應(yīng)用型本科院校城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)GIS課程改革初探
——以金陵科技學(xué)院為例

苑惠麗，李吉英

（1.金陵科技學(xué)院建筑工程學(xué)院，江蘇 南京 211169；2.濱州學(xué)院建筑工程學(xué)院，山東 濱州 256603）

地理信息系統(tǒng)（Geography Information System，GIS）是一門集計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(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)等于一體的新興邊緣學(xué)科。它既是一個(gè)學(xué)科，也是一門技術(shù)。其先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)，使之在城鄉(xiāng)規(guī)劃、風(fēng)景園林等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用[1]，如在城市規(guī)劃的現(xiàn)狀調(diào)研和分析、規(guī)劃設(shè)計(jì)和實(shí)施以及評價(jià)和監(jiān)督階段都發(fā)揮著重要的作用。GIS專題地圖、三維模擬為規(guī)劃成果提供了豐富的表達(dá)方式[2，3]，網(wǎng)絡(luò)GIS的出現(xiàn)為規(guī)劃成果的分析論證及公眾參與提供了廣闊空間，促進(jìn)了城市規(guī)劃新思想新方法的發(fā)展，給城市規(guī)劃工作帶來了一系列的影響和沖擊，實(shí)現(xiàn)了規(guī)劃分析的廣泛性、論證的嚴(yán)謹(jǐn)性和成果的彈性。因此，國內(nèi)各大院校中城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)都相繼開設(shè)了GIS課程[3]。

GIS作為地理信息系統(tǒng)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，理論體系龐大，基本知識點(diǎn)較多，有大量的學(xué)時(shí)作為承載，理論與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，且有配套的計(jì)算機(jī)、地理學(xué)等課程，為達(dá)到有效的教學(xué)目的奠定了基礎(chǔ)。但對于城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)來說，該課程一般作為專業(yè)限選課存在，學(xué)時(shí)有限，對于教師授課和學(xué)生學(xué)習(xí)都帶來很大挑戰(zhàn)。而應(yīng)用型本科院校是以培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)技能型人才為使命，培養(yǎng)出來的學(xué)生畢業(yè)后要能更快把學(xué)校理論知識實(shí)踐運(yùn)用到實(shí)際工作中，為社會創(chuàng)造新的價(jià)值。因此，在地方院校向應(yīng)用轉(zhuǎn)型發(fā)展的大環(huán)境下，調(diào)整該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和手段，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)讓非GIS專業(yè)的學(xué)生掌握實(shí)實(shí)在在的GIS技能尤為重要。

1 國內(nèi)外城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)GIS課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 GIS課程特點(diǎn)

GIS課程具有較強(qiáng)的理論性和技術(shù)性，課程的基本特點(diǎn)主要有：

①理論性強(qiáng)，基本概念多，比較抽象，如信息、投影等，課程內(nèi)容涉及一定數(shù)量的分析方法，如疊加分析、網(wǎng)絡(luò)分析等，特別是網(wǎng)絡(luò)分析原理比較復(fù)雜，需要扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)作為鋪墊；

②實(shí)踐操作性強(qiáng)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，熟練掌握基本理論后，還必須掌握常用GIS軟件的操作，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；

③多學(xué)科融合交叉，知識更新快，GIS是一門多學(xué)科融合交叉的綜合性學(xué)科，結(jié)合了地理學(xué)與地圖學(xué)以及遙感和計(jì)算機(jī)科學(xué)，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新概念及建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）[4]、城市信息模型（City Information Modeling，CIM）[5-8]等新模型的出現(xiàn)，GIS知識更新加快，其在各行各業(yè)的應(yīng)用更加廣泛。

1.2 城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)GIS課程開設(shè)情況

目前，國內(nèi)高等學(xué)校城市規(guī)劃專業(yè)培養(yǎng)人才的目標(biāo)基本上分為兩個(gè)大方向：一是以側(cè)重物質(zhì)形態(tài)規(guī)劃為主，對建筑形態(tài)、空間分析和成果表達(dá)能力要求相對較高，屬于工學(xué)一級學(xué)科建筑學(xué)下的二級學(xué)科城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)；二是以側(cè)重區(qū)域規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)地理為主，要求具有較強(qiáng)的宏觀分析尤其是數(shù)據(jù)處理分析的能力，屬于理學(xué)一級學(xué)科地理學(xué)下的二級學(xué)科人文地理。GIS技術(shù)在兩個(gè)不同方向上的應(yīng)用區(qū)別很大，前者側(cè)重于對GIS的空間分析及其專題地圖方面的功能應(yīng)用，而后者更側(cè)重于GIS對海量數(shù)據(jù)的處理能力[3]。參考國內(nèi)不同層次高校（南京大學(xué)、魯東大學(xué)等）發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)專業(yè)方向的人才培養(yǎng)方案中都開設(shè)了GIS相關(guān)課程以及其配套課程遙感概論等。

