提升學(xué)生創(chuàng)新能力的GIS教學(xué)改革與實(shí)踐

摘要：?基于大數(shù)據(jù)時(shí)代城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)GIS課程教學(xué)改革的相關(guān)思考，結(jié)合華南理工大學(xué)建筑學(xué)院十多年來(lái)GIS課程及城市規(guī)劃設(shè)計(jì)相關(guān)課程協(xié)同教學(xué)改革的探索，通過積極引介前沿動(dòng)態(tài)、專業(yè)課程協(xié)同教學(xué)、互動(dòng)教學(xué)實(shí)踐、創(chuàng)新性綜合實(shí)驗(yàn)等教學(xué)改革實(shí)踐，對(duì)相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教改成果進(jìn)行系統(tǒng)梳理，探索提升學(xué)生創(chuàng)新能力的GIS教學(xué)改革實(shí)施路徑。實(shí)踐表明，相關(guān)教改措施對(duì)提升建筑類專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新復(fù)合型人才培養(yǎng)具有良好的效果。

關(guān)鍵詞：GIS;城鄉(xiāng)規(guī)劃;教學(xué)實(shí)踐;大數(shù)據(jù)

中圖分類號(hào)：G6420;TU984?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A?? 文章編號(hào)：1005-2909（2020）05-0089-07

地理信息系統(tǒng) （Geography Information System，以下簡(jiǎn)稱為GIS）是一門集計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測(cè)繪遙感、環(huán)境科學(xué)、城市科學(xué)、空間科學(xué)、管理科學(xué)等為一體的新興學(xué)科，應(yīng)用于城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)領(lǐng)域各個(gè)方面，其作為規(guī)劃輔助分析工具已得到相關(guān)行業(yè)的普遍認(rèn)可。由于不同學(xué)科的特點(diǎn)各不相同，在教學(xué)安排上應(yīng)根據(jù)不同專業(yè)探索適宜的GIS教學(xué)模式，并隨大數(shù)據(jù)時(shí)代及社會(huì)對(duì)人才創(chuàng)新能力的要求，與時(shí)俱進(jìn)逐步調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和方法。建筑院校的GIS課程教學(xué)更要體現(xiàn)其專業(yè)特點(diǎn)，注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力。

數(shù)字化時(shí)代的城鄉(xiāng)規(guī)劃教學(xué)要求學(xué)生具有將所學(xué)的各類知識(shí)相互滲透、移植、融會(huì)貫通的綜合能力，因此，在保持規(guī)劃設(shè)計(jì)知識(shí)和技能訓(xùn)練方面?zhèn)鹘y(tǒng)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，應(yīng)積極探索新的教學(xué)模式與方法。同濟(jì)大學(xué)吳志強(qiáng)院士認(rèn)為，人工智能應(yīng)用是城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)科的時(shí)代標(biāo)志性變革[1]，東南大學(xué)王建國(guó)院士提出，應(yīng)從理性規(guī)劃的視角看城市設(shè)計(jì)發(fā)展的四代范型[2]。近20多年來(lái)，在

智慧城市、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)及人工智能日益發(fā)展的背景下，數(shù)字技術(shù)正在深刻改變城鄉(xiāng)規(guī)劃的專業(yè)認(rèn)識(shí)、工作流程和實(shí)操方法，如果順勢(shì)而為，適時(shí)而恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用數(shù)字技術(shù)，未來(lái)的建筑設(shè)計(jì)、城鄉(xiāng)規(guī)劃等領(lǐng)域可能會(huì)產(chǎn)生革命性的躍升。因此，建筑、城鄉(xiāng)規(guī)劃及風(fēng)景園林專業(yè)相關(guān)課程教學(xué)也應(yīng)順應(yīng)時(shí)代潮流，積極探索創(chuàng)新人才培養(yǎng)的多元化路徑。

