新工科背景下GIS 專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革與實踐

盧 遠(yuǎn)，羅國瑋，梁玉蓮，鄧樹林，湯傳勇

（南寧師范大學(xué)，南寧 530001）

0 引言

當(dāng)前地理信息產(chǎn)業(yè)與智慧城市、數(shù)字政府、衛(wèi)生防疫、智能生活等數(shù)字領(lǐng)域高度融合，成為數(shù)字經(jīng)濟最搶眼的核心產(chǎn)業(yè)之一，為經(jīng)濟社會發(fā)展提供著新動能[1]。2021 年，我國地理信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達(dá)7524 億元，同比增長9.2%，近5 年復(fù)合增長率為11.5%，近10年復(fù)合增長率為17.5%，結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，基礎(chǔ)不斷增強，創(chuàng)新成果豐碩[2]。當(dāng)前自然資源信息化建設(shè)面臨著諸多新的要求，迫切需要借助大數(shù)據(jù)、云計算、GIS、遙感、物聯(lián)網(wǎng)、無人機等新技術(shù)、新手段，深入推進自然資源信息化建設(shè)，賦能自然資源管理深度變革。同時互聯(lián)網(wǎng)、物流等行業(yè)巨頭及各類初創(chuàng)企業(yè)依托其行業(yè)和技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢，加速與導(dǎo)航定位、地理信息、遙感測繪等地理信息技術(shù)融合，產(chǎn)生大量基于地理位置的新產(chǎn)品、新應(yīng)用，催生各種共享經(jīng)濟新業(yè)態(tài)。2023 年教育部等印發(fā)的“普通高等教育學(xué)科專業(yè)設(shè)置調(diào)整優(yōu)化改革方案”明確：加強教育系統(tǒng)與行業(yè)部門聯(lián)動，實現(xiàn)學(xué)科專業(yè)與產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈、人才鏈相互匹配、相互促進；應(yīng)用理科向工科延伸，形成新興交叉學(xué)科專業(yè)，培育新的工科領(lǐng)域[3]。這要求高校把培養(yǎng)GIS 專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)放在突出位置，必須堅持一流標(biāo)準(zhǔn)、創(chuàng)新引領(lǐng)、合作共贏，系統(tǒng)化地開展一流專業(yè)建設(shè)、一流課程建設(shè)、專業(yè)共同體建設(shè)的體系研究，以適應(yīng)新時代社會發(fā)展、經(jīng)濟建設(shè)和科學(xué)發(fā)展的迫切需求[4，5]。南寧師范大學(xué)地理信息科學(xué)人才培養(yǎng)始于2000 年，2007年被評為廣西優(yōu)質(zhì)專業(yè)，2009 年入選國家特色專業(yè)，2019 年入選廣西一流本科專業(yè)，已成為區(qū)域內(nèi)知名的優(yōu)勢特色專業(yè)。本文針對新時代背景下GIS 應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式存在的主要問題，結(jié)合南寧師范大學(xué)地理信息科學(xué)應(yīng)用型專業(yè)人才培養(yǎng)的實踐，以新工科理念為引領(lǐng)，以現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院建設(shè)為抓手，從專業(yè)定位優(yōu)化、課程體系構(gòu)建、實踐體系創(chuàng)新、課程思政融合等方面系統(tǒng)探討GIS 應(yīng)用型人才培養(yǎng)的舉措和進展。

1 GIS 應(yīng)用型專業(yè)建設(shè)存在的主要問題

1.1 專業(yè)定位與培養(yǎng)目標(biāo)不明晰

專業(yè)建設(shè)首要任務(wù)是如何確立專業(yè)定位和培養(yǎng)目標(biāo)。地方高校GIS 專業(yè)主要以普通應(yīng)用型人才培養(yǎng)為主導(dǎo)，不同程度地存在著定位不明晰、培養(yǎng)目標(biāo)模糊[6]。沒有考慮自身學(xué)科優(yōu)勢及地方經(jīng)濟發(fā)展對人才培養(yǎng)的需求，導(dǎo)致其培養(yǎng)的畢業(yè)生缺乏明確的就業(yè)方向，也缺乏獨特的專業(yè)技能，其專業(yè)定位與培養(yǎng)模式難以適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展的需求[7]。

