地理信息科學(xué)專業(yè)學(xué)生課程競(jìng)賽方案研究

齊少群　煙貫發(fā)　那曉東　張玉紅　王彤

【摘要】隨著地理信息技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)地理信息科學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)需求也越來(lái)越高，社會(huì)需要具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)同時(shí)具備熟練實(shí)踐技能的地理信息專業(yè)型人才，因此，采用新的教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)變得尤為重要。本文在探討地理信息科學(xué)專業(yè)特點(diǎn)及課程設(shè)置計(jì)劃的基礎(chǔ)上，結(jié)合哈爾濱師范大學(xué)地理信息科學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)模式，分析并設(shè)計(jì)了地理信息科學(xué)專業(yè)學(xué)生課程競(jìng)賽實(shí)施方案。從地理學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)、地理信息基礎(chǔ)知識(shí)、地理信息應(yīng)用、地理信息開發(fā)四個(gè)方面進(jìn)行了探討，設(shè)計(jì)了六個(gè)專業(yè)課課程競(jìng)賽方案，為高校地理信息科學(xué)專業(yè)的課程建設(shè)和人才培養(yǎng)提供有益參考。

【關(guān)鍵詞】地理信息科學(xué)? 競(jìng)賽方案? 研究

【基金項(xiàng)目】哈爾濱師范大學(xué)高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“競(jìng)賽驅(qū)動(dòng)下地理信息專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)體系研究”，項(xiàng)目編號(hào)：XJGY2020006。

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2021）07-0154-03

1.引言

地理信息科學(xué)專業(yè)（geographic information science），原為地理信息系統(tǒng)專業(yè)，研究地理信息采集、分析、存儲(chǔ)、顯示、管理、傳播與應(yīng)用，及研究地理信息流的產(chǎn)生、傳輸和轉(zhuǎn)化規(guī)律的一門科學(xué)[1]。地理信息科學(xué)是近二十年來(lái)新興的一門集地理學(xué)、計(jì)算機(jī)、遙感技術(shù)和地圖學(xué)于一體的邊緣學(xué)科，主要培養(yǎng)具備地理信息科學(xué)與地圖學(xué)、遙感技術(shù)方面的基本理論、基本知識(shí)、基本技能，能在科研機(jī)構(gòu)或高等學(xué)校從事科學(xué)研究或教學(xué)工作，能在城市、區(qū)域、資源、環(huán)境、交通、人口、住房、土地、災(zāi)害、基礎(chǔ)設(shè)施和規(guī)劃管理等領(lǐng)域的政府部門、金融機(jī)構(gòu)、公司、高校、規(guī)劃設(shè)計(jì)院所，從事與地理信息系統(tǒng)有關(guān)的應(yīng)用研究、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)管理和行政管理等工作的高級(jí)專門人才[2-5]。地理信息科學(xué)專業(yè)發(fā)展迅速，目前，全國(guó)已有一百多所大學(xué)開辦了該專業(yè)或設(shè)置了相關(guān)課程。地理信息科學(xué)專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域廣、實(shí)踐性強(qiáng)，在地理信息科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)過(guò)程中，課程競(jìng)賽是一個(gè)有效的教學(xué)手段[6-7]。按照課程體系內(nèi)容和社會(huì)就業(yè)需要，有針對(duì)性地在特定學(xué)期建立面向某類專業(yè)課程內(nèi)容的專業(yè)內(nèi)部學(xué)習(xí)競(jìng)賽，有助于學(xué)生對(duì)地理信息理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐技能的掌握[8-9]。本文對(duì)地理信息專業(yè)學(xué)生課程競(jìng)賽方案進(jìn)行研究，以期對(duì)地理信息專業(yè)課程建設(shè)及人才培養(yǎng)提供參考。

2.地理信息專業(yè)教學(xué)特點(diǎn)