筆者在華南理工大學(xué)建筑學(xué)院承擔(dān)GIS及城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)相關(guān)課程的教學(xué)工作，執(zhí)教多年來(lái)一直努力探索建筑院校城規(guī)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)，并基于應(yīng)用與創(chuàng)新能力培養(yǎng)持續(xù)開展GIS課程教學(xué)改革，探索有限課時(shí)內(nèi)如何更好地將GIS課程基本理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用緊密結(jié)合，全面增強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立思考和應(yīng)用創(chuàng)新的能力，謹(jǐn)以此文拋磚引玉，和業(yè)內(nèi)同行進(jìn)行交流。

一、城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)GIS課程教學(xué)創(chuàng)新的思考

對(duì)于城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)GIS課程或與新技術(shù)應(yīng)用相關(guān)的教學(xué)改革，國(guó)內(nèi)高校不少同行從多個(gè)角度已展開各類創(chuàng)新實(shí)踐探索。例如，清華大學(xué)龍瀛[3]

提出數(shù)據(jù)增強(qiáng)設(shè)計(jì)（DAD）這一規(guī)劃設(shè)計(jì)新方法，以定量城市分析為驅(qū)動(dòng)，通過數(shù)據(jù)分析、建模、預(yù)測(cè)等手段，為規(guī)劃設(shè)計(jì)的全過程提供調(diào)研、分析、方案設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、追蹤等支持工具，東南大學(xué)楊俊宴[4]結(jié)合教學(xué)和研究實(shí)踐歸納大數(shù)據(jù)研究的3個(gè)層次，提出動(dòng)、靜、顯、隱4種城市大數(shù)據(jù)的應(yīng)用范式，廈門大學(xué)李淵[5]建議以課堂教學(xué)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目訓(xùn)練、實(shí)踐教學(xué)“三位一體”教學(xué)體系逐步取代傳統(tǒng)教學(xué)模式，南京大學(xué)甄峰、秦蕭[6]團(tuán)隊(duì)探討多源數(shù)據(jù)支撐下的城市規(guī)劃主要內(nèi)容與數(shù)據(jù)應(yīng)用方向，福州大學(xué)李苗裔[7]結(jié)合傳統(tǒng)城鄉(xiāng)規(guī)劃流程，以規(guī)劃數(shù)據(jù)生命周期的視角構(gòu)建一套數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的城市規(guī)劃新技術(shù)支持框架等。

建設(shè)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科（簡(jiǎn)稱“雙一流”建設(shè)）是建設(shè)高等教育強(qiáng)國(guó)和實(shí)現(xiàn)人力資源強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的必然選擇和重要舉措。中國(guó)教育學(xué)會(huì)第八屆理事會(huì)會(huì)長(zhǎng)鐘秉林指出，現(xiàn)代本科教育不僅是一個(gè)獨(dú)立的辦學(xué)層次，其自身也在發(fā)展中逐步形成了由多種人才培養(yǎng)類型（如學(xué)術(shù)型、應(yīng)用型、復(fù)合型等）組成的教育體系，以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)本科人才的多樣化需求和社會(huì)公眾對(duì)本科教育的個(gè)性化選擇[8]。因此，本科階段的學(xué)生科研能力培養(yǎng)越來(lái)越受到重視。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代和GIS 技術(shù)的發(fā)展以及社會(huì)對(duì)城鄉(xiāng)規(guī)劃畢業(yè)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的要求，探索面向城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)GIS課程教學(xué)創(chuàng)新實(shí)踐模式是一項(xiàng)意義深遠(yuǎn)的研究課題。城鄉(xiāng)規(guī)劃是個(gè)復(fù)雜而綜合的系統(tǒng)，是對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的引導(dǎo)和控制，是對(duì)城市建設(shè)和發(fā)展的有效指導(dǎo)和調(diào)控，其教學(xué)體系的與時(shí)俱進(jìn)也是整個(gè)行業(yè)發(fā)展中至關(guān)重要的一環(huán)。在當(dāng)前城市轉(zhuǎn)型發(fā)展和大數(shù)據(jù)的新形勢(shì)下，城鄉(xiāng)規(guī)劃被賦予更加豐富的內(nèi)涵，新的教學(xué)體系能否科學(xué)合理地引導(dǎo)學(xué)生逐步學(xué)習(xí)科學(xué)規(guī)劃的方法，需從工具理性和價(jià)值理性兩方面進(jìn)行考量，需要多學(xué)科的介入和交融，因此，更需要在理論創(chuàng)新和教學(xué)改革方面給予更多的關(guān)注和支持。

