面向地理信息科學(xué)專業(yè)的計(jì)算機(jī)制圖實(shí)習(xí)改革與實(shí)踐

李 玲，劉正綱,王崇倡

(遼寧工程技術(shù)大學(xué) 測(cè)繪與地理科學(xué)學(xué)院，遼寧 阜新 123000)

地理信息科學(xué)(Geographic Information Science，GIS)是2012年教育部高等學(xué)校本科專業(yè)目錄中新改的專業(yè)，屬于地理科學(xué)專業(yè)類，原名是地理信息系統(tǒng)[1]。計(jì)算機(jī)制圖實(shí)習(xí)是許多高校GIS專業(yè)的必修環(huán)節(jié)[2-4]，是在掌握地理信息系統(tǒng)原理、地圖學(xué)、計(jì)算機(jī)制圖、ArcGIS應(yīng)用及開發(fā)技術(shù)等相關(guān)課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上開設(shè)的一門集中實(shí)踐課程，旨在通過(guò)該課程使學(xué)生熟練掌握和使用GIS軟件進(jìn)行建庫(kù)、數(shù)字化、后期數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢查、制圖表達(dá)等一系列流程。該課程更加重視培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力[5-7]、知識(shí)綜合運(yùn)用能力、分析和解決問(wèn)題的能力，以更好地適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)發(fā)展對(duì)GIS專業(yè)人才的迫切需求[8-9]。

1 存在問(wèn)題

目前該課程存在的主要問(wèn)題有：1)課程定位不準(zhǔn)確：據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止到2013年，全國(guó)開設(shè)地理信息科學(xué)專業(yè)的高校超過(guò)170所，有將近30%的院校具有測(cè)繪學(xué)科和專業(yè)背景[10]，導(dǎo)致在GIS課程設(shè)置、內(nèi)容和就業(yè)方面都側(cè)重于測(cè)繪行業(yè)，而目前GIS的應(yīng)用已不局限于為測(cè)繪行業(yè)提供制圖服務(wù)，更主要的是為國(guó)土、林業(yè)、農(nóng)業(yè)等多個(gè)行業(yè)提供空間數(shù)據(jù)管理、分析和輔助決策等服務(wù)；2)內(nèi)容設(shè)置不合理：在內(nèi)容上更重視制圖表達(dá)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)后期GIS建庫(kù)與制圖表達(dá)的一體化[11]，無(wú)法滿足空間分析、系統(tǒng)開發(fā)和地圖服務(wù)對(duì)空間數(shù)據(jù)的要求；3)沒有達(dá)到實(shí)際工程項(xiàng)目要求：由于大部分高校GIS專業(yè)的教師沒有GIS企事業(yè)單位工作經(jīng)歷，缺乏實(shí)際工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，所以導(dǎo)致在任務(wù)設(shè)計(jì)上過(guò)于簡(jiǎn)單，沒有參考相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，與GIS行業(yè)應(yīng)用相脫節(jié)，使學(xué)生無(wú)法真正了解GIS行業(yè)需求；4)教學(xué)模式不恰當(dāng)：GIS教學(xué)受傳統(tǒng)教學(xué)思維的影響，所以導(dǎo)致：①課程內(nèi)容主要是驗(yàn)證性內(nèi)容，實(shí)習(xí)指導(dǎo)書中對(duì)具體的實(shí)現(xiàn)方法做了硬性規(guī)定，學(xué)生機(jī)械地上機(jī)操作，這就失去了培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的機(jī)會(huì)；②實(shí)習(xí)數(shù)據(jù)和實(shí)習(xí)任務(wù)單一，無(wú)法避免學(xué)生抄襲現(xiàn)象的發(fā)生；③課程主要以最終實(shí)習(xí)報(bào)告來(lái)評(píng)定成績(jī)，忽略學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)過(guò)程。

2 改革和實(shí)施

2.1 教學(xué)改革措施

為了解決上述問(wèn)題，本文從課程定位、實(shí)習(xí)內(nèi)容、實(shí)習(xí)項(xiàng)目、教學(xué)模式等方面進(jìn)行系統(tǒng)的改革。

1)明確課程定位。借鑒國(guó)內(nèi)高校GIS專業(yè)的相關(guān)課程設(shè)置[4, 12]，并組織校內(nèi)專家和企業(yè)專家共同修訂課程大綱，制定制圖人才培養(yǎng)方案和實(shí)習(xí)指導(dǎo)書，不再過(guò)分強(qiáng)調(diào)測(cè)繪行業(yè)對(duì)制圖人才的需求。

2)增加GIS建庫(kù)與制圖一體化、綜合性實(shí)習(xí)內(nèi)容。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)制圖主要是以地圖符號(hào)化、地圖整飾、制圖輸出為主要目的，而沒有考慮到后期的數(shù)據(jù)入庫(kù)管理、空間分析、地圖發(fā)布、系統(tǒng)開發(fā)對(duì)數(shù)據(jù)的需求，所以本實(shí)習(xí)重新制定了制圖的作業(yè)流程，加入了后期數(shù)據(jù)處理，使其可以同時(shí)滿足制圖與GIS數(shù)據(jù)建庫(kù)的要求。

