風(fēng)景園林專業(yè)GIS技術(shù)類課程教學(xué)的改革與創(chuàng)新——以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)為例

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣州 510640)

近年來，隨著城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，區(qū)域性生態(tài)環(huán)境問題日益凸顯。要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、滿足新型城鎮(zhèn)化的轉(zhuǎn)型需求，就要重視區(qū)域性、宏觀層面的生態(tài)環(huán)境問題。在我國提出的“五位一體”的總體布局中，首次將生態(tài)文明建設(shè)上升到與經(jīng)濟(jì)建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)和社會建設(shè)同等的高度。在此背景下，社會各界對風(fēng)景園林學(xué)科提出了新的發(fā)展要求。

風(fēng)景園林學(xué)作為規(guī)劃、設(shè)計(jì)、保護(hù)、建設(shè)和管理戶外自然和人工境域的綜合性一級學(xué)科，承擔(dān)著建設(shè)生態(tài)文明、平衡人類與自然關(guān)系的重要責(zé)任[1-2]。目前，有關(guān)我國風(fēng)景園林學(xué)科的研究偏重于微觀尺度的設(shè)計(jì)實(shí)踐方面，如風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)、風(fēng)景園林建筑設(shè)計(jì)等。但在新的發(fā)展背景下，我國風(fēng)景園林學(xué)科急需改革和創(chuàng)新，應(yīng)更加注重風(fēng)景園林學(xué)科宏觀尺度的研究與規(guī)劃。地理信息系統(tǒng)(Geographical Information System，以下簡稱GIS)是一門綜合了地理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、測繪遙感學(xué)、環(huán)境科學(xué)、城市科學(xué)、空間科學(xué)和管理科學(xué)等多學(xué)科知識的新興學(xué)科[3]，它是一種基于宏觀視角來分析空間差異特征和景觀格局的有效工具，已在地理學(xué)的教學(xué)和科研中得到廣泛應(yīng)用，它也非常適用于新時(shí)代背景下的風(fēng)景園林學(xué)科。

近年來，GIS技術(shù)在教學(xué)與科研中均受到各學(xué)科的高度重視。為滿足社會對風(fēng)景園林學(xué)科新的需求，筆者探討了將GIS技術(shù)引入風(fēng)景園林專業(yè)教學(xué)的方法。以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)為例，根據(jù)風(fēng)景園林專業(yè)課程結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀，結(jié)合國內(nèi)外風(fēng)景園林領(lǐng)域GIS技術(shù)的研究，通過改革現(xiàn)有課程體系，對專業(yè)課程結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化與創(chuàng)新，為高校風(fēng)景園林學(xué)科的GIS教學(xué)提供參考。

一、國內(nèi)外風(fēng)景園林領(lǐng)域有關(guān)GIS技術(shù)的研究進(jìn)展

在國外，風(fēng)景園林領(lǐng)域?qū)IS技術(shù)的應(yīng)用興起于20世紀(jì)60年代，隨著相關(guān)研究的深入和完善，研究范圍逐漸延伸到風(fēng)景園林領(lǐng)域的多個(gè)方面。有關(guān)文獻(xiàn)顯示，從2006年到2015年間，國外發(fā)表主題為“GIS”及“l(fā)andscape”的SCI核心論文高達(dá)3 167篇，主要集中于景觀生態(tài)學(xué)、城市綠地調(diào)查、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和景觀評價(jià)等方面[4]。在景觀生態(tài)學(xué)方面，有學(xué)者基于GIS技術(shù)處理遙感影像數(shù)據(jù)，對景觀格局及生態(tài)過程進(jìn)行了描述和分析[5]。Fassnacht等[6]從景觀生態(tài)模擬、景觀格局量化分析以及規(guī)劃設(shè)計(jì)等方面入手，將其與GIS技術(shù)相結(jié)合。此外，在景觀生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展層面，也有學(xué)者進(jìn)行了GIS技術(shù)的輔助研究[7]。在城市綠地研究方面，主要集中于分析綠地空間分布特征、量化評估綠化水平、建立城市綠地?cái)?shù)據(jù)庫等。如Stessens等[8]基于GIS工具，對布魯塞爾的綠地可達(dá)性和質(zhì)量進(jìn)行評估，并為相應(yīng)的城市綠地規(guī)劃和決策提供了科學(xué)支持。在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)方面，Cibele等[9]將GIS數(shù)據(jù)與其他相關(guān)公開信息相結(jié)合，評估和分析了瑞典62個(gè)城市的16個(gè)生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)分布及服務(wù)質(zhì)量，以確定多個(gè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的分布模式及各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的相互作用，并為管理者和決策者提供了基于多個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)影響對景觀進(jìn)行合理干預(yù)的思路。