伴隨全社會(huì)不可逆轉(zhuǎn)的信息化進(jìn)程，數(shù)據(jù)獲取的成本和門檻不斷降低，數(shù)據(jù)時(shí)代的核心并不是如何積累數(shù)據(jù)，而是如何使用數(shù)據(jù)，這也將成為城市規(guī)劃轉(zhuǎn)型與變革的一個(gè)關(guān)鍵支點(diǎn)[9]。盡管近年來(lái)各類城市大數(shù)據(jù)研究取得突出成績(jī)，但大數(shù)據(jù)在城鄉(xiāng)規(guī)劃教學(xué)和設(shè)計(jì)實(shí)踐中的應(yīng)用還在探索中，正如東南大學(xué)楊俊宴指出的“應(yīng)避免技術(shù)至上的傾向”，社會(huì)需要真正應(yīng)用大數(shù)據(jù)對(duì)城市規(guī)劃本身進(jìn)行更多的深度研究，充分利用大數(shù)據(jù)分析解決城市大問題。因此，面對(duì)當(dāng)前大數(shù)據(jù)時(shí)代的沖擊，地理空間大數(shù)據(jù)的急劇增長(zhǎng)帶來(lái)GIS領(lǐng)域的變革，相應(yīng)的教學(xué)體系也應(yīng)積極做出響應(yīng)，高等教育層面則應(yīng)多方協(xié)同，探索培養(yǎng)創(chuàng)新人才的多元化路徑。筆者結(jié)合多年教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)，從以下3個(gè)方面提出教學(xué)改革的思考和建議。

（一）注重方法論課程，積極主動(dòng)完善人才培養(yǎng)方案

城鄉(xiāng)規(guī)劃作為一級(jí)學(xué)科，人才培養(yǎng)方案是專業(yè)建設(shè)發(fā)展的總綱，需詳細(xì)規(guī)定專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)習(xí)要求、專業(yè)課程體系、本科課程教學(xué)安排等內(nèi)容，因此，人才培養(yǎng)方案制訂得科學(xué)與否直接影響人才培養(yǎng)質(zhì)量。在保證傳統(tǒng)設(shè)計(jì)課程基本功訓(xùn)練的同時(shí)，應(yīng)積極納入方法論相關(guān)課程，如社會(huì)調(diào)研方法、空間認(rèn)知、統(tǒng)計(jì)分析等。在維持和延續(xù)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)課的前提下，加強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類課程建設(shè)、前沿動(dòng)態(tài)專題講座等。

（二）理論與實(shí)踐結(jié)合，重視課堂教學(xué)創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

GIS本身作為一級(jí)學(xué)科，其理論知識(shí)體系龐雜，對(duì)于建筑院校學(xué)生來(lái)說(shuō)，GIS學(xué)習(xí)有一定困難，因此，理論部分和上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)的合理分配尤為重要，需結(jié)合各建筑院校課程體系的特點(diǎn)量身定制。關(guān)鍵的一環(huán)是培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，將創(chuàng)新方法與專業(yè)知識(shí)充分融合，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)展開相關(guān)思維訓(xùn)練，結(jié)合大數(shù)據(jù)時(shí)代的新特點(diǎn)，學(xué)生自己采集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，并注重?cái)?shù)據(jù)分析的邏輯，分模塊學(xué)習(xí)核心技能，學(xué)以致用，以應(yīng)用操作為主，逐步提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（三）鼓勵(lì)學(xué)生參與課外科研，培養(yǎng)創(chuàng)新精神

實(shí)踐教學(xué)具有單純課堂教學(xué)不可替代的獨(dú)特功能，ArcGIS是一個(gè)龐大的軟件，需結(jié)合應(yīng)用實(shí)踐方能逐步掌握，因此，建筑類院校GIS課程教學(xué)目標(biāo)主要是引導(dǎo)學(xué)生了解GIS并逐步領(lǐng)略GIS空間分析的強(qiáng)大功能，從而引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)其主觀能動(dòng)性，結(jié)合課外科研課題或工程實(shí)踐活學(xué)活用，全方位培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