3)凝練具有工程實(shí)踐背景的實(shí)習(xí)項(xiàng)目。實(shí)習(xí)項(xiàng)目是以數(shù)據(jù)采集到制圖輸出的完整生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程技術(shù)[13]。這類項(xiàng)目更重視培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力[14-15]，是GIS實(shí)踐教學(xué)體系的有益補(bǔ)充。

為了使學(xué)生更好地了解GIS行業(yè)對(duì)制圖人才的要求，使學(xué)生掌握行業(yè)規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，我院與南京國(guó)圖信息產(chǎn)業(yè)有限公司合作，用來(lái)自該公司的實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目代替原有的實(shí)驗(yàn)，結(jié)合已學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和國(guó)家相關(guān)制圖標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)開發(fā)出了從數(shù)據(jù)采集到制圖輸出完整流程的制圖內(nèi)容。

4)采用開放式教學(xué)模式。開放式教學(xué)模式是為有效培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力為目標(biāo)，以增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和知識(shí)綜合運(yùn)用能力為培養(yǎng)重點(diǎn)，充分調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，注重學(xué)生差異化教育的一種新型教學(xué)模式[13]。

開放式的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容：該實(shí)習(xí)中僅提供制圖的作業(yè)流程和各步驟對(duì)成果的要求，而不對(duì)具體的操作步驟和實(shí)現(xiàn)方法做硬性規(guī)定，讓學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜索、查閱文獻(xiàn)和參考書、小組討論自行解決制圖過(guò)程中的問(wèn)題，可以很好地培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力；同時(shí)實(shí)習(xí)也按照學(xué)生學(xué)習(xí)能力的不同，制定了分層次的實(shí)習(xí)任務(wù)，既有每個(gè)學(xué)生必須完成的基本任務(wù)，又給優(yōu)秀的學(xué)生提供自由發(fā)揮的空間。

開放式的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)時(shí)間：不對(duì)實(shí)習(xí)地點(diǎn)和實(shí)習(xí)時(shí)間做硬性規(guī)定，GIS實(shí)驗(yàn)室全天對(duì)學(xué)生開放，指導(dǎo)教師在實(shí)習(xí)期間全天在實(shí)驗(yàn)室并且QQ全天在線，學(xué)生可以自主決定上機(jī)地點(diǎn)、上機(jī)時(shí)間、教師輔導(dǎo)時(shí)間和輔導(dǎo)方式。但明確規(guī)定階段性成果提交的時(shí)間，截止日期前提醒一次，過(guò)后提交的沒有成績(jī)。

考核方式：該實(shí)習(xí)取消以往只注重實(shí)習(xí)報(bào)告的考核方式，而以實(shí)習(xí)數(shù)據(jù)成果作為成績(jī)的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)數(shù)據(jù)成果創(chuàng)新度的不同予以加分，實(shí)習(xí)報(bào)告也不再一味的重視操作步驟，而強(qiáng)調(diào)整個(gè)作業(yè)流程的設(shè)計(jì)，注重考查學(xué)生的獨(dú)立思考能力、分析問(wèn)題能力、解決問(wèn)題能力、項(xiàng)目管理能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和對(duì)制圖流程的整體把控能力。

2.2 具體實(shí)施

為了培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)綜合運(yùn)用和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，根據(jù)改革方案，特制定如下的實(shí)施辦法：

1)教學(xué)設(shè)計(jì)。采用開放式教學(xué)模式，并且在內(nèi)容組織和作業(yè)流程中考慮數(shù)據(jù)后期GIS建庫(kù)、空間分析、系統(tǒng)開發(fā)、地圖發(fā)布與制圖表達(dá)、地圖輸出的需求，一個(gè)項(xiàng)目貫穿制圖的整個(gè)過(guò)程，教學(xué)設(shè)計(jì)中更加注重知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)，這對(duì)于學(xué)生專業(yè)綜合能力和學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)起到重要的作用。教學(xué)設(shè)計(jì)的前后對(duì)比如表1所示。

2)教學(xué)組織。引入團(tuán)隊(duì)合作和項(xiàng)目管理模式，結(jié)合實(shí)際的工程項(xiàng)目，4～5人一組，組內(nèi)成員自行協(xié)商，分工合作，分組完成不同城市的交通圖制作，下面以沈陽(yáng)城區(qū)圖的項(xiàng)目組織為例，說(shuō)明如表2所示。

3)考核方法。改革后，總成績(jī)=平時(shí)成績(jī)×10%+實(shí)習(xí)答辯×10%+實(shí)習(xí)報(bào)告×30%+實(shí)習(xí)成果×50%。

