)出來(lái)；實(shí)踐時(shí)同樣如此，由于成熟的商業(yè)化軟件均有簡(jiǎn)單的交互界面和完善的封裝功能，絕大部分操作通過(guò)菜單完成，在實(shí)踐過(guò)程中學(xué)生很難聯(lián)想到軟件底臺(tái)所運(yùn)用到的理論知識(shí)，大部分只是熟記操作步驟，就軟件學(xué)軟件，造成理論學(xué)習(xí)與軟件應(yīng)用實(shí)踐之間的脫節(jié)。

（4）學(xué)生被動(dòng)實(shí)踐。在實(shí)踐教學(xué)上，由于受現(xiàn)有教學(xué)資源和條件的限制，教學(xué)必需的基本實(shí)踐很難實(shí)現(xiàn)，學(xué)生的一些創(chuàng)意更加難以實(shí)現(xiàn)。在多數(shù)情況下，學(xué)生只是被動(dòng)地接受教師安排的簡(jiǎn)單驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，只能被動(dòng)地根據(jù)實(shí)踐基地的生產(chǎn)進(jìn)度和要求進(jìn)行階段性實(shí)踐（往往只是簡(jiǎn)單的重復(fù)性勞動(dòng)），這種學(xué)習(xí)過(guò)程缺乏主動(dòng)性，達(dá)不到預(yù)期的學(xué)習(xí)效果。

綜上所述，如何針對(duì)大學(xué)生GIS 開(kāi)發(fā)競(jìng)賽的特點(diǎn)、性質(zhì)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)課、課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 等實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容，加強(qiáng)GIS 開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)，克服上述不足，提高大學(xué)生GIS 開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)基本功成為GIS 專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革的主要著眼點(diǎn)之一。

2.課程體系改革設(shè)計(jì)

以上所列的問(wèn)題普遍存在，這就要求GIS實(shí)踐教學(xué)必須轉(zhuǎn)變思路，緊密結(jié)合人才培養(yǎng)目標(biāo)，從學(xué)生和GIS專業(yè)特點(diǎn)精密結(jié)合的角度進(jìn)行思考，才能切實(shí)實(shí)現(xiàn)GIS理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，通過(guò)實(shí)踐增強(qiáng)學(xué)生對(duì)GIS抽象理論的直觀理解，提升基本技能，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣。為此，本學(xué)院對(duì)地理信息系統(tǒng)專業(yè)實(shí)踐課程體系、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式進(jìn)行改革與探索。

針對(duì)GIS 大賽的內(nèi)容和形式以及創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要，制定了地理信息系統(tǒng)專業(yè)新的培養(yǎng)計(jì)劃，確定了專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和創(chuàng)新人才培養(yǎng)方案。在教學(xué)內(nèi)容上強(qiáng)調(diào)理論和實(shí)踐并重，加強(qiáng)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。為了滿足學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生GIS大賽的需要，將相應(yīng)課程提前，在大三結(jié)束之前學(xué)完重點(diǎn)專業(yè)基礎(chǔ)理論課和技術(shù)課。因此，在制定地理信息系統(tǒng)專業(yè)新的教學(xué)計(jì)劃時(shí)，壓縮課內(nèi)學(xué)時(shí)數(shù)，減少必修課數(shù)量，增加選修課和公共選修課，以減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，讓學(xué)生有更多的時(shí)間參與實(shí)踐和擴(kuò)展知識(shí)面。同時(shí)，為了適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要、適應(yīng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要，在教學(xué)內(nèi)容和課程設(shè)置方面做到厚基礎(chǔ)、寬口徑、重實(shí)踐。改變知識(shí)面的狹窄局面，將知識(shí)量的增加轉(zhuǎn)變?yōu)橹R(shí)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，加強(qiáng)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)和訓(xùn)練，改變以往課程數(shù)量多而全的特點(diǎn)，加強(qiáng)重要課程，讓學(xué)生學(xué)懂學(xué)透，優(yōu)化課程進(jìn)程順序，讓課程之間銜接達(dá)到最優(yōu)。