二、華工建院的GIS課程教學(xué)改革實(shí)踐

華南理工大學(xué)建筑學(xué)院的GIS課程已持續(xù)開設(shè)20多年，結(jié)合城市規(guī)劃專業(yè)評(píng)估要求一直設(shè)置為城規(guī)專業(yè)核心課程，并同步設(shè)置為風(fēng)景園林專業(yè)必修、建筑設(shè)計(jì)專業(yè)選修課。筆者自2003年以來(lái)一直承擔(dān)GIS課程教學(xué)工作，并同步講授城市設(shè)計(jì)概論、總體規(guī)劃、畢業(yè)設(shè)計(jì)等相關(guān)設(shè)計(jì)類課程，近年來(lái)結(jié)合學(xué)界、業(yè)界大數(shù)據(jù)研究的最新發(fā)展，

更新和調(diào)整相應(yīng)教學(xué)內(nèi)容，主要從以下五方面開展教學(xué)改革。

（一）積極開展行業(yè)前沿動(dòng)態(tài)引介工作

結(jié)合2017年學(xué)院一級(jí)學(xué)科教學(xué)大綱調(diào)整，在原有GIS課程中補(bǔ)充空間句法、大數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)分析等相關(guān)內(nèi)容（見表1），引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)最新的前沿知識(shí)，逐步學(xué)會(huì)從三維空間形態(tài)和四維時(shí)空的角度深入思考城市規(guī)劃相關(guān)問題，拓展設(shè)計(jì)思路?？臻g句法相關(guān)調(diào)研要求及分析思路本身是對(duì)傳統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)教學(xué)模式的補(bǔ)充，結(jié)合GIS強(qiáng)大的三維建模功能可以實(shí)現(xiàn)可視化規(guī)劃設(shè)計(jì)推導(dǎo)過程。

實(shí)際教學(xué)操作中，結(jié)合學(xué)術(shù)會(huì)議的主題報(bào)告推介、相關(guān)文獻(xiàn)、自媒體公眾號(hào)及項(xiàng)目實(shí)踐介紹，關(guān)注最新研究動(dòng)態(tài)，積極邀請(qǐng)具有量化分析專長(zhǎng)的教師或校外專業(yè)人士開設(shè)講座，拓寬GIS課程內(nèi)容的廣度和深度，拓展學(xué)生視野，并啟發(fā)學(xué)生在后續(xù)學(xué)習(xí)中進(jìn)行創(chuàng)新思考。

（二）結(jié)合設(shè)計(jì)類課程開展協(xié)同教學(xué)

以GIS課程（大三下學(xué)期）實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)為主要實(shí)施途徑，和后續(xù)相關(guān)課程建立緊密聯(lián)系，如城市地理學(xué)、城市設(shè)計(jì)概論、規(guī)劃設(shè)計(jì)一/二、規(guī)劃設(shè)計(jì)三、畢業(yè)設(shè)計(jì)華南理工大學(xué)城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)專業(yè)培養(yǎng)原為“3+2”模式，即規(guī)劃設(shè)計(jì)類課程主要安排在大四、大五學(xué)年，2017級(jí)本科之后調(diào)整為“25+25”模式，規(guī)劃設(shè)計(jì)類課程整體前置。等。作為規(guī)劃設(shè)計(jì)課程組教師，在GIS課程教學(xué)過程中與其他設(shè)計(jì)課教師保持密切聯(lián)系和合作，合理調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和節(jié)奏，逐步引導(dǎo)學(xué)生重視并學(xué)習(xí)各類數(shù)據(jù)調(diào)研和采集方法，學(xué)習(xí)將調(diào)研數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為理性分析的過程思維模式，同時(shí)反饋到其他相關(guān)設(shè)計(jì)類課程教學(xué)并形成良性循環(huán)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不再局限于以前GIS實(shí)習(xí)教程配套的理想化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，而是逐步培訓(xùn)學(xué)生將實(shí)地調(diào)研材料進(jìn)行有效組織并構(gòu)建空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合GIS和空間句法等集成分析，真正活學(xué)活用，學(xué)以致用。