地理信息科學(xué)是一門基礎(chǔ)理論和實(shí)踐操作高度集成的學(xué)科，要求學(xué)生對(duì)地理學(xué)、管理學(xué)的理論知識(shí)具有扎實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)要求能夠?qū)τ?jì)算機(jī)軟件、信息技術(shù)等實(shí)踐性強(qiáng)的內(nèi)容熟練掌握[10-12]。因此，在教學(xué)過(guò)程中要注重采用多元化教學(xué)方法和實(shí)踐環(huán)節(jié)相結(jié)合，不能單純依靠課堂講授、課后作業(yè)的傳統(tǒng)方式。其中實(shí)踐環(huán)節(jié)是能夠強(qiáng)化學(xué)生記憶、鍛煉學(xué)生具體專業(yè)技能的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，通過(guò)實(shí)踐帶動(dòng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行主動(dòng)理解與學(xué)習(xí)具有很好的效果。在諸多實(shí)踐方法中，課程競(jìng)賽是一個(gè)操作便捷、參與度高、受眾面廣的有效教學(xué)方式。通過(guò)課程競(jìng)賽，可以將知識(shí)內(nèi)容和操作技術(shù)貫穿于競(jìng)賽題目中，摒棄了傳統(tǒng)的說(shuō)教方式，改為學(xué)生在競(jìng)賽過(guò)程中根據(jù)自身具體情況有針對(duì)性地主動(dòng)學(xué)習(xí)，既鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐能力，又強(qiáng)化了理論知識(shí)的理解與應(yīng)用，教學(xué)效果良好。

3.地理信息科學(xué)專業(yè)課程設(shè)置

地理信息科學(xué)專業(yè)是以地理學(xué)、測(cè)繪科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、管理科學(xué)等多學(xué)科為基礎(chǔ)的一門新興學(xué)科。地理信息科學(xué)專業(yè)的從業(yè)人員要求具有扎實(shí)的地理學(xué)理論基礎(chǔ)，同時(shí)要具備深厚的信息技術(shù)背景和熟練的計(jì)算機(jī)操作能力。因此，在課程設(shè)置上要充分考慮到多方面的需求。

本文作者所在單位為哈爾濱師范大學(xué)，哈爾濱師范大學(xué)地理信息科學(xué)專業(yè)立足于地理學(xué)基礎(chǔ)理論，同時(shí)注重結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)，建立理論和應(yīng)用實(shí)踐相結(jié)合的課程體系，分為基礎(chǔ)部分、GIS應(yīng)用部分和GIS開發(fā)部分。在基礎(chǔ)理論方面，開設(shè)高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)與概率論、自然地理學(xué)基礎(chǔ)、測(cè)量學(xué)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)及應(yīng)用、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、地圖學(xué)等課程。用于夯實(shí)學(xué)生的理論基礎(chǔ)，使學(xué)生具備地理學(xué)基本理論知識(shí)和背景知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生地理學(xué)思想和地理學(xué)思維方式。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的基本應(yīng)用技能，建立對(duì)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)與算法分析的基本思維。在GIS應(yīng)用方面，開設(shè)衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)、GIS空間分析、遙感應(yīng)用、ArcGIS應(yīng)用、遙感圖像處理、空間地理信息統(tǒng)計(jì)分析等課程。用于建立學(xué)生對(duì)地理信息及遙感應(yīng)用的課程知識(shí)體系，使學(xué)生能夠應(yīng)用Arcgis等軟件進(jìn)行基礎(chǔ)地圖的處理生成以及空間分析操作，能夠應(yīng)用ENVI等應(yīng)用軟件對(duì)遙感影像進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、校正、解譯、分析等操作。在GIS開發(fā)方面，開設(shè)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言（C）、Java程序設(shè)計(jì)、C#程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)GIS原理與應(yīng)用、ArcGIS Engine開發(fā)等課程。用于建立學(xué)生基本的軟件開發(fā)知識(shí)體系以及對(duì)GIS軟件開發(fā)的特色應(yīng)用。使學(xué)生能夠應(yīng)用編程語(yǔ)言和地理信息二次開發(fā)環(huán)境對(duì)網(wǎng)絡(luò)GIS和桌面GIS軟件開展應(yīng)用。