1.2 課程設(shè)置與市場需求不匹配

由于專業(yè)定位缺乏明晰的定位，課程設(shè)置偏重地理學(xué)科本位，大多數(shù)專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容重理論、輕實踐，時效性不強[8]。人才培養(yǎng)方案修訂過程未落實專業(yè)認(rèn)證理念，缺乏反向制定課程體系機制，多學(xué)科交叉融合理念亟待強化，沒有深入行業(yè)產(chǎn)業(yè)開展調(diào)研，導(dǎo)致課程體系設(shè)置與行業(yè)產(chǎn)業(yè)需求不匹配，課程教學(xué)內(nèi)容與行業(yè)產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)需求有所脫節(jié)。此外，個性化學(xué)習(xí)理念沒有完全融入教育過程，多學(xué)科交叉融合理念亟待強化。

1.3 師資能力與新工科不夠適應(yīng)

新工科背景下，對教師的專業(yè)知識、科研能力、應(yīng)用能力和教學(xué)理念及綜合素質(zhì)等提出了較高的要求[9]。GIS 專業(yè)師資除具備地理學(xué)專業(yè)知識外，對移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和虛擬現(xiàn)實等新技術(shù)和新方法還應(yīng)有較深刻的理解。目前GIS 專業(yè)師資大多數(shù)是學(xué)術(shù)型的碩士和博士，缺乏工程教育理念和行業(yè)項目經(jīng)驗，師資能力難以適應(yīng)“新工科”人才培養(yǎng)的要求。

1.4 實踐教學(xué)與行業(yè)需求相脫節(jié)

新工科建設(shè)要求打破傳統(tǒng)實踐教學(xué)思想禁錮，以培養(yǎng)高水平應(yīng)用人才為目標(biāo)，創(chuàng)新實訓(xùn)教學(xué)模式，優(yōu)化實踐教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建起專業(yè)實習(xí)、創(chuàng)新實訓(xùn)的實踐教學(xué)體系[10]。但目前GIS 專業(yè)實踐教學(xué)條件同新工科所倡導(dǎo)的大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能和虛擬現(xiàn)實等相結(jié)合的要求尚有一定的距離，難以提供新技術(shù)、新業(yè)態(tài)的實驗實訓(xùn)項目，學(xué)生對新技術(shù)、新方法應(yīng)用能力較弱[11]。實踐教學(xué)內(nèi)容與行業(yè)崗位相對脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生應(yīng)用能力不強，難以滿足行業(yè)現(xiàn)實需求。

1.5 課程思政協(xié)同育人效果不佳

全面推進高校課程思政建設(shè)落實立德樹人根本任務(wù)的戰(zhàn)略舉措。教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》明確：將課程思政融入課堂教學(xué)建設(shè)全過程。課程思政建設(shè)需要具有一個體系完善的頂層設(shè)計指導(dǎo)，讓專業(yè)教師在專業(yè)教育中能夠摸準(zhǔn)課程思政方向，把握住課程思政目標(biāo)和方法要領(lǐng)[12]。但是，目前GIS 專業(yè)課程思政建設(shè)缺乏系統(tǒng)的頂層設(shè)計、課程思政目標(biāo)不明確、課程思政方法不得當(dāng)?shù)葐栴}，無法真正實現(xiàn)課程思政與專業(yè)教育同向同行。

2 GIS 應(yīng)用型專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革探索

成果導(dǎo)向教育（Outcome-Based Education，OBE）教育理念是是以成果為導(dǎo)向、學(xué)生為中心，通過逆向設(shè)計教育流程，正向?qū)嵤┙虒W(xué)過程形成的人才培養(yǎng)模式[13]。OBE 理念要求教育者要對學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果有清晰的構(gòu)想，并通過設(shè)計合理的教育體系來保障學(xué)生達(dá)成這些教育目標(biāo)。針對GIS 專業(yè)人才培養(yǎng)存在的問題，為適應(yīng)新時代自然資源信息化建設(shè)和地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，以O(shè)BE 教育理念為引領(lǐng)，從專業(yè)定位優(yōu)化、課程體系構(gòu)建、實踐體系創(chuàng)新、課程思政融合等方面進行對GIS 應(yīng)用型專業(yè)人才培養(yǎng)模式進行改革探索。