此外，GIS課程考核方式以考查為主，其設(shè)置和作業(yè)提交也預(yù)留一定彈性，盡量錯(cuò)開設(shè)計(jì)草圖、正圖作業(yè)提交時(shí)間，并鼓勵(lì)大三學(xué)生將相關(guān)專業(yè)課程融會(huì)貫通，教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容緊密結(jié)合其他專業(yè)課程。大四及后期的設(shè)計(jì)類課程則積極鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用前期所學(xué)GIS技術(shù)加強(qiáng)方案分析的科學(xué)性，GIS課程教師提供課內(nèi)外義務(wù)指導(dǎo)。例如，在2013級(jí)城市地理學(xué)課程中，嘗試?yán)肎IS分析基于公路長(zhǎng)途客運(yùn)交通聯(lián)系所形成的城市聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（圖1），在城市設(shè)計(jì)概論課程中，筆者作為授課教師穿插介紹調(diào)研方法及大數(shù)據(jù)分析手段，同時(shí)也鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合這些調(diào)研數(shù)據(jù)和GIS課程貫通應(yīng)用。不少學(xué)生充分結(jié)合調(diào)研數(shù)據(jù)輔助城市設(shè)計(jì)調(diào)研分析，如圖2所示，該小組通過廣州市荔灣區(qū)的共享單車騎行數(shù)據(jù)分析居民騎行行為的時(shí)空特征，再結(jié)合POI（Point of Interest，興趣點(diǎn)）交通設(shè)施數(shù)據(jù)進(jìn)行GIS疊加分析，結(jié)合實(shí)地調(diào)研觀察老城區(qū)騎行空間現(xiàn)狀和存在的問題，在此基礎(chǔ)上提出騎行設(shè)施改進(jìn)建議。

（三）引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)融入互動(dòng)教學(xué)

首先，GIS考核方式從以前閉卷考試調(diào)整為分專題考查的方式，并逐步結(jié)合開放性選題調(diào)整綜合能力培養(yǎng)方式，通過提交上機(jī)實(shí)驗(yàn)作業(yè)的方式，結(jié)合課內(nèi)外互動(dòng)的情況，開展學(xué)生能力和態(tài)度的綜合考核。這種方式避免學(xué)生死記硬背相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，而將側(cè)重點(diǎn)放在動(dòng)手實(shí)踐和創(chuàng)新思考環(huán)節(jié)。從給定選題到鼓勵(lì)學(xué)生自主選題，與GIS建庫(kù)分析充分結(jié)合，學(xué)生提供新的思路，為以后應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。如果學(xué)生同步其他課程題目進(jìn)行拓展應(yīng)用，且應(yīng)用得恰到好處，則成績(jī)考核應(yīng)給予相應(yīng)鼓勵(lì)，具有明顯的互動(dòng)效果。

其次，積極引導(dǎo)學(xué)有余力或計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)較好的學(xué)生主動(dòng)參加上機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。早期采用學(xué)生自愿報(bào)名的方式，篩選少數(shù)學(xué)生提前練習(xí)，輔以教師單獨(dú)指導(dǎo)的方式，將上機(jī)實(shí)驗(yàn)的操作步驟制作成視頻文件上傳至班級(jí)群共享，同時(shí)穿插講解學(xué)生提前練習(xí)中遇到的疑難困惑，取得了較好的效果[10]。后期逐步將該教學(xué)方法優(yōu)化完善，上機(jī)環(huán)節(jié)啟動(dòng)之初教師總體介紹整個(gè)學(xué)期的上機(jī)實(shí)習(xí)安排及考核重點(diǎn)，并結(jié)合前幾年總結(jié)的上機(jī)疑難點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性講解，將整個(gè)學(xué)期的上機(jī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容串講一遍，再請(qǐng)具有熱情和實(shí)力的學(xué)生做上機(jī)助教，安排其提前熟悉每次實(shí)驗(yàn)課程的操作步驟并上臺(tái)演練，教師則結(jié)合相關(guān)原理同步介紹，并鼓勵(lì)學(xué)生以互助小組的方式增加討論式學(xué)習(xí)。一般計(jì)算機(jī)能力較好的學(xué)生很快掌握了操作步驟，相互討論也可以快速掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容，輔以教師的補(bǔ)充講解，加深學(xué)生對(duì)ArcGIS軟件相關(guān)命令和工具的理解。

