“地理信息系統(tǒng)原理”應(yīng)用型課程建設(shè)的探索和思考*

高 歆，李長坡，王 軒

（許昌學(xué)院城市與環(huán)境學(xué)院，河南 許昌461000）

根據(jù)2017年教育部高等教育教學(xué)評(píng)估中心發(fā)布的《中國本科教育質(zhì)量報(bào)告》，21世紀(jì)以來，我國新建本科院校678所，占全國普通本科高校1 219所的55.6%，本科教育無論是規(guī)模還是結(jié)構(gòu)，都發(fā)生了翻天覆地的變化。為引導(dǎo)高校合理定位，克服同質(zhì)化傾向，2015年10月，教育部、國家發(fā)展改革委、財(cái)政部聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見》，對(duì)地方型本科院校走轉(zhuǎn)型發(fā)展道路，建設(shè)應(yīng)用型高校提出了明確要求。2015年，河南省教育廳、財(cái)政廳聯(lián)合啟動(dòng)了示范性應(yīng)用技術(shù)類型本科院校建設(shè)計(jì)劃，將包括許昌學(xué)院在內(nèi)的10所高校列為首批示范建設(shè)試點(diǎn)。自獲批建設(shè)以來，許昌學(xué)院堅(jiān)持“地方性、應(yīng)用型、服務(wù)性、國際化”的辦學(xué)定位，認(rèn)真落實(shí)高質(zhì)量發(fā)展根本要求，堅(jiān)持以內(nèi)涵提升和創(chuàng)新引領(lǐng)為核心，走出了一條具有自身特色的應(yīng)用型大學(xué)建設(shè)道路。

地理信息產(chǎn)業(yè)是現(xiàn)代測繪技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合而發(fā)展起來的綜合性產(chǎn)業(yè)。過去20年，地理信息產(chǎn)業(yè)在我國地球和信息科學(xué)領(lǐng)域掀起了一股熱潮，并得到了迅速發(fā)展，逐漸成為我國IT產(chǎn)業(yè)中不容忽視的一支力量[1]。地理信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展使我國地理信息科學(xué)專業(yè)如雨后春筍般涌現(xiàn)，據(jù)不完全估計(jì)，全國有近200所高校開設(shè)了該專業(yè)或者相近專業(yè)[2]。然而，隨著相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不斷成熟和深入，高校和企業(yè)“育人-用人”兩條平行線模式的弊端逐漸顯現(xiàn)，人才培養(yǎng)質(zhì)量與企業(yè)需求之間的矛盾迫切要求當(dāng)前的人才培養(yǎng)模式和課程體系設(shè)置做出相應(yīng)改變，其中，課程內(nèi)容改革是整個(gè)改革目標(biāo)能否順利實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵[3-4]。為了向應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)型，許昌學(xué)院啟動(dòng)了應(yīng)用型課程培育和建設(shè)計(jì)劃，旨在建設(shè)一批產(chǎn)教融合、校企合作教學(xué)模式下強(qiáng)調(diào)和突出應(yīng)用性、實(shí)踐性的課程，自2017年以來，全校先后論證并立項(xiàng)了50門課程實(shí)施應(yīng)用型課程改革，分兩批進(jìn)行[5-10]?！暗乩硇畔⑾到y(tǒng)原理”作為地理信息科學(xué)等專業(yè)的一門主干課，在2019年入選了許昌學(xué)院第二批應(yīng)用型課程建設(shè)計(jì)劃，經(jīng)過一年多的探索和研究，課程組圍繞課改理念、內(nèi)容重構(gòu)、課程運(yùn)行、組織方式、考核和評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行了大量討論和探索，本文就該課程改革過程中的一些思考和做法進(jìn)行總結(jié)分析。

