當(dāng)前GIS專業(yè)教學(xué)實(shí)踐中的若干問(wèn)題及對(duì)策的思考

張海榮 孫久運(yùn) 王行風(fēng) 孫亞琴

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測(cè)繪學(xué)院 江蘇徐州 221116

當(dāng)前GIS專業(yè)教學(xué)實(shí)踐中的若干問(wèn)題及對(duì)策的思考

張海榮 孫久運(yùn) 王行風(fēng) 孫亞琴

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測(cè)繪學(xué)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(shè)實(shí)踐，對(duì)當(dāng)前GIS專業(yè)教學(xué)中的專業(yè)知識(shí)體系、課程內(nèi)容、教材、實(shí)踐教學(xué)、師資隊(duì)伍建設(shè)中存在的主要問(wèn)題進(jìn)行了分析。針對(duì)這些問(wèn)題，探討了課程體系及課程內(nèi)容的動(dòng)態(tài)優(yōu)化與調(diào)整、系統(tǒng)性的教材建設(shè)、教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、區(qū)域教學(xué)資源共享、導(dǎo)師制、系列實(shí)習(xí)基地建設(shè)等相應(yīng)措施，以期為提高GIS專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量提供建議。

GIS專業(yè)；教學(xué)；問(wèn)題與對(duì)策

1.1 引言

GIS專業(yè)培養(yǎng)的人才質(zhì)量直接關(guān)系到社會(huì)對(duì)該專業(yè)的信任，影響學(xué)生的就業(yè)與進(jìn)一步深造，對(duì)GIS學(xué)科的發(fā)展具有重要影響。自1997年教育部設(shè)立地理信息系統(tǒng)本科專業(yè)以來(lái)，我國(guó)已有170多所高等院校相繼開設(shè)了該專業(yè)[1]。2012年，教育部高等學(xué)校地球科學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)將地理信息系統(tǒng)專業(yè)更名為“地理信息科學(xué)專業(yè)”。10多年來(lái)，有關(guān)GIS專業(yè)教學(xué)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(jì)劃與教學(xué)大綱制訂[2]、核心課程設(shè)置[3]、專業(yè)課程教學(xué)方法[4，5]、不同學(xué)科背景下GIS專業(yè)建設(shè)[6]等方面進(jìn)行了探討和交流，也建立了一些國(guó)家級(jí)的精品課程。2013年，湯國(guó)安等對(duì)我國(guó)GIS專業(yè)開設(shè)情況、教學(xué)團(tuán)隊(duì)情況、科研情況、教學(xué)成果、學(xué)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(shè)實(shí)踐，對(duì)當(dāng)前GIS專業(yè)教學(xué)過(guò)程中存在的一些問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行探討。

1.2 GIS教學(xué)實(shí)踐中存在的主要問(wèn)題

GIS專業(yè)是一個(gè)多學(xué)科交叉與融合的專業(yè)，這些交叉學(xué)科的基礎(chǔ)理論構(gòu)成GIS的基礎(chǔ)理論體系，形成GIS的理論基礎(chǔ)、知識(shí)結(jié)構(gòu)、技術(shù)體系和功能特征[2]。GIS學(xué)科具有的多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，使得GIS專業(yè)教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)存在諸多困難。

1.2.1 學(xué)科知識(shí)體系的快速變化與教學(xué)計(jì)劃的矛盾

GIS專業(yè)的培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱是依據(jù)學(xué)科知識(shí)體系制訂的。作為指導(dǎo)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的基本文件，很多學(xué)校每隔4年修訂培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱。培養(yǎng)方案規(guī)定了專業(yè)教學(xué)的課程結(jié)構(gòu)。通常，GIS專業(yè)包括三類課程，即公共必修課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課。根據(jù)各個(gè)學(xué)校的學(xué)科背景不同及特色，專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課的設(shè)置及教學(xué)內(nèi)容有所差異。教學(xué)大綱規(guī)定了每門課程在整個(gè)教學(xué)計(jì)劃中的地位和任務(wù)，明確了該課程的基本要求、重點(diǎn)和難點(diǎn)，要求有相對(duì)的穩(wěn)定性，又要體現(xiàn)與本課程內(nèi)容相關(guān)的新知識(shí)、新技術(shù)。