（四）重視創(chuàng)新型綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在本科階段學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神培養(yǎng)中具有舉足輕重的作用， 創(chuàng)新型綜合實(shí)驗(yàn)是提高教學(xué)質(zhì)量的有效途徑。近年來(lái)，筆者通過開展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行上機(jī)考查，3個(gè)板塊的主題分別為：GIS專題分析圖制作、GIS輔助復(fù)雜地形分析、創(chuàng)新型綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，考核分?jǐn)?shù)比例為20%、20%、50%（另加10%為考勤及課堂表現(xiàn)分?jǐn)?shù)），其中第三個(gè)環(huán)節(jié)作為這門課程成績(jī)考核的重點(diǎn)，且考查作業(yè)的設(shè)置每年更新，緊跟當(dāng)前研究熱點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)熱點(diǎn)城市規(guī)劃問題的關(guān)注。

其中，創(chuàng)新型綜合實(shí)驗(yàn)在強(qiáng)調(diào)考核綜合能力之外，選題設(shè)置有一定彈性，是開放性的，要求必須包含GIS建庫(kù)和空間分析，在此基礎(chǔ)上鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)提出有新意或創(chuàng)意性的主題。如前所述，將GIS課和其他專業(yè)課程的融會(huì)貫通作為主要考核要求，鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用GIS和空間句法軟件獨(dú)立分析相對(duì)簡(jiǎn)單的規(guī)劃實(shí)際問題。

（五）鼓勵(lì)課外科研和可持續(xù)性創(chuàng)新學(xué)習(xí)

培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力是高等院校素質(zhì)教育的主要目的， 鼓勵(lì)大學(xué)生參加各種科技活動(dòng)是實(shí)現(xiàn)這一目的的主要途徑[11]。因此，鼓勵(lì)可持續(xù)性創(chuàng)新學(xué)習(xí)是大學(xué)本科教育的重要環(huán)節(jié)。

結(jié)合學(xué)校本科階段的課外科研教學(xué)安排，吸納和指導(dǎo)學(xué)有余力的優(yōu)秀學(xué)生積極參與全國(guó)大學(xué)生挑戰(zhàn)杯競(jìng)賽、國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃、百步梯計(jì)劃、SRP（學(xué)生研究計(jì)劃）等課外科研，發(fā)揮高低年級(jí)和優(yōu)秀學(xué)生的傳幫帶作用，提升學(xué)生整體的應(yīng)用創(chuàng)新能力。如圖3所示，2015級(jí)GIS課程綜合性實(shí)驗(yàn)作業(yè)采用開放式選題

鼓勵(lì)學(xué)生關(guān)注規(guī)劃熱點(diǎn)話題，其中一組學(xué)生選擇在粵港澳大灣區(qū)格局下引入GIS和大數(shù)據(jù)分析看廣佛同城化交通發(fā)展，具有較好的選題視角，后期在教師指導(dǎo)下小組成員繼續(xù)深化研究，結(jié)合GIS和大數(shù)據(jù)分析跨海大橋開通后粵港澳大灣區(qū)城市群經(jīng)濟(jì)聯(lián)系度的變化，并基于大灣區(qū)空間格局改變的背景，研究廣佛交通一體化建設(shè)，結(jié)合POI大數(shù)據(jù)對(duì)公共服務(wù)設(shè)施分布格局進(jìn)行疊加分析，其成果獲得第十五屆挑戰(zhàn)杯大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽省級(jí)特等獎(jiǎng)。