2.1 立足行業(yè)優(yōu)化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)

立足于社會發(fā)展需要，根基于學(xué)校的傳統(tǒng)基礎(chǔ)，充分發(fā)揮區(qū)位優(yōu)勢，是高校培育辦學(xué)特色必須堅持的“健康法則”[14]。依托學(xué)校地理學(xué)特色優(yōu)勢，明晰GIS專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)聚焦于自然資源信息化建設(shè)和地理信息產(chǎn)業(yè)等重點領(lǐng)域，推進GIS 專業(yè)改造升級；同時貫徹“一專多崗、一崗多能”的復(fù)合型人才培養(yǎng)理念，增強GIS 專業(yè)與人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃、土地資源管理、測繪工程等應(yīng)用型專業(yè)間的交叉融合與滲透，實現(xiàn)由單一型人才向復(fù)合型人才的躍升。

采用逆向設(shè)計方法構(gòu)建GIS 專業(yè)人才培養(yǎng)方案，以畢業(yè)后5 年在自然資源產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域和地理信息產(chǎn)業(yè)預(yù)期能夠取得的成就為標(biāo)準(zhǔn)，確定人才培養(yǎng)方案的定位和目標(biāo)，即面向自然資源領(lǐng)域和地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展，具備地理信息科學(xué)基礎(chǔ)知識與地理信息系統(tǒng)工程實踐能力，掌握地理學(xué)、測繪科學(xué)和信息科學(xué)等學(xué)科的基本理論、技術(shù)和方法，能夠在自然資源領(lǐng)域和地理信息產(chǎn)業(yè)的管理部門和企事業(yè)單位，從事地理信息科學(xué)專業(yè)相關(guān)工作的高素質(zhì)創(chuàng)新型、復(fù)合型和應(yīng)用型人才。

2.2 基于OBE 理念優(yōu)化人才培養(yǎng)方案

基于OBE 理念逆向設(shè)計地理信息科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，首先確定以自然資源領(lǐng)域和地理信息產(chǎn)業(yè)系列職業(yè)崗位勝任力為培養(yǎng)目標(biāo)，細(xì)分培養(yǎng)方向，細(xì)化畢業(yè)要求；按照畢業(yè)要求，確定課程體系，再根據(jù)不同課程教學(xué)內(nèi)容和知識、能力培養(yǎng)要求，確定課程教學(xué)方法；最后通過多元評價，評價人才培養(yǎng)效果的達(dá)成度。構(gòu)建“培養(yǎng)方案—教學(xué)方式—教學(xué)評價—教學(xué)整改”循環(huán)改進、動態(tài)調(diào)整的人才培養(yǎng)機制[15]。

基于OBE 理念優(yōu)化的GIS 專業(yè)的課程體系由“通識教育課程、學(xué)科基礎(chǔ)課程、專業(yè)骨干課程、自主發(fā)展課程及實踐教育課程”等模塊構(gòu)成。在自主發(fā)展課程模塊中，設(shè)置GIS 應(yīng)用與開發(fā)、國情監(jiān)測與空間規(guī)劃、地理大數(shù)據(jù)挖掘等專業(yè)方向課程群，拓展傳統(tǒng)學(xué)科專業(yè)的內(nèi)涵，開設(shè)綜合性課程、交叉學(xué)科課程新工科元素的新技術(shù)課程。如“Python 地理數(shù)據(jù)處理”“時空數(shù)據(jù)挖掘”“國土空間規(guī)劃原理與方法”“空間規(guī)劃數(shù)字化技術(shù)”“地學(xué)大數(shù)據(jù)理論與方法”“海洋地理信息與智能化技術(shù)”“農(nóng)業(yè)地理大數(shù)據(jù)挖掘”“雷達(dá)數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用”等，并引入無人機遙感、虛擬現(xiàn)實、數(shù)字孿生、實景三維等新技術(shù)微課，以適應(yīng)新時代自然資源領(lǐng)域和地理信息行業(yè)發(fā)展對新技術(shù)、新方法的需求，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和新技術(shù)應(yīng)用能力，培養(yǎng)具有學(xué)科交叉能力和跨界整合能力的“新工科”“地理信息工程+”復(fù)合型人才。