平時(shí)成績(jī)：占總成績(jī)的10%，每隔3天組織一次階段性驗(yàn)收，學(xué)生需要按照指導(dǎo)書上的時(shí)間節(jié)點(diǎn)完成任務(wù)，可以很好地了解和督促學(xué)生的實(shí)習(xí)進(jìn)展。

表2 沈陽(yáng)城區(qū)圖的項(xiàng)目組織

實(shí)習(xí)答辯：占總成績(jī)的10%，實(shí)習(xí)結(jié)束時(shí)，組織一次實(shí)習(xí)答辯，由4名實(shí)習(xí)指導(dǎo)老師來(lái)?yè)?dān)任評(píng)委，針對(duì)每個(gè)學(xué)生所完成的任務(wù)提兩個(gè)問(wèn)題，以便更好地檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)所做內(nèi)容的理解。

實(shí)習(xí)報(bào)告：占總成績(jī)的30%，實(shí)習(xí)結(jié)束每組需要根據(jù)小組的實(shí)習(xí)成果完成一份實(shí)習(xí)報(bào)告，實(shí)習(xí)報(bào)告要求：①文檔重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)整個(gè)作業(yè)流程的設(shè)計(jì)和設(shè)置，而不是操作步驟；②文檔書寫規(guī)范：所有截圖需要電腦全屏截圖，圖片要清晰，圖片寬度應(yīng)是文檔寬度；打印要墨跡清晰；按照實(shí)習(xí)報(bào)告模板來(lái)組織實(shí)習(xí)報(bào)告，避免大家相互之間抄襲；③實(shí)習(xí)報(bào)告要邏輯清晰，層次清楚。

實(shí)習(xí)成果：占總成績(jī)的50%，實(shí)習(xí)結(jié)束后每組需要提交實(shí)習(xí)成果一份，實(shí)習(xí)成果要求：①加載所有成果數(shù)據(jù)的MXD地圖文檔，并配置成相對(duì)路徑；②所有的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)到地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)中；③地物勾畫準(zhǔn)確，與影像有很好的貼合度；④數(shù)據(jù)沒有拓?fù)溴e(cuò)誤和屬性錯(cuò)誤；⑤地圖配置美觀、合理。

3 教學(xué)效果

經(jīng)過(guò)兩年的實(shí)踐，取得明顯的教學(xué)效果，學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、學(xué)習(xí)能力等都有明顯的提高。經(jīng)過(guò)該實(shí)習(xí)的訓(xùn)練，學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的同學(xué)，在參加全國(guó)GIS技能大賽中獲得三等獎(jiǎng)，參加過(guò)該實(shí)習(xí)的同學(xué)評(píng)價(jià)：“該實(shí)習(xí)在時(shí)間、地點(diǎn)、實(shí)習(xí)步驟上都沒有過(guò)多的限制，通過(guò)小組討論、網(wǎng)絡(luò)搜索、查閱規(guī)范等方式完成該實(shí)習(xí)，自己的學(xué)習(xí)能力、查找資料、分析問(wèn)題和解決軟件問(wèn)題的能力獲得明顯提升?！?/p>

4 應(yīng)用推廣建議

通過(guò)2年的教學(xué)探索，為了達(dá)到更好的教學(xué)效果，在教學(xué)過(guò)程中還應(yīng)該注意以下幾個(gè)問(wèn)題：①工程實(shí)踐項(xiàng)目的選擇：項(xiàng)目選取要難度適中，過(guò)于簡(jiǎn)單，無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力；過(guò)于難，學(xué)生無(wú)從下手，規(guī)定時(shí)間內(nèi)無(wú)法完成實(shí)習(xí)任務(wù)；②要提供所需的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，讓學(xué)生的每一步設(shè)置都有理有據(jù)；③注重階段性檢查，防止學(xué)生在開放的實(shí)習(xí)環(huán)境下，產(chǎn)生偷懶的心理，最后草草完成實(shí)習(xí)任務(wù)。

5 結(jié) 論

實(shí)踐證明，本文提出的面向地理信息科學(xué)專業(yè)的計(jì)算機(jī)制圖實(shí)習(xí)改革模式是行之有效的，不僅增強(qiáng)學(xué)生探索專業(yè)問(wèn)題的興趣，還提高學(xué)生的自學(xué)能力，為學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生提供更加廣闊的空間，使學(xué)生更好地掌握計(jì)算機(jī)制圖的相關(guān)知識(shí)，熟悉和理解GIS行業(yè)數(shù)據(jù)生產(chǎn)的流程，更加關(guān)注數(shù)據(jù)生產(chǎn)細(xì)節(jié)帶來(lái)的數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)生產(chǎn)效率的差別，提高了學(xué)生工程實(shí)踐的能力。該模式特別適用在綜合性強(qiáng)、集中實(shí)踐的課程中進(jìn)一步推廣，如“三維建模實(shí)習(xí)”、“GIS開發(fā)實(shí)習(xí)”“地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)習(xí)”等，同時(shí)對(duì)其他專業(yè)的類似課程也會(huì)起到一定的借鑒作用。

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