4.地理信息科學(xué)專業(yè)課程競(jìng)賽方案

地理信息科學(xué)專業(yè)以地理學(xué)科理論知識(shí)為基礎(chǔ)，結(jié)合計(jì)算機(jī)、信息、人工智能等新技術(shù)的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、空間數(shù)據(jù)挖掘、空間分析、人工智能決策應(yīng)用等方面的專業(yè)技術(shù)和實(shí)踐能力。因此，對(duì)于地理信息科學(xué)專業(yè)本科生競(jìng)賽計(jì)劃的制定要綜合考慮到地理知識(shí)、計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)等多方面。結(jié)合培養(yǎng)計(jì)劃目標(biāo)和課程體系內(nèi)容，分6個(gè)學(xué)期制定了6項(xiàng)專業(yè)知識(shí)技術(shù)競(jìng)賽。

4.1地理學(xué)知識(shí)競(jìng)賽

此競(jìng)賽計(jì)劃在第一學(xué)期期末開展，面向大一學(xué)生，主要針對(duì)“自然地理學(xué)”“人文地理學(xué)”“地球科學(xué)概論”課程的理論知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行知識(shí)競(jìng)賽。學(xué)生以3～5人的小組形式參賽，通過(guò)筆試初賽的方式進(jìn)行篩選，最終確定進(jìn)入決賽的小組。決賽采用現(xiàn)場(chǎng)抽簽答題、搶答等方式，最終確定比賽結(jié)果。

本競(jìng)賽目的在于使學(xué)生加深對(duì)地理學(xué)的了解，激發(fā)學(xué)生對(duì)地理學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)競(jìng)賽引導(dǎo)強(qiáng)化學(xué)生的地理學(xué)背景知識(shí)，解決理科生地理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)薄弱的問(wèn)題。目前，地理信息科學(xué)專業(yè)主要面向理科生高考生招錄，而理科生在高中的時(shí)候?qū)Φ乩碚n的學(xué)習(xí)僅局限于會(huì)考合格的要求，沒(méi)有像文科生那樣的學(xué)習(xí)深度和學(xué)習(xí)時(shí)間。多數(shù)學(xué)生存在對(duì)地理學(xué)課程和基礎(chǔ)知識(shí)認(rèn)識(shí)不深、了解不多的現(xiàn)狀，通過(guò)地理學(xué)知識(shí)競(jìng)賽來(lái)設(shè)計(jì)趣味知識(shí)問(wèn)答，可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)地理科學(xué)及相關(guān)背景知識(shí)的了解。

4.2地理信息基礎(chǔ)知識(shí)競(jìng)賽

此競(jìng)賽計(jì)劃在第二學(xué)期期末開展，面向大一學(xué)生，主要針對(duì)“地圖學(xué)”“地理信息系統(tǒng)原理”“測(cè)量學(xué)”課程的基礎(chǔ)知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行知識(shí)競(jìng)賽。學(xué)生以3～5人的小組形式參賽，通過(guò)筆試初賽的方式進(jìn)行篩選，最終確定進(jìn)入決賽的小組。決賽采用現(xiàn)場(chǎng)抽簽答題、搶答等方式，最終確定比賽結(jié)果。

本競(jìng)賽目的在于使學(xué)生加深對(duì)地理信息科學(xué)的了解，使學(xué)生對(duì)地理信息有一個(gè)初步認(rèn)識(shí)。地理信息科學(xué)專業(yè)是集成地理學(xué)知識(shí)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的學(xué)科，應(yīng)用性和實(shí)踐性都很強(qiáng)。在競(jìng)賽中將地理信息科學(xué)的知識(shí)和技術(shù)與應(yīng)用性成果和案例相結(jié)合，將地理信息的應(yīng)用性、成果、案例向?qū)W生深入展示。通過(guò)地理信息基礎(chǔ)知識(shí)競(jìng)賽使學(xué)生對(duì)地理信息專業(yè)的知識(shí)內(nèi)容、課程體系、應(yīng)用前景、就業(yè)方向有一個(gè)初步的理解和基本的判斷，以此來(lái)引導(dǎo)、帶動(dòng)學(xué)生選擇感興趣的專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域和學(xué)習(xí)方向。