1 課程教學(xué)過程中存在的主要問題

“地理信息系統(tǒng)原理”是實(shí)現(xiàn)地理信息科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和達(dá)成能力支撐要求的關(guān)鍵課程，是一門理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，課程內(nèi)容覆蓋了從數(shù)據(jù)定義、存儲(chǔ)、管理到使用整個(gè)生命周期中各個(gè)環(huán)節(jié)的所需概念、原理等基本理論，以及對(duì)應(yīng)的軟件應(yīng)用技術(shù)和方法，是學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程和從事地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）數(shù)據(jù)處理、軟件開發(fā)必備的基礎(chǔ)。通過對(duì)該課程的開展情況進(jìn)行分析，教學(xué)過程中存在的問題主要包括以下3個(gè)方面。

第一，知識(shí)點(diǎn)組織和教學(xué)方法缺乏系統(tǒng)性、連貫性和高效性，沒有讓知識(shí)點(diǎn)真正落地，停留在“為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí)，為了做題而做題，為了實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)”的階段，使學(xué)生有“只見樹木不見森林”“空有一身蠻力卻無處可使”的感覺。這種教學(xué)模式下的學(xué)生，主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性和意愿逐漸退化，獨(dú)立思考和解決問題的能力下降，思想變得僵硬、固化和保守，不利于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

第二，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容脫離實(shí)際，缺乏深度和廣度，不利于深入思考能力的培養(yǎng)和實(shí)際問題的解決。傳統(tǒng)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)素材和操作步驟均由教師安排和準(zhǔn)備，這樣容易導(dǎo)致學(xué)生重操作、輕思考，養(yǎng)成眼高手低、心浮氣躁和不求甚解的壞毛病，不利于復(fù)雜問題解決所需思維模式的訓(xùn)練和職業(yè)能力的培養(yǎng)。

第三，講究個(gè)體學(xué)習(xí)，缺乏溝通和協(xié)作精神。在傳統(tǒng)教學(xué)中，每個(gè)學(xué)生與教師構(gòu)成了一個(gè)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，90%以上的學(xué)習(xí)在這個(gè)系統(tǒng)內(nèi)完成，與外界幾乎處于隔離的狀態(tài)，這種方式不利于學(xué)生自信心、調(diào)整能力的建立和綜合素質(zhì)的提升。學(xué)生終究要走向社會(huì)，面對(duì)更為復(fù)雜的社會(huì)關(guān)系和現(xiàn)代作業(yè)模式下單憑一己之力根本無法完成的工作，缺乏溝通、協(xié)作和犧牲精神的訓(xùn)練容易導(dǎo)致學(xué)生不能快速適應(yīng)職場，甚至變得自暴自棄，最終喪失自我。

2 課程設(shè)計(jì)理念和實(shí)施方案

2.1 課程設(shè)計(jì)理念

1）真實(shí)場景。基于“工作過程”進(jìn)行課程開發(fā)，構(gòu)建真實(shí)的工作空間，使學(xué)生熟悉企業(yè)的規(guī)章制度、環(huán)境和文化，協(xié)作模式和運(yùn)行機(jī)制，塑造學(xué)生系統(tǒng)性、復(fù)雜性和宏觀性思維模式，使學(xué)生增長見識(shí)、開闊視野，提升學(xué)生的參與感和代入感。

2）真正參與。通過讓學(xué)生在認(rèn)真分析和梳理下達(dá)任務(wù)的基礎(chǔ)上制定工作方案、分解任務(wù)、設(shè)置時(shí)間點(diǎn)、填報(bào)工作日志等方法，給學(xué)生最大的自由度，真正確定學(xué)生的主體地位，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，改變長久以來學(xué)生處于被動(dòng)接受位置的局面。

3）真材實(shí)料。實(shí)際項(xiàng)目最大的特點(diǎn)是綜合性和復(fù)雜性。綜合性表現(xiàn)在解決實(shí)際問題時(shí)需要綜合運(yùn)用多學(xué)科的方法和知識(shí)體系，復(fù)雜性體現(xiàn)在解決問題的過程需要經(jīng)歷調(diào)查分析、推理和計(jì)算、思考和辨析等環(huán)節(jié)。因此，以真實(shí)案例或項(xiàng)目作為課程教學(xué)的載體，意味著學(xué)生需要在持續(xù)較長的一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)、思考以及問題的解決，這就為學(xué)生深入思考、處理復(fù)雜問題和開展團(tuán)隊(duì)協(xié)作提供了機(jī)會(huì)。