學(xué)校教學(xué)計(jì)劃從2015年開始作了較大調(diào)整，GIS課程從原來(lái)的大四學(xué)年前置到了大三下學(xué)期，因此，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)在本科階段可以有更多時(shí)間和機(jī)會(huì)參與持續(xù)性創(chuàng)新學(xué)習(xí)和課外研究。筆者為五年級(jí)設(shè)計(jì)課教學(xué)組核心成員，在講授大三專業(yè)理論課程的同時(shí)，緊密結(jié)合總體規(guī)劃教學(xué)、畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)等環(huán)節(jié)，有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生在后期專業(yè)課學(xué)習(xí)中主動(dòng)應(yīng)用新技術(shù)新方法，鼓勵(lì)有計(jì)算機(jī)專長(zhǎng)的學(xué)生開展相關(guān)專題研究，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)、Paython語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)GIS二次開發(fā)等，拓展GIS在傳統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域的深層次應(yīng)用，每年本科畢業(yè)設(shè)計(jì)都涌現(xiàn)出一批創(chuàng)新的研究成果并獲得好評(píng)。如圖4所示，2014級(jí)學(xué)生以廣州老城區(qū)為例，結(jié)合百度軌跡大數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)建庫(kù)、數(shù)據(jù)校正、建立時(shí)空索引等，識(shí)別移動(dòng)對(duì)象的駐留點(diǎn)和POI信息匹配，除結(jié)合GIS和大數(shù)據(jù)分析，還結(jié)合計(jì)算機(jī)編程，使用kepler.gl工具包實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)數(shù)據(jù)交互和可視化分析。

三、結(jié)語(yǔ)

“雙一流”高校的人才培養(yǎng)重點(diǎn)在創(chuàng)新能力培養(yǎng)。本科生教育不僅要注重創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，更應(yīng)注重可持續(xù)創(chuàng)新能力培養(yǎng)。通過教學(xué)改革，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力， 提升學(xué)生的創(chuàng)新能力?？沙掷m(xù)創(chuàng)新能力是學(xué)生畢業(yè)后工作、科研方面創(chuàng)造力的持續(xù)體現(xiàn)，而可持續(xù)創(chuàng)新能力的產(chǎn)生離不開創(chuàng)新基礎(chǔ)、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維的共同作用。

地理信息系統(tǒng)課程為建筑院校的城市規(guī)劃、風(fēng)景園林專業(yè)課程學(xué)習(xí)提供了良好的平臺(tái)，其強(qiáng)大的地理空間分析能力和融入專業(yè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求，可作為各科目的貫通紐帶，和新的教學(xué)體系銜接，逐步融入數(shù)理統(tǒng)計(jì)相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)和上機(jī)操作，為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性科研能力奠定基礎(chǔ)，提升學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，為社會(huì)培養(yǎng)復(fù)合型優(yōu)秀人才。

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Reform and practice of GIS teaching for improving students innovative ability

WANG Chengfang

（School of Architecture; State Key Laboratory of Subtropical Building Science，

South China University of Technology， Guangzhou 510640， P. R. China）

Abstract：

Based on the thinking of GIS course teaching reform for urban and rural planning major in the era of big data， combined with the exploration of collaborative teaching reform of GIS courses and urban planning and design related courses in the School of Architecture of South China University of Technology for more than ten years， relevant teaching experience and teaching reform achievements are systematically sorted out through introducing the teaching reform practice of frontier trends， collaborative teaching of professional courses， interactive teaching practice and innovative comprehensive experiment， and implementation path of GIS teaching reform to improve students innovation ability is explored. The teaching practice shows that relevant teaching reform measures have a good effect on improving the innovation ability of students majoring in architecture and the cultivation of innovative compound talents.

Key words： GIS; urban & rural planning; teaching practice; big data

（責(zé)任編輯 周 沫）

修回日期：2019-11-20

基金項(xiàng)目：

華南理工大學(xué)2019年教改重點(diǎn)項(xiàng)目;華南理工大學(xué)2020年探索性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目;國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（52078217）;廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2018A030313417）

作者簡(jiǎn)介：

王成芳（1978—），女，華南理工大學(xué)建筑學(xué)院副教授，博士，亞熱帶建筑科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究人員，注冊(cè)城市規(guī)劃師，主要從事城鄉(xiāng)規(guī)劃新技術(shù)應(yīng)用、城市更新、TOD等研究，（E-mail）cfwang@scut.edu.cn。