然而，GIS的學(xué)科知識(shí)體系、社會(huì)對(duì)GIS人才的要求在快速發(fā)展與變化之中，新理論、新技術(shù)、新方法不斷涌現(xiàn)，既定的培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱很難及時(shí)跟上這些變化。自GIS專業(yè)建立以來(lái)，GIS已經(jīng)從單機(jī)版發(fā)展到WebGIS；從簡(jiǎn)單的矢柵數(shù)據(jù)模型發(fā)展到對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)模型、3D數(shù)據(jù)模型、時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)模型；從強(qiáng)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(wù)；從2DGIS的發(fā)展到3DGIS甚至多維GIS；從商業(yè)GIS軟件應(yīng)用發(fā)展到應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)開發(fā)；系統(tǒng)集成技術(shù)及環(huán)境的不斷進(jìn)步和變化；甚至諸多技術(shù)細(xì)節(jié)的發(fā)展，等等。在這一過(guò)程中，很多課程顯得過(guò)時(shí)或課程的內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)發(fā)生了變化，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容亦不合時(shí)宜，亦即教學(xué)內(nèi)容與學(xué)科發(fā)展脫節(jié)。顯然，針對(duì)所有的新理論或新技術(shù)專門開設(shè)課程并不現(xiàn)實(shí)，需要將這些內(nèi)容融合到相關(guān)的課程中，及時(shí)調(diào)整課程的結(jié)構(gòu)，重新規(guī)劃課程之間的銜接關(guān)系。即便如此，在教學(xué)過(guò)程中也將受到學(xué)時(shí)數(shù)、教學(xué)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(guān)系不清楚

GIS涉及地理學(xué)、測(cè)繪學(xué)與遙感科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科，GIS專業(yè)的課程大部分由此產(chǎn)生。與這些學(xué)科有關(guān)的課程絕大部分沿用了相關(guān)學(xué)科的內(nèi)容，如自然地理學(xué)、地圖學(xué)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)（軟件工程）。在教學(xué)過(guò)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(shí)體系中的作用，這使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中十分茫然，梳理不出GIS學(xué)科的知識(shí)體系和內(nèi)在的邏輯關(guān)系，目標(biāo)不明確。

這種狀況一方面導(dǎo)致教師覺得學(xué)生不好教，因?yàn)閷W(xué)生無(wú)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(xué)，教師不知道如何激發(fā)學(xué)生對(duì)本課程學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性；另一方面，學(xué)生覺得不好學(xué)或?qū)W不會(huì)，因?yàn)閷W(xué)生覺得這個(gè)專業(yè)的課程好像比較亂，有一定的跳躍性，剛剛學(xué)了一門學(xué)科的點(diǎn)滴，就轉(zhuǎn)移方向了。

GIS專業(yè)涉及較多的計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的課程，大部分學(xué)生對(duì)這些課程感到困難，尤其是系統(tǒng)開發(fā)工具的學(xué)習(xí)，導(dǎo)致開發(fā)能力偏弱。這一現(xiàn)象通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的選題就可以看出，大部分學(xué)生選擇與地理學(xué)、遙感科學(xué)相關(guān)的課題，這些課題一般不需要進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)，通過(guò)軟件應(yīng)用就可以解決大部分問(wèn)題。這些課程的實(shí)踐性很強(qiáng)，且受學(xué)時(shí)數(shù)的限制，課堂教學(xué)并不能保證學(xué)生在課堂上完全理解這些課程的內(nèi)容，需要學(xué)生在課余花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并且得到必要的指導(dǎo)。

1.2.3 適合GIS專業(yè)教學(xué)的教材不足

GIS專業(yè)相對(duì)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(guān)聯(lián)學(xué)科的教材，缺乏針對(duì)性和GIS特色。教材之間沒有聯(lián)系，內(nèi)容重復(fù)，系統(tǒng)性較差。很多教材注重理論與技術(shù)的論述，沒有配套的實(shí)例或案例，學(xué)生理解起來(lái)困難?，F(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(shù)。只有少量課程有實(shí)驗(yàn)教材，實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)尤其沒有受到足夠的重視。