為使教學(xué)內(nèi)容和課程設(shè)置多樣化、個(gè)性化，滿足不同學(xué)生的不同需要，促使其興趣愛(ài)好、專業(yè)特長(zhǎng)得到充分發(fā)揮，將技術(shù)類課程按深度不同、容量不同、特點(diǎn)不同分為兩個(gè)層次。

第一個(gè)層次是地理信息基礎(chǔ)類課程，目的是使學(xué)生掌握地理信息技術(shù)最基本的原理和技術(shù)，打好基礎(chǔ)。如“測(cè)量學(xué)”、“遙感概論”、“地理信息系統(tǒng)概論”等課程。在這個(gè)層次中，除了理論教學(xué)外，還安排驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，目的是讓學(xué)生通過(guò)實(shí)際動(dòng)手，掌握一般的實(shí)驗(yàn)方法和技巧，鞏固已學(xué)到的理論知識(shí)。

第二個(gè)層次，為了提升學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力，加強(qiáng)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，開(kāi)設(shè)了“專題地圖設(shè)計(jì)”、“GIS設(shè)計(jì)及應(yīng)用”、“資源與環(huán)境遙感”等課程。

另外將各種地理信息軟件穿插于各門(mén)相關(guān)課程中，如ArcGIS、MapGIS、ENIV、SPSS等軟件。在這一層次中，目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合已學(xué)知識(shí)的能力，充分調(diào)動(dòng)主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)和發(fā)揮創(chuàng)新精神和個(gè)性特長(zhǎng)以及協(xié)作能力。這部分的實(shí)驗(yàn)主要是非驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，可讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)和開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，從而極大地激發(fā)創(chuàng)新欲望，對(duì)培養(yǎng)他們的實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神是非常有利的。將GIS大賽的賽前培訓(xùn)常規(guī)化、制度化和課程化，可以適時(shí)選拔優(yōu)秀學(xué)生參加全國(guó)以及各種形式的GIS大賽，為創(chuàng)新人才的不斷涌出創(chuàng)造條件。

為了保障專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)和地理信息系統(tǒng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)施，學(xué)校投入大量經(jīng)費(fèi)，設(shè)立了地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室、地圖制圖實(shí)驗(yàn)室、遙感實(shí)驗(yàn)室和軟件開(kāi)發(fā)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室可以面向本科生和研究生開(kāi)設(shè)多門(mén)地理信息系統(tǒng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等，還可以承擔(dān)學(xué)生的課外GIS大賽輔導(dǎo)和各類GIS大賽賽前培訓(xùn)任務(wù)。將實(shí)踐教學(xué)方式分為校內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、校內(nèi)專業(yè)實(shí)習(xí)、校企實(shí)習(xí)基地、校企共建實(shí)驗(yàn)室、大學(xué)生科技創(chuàng)新、全國(guó)GIS校園大賽和GIS職業(yè)資格認(rèn)證，它們之間緊密結(jié)合為學(xué)生提供實(shí)踐學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。

GIS 技能大賽為激發(fā)高校學(xué)生對(duì)GIS 技術(shù)的學(xué)習(xí)熱情、推廣GIS 技術(shù)的普及、推動(dòng)GIS 技術(shù)的應(yīng)用、促進(jìn)GIS 相關(guān)專業(yè)教學(xué)改革、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量、提升畢業(yè)生就業(yè)實(shí)力、輸送更多具有創(chuàng)新思維與實(shí)踐動(dòng)手能力的GIS 優(yōu)秀人才、推進(jìn)地理信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，具有重要而深遠(yuǎn)的意義。

基金來(lái)源：山東省教育廳教改項(xiàng)目資助，魯東大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目資助（21103），山東省高等學(xué)校科技計(jì)劃項(xiàng)目（J11LE12），山東省優(yōu)秀中青年科學(xué)家科研獎(jiǎng)勵(lì)基金（BS2011NY005）

作者單位：魯東大學(xué)地理與規(guī)劃學(xué)院（264025）