在國內(nèi)，GIS技術(shù)于20世紀(jì)80年代開始在農(nóng)林領(lǐng)域應(yīng)用，近年來在風(fēng)景園林領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。有學(xué)者以中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中檢索到的文獻(xiàn)為數(shù)據(jù)來源，將GIS技術(shù)在風(fēng)景園林中的應(yīng)用分為萌芽期(1994—2003年)、過渡期(2004—2008年)、興盛期(2009年至今)，研究內(nèi)容主要集中在用地適宜性評價(jià)、可達(dá)性分析、三維景觀模擬、可視化分析等方面[10]。用地適宜性評價(jià)作為風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)工作，也是確定規(guī)劃設(shè)計(jì)合理性的重要前提。用地適宜性評價(jià)主要用于綠地系統(tǒng)的規(guī)劃和選址方面，如有學(xué)者通過選取綠地適宜性分析評價(jià)因子，基于GIS技術(shù)的空間分析工具對綠地建設(shè)用地進(jìn)行評價(jià)，以確定綠地的空間布局和適宜性發(fā)展方向[11]。在可達(dá)性分析方面，研究重點(diǎn)集中于城市綠地布局、交通網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和設(shè)施布局等內(nèi)容。基于GIS技術(shù)的可達(dá)性研究方法較為豐富和完善，有緩沖區(qū)分析法、網(wǎng)絡(luò)分析法、OD成本矩陣法等，學(xué)者們可以根據(jù)相應(yīng)的研究內(nèi)容選擇適宜的方法[12]。此外，GIS技術(shù)還可以應(yīng)用于三維模擬、可視化分析以及信息化管理等領(lǐng)域。通過GIS技術(shù)的信息綜合處理能力，對風(fēng)景園林資源數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和管理，以建立GIS數(shù)據(jù)庫，既可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行更加直觀的分析與表達(dá)，也能為信息提供統(tǒng)一的管理平臺，方便信息的查詢和數(shù)據(jù)更新，從而實(shí)現(xiàn)動態(tài)的風(fēng)景園林設(shè)計(jì)規(guī)劃[13]。

目前，國內(nèi)外在風(fēng)景園林領(lǐng)域?qū)IS技術(shù)的運(yùn)用日益廣泛，方法也較為成熟和完善。通過合理運(yùn)用GIS技術(shù)，可以優(yōu)化研究內(nèi)容，制定有針對性的學(xué)科發(fā)展策略，從而為風(fēng)景園林領(lǐng)域提供科學(xué)合理的研究工具，推動風(fēng)景園林學(xué)科進(jìn)一步的發(fā)展。

二、國內(nèi)外風(fēng)景園林專業(yè)GIS技術(shù)類課程教學(xué)的現(xiàn)狀

在國外，大部分開設(shè)風(fēng)景園林專業(yè)的高校都設(shè)置了GIS技術(shù)課程，如哈佛大學(xué)、賓夕法尼亞大學(xué)、威斯康星大學(xué)等，其教學(xué)體系及課程體系都相對完善。在教學(xué)方面，哈佛大學(xué)開設(shè)了地理信息系統(tǒng)的專業(yè)限選課程；在科研方面，從1960年開始，美國高校就運(yùn)用地理信息系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境資源的分析。