4.3地理制圖競(jìng)賽

此競(jìng)賽計(jì)劃在第三學(xué)期期末開展，面向大二學(xué)生，主要針對(duì)“地圖學(xué)”“計(jì)算機(jī)輔助制圖CAD”“地圖設(shè)計(jì)與輸出”課程的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐技術(shù)進(jìn)行競(jìng)賽。學(xué)生以3～5人的小組形式參賽，通過(guò)對(duì)地圖進(jìn)行設(shè)計(jì)與處理進(jìn)行評(píng)比，不分初賽、復(fù)賽，只對(duì)最后提交的地圖效果圖進(jìn)行最終評(píng)選。本競(jìng)賽目的在于使學(xué)生加深對(duì)地圖學(xué)理論的理解及地圖制作操作的實(shí)踐能力，提高學(xué)生在地圖頁(yè)面布局、比例尺設(shè)置、地物要素標(biāo)記展示等方面的熟練程度。通過(guò)競(jìng)賽的選題內(nèi)容作引導(dǎo)，強(qiáng)化學(xué)生的制圖能力，同時(shí)，以實(shí)際出圖效果作對(duì)比，分析不同學(xué)生之間的差異性，以及造成實(shí)踐效果差異的原因，進(jìn)而對(duì)基礎(chǔ)課程的教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)整。

4.4遙感技術(shù)應(yīng)用競(jìng)賽

此競(jìng)賽計(jì)劃在第四學(xué)期期末開展，面向大二學(xué)生，主要針對(duì)“遙感概論”“遙感數(shù)字圖像處理”“空間數(shù)據(jù)采集與管理”“遙感圖像處理實(shí)踐”課程的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐技術(shù)進(jìn)行競(jìng)賽。學(xué)生以3～5人的小組形式參賽，通過(guò)對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行處理實(shí)踐的方式進(jìn)行初賽篩選，最終確定進(jìn)入決賽的小組;決賽采用現(xiàn)場(chǎng)抽簽答題、搶答等方式進(jìn)行。最終比賽結(jié)果采用初賽技能實(shí)踐操作與決賽理論知識(shí)問(wèn)答各占一定比例的方式折算。

本競(jìng)賽目的在于使學(xué)生加深對(duì)遙感技術(shù)的基本理論和實(shí)踐技能的理解。通過(guò)初賽強(qiáng)化學(xué)生對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)的實(shí)踐操作，提高學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)裁剪、融合、校正、遙感解譯等操作的熟練程度。通過(guò)決賽知識(shí)問(wèn)答強(qiáng)化學(xué)生對(duì)各個(gè)實(shí)踐操作環(huán)節(jié)的理論知識(shí)的理解，使學(xué)生知其然，也知其所以然，在熟練操作的基礎(chǔ)上梳理涉及到的理論知識(shí)。

4.5 GIS應(yīng)用開發(fā)競(jìng)賽

此競(jìng)賽計(jì)劃在第五學(xué)期期末開展，面向大三學(xué)生，主要針對(duì)“GIS應(yīng)用與開發(fā)”“空間數(shù)據(jù)庫(kù)”“GIS綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn)”“GIS設(shè)計(jì)開發(fā)實(shí)踐”“Python程序設(shè)計(jì)”“C#程序設(shè)計(jì)”“VC++”等課程的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐技術(shù)進(jìn)行競(jìng)賽。學(xué)生以3～5人的小組形式參賽，通過(guò)對(duì)某一行業(yè)應(yīng)用進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，建立GIS應(yīng)用軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功能。GIS應(yīng)用開發(fā)競(jìng)賽分為桌面端應(yīng)用程序開發(fā)和網(wǎng)絡(luò)GIS開發(fā)兩大類，競(jìng)賽不分初賽復(fù)賽，從應(yīng)用效果、軟件功能完備性、界面設(shè)計(jì)等方面對(duì)整體系統(tǒng)進(jìn)行一次性評(píng)分。