4）真學(xué)真做。行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和用戶的需求是成果最終驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生需要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求規(guī)范自己的作業(yè)模式和工作流程，通過不斷自我調(diào)整、動(dòng)態(tài)追蹤、歸納分析、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和控制來降低工作過程中的返工率和差錯(cuò)率。以用戶滿意度為導(dǎo)向、以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)入，一方面有助于提升學(xué)生的韌性和意志力，另一方面也可以鍛煉學(xué)生危機(jī)處理、獨(dú)立思考和解決問題的能力。

2.2 課程實(shí)施方案

按照上述設(shè)計(jì)原則，根據(jù)重復(fù)性和相似性的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，本次課程改革將所有內(nèi)容落實(shí)到3個(gè)載體上面，即3個(gè)情境，也可以理解為3個(gè)具體的項(xiàng)目。每一個(gè)情境沿?cái)?shù)據(jù)生命周期演進(jìn)從而覆蓋所有內(nèi)容，不同情境在內(nèi)容設(shè)置上既有相似性又有差異性，呈現(xiàn)出螺旋式上升、波浪式前進(jìn)的特點(diǎn)，符合事物發(fā)展的一般規(guī)律。3個(gè)情境分別承載了重構(gòu)后的內(nèi)容，即矢量數(shù)據(jù)信息化管理、柵格數(shù)據(jù)信息化管理和鑲嵌數(shù)據(jù)信息化管理，見表1。

由表1可以看出，每一個(gè)情境分別包含了數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與組織、數(shù)據(jù)分析和可視化等內(nèi)容。關(guān)于3個(gè)情境實(shí)施過程中教師角色的變化，在實(shí)施第一個(gè)情境時(shí)，全程由教師控制；在實(shí)施第二個(gè)情境時(shí)，給學(xué)生一定的自主性；當(dāng)實(shí)施到第三個(gè)情境時(shí)，則交由學(xué)生獨(dú)立完成。3個(gè)情境在時(shí)間安排上有較大差異，其中第一個(gè)情境的學(xué)習(xí)時(shí)間最長，歷時(shí)10周，與另外兩個(gè)情境不同的是，地理的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)在這一情境中進(jìn)行，包含了坐標(biāo)系的定義、投影和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等內(nèi)容；第二個(gè)情境歷時(shí)5周，主要涵蓋了柵格數(shù)據(jù)的空間數(shù)據(jù)建模、存儲(chǔ)和組織、空間分析等內(nèi)容；第三個(gè)情境歷時(shí)3周，主要涵蓋了鑲嵌數(shù)據(jù)建模、存儲(chǔ)和組織、空間分析等內(nèi)容。3個(gè)情境在內(nèi)容方面也有一定的區(qū)別，第一個(gè)情境對(duì)于學(xué)生來說是全新的內(nèi)容，而第二個(gè)情境開設(shè)的時(shí)候?qū)W生已經(jīng)有了一定的知識(shí)和能力基礎(chǔ)，有了前兩個(gè)基礎(chǔ)，第三個(gè)情境對(duì)于學(xué)生來說掌握起來更為輕松，完全可以在自主性學(xué)習(xí)的模式下進(jìn)行。

表1 重構(gòu)后的課程內(nèi)容、情境和模塊之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系

3 課程實(shí)施過程和實(shí)施案例

本文重點(diǎn)分析情境1的課程實(shí)施過程，表2為其理論課程的具體實(shí)施過程。

表2 情境1理論課程的具體實(shí)施過程

“文檔管理、輪流匯報(bào)、會(huì)議討論和持續(xù)改進(jìn)”的理念貫穿于3個(gè)情境實(shí)施的全過程。每個(gè)情境的實(shí)施過程分為4個(gè)階段，下面介紹這4個(gè)階段的運(yùn)行方式和工作內(nèi)容。