在國內(nèi)，關(guān)于GIS技術(shù)的應(yīng)用教學(xué)主要集中于城市規(guī)劃領(lǐng)域，其GIS技術(shù)多為必修課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生將GIS技術(shù)熟練運(yùn)用于城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中，而風(fēng)景園林領(lǐng)域?qū)IS技術(shù)教學(xué)方面的實(shí)踐相對較少。有關(guān)研究顯示，在全國100多所開設(shè)風(fēng)景園林專業(yè)的院校中，排名前20的院校有70%都設(shè)置了GIS技術(shù)相關(guān)課程[14]。《中國大學(xué)及學(xué)科專業(yè)評價(jià)報(bào)告(2017—2018)》顯示，風(fēng)景園林專業(yè)排名前四的大學(xué)分別是北京林業(yè)大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、東南大學(xué)和華南理工大學(xué)。通過對國內(nèi)高校開設(shè)風(fēng)景園林專業(yè)GIS技術(shù)相關(guān)課程的分析，結(jié)果顯示其課程體系普遍存在著一定的問題。首先，GIS技術(shù)相關(guān)課程學(xué)時(shí)較少，導(dǎo)致學(xué)生能夠涉及和掌握的GIS技術(shù)有限。因受教學(xué)條件的限制，大多高校的GIS技術(shù)相關(guān)課程都采取以理論教學(xué)為主、調(diào)研和設(shè)計(jì)為輔的授課模式，缺乏對學(xué)生實(shí)踐及綜合能力的培養(yǎng)。其次，由于缺乏GIS技術(shù)專業(yè)教師，使得課程教學(xué)無法深入，難以與相關(guān)的專業(yè)課程進(jìn)行較好的銜接。最后，大多高校雖獨(dú)立設(shè)置了GIS技術(shù)課程，但未將其融入其他專業(yè)課程中，使得學(xué)生對GIS技術(shù)的運(yùn)用僅停留在基本操作層面，未能將其進(jìn)行綜合運(yùn)用。國內(nèi)部分高校風(fēng)景園林專業(yè)GIS技術(shù)相關(guān)課程見表1。

表1 國內(nèi)部分高校風(fēng)景園林專業(yè)GIS技術(shù)類課程的設(shè)置情況

三、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林專業(yè)課程設(shè)置的改革

改革前，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)未開設(shè)GIS技術(shù)相關(guān)課程，在專業(yè)課程設(shè)置中，基礎(chǔ)理論和設(shè)計(jì)實(shí)踐類課程較多且所占學(xué)時(shí)較長，如“風(fēng)景園林學(xué)概論”“中外風(fēng)景園林史”“景觀生態(tài)學(xué)”等基礎(chǔ)理論類課程共有9門，占288個(gè)學(xué)時(shí)；“風(fēng)景園林設(shè)計(jì)初步”“風(fēng)景園林建筑設(shè)計(jì)”“風(fēng)景園林植物應(yīng)用”等設(shè)計(jì)實(shí)踐類課程共12門，占480個(gè)學(xué)時(shí)。而規(guī)劃類課程較少，且僅有224個(gè)學(xué)時(shí)。在專業(yè)技術(shù)類課程中，也主要以手繪表達(dá)為主，其計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程所占學(xué)時(shí)偏少。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林專業(yè)課程見表2。

表2 改革前華南農(nóng)業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林專業(yè)課程設(shè)置情況

為推進(jìn)風(fēng)景園林學(xué)科發(fā)展，在完善基礎(chǔ)理論類、專業(yè)技術(shù)類和設(shè)計(jì)實(shí)踐類課程的同時(shí)，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)積極加強(qiáng)規(guī)劃類課程的建設(shè)，針對風(fēng)景園林專業(yè)課程結(jié)構(gòu)及教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合國內(nèi)外風(fēng)景園林領(lǐng)域GIS技術(shù)研究進(jìn)展，通過改革現(xiàn)有課程和新增課程，對風(fēng)景園林專業(yè)課程結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化與創(chuàng)新。從第4學(xué)期開始引入GIS技術(shù)課程教學(xué)，在此時(shí)開設(shè)是因?yàn)榻?jīng)過近2年的專業(yè)知識學(xué)習(xí)，學(xué)生對于風(fēng)景園林學(xué)科的理論知識和基礎(chǔ)實(shí)踐有了一定的了解，此時(shí)開始GIS技術(shù)類課程的學(xué)習(xí)，可以將GIS技術(shù)同步運(yùn)用于第5學(xué)期所開設(shè)的“風(fēng)景園林遺產(chǎn)保護(hù)與管理”“風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)”和“景觀格局與生態(tài)規(guī)劃”等專業(yè)課程中，在學(xué)以致用的過程中能夠更快地提升對知識的掌握力。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林專業(yè)新增課程見表3。

四、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林專業(yè)GIS技術(shù)類課程教學(xué)的改革與創(chuàng)新

(一)明確GIS技術(shù)類課程的教學(xué)目標(biāo)