本競(jìng)賽目的在于使學(xué)生加深對(duì)GIS軟件開發(fā)的基本理論和實(shí)踐技能的理解。通過(guò)競(jìng)賽強(qiáng)化學(xué)生對(duì)GIS軟件開發(fā)與應(yīng)用的實(shí)踐操作，提高學(xué)生對(duì)程序設(shè)計(jì)、空間服務(wù)發(fā)布等操作的熟練程度，拓展學(xué)生對(duì)GIS的應(yīng)用視野和知識(shí)背景。通過(guò)開發(fā)競(jìng)賽引導(dǎo)學(xué)生強(qiáng)化對(duì)地理信息軟件開發(fā)的學(xué)習(xí)，掌握各類編程語(yǔ)言和軟件開發(fā)工具的使用，為將來(lái)的高質(zhì)量、高薪就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.6測(cè)量技術(shù)競(jìng)賽

此競(jìng)賽計(jì)劃在第六學(xué)期期末開展，面向大三學(xué)生，主要針對(duì)“測(cè)量學(xué)”“數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量”等課程的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐技術(shù)進(jìn)行競(jìng)賽。學(xué)生以3～5人的小組形式參賽，通過(guò)對(duì)某一特定區(qū)域進(jìn)行戶外測(cè)量或攝影測(cè)量來(lái)完成不同類型的地圖成果。測(cè)量技術(shù)競(jìng)賽分為戶外測(cè)量和數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)纱箢?，?jìng)賽不分初賽復(fù)賽，從成圖效果、精準(zhǔn)程度等方面對(duì)最終成果進(jìn)行一次性評(píng)分。

本競(jìng)賽目的在于使學(xué)生加深對(duì)大地測(cè)量的基本理論和實(shí)踐技能的理解。通過(guò)競(jìng)賽強(qiáng)化學(xué)生對(duì)測(cè)量工具和測(cè)量軟件的實(shí)踐操作，提高學(xué)生對(duì)大地測(cè)量、水準(zhǔn)測(cè)量、攝影測(cè)量等操作的熟練程度，提高學(xué)生的綜合測(cè)繪能力。通過(guò)本競(jìng)賽，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)測(cè)量工具和測(cè)量結(jié)果處理軟件的使用，尤其是航空傾斜攝影的學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生的就業(yè)面和就業(yè)選擇。

5.結(jié)束語(yǔ)

隨著地理信息技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)地理信息科學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)需求也越來(lái)越高，地理信息科學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)要考慮采用更多的新思路、新方法，以便加強(qiáng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、應(yīng)用實(shí)踐能力和專業(yè)背景思維。本文根據(jù)哈爾濱師范大學(xué)地理信息科學(xué)專業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)方案和課程設(shè)置內(nèi)容進(jìn)行課程競(jìng)賽的設(shè)置，從地理學(xué)理論知識(shí)、地理信息應(yīng)用領(lǐng)域、地理信息開發(fā)領(lǐng)域三個(gè)方面展開研究。根據(jù)本科生四年間授課進(jìn)展建立對(duì)應(yīng)的課程競(jìng)賽計(jì)劃方案，以期促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)踐、增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，為地理信息科學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)和社會(huì)服務(wù)構(gòu)建可行的教學(xué)方式。

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作者簡(jiǎn)介：

齊少群（1983年-），男，講師，博士，主要研究方向：3S技術(shù)及其應(yīng)用。