1.2.4 實(shí)踐與創(chuàng)新教學(xué)不足

近年來(lái)，盡管很多學(xué)校在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的硬件上投入很多，但是相應(yīng)的軟件建設(shè)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容建設(shè)沒有受到重視。具有良好設(shè)計(jì)的、能夠讓學(xué)生得到全面鍛煉的綜合性、開放性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)很少。專職的實(shí)驗(yàn)教師嚴(yán)重缺乏，目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)基本上由任課教師承擔(dān)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備、軟件、數(shù)據(jù)的維護(hù)，以及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備、指導(dǎo)都需要任課教師花費(fèi)大量的精力和時(shí)間。面對(duì)眾多的學(xué)生，教師很難全面、細(xì)致地指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)。

實(shí)習(xí)是教學(xué)過(guò)程中非常重要的環(huán)節(jié)，但是建設(shè)使GIS專業(yè)學(xué)生能夠得到系統(tǒng)鍛煉的各種實(shí)習(xí)基地十分困難。GIS專業(yè)的實(shí)習(xí)應(yīng)該是（部分）綜合性的，涉及多個(gè)方面，而目前很多實(shí)習(xí)只是根據(jù)相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀，僅限于GIS專業(yè)的某一方面，與實(shí)習(xí)目的相去甚遠(yuǎn)。此外，大量學(xué)生進(jìn)入實(shí)習(xí)單位，在場(chǎng)地、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的教學(xué)指導(dǎo)、管理等方面造成了很重的負(fù)擔(dān)，所以很多企業(yè)只愿意接收少量的學(xué)生。

若沒有得到很好的實(shí)踐鍛煉，既影響了學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，也使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣顯著下降。

1.2.5 師資隊(duì)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(xué)科背景較為復(fù)雜，部分教師專業(yè)知識(shí)積淀需進(jìn)一步加強(qiáng)[1]。近年來(lái)，進(jìn)入GIS專業(yè)的大部分教師具有博士學(xué)位，在GIS某些領(lǐng)域的研究具有較高水平，但是從教學(xué)的角度來(lái)看，缺少對(duì)GIS專業(yè)課程體系、課程地位的整體性認(rèn)識(shí)，系統(tǒng)性的GIS工程建設(shè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)較少。一些新進(jìn)教師在沒有得到教學(xué)訓(xùn)練的情況下承擔(dān)了太多的教學(xué)任務(wù)。近幾年，受人才引進(jìn)評(píng)價(jià)考核機(jī)制的影響，GIS及具有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師引進(jìn)困難，這將嚴(yán)重影響GIS專業(yè)師資隊(duì)伍的建設(shè)與教學(xué)效果。

3 GIS專業(yè)發(fā)展與建設(shè)的措施

3.1 不斷優(yōu)化課程體系與課程內(nèi)容

基于GIS學(xué)科、專業(yè)的內(nèi)涵，強(qiáng)化GIS專業(yè)課程體系的主線，使學(xué)生明確GIS專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，理解各課程之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系。加強(qiáng)課程建設(shè)，盡量使用“GIS語(yǔ)言”進(jìn)行教學(xué)，亦即貼近GIS專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，使課程內(nèi)容與GIS聯(lián)系起來(lái)。

根據(jù)理論與技術(shù)的發(fā)展，適當(dāng)調(diào)整課程體系結(jié)構(gòu)與課程內(nèi)容，這種調(diào)整應(yīng)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(fù)和知識(shí)脫節(jié)。

在強(qiáng)調(diào)課程體系主線的同時(shí)，應(yīng)開設(shè)不同方向的專業(yè)選修課，有所側(cè)重，以適應(yīng)不同能力和興趣的學(xué)生的需要，體現(xiàn)專業(yè)特色，分類培養(yǎng)，達(dá)到因材施教的目的，也可以適應(yīng)社會(huì)對(duì)不同GIS專業(yè)人才的需求。

3.2 進(jìn)行系統(tǒng)的教材建設(shè)