在風(fēng)景園林專業(yè)開設(shè)GIS技術(shù)教學(xué)課程，目的是依托學(xué)科專業(yè)優(yōu)勢，培養(yǎng)兼?zhèn)滹L(fēng)景園林和地理信息系統(tǒng)學(xué)科知識的多層次、全方位的復(fù)合型應(yīng)用人才[15]。通過GIS技術(shù)教學(xué)，學(xué)生可以了解熟悉GIS的數(shù)據(jù)編輯及管理、空間分析等功能，并能夠?qū)⑾嚓P(guān)技能熟練運(yùn)用于風(fēng)景園林規(guī)劃實(shí)際設(shè)計(jì)中，使風(fēng)景園林專業(yè)教學(xué)更具融合性和創(chuàng)新性。

(二)優(yōu)化GIS技術(shù)類課程的教學(xué)內(nèi)容

開展GIS技術(shù)課程教學(xué)，應(yīng)注重理論與實(shí)際相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科融合教學(xué)。GIS技術(shù)所涉及的知識面較廣，且對于非地理信息系統(tǒng)專業(yè)的學(xué)生來說，要熟練掌握運(yùn)用GIS技術(shù)的難度更大，如對空間數(shù)據(jù)處理、拓?fù)潢P(guān)系、三維模擬等。如果單純進(jìn)行理論教學(xué)，會使學(xué)生的知識框架零散。因此，在講授GIS技術(shù)基礎(chǔ)理論知識時(shí)，需要通過與其他專業(yè)課程相融合的實(shí)踐教學(xué)來加深對其知識點(diǎn)的理解，讓學(xué)生在實(shí)踐訓(xùn)練過程中記憶和串聯(lián)課程內(nèi)容，在學(xué)以致用中逐漸熟悉和掌握GIS技術(shù)理論，從而形成一個(gè)完整的知識框架。

(三)采取多種教學(xué)方式

對于風(fēng)景園林專業(yè)來說，開展將GIS技術(shù)理論與實(shí)際相結(jié)合的教學(xué)是具有一定難度的。所以，應(yīng)積極探索適合的教學(xué)方式，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。例如，在GIS技術(shù)理論課程教學(xué)中，可以采取學(xué)生小組討論的方式，讓學(xué)生在相互交流中探討自身對知識點(diǎn)的理解及具體問題的解決辦法；在GIS技術(shù)實(shí)踐課程中，應(yīng)采取案例研究、課題設(shè)計(jì)、實(shí)地調(diào)查等方式，讓學(xué)生繪制相應(yīng)的分析圖，通過課堂匯報(bào)來展示成果，讓學(xué)生在互動和參與過程中培養(yǎng)起對GIS技術(shù)的興趣。此外，還可以通過建立網(wǎng)絡(luò)GIS技術(shù)教學(xué)系統(tǒng)，引進(jìn)精品網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課程，構(gòu)建師生網(wǎng)絡(luò)互動平臺，開放網(wǎng)絡(luò)資源以實(shí)現(xiàn)教學(xué)的多元性、互動性和創(chuàng)新性，最大限度激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新思維[16]。

表3 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林專業(yè)新增課程與課程增設(shè)內(nèi)容的情況

(四)改革課程考核模式

GIS技術(shù)課程主要培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用GIS技術(shù)處理與解決實(shí)際問題的能力，因此該課程的考核應(yīng)采取考查形式?？己顺煽兎譃槠綍r(shí)成績和期末成績兩部分，其中，平時(shí)成績考核內(nèi)容為課后布置的相關(guān)課程練習(xí)；期末考核則結(jié)合相關(guān)規(guī)劃設(shè)計(jì)的課程內(nèi)容，要求學(xué)生運(yùn)用GIS技術(shù)對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并繪制出相應(yīng)的分析圖等，分析圖的質(zhì)量是成績評定的標(biāo)準(zhǔn)。

(五)加強(qiáng)任課教師隊(duì)伍建設(shè)

對于風(fēng)景園林專業(yè)教師而言，多數(shù)都不具備地理信息系統(tǒng)專業(yè)背景，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足，對GIS技術(shù)的教學(xué)能力相對薄弱。近年來，隨著GIS技術(shù)在風(fēng)景園林領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，該專業(yè)對GIS技術(shù)應(yīng)用的需求也不斷增加。因此，任課教師需要不斷的學(xué)習(xí)，積極參與相關(guān)實(shí)踐項(xiàng)目來完善自己的知識儲備，提升自身的教學(xué)水平。學(xué)院也應(yīng)積極引進(jìn)GIS專業(yè)的高水平人才，強(qiáng)化專業(yè)團(tuán)隊(duì)的師資力量。同時(shí)，學(xué)院還應(yīng)對現(xiàn)有師資隊(duì)伍進(jìn)行培訓(xùn)，不斷強(qiáng)化教師的專業(yè)水平，從而更好地滿足學(xué)科發(fā)展和教學(xué)的需要。