金陵科技學(xué)院城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)為建筑學(xué)科下的二級學(xué)科，自2012年開設(shè)《GIS與數(shù)字城市》專業(yè)課程，作為GIS課程的雛形，介紹地理信息系統(tǒng)的一些最基本的理論、方法和應(yīng)用實(shí)例，討論地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)如何進(jìn)行存貯、更新、查詢、分析處理和綜合應(yīng)用，之后不斷發(fā)展，積極響應(yīng)國家提出“引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變”的號召，金陵科技學(xué)院建筑系城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)準(zhǔn)確定位，明確目標(biāo)，在創(chuàng)辦新興應(yīng)用型大學(xué)的理念指導(dǎo)下付出積極的探索和實(shí)踐，在2015級人才培養(yǎng)方案修訂中將課程名稱改為《GIS在城鄉(xiāng)規(guī)劃中的應(yīng)用》，課程內(nèi)容在隨后幾年中逐步修訂。

2 金陵科技學(xué)院城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)GIS課程教學(xué)的改革與創(chuàng)新

2.1 科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容

2.1.1 教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化，突出重點(diǎn)

GIS作為城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)的專業(yè)限選課，共32課時(shí)，課時(shí)少而知識點(diǎn)多，概念抽象，分析方法繁多。針對龐大的GIS理論體系，以實(shí)現(xiàn)GIS的應(yīng)用性為原則，突出重點(diǎn)，進(jìn)行模塊化教學(xué)，按照課程內(nèi)容可分為三個(gè)教學(xué)模塊（下表）：第一模塊為GIS的基本理論，包括GIS的基本概念、基本功能，以及GIS可以應(yīng)用在城鄉(xiāng)規(guī)劃的哪些方面，初步介紹課程使用的軟件平臺；第二模塊是常用的GIS分析技術(shù)，包括疊加分析、緩沖區(qū)分析等，結(jié)合日常規(guī)劃業(yè)務(wù)，利用科研項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行理論與實(shí)踐的結(jié)合；第三模塊對GIS軟件平臺的進(jìn)一步應(yīng)用，包括三維分析、交通網(wǎng)絡(luò)分析等，同樣結(jié)合教師的科研項(xiàng)目進(jìn)行講述。通過將GIS課程分為三大模塊，內(nèi)容之間緊密相連，層次分明，可使學(xué)生對本課程理論體系有全面清晰的認(rèn)識和理解。

2.1.2 知識體系更新

GIS作為一門新興學(xué)科，隨著遙感技術(shù)發(fā)展帶來的海量數(shù)據(jù)源和計(jì)算機(jī)技術(shù)的更新?lián)Q代，GI經(jīng)歷著快速的知識和技術(shù)更新。軟件方面，以ArcGIS為例，2019年3月的推出的10.7版本與之前的版本比較，對BIM的支持從底層到應(yīng)用全面優(yōu)化，尤其是Web端三維應(yīng)用ArcGIS Urban提供了完整的城市規(guī)劃解決方案。因此，在教學(xué)中可以將GIS最新的研究進(jìn)展、新技術(shù)、新應(yīng)用整合到教學(xué)內(nèi)容中，提高理論和實(shí)踐的結(jié)合。

2.1.3 教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際科研項(xiàng)目結(jié)合

在知識點(diǎn)的講授中，緊緊圍繞學(xué)校城鄉(xiāng)規(guī)劃省級重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)內(nèi)容，將中小城市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展規(guī)劃、城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與綠地規(guī)劃建設(shè)、城鄉(xiāng)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃與集約型建設(shè)、城市地下空間規(guī)劃設(shè)計(jì)、新城鎮(zhèn)和新型美麗鄉(xiāng)村規(guī)劃設(shè)計(jì)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)歷史文化遺產(chǎn)保護(hù)等重點(diǎn)內(nèi)容充分融入課堂教學(xué)以體現(xiàn)學(xué)校城鄉(xiāng)規(guī)劃應(yīng)用型人才培養(yǎng)特色。在案例講解中，側(cè)重篩選南京市鄉(xiāng)鎮(zhèn)和周邊中小城市交通規(guī)劃、建筑容積率確定、用地適宜性評價(jià)、基礎(chǔ)設(shè)施選址等實(shí)際問題作為相關(guān)案例。如在講授地形分析和構(gòu)建時(shí)，可結(jié)合教師在研項(xiàng)目，根據(jù)項(xiàng)目對三維地形模擬的需求，利用項(xiàng)目中CAD格式的地形數(shù)據(jù)講解如何將其他數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為可以進(jìn)行定量分析的Shapefile數(shù)據(jù)；如何將高程點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為等高線數(shù)據(jù)；如何將等高線轉(zhuǎn)換為直觀顯示地形的DEM、坡度、坡向等（下圖）。GIS軟件進(jìn)一步拓展了學(xué)生對利用GIS技術(shù)進(jìn)行地形可視化直觀性的理解。