1）任務(wù)描述。該階段由教師下達(dá)某情境的任務(wù)書，帶領(lǐng)或者由學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分析和理解任務(wù)書中的內(nèi)容，使學(xué)生明確本次任務(wù)的目標(biāo)和主要工作內(nèi)容，時(shí)間為1個(gè)學(xué)時(shí)，在第一個(gè)情境中教師還需要講解實(shí)施理念的基本內(nèi)涵。

2）任務(wù)分析。在認(rèn)真分析上述任務(wù)書的基礎(chǔ)上，由教師帶領(lǐng)學(xué)生或由學(xué)生自主撰寫工作方案，包括數(shù)據(jù)清單、工作計(jì)劃、小組分工、技術(shù)指標(biāo)和質(zhì)量保障等內(nèi)容。在上述內(nèi)容中尤其要體現(xiàn)實(shí)施理念的落實(shí)，例如什么時(shí)間進(jìn)行工作方案論證、什么時(shí)間進(jìn)行會(huì)議討論、什么時(shí)間對(duì)前期成果進(jìn)行改進(jìn)和完善等，時(shí)間為1個(gè)學(xué)時(shí)。此外，對(duì)于情境1，在開始第三個(gè)階段之前還要完成學(xué)生分組，每組限制在4~6人。

3）任務(wù)實(shí)施。該階段的主要工作是按照工作方案落實(shí)具體任務(wù)，該階段的任務(wù)又可以分為4個(gè)子任務(wù)，分別是數(shù)據(jù)的預(yù)處理、建模、存儲(chǔ)、分析和顯示。以情境1為例，該過程需持續(xù)16個(gè)學(xué)時(shí)，每個(gè)子任務(wù)歷時(shí)4個(gè)學(xué)時(shí)，前2個(gè)學(xué)時(shí)由教師帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)對(duì)應(yīng)ArcGIS的基本操作，后2個(gè)學(xué)時(shí)由教師帶領(lǐng)學(xué)生或者由學(xué)生自主完成每一個(gè)階段的工作并進(jìn)行小組討論，所有的課上、課下交流和會(huì)議討論的內(nèi)容都要記入每個(gè)學(xué)生或者小組的日志中。

4）任務(wù)評(píng)價(jià)。每組安排一名學(xué)生匯報(bào)其成果，并進(jìn)行評(píng)價(jià)、反思和思考，相關(guān)建議和問題要體現(xiàn)在后續(xù)的修改工作中。

表3 為情境1實(shí)驗(yàn)課程的具體實(shí)施過程。

表3 情境1實(shí)驗(yàn)課程的具體實(shí)施過程

表2 和表3分別記錄了情境1完整的理論和實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程，該情境依托的項(xiàng)目是許昌學(xué)院校園地圖制作，需要完成數(shù)據(jù)的預(yù)處理、采集、存儲(chǔ)、分析和顯示等內(nèi)容，歷時(shí)40個(gè)學(xué)時(shí)，理論和實(shí)驗(yàn)各占20個(gè)學(xué)時(shí)。每節(jié)實(shí)驗(yàn)課要對(duì)應(yīng)一節(jié)理論基礎(chǔ)先導(dǎo)課，理論課要先于實(shí)驗(yàn)課實(shí)施，如果出現(xiàn)沖突或者因?qū)嵱?xùn)實(shí)習(xí)缺少一節(jié)課的情況，可以先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課或者對(duì)上一階段成果進(jìn)行討論和修改，盡量保證兩者之間的一致性。學(xué)生在每節(jié)實(shí)驗(yàn)課上都需填寫工作日志，只填寫主要問題的解決過程，填寫日志可能打斷練習(xí)的連續(xù)性，可以先進(jìn)行標(biāo)注，下課后再統(tǒng)一歸納總結(jié)和記錄。如表3所示，在19~20，27~28的實(shí)驗(yàn)課上安排了兩個(gè)擴(kuò)展內(nèi)容，這兩個(gè)內(nèi)容是對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)內(nèi)容的進(jìn)一步深化和升華，要求學(xué)生能在教師的引導(dǎo)下完成；在19~20，35~36實(shí)驗(yàn)課上安排兩次小組討論，目的是討論和評(píng)價(jià)各小組中每名學(xué)生已完成的成果以及工作方案的修改情況。在最后一節(jié)課前，學(xué)生要將這一階段的所有過程性成果以及證明材料，如小組日志、個(gè)人日志、修改后的工作方案、紙質(zhì)報(bào)告、電子文件以及照片、視頻等材料一起上交，在39~40實(shí)驗(yàn)課程上，輪流在全體同學(xué)面前匯報(bào)，小組和小組之間、同學(xué)和同學(xué)之間要互相打分并根據(jù)匯報(bào)情況提出進(jìn)一步修改的建議。