五、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林專業(yè)GIS技術(shù)類課程教學(xué)改革的成效

近年來，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林專業(yè)結(jié)合實(shí)際教學(xué)情況，逐步將GIS技術(shù)引入到專業(yè)相關(guān)課程中，同時(shí)在最新的專業(yè)人才培養(yǎng)方案中，也對專業(yè)課程結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相關(guān)調(diào)整。GIS技術(shù)類課程的引入，彌補(bǔ)了現(xiàn)階段風(fēng)景園林專業(yè)課程教學(xué)的局限，取得了一定的成效。

(一)教學(xué)內(nèi)容多樣化，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

將GIS技術(shù)類課程知識與傳統(tǒng)課堂理論講授相結(jié)合，使學(xué)生能夠更好地掌握GIS技術(shù)，并利用其解決專業(yè)課程設(shè)計(jì)中所遇到的相關(guān)問題，既提高了學(xué)習(xí)效率，也激發(fā)了學(xué)生求知的欲望；同時(shí)，通過多學(xué)科交叉滲透，融入實(shí)際案例數(shù)據(jù)的獲取與分析，使學(xué)生感受到學(xué)科知識間的關(guān)聯(lián)性和趣味性，激發(fā)了濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

(二)研究角度空間化，增強(qiáng)了學(xué)生的空間思維能力

風(fēng)景園林專業(yè)課程注重培養(yǎng)學(xué)生的空間感知能力，尤其是設(shè)計(jì)類課程，要求學(xué)生制作工作模型來加深對空間的感知，但其耗費(fèi)的時(shí)間和金錢成本過高。而GIS技術(shù)可以幫助學(xué)生在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，將其研究視角從單一的平面分析和布局設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向二維平面和三維空間，能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力。例如在“風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)”課程中，運(yùn)用GIS技術(shù)對設(shè)計(jì)場地進(jìn)行前期的地形、高程和坡度等分析，這樣在設(shè)計(jì)中學(xué)生可以更好地感受場地的空間特征，提高設(shè)計(jì)的靈活性和合理性。

(三)分析方法可視化，豐富了課程教學(xué)成果

隨著GIS技術(shù)與大數(shù)據(jù)的融合發(fā)展，GIS技術(shù)能夠引導(dǎo)學(xué)生在方案設(shè)計(jì)表達(dá)時(shí)由Photoshop、CAD和AI等傳統(tǒng)工具向GIS的可視化分析工具轉(zhuǎn)變。如在“景觀格局與生態(tài)規(guī)劃”課程中，加入基于GIS技術(shù)的景觀生態(tài)模擬和景觀格局量化分析，既增強(qiáng)了設(shè)計(jì)方案的可視化表達(dá)，也提供了多樣的研究內(nèi)容和視角，從學(xué)生提交的作業(yè)來看，其方案的表達(dá)和內(nèi)容都有了很大的提升，進(jìn)一步反映出課程教學(xué)成果的優(yōu)化成效。

高校風(fēng)景園林專業(yè)GIS技術(shù)類課程教學(xué)的改革與創(chuàng)新，不僅有利于教學(xué)和科研的開展，同時(shí)在GIS技術(shù)支持下，能夠促進(jìn)風(fēng)景園林學(xué)科的全面發(fā)展。目前，我國高校風(fēng)景園林專業(yè)GIS技術(shù)類課程教學(xué)由于缺乏經(jīng)驗(yàn)以及對教學(xué)方法的探索較少，導(dǎo)致教學(xué)仍存在許多不足，無法達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。所以，各高校還應(yīng)回歸到最基本的課程結(jié)構(gòu)和教學(xué)體系的完善中，突破風(fēng)景園林專業(yè)GIS技術(shù)在專業(yè)課程教學(xué)中應(yīng)用的瓶頸，以實(shí)現(xiàn)多層次、全方位復(fù)合型應(yīng)用人才的培養(yǎng)目標(biāo)。