2.2 教學(xué)方法改進(jìn)

依據(jù)GIS課程特點(diǎn)，經(jīng)過長期的教學(xué)研究和教學(xué)實(shí)踐，形成了有效的教學(xué)方法，活躍了課堂氣氛，提高了課堂授課效果，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

2.2.1 課堂教學(xué)模式改進(jìn)

目前GIS課堂教學(xué)多是將多媒體理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐過程分開，在完成理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，再進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)，導(dǎo)致理論和實(shí)踐內(nèi)容教學(xué)不同步。因此，為及時(shí)讓學(xué)生理解抽象的理論內(nèi)容，將教學(xué)內(nèi)容全部在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行講授，在講解抽象的概念和方法時(shí)，隨時(shí)在軟件平臺上進(jìn)行現(xiàn)場演示，穿插案例教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生融入課堂教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增加自主討論環(huán)節(jié)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，從而提高該課程的教學(xué)水平。

GIS課程模塊內(nèi)容設(shè)置表

地形特征表達(dá)圖

2.2.2 課程網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)

傳統(tǒng)的教學(xué)模式使老師與學(xué)生之間的交流僅限于課堂或課間的短暫時(shí)間，課下單獨(dú)交流既增加了老師和學(xué)生的時(shí)間成本，也不利于學(xué)生課后問題的解決以及教師對課堂教學(xué)效果的評估和掌握。利用本課程作為校級優(yōu)秀課程進(jìn)行建設(shè)這一契機(jī)，通過GIS課程網(wǎng)絡(luò)平臺，不僅可以實(shí)現(xiàn)師生互動和答疑，而且教師可以將教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)大綱、多媒體課件以及本學(xué)科領(lǐng)域最新進(jìn)展等資料上傳至網(wǎng)絡(luò)平臺，使學(xué)生及時(shí)了解課程進(jìn)展，建立師生之間的交流平臺。

2.3 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

《GIS在城鄉(xiāng)規(guī)劃中的應(yīng)用》課程的實(shí)踐性強(qiáng)，實(shí)踐教學(xué)是教學(xué)環(huán)節(jié)中的重要部分，是提高學(xué)生實(shí)踐操作能力、培養(yǎng)應(yīng)用型人才的重要環(huán)節(jié)。結(jié)合學(xué)校的實(shí)際情況，主要從以下兩個(gè)方面加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)。

2.3.1 改善實(shí)踐教學(xué)條件

在教學(xué)各項(xiàng)經(jīng)費(fèi)緊張的情況下，每年按照計(jì)劃增加測量與GIS實(shí)驗(yàn)室軟、硬件設(shè)施的投入，初步建立了大數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)室，購置一批高性能計(jì)算機(jī)并組建了局域網(wǎng)，極大提高了數(shù)據(jù)處理速度，滿足學(xué)生上機(jī)實(shí)踐需要。另外，通過政府采購和校企合作等方式，購置了各種GIS軟件，如MapGIS 10.3、虛擬城市軟件仿真平臺GeoSpace等，滿足學(xué)生利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種GIS實(shí)踐操作的需要。

2.3.2 完善實(shí)踐教學(xué)考核制度

鑒于該課程內(nèi)容和知識體系的綜合性及實(shí)踐性，評價(jià)方法突破傳統(tǒng)的成績評價(jià)手段，重點(diǎn)放在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)態(tài)度上，定性分析與定量分析相結(jié)合，重視學(xué)習(xí)過程中的主動性、創(chuàng)造性與積極性，該考核方法需要教師在整個(gè)教學(xué)過程中注意觀察和做好記錄，把學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)表現(xiàn)和其他考核成績相互結(jié)合，給予學(xué)生多方面的評價(jià)。

因此，考核方式采用上機(jī)大作業(yè)的方式，結(jié)合上機(jī)成績以及平時(shí)成績綜合評定，通過實(shí)際操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告綜合評定實(shí)驗(yàn)成績，學(xué)習(xí)態(tài)度與考勤記錄占10%，操作規(guī)范與上機(jī)技能占20%，基本要求與完成程度占70%。

3 結(jié)語

本文結(jié)合學(xué)校城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)GIS課程實(shí)際情況、GIS技術(shù)在城鄉(xiāng)規(guī)劃中的應(yīng)用趨勢以及應(yīng)用型本科院校人才培養(yǎng)目標(biāo)，在總結(jié)GIS理論框架與特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，分析應(yīng)用型本科院校GIS課程教學(xué)現(xiàn)狀，針對以上教學(xué)問題，結(jié)合學(xué)校長期的教學(xué)研究和教學(xué)實(shí)踐，重點(diǎn)從科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法改進(jìn)和加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)三個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)改革探索，并將這些具體措施實(shí)施于實(shí)際教學(xué)中，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得較好的教學(xué)效果，可為同等院校地圖學(xué)教學(xué)方法改革提供參考。