2.3 構(gòu)建產(chǎn)教融合的人才培養(yǎng)體系

產(chǎn)教融合、校企合作的深入發(fā)展能夠有效整合高校和企業(yè)的資源，提高人才培養(yǎng)的針對性、科學(xué)性、實踐性等，是地方高校更好地服務(wù)地方的路徑選擇[16]?，F(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院是產(chǎn)學(xué)研深度融合的重要途徑，具有產(chǎn)學(xué)研一體化的特點，產(chǎn)業(yè)鏈、教育鏈、創(chuàng)新鏈通過高?，F(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院有效銜接，促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展、教育發(fā)展和創(chuàng)新發(fā)展[17]。

面向自然資源領(lǐng)域改革和區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的需求，學(xué)校聯(lián)合華藍(lán)設(shè)計（集團）有限公司、廣西自然資源信息中心、南方測繪公司等行業(yè)龍頭單位，組建自然資源數(shù)字產(chǎn)業(yè)學(xué)院。以產(chǎn)業(yè)學(xué)院為平臺，校企共建教學(xué)指導(dǎo)委員會，聯(lián)合制定專業(yè)建設(shè)方案，協(xié)同修訂人才培養(yǎng)方案、重構(gòu)課程體系，開發(fā)新型課程，更新教學(xué)內(nèi)容，共同實施教育教學(xué)，共同評價培養(yǎng)質(zhì)量。與航天宏圖、北京超圖、南方測繪等公司聯(lián)合建設(shè)基于產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展需求的創(chuàng)新研究實踐基地，共建“雙師雙能型”師資隊伍，校企聯(lián)合組織課程教學(xué)、開發(fā)教學(xué)資源，校企導(dǎo)師協(xié)同指導(dǎo)“雙創(chuàng)”實踐和畢業(yè)論文。依托產(chǎn)業(yè)學(xué)院建設(shè)，以科教融合、產(chǎn)教融合為途徑打造的立體化協(xié)同實踐教學(xué)體系。

2.4 構(gòu)建立體化協(xié)同實踐教學(xué)體系

以科教融合、產(chǎn)教融合為主要途徑構(gòu)建立體化實踐教學(xué)體系中的“三維度”，即實踐教學(xué)內(nèi)容、能力培養(yǎng)、實踐活動方式[18]。實踐教學(xué)內(nèi)容可以概括為“三層五訓(xùn)”，其中，“三層”指的是分層次培養(yǎng)，包括基礎(chǔ)型實驗、綜合型實習(xí)、創(chuàng)新型實踐；“五訓(xùn)”指的是分層次訓(xùn)練，包括課程實驗訓(xùn)練、綜合性實踐訓(xùn)練、競賽性實踐訓(xùn)練、創(chuàng)新性實踐訓(xùn)練、項目實戰(zhàn)訓(xùn)練，通過“三層五訓(xùn)”達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的目的。能力培養(yǎng)包括專業(yè)認(rèn)知、專業(yè)技能和創(chuàng)新能力3 個層次。實踐活動方式則包括校內(nèi)實驗、校外實習(xí)和產(chǎn)學(xué)研融合實踐。