一個(gè)成熟的專業(yè)應(yīng)該具有一系列得到廣泛認(rèn)可的教材，并且有豐富的學(xué)術(shù)論著作為參考書。GIS專業(yè)的教材建設(shè)需要GIS教學(xué)、研究工作者的廣泛參與，對(duì)教材進(jìn)行深入討論和詳細(xì)規(guī)劃。加強(qiáng)GIS專業(yè)教材的系統(tǒng)性和針對(duì)性，不是簡(jiǎn)單地將相關(guān)學(xué)科的理論、技術(shù)、方法照搬過(guò)來(lái)，而是將其與GIS融合，表現(xiàn)為具有GIS特色的理論、技術(shù)和方法。對(duì)一些學(xué)科的知識(shí)不必貪大求全（如計(jì)算機(jī)科學(xué)類課程），滿足GIS專業(yè)的需要即可。注重理論聯(lián)系實(shí)際，增加實(shí)際案例，以方便學(xué)生學(xué)習(xí)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(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)體系

GIS專業(yè)的實(shí)驗(yàn)涉及各個(gè)相關(guān)學(xué)科，應(yīng)盡量減少演示性實(shí)驗(yàn)，適當(dāng)增加創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，力求學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的動(dòng)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(shí)驗(yàn)室邊講解邊實(shí)驗(yàn)。

在實(shí)習(xí)基地建設(shè)方面，針對(duì)實(shí)習(xí)基地的特點(diǎn)，選擇一批單位，建立能夠使學(xué)生得到綜合鍛煉的相互銜接的連續(xù)性實(shí)習(xí)基地?？赏ㄟ^(guò)區(qū)域性的高校聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)資源共享。

增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教師師資隊(duì)伍建設(shè)，提高實(shí)驗(yàn)教師的綜合素質(zhì)，力求實(shí)驗(yàn)教師能夠全面掌握GIS專業(yè)的軟件、技術(shù)，具有較高的開發(fā)能力，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生開放的同時(shí)，使學(xué)生能夠得到指導(dǎo)。

3.4 加強(qiáng)教研室教學(xué)活動(dòng)和高校GIS專業(yè)之間的教學(xué)交流

通過(guò)教研室教學(xué)活動(dòng)，增強(qiáng)教師對(duì)GIS課程體系的認(rèn)識(shí)，相互交流課程內(nèi)容和授課方式，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高師資隊(duì)伍的教學(xué)水平。

目前高校之間的教學(xué)交流僅是通過(guò)少量的教學(xué)會(huì)議進(jìn)行，學(xué)習(xí)一些教學(xué)水平較高的高校的經(jīng)驗(yàn)需要面對(duì)面的交流、觀摩和學(xué)習(xí)，才能達(dá)到實(shí)際效果。

3.5 加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的課外指導(dǎo)

現(xiàn)在的學(xué)生與教師的交流較少，教師對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)大部分僅限于課堂教學(xué)，不利于學(xué)生的成長(zhǎng)。可建立本科學(xué)生的導(dǎo)師制，對(duì)學(xué)生的課外學(xué)習(xí)進(jìn)行指導(dǎo)，積極組織學(xué)生申請(qǐng)校內(nèi)外的科研項(xiàng)目，參加各種GIS競(jìng)賽。吸收一部分學(xué)生參與到教師的科研項(xiàng)目中，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新能力。

3.6 建立靈活的學(xué)生成績(jī)考核機(jī)制

GIS專業(yè)是一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)，為反映學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的理解程度，體現(xiàn)學(xué)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(shí)驗(yàn)考核等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)。課程考核的方式應(yīng)根據(jù)課程的特點(diǎn)進(jìn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

GIS專業(yè)是一個(gè)相對(duì)年輕的專業(yè)，其成熟的教學(xué)體系的形成是一個(gè)不斷探索的過(guò)程，雖然在10多年的教學(xué)過(guò)程中取得了一些經(jīng)驗(yàn)和成績(jī)，但是對(duì)于專業(yè)的知識(shí)體系、教材、教師隊(duì)伍等方面還需進(jìn)一步改進(jìn)和提升。GIS專業(yè)建設(shè)需要教師花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，同時(shí)需要得到政策引導(dǎo)和經(jīng)費(fèi)的支持。

[1]湯國(guó)安，董有福，唐婉容，李辛.我國(guó)GIS專業(yè)高等教育現(xiàn)狀調(diào)查與分析.中國(guó)大學(xué)教學(xué)，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(shí)結(jié)構(gòu)與培養(yǎng)方案研究.地理與地理信息科學(xué)，2004，20(2)：26-28.

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

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)教改項(xiàng)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(xué)工作。