4 課程考核和評(píng)價(jià)

“地理信息系統(tǒng)原理”課程考核分為實(shí)驗(yàn)和理論兩個(gè)部分，占比分別為60%和40%，課程考核體系見圖1。

圖1 “地理信息系統(tǒng)原理”課程考核體系

實(shí)驗(yàn)考核包括日志考核、組間考核、項(xiàng)目成果、工作方案和校外人員評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，其中日志考核涵蓋了日志保存是否完整，日志內(nèi)容是否詳細(xì)合理等內(nèi)容；理論考核主要包括期末考試和平時(shí)成績。課程評(píng)價(jià)分為以下4個(gè)方面。

1）學(xué)生評(píng)價(jià)。學(xué)生針對(duì)本學(xué)期課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐情況撰寫收獲和體會(huì)，課程組在認(rèn)真分析、討論和總結(jié)學(xué)生提出的問題以后提出應(yīng)對(duì)之策，以便進(jìn)一步調(diào)整課程組織方式和優(yōu)化課程內(nèi)容。

2）后續(xù)課程任課教師評(píng)價(jià)。每個(gè)學(xué)期由后續(xù)課程任課教師隨機(jī)抽查10名學(xué)生，觀察這些學(xué)生一個(gè)學(xué)期的表現(xiàn)，并對(duì)他們從思維與品質(zhì)，研究和學(xué)習(xí)技能，創(chuàng)新和實(shí)踐能力，態(tài)度、觀念和興趣，對(duì)本門課程的支撐能力等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。課程組通過分析、總結(jié)和歸納，形成相應(yīng)評(píng)價(jià)報(bào)告，并反饋到課程改革中。

3）對(duì)學(xué)科競賽的支撐評(píng)價(jià)。課程組根據(jù)學(xué)生在國家、省和學(xué)校舉辦的學(xué)科競賽中的表現(xiàn)，通過分析和總結(jié)尋找課程改革和提升的潛力和空間。

4）用人單位評(píng)價(jià)。由課程組設(shè)計(jì)表格，合作單位負(fù)責(zé)填寫，主要對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力、思維方式和意志品質(zhì)等進(jìn)行考核，最后由課程組形成意見，并針對(duì)這些意見提出相應(yīng)的建議和措施。

5 結(jié)束語

本次應(yīng)用型課程改革以行業(yè)需求為導(dǎo)向，以就業(yè)能力培養(yǎng)為目標(biāo)，結(jié)合學(xué)科發(fā)展目標(biāo)和學(xué)校定位，在分析現(xiàn)有課程教學(xué)問題的基礎(chǔ)上重新論證了人才培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求設(shè)置的科學(xué)性和合理性，并以項(xiàng)目為載體對(duì)課程內(nèi)容圍繞3條主線進(jìn)行了串聯(lián)組織，體現(xiàn)了漸進(jìn)、重復(fù)、連續(xù)和真實(shí)的特點(diǎn)。雖然本次改革體現(xiàn)出了一定的先進(jìn)性和實(shí)用性，但是依然存在很多問題，例如課程改革后教師和學(xué)生的任務(wù)量和工作量相比以前有了成倍的增長，運(yùn)行過程和組織形式較以往更為復(fù)雜。因此，若要切實(shí)發(fā)揮出課程改革的最大效益，仍需要對(duì)一些問題如過程性評(píng)價(jià)，內(nèi)容深度、廣度和課時(shí)之間的平衡等進(jìn)行進(jìn)一步的探索研究。