基于OBE 教育理念，以學(xué)生能力培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向開展設(shè)計性、綜合性實驗；結(jié)合教師的科研成果，將部分科研內(nèi)容引進教學(xué)實驗，開發(fā)創(chuàng)新性實驗項目，引導(dǎo)學(xué)生參與教師科研課題研究；組織學(xué)生參加各類GIS 專業(yè)競賽大賽，通過“選拔—培養(yǎng)—參賽”鍛煉和提高學(xué)生的實踐能力。以產(chǎn)業(yè)學(xué)院平臺為依托，實行本科生導(dǎo)師制，校企共建“雙師雙能型”師資隊伍，聘請行業(yè)工程師作為實踐教學(xué)教師、選派骨干教師到協(xié)作單位鍛煉。組織學(xué)生進入產(chǎn)業(yè)學(xué)院實踐基地進行生產(chǎn)實習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生參加各類競賽、主持科研項目等的積極性，讓學(xué)生直接參與項目實戰(zhàn)訓(xùn)練。同時，畢業(yè)論文（設(shè)計）與教師科研、協(xié)作單位的項目相結(jié)合，學(xué)生圍繞教師的科研課題、協(xié)作單位的項目研究開展畢業(yè)論文（設(shè)計）研究。通過科教融合、產(chǎn)教融合立體化實踐教學(xué)體系的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，不斷地提升學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

2.5 深化課程思政與專業(yè)教育有效融合

地理學(xué)是研究地球表層空間地理要素或者地理綜合體空間分布規(guī)律、時間演變過程和區(qū)域特征的一門學(xué)科[19]。地球表層系統(tǒng)是人類社會賴以生存的環(huán)境，維持人類的可持續(xù)發(fā)展必須要保護地球表層系統(tǒng)。地理學(xué)是自然科學(xué)與人文科學(xué)的交融，具有綜合性、交叉性和區(qū)域性的特點，地理學(xué)及其各分支學(xué)科包含了豐富的課程思政內(nèi)容，具備通過實例探討、野外實踐、實習(xí)見習(xí)等方式推進思政教育與專業(yè)課程融合的先決條件[20]。

結(jié)合不同的地理學(xué)專業(yè)課程特點和思維方法，圍繞政治認(rèn)同、家國情懷、國情認(rèn)知、創(chuàng)新精神、愛崗敬業(yè)、生態(tài)文明等重點挖掘思政內(nèi)容供給。自然地理學(xué)的思政精髓在于激發(fā)學(xué)生從科學(xué)、理性和整體角度認(rèn)識地球及其各子系統(tǒng)對于人類的重要意義，進而發(fā)自內(nèi)心的熱愛地球、珍惜人類、珍愛生命，引導(dǎo)學(xué)生樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念。人文地理學(xué)重視人地關(guān)系理論的滲透，將其與生態(tài)文明理念培育，使人地協(xié)調(diào)觀的理念植根于學(xué)生的思想深處；結(jié)合國家重大戰(zhàn)略（如一帶一路、新型城鎮(zhèn)化、鄉(xiāng)村振興等）和新發(fā)展理念，將國家戰(zhàn)略、重要政策的學(xué)習(xí)宣傳浸潤到專業(yè)課程的案例教學(xué)和創(chuàng)新實踐之中。測繪、遙感、地理信息系統(tǒng)屬地理信息技術(shù)學(xué)科分支，北斗導(dǎo)航、衛(wèi)星遙感、自主知識產(chǎn)權(quán)的地理信息平臺的飛速發(fā)展和取得的舉世矚目的輝煌成就包括豐富的道路自信、民族自豪感和勇于創(chuàng)新等方面的思政內(nèi)涵[21]。

3 結(jié)語

南寧師范大學(xué)以新工科理念為引領(lǐng)，以問題為導(dǎo)向，以科教融合、產(chǎn)教融合為途徑，對地理信息科學(xué)應(yīng)用型本科專業(yè)進行改造升級，取得了明顯的改革成效。首先，GIS 專業(yè)建設(shè)水平明顯提升。地理學(xué)入選廣西一流學(xué)科，地理信息科學(xué)入選廣西一流本科專業(yè)建設(shè)點。獲批1 個教育部虛擬教研室，建成2 門國家一流課程。其次，產(chǎn)教融合協(xié)同育人體系有效運行。校企共建的自然資源數(shù)字產(chǎn)業(yè)學(xué)院入選了廣西本科高?，F(xiàn)代示范性產(chǎn)業(yè)學(xué)院，校企共建了自然資源“空天地”一體化監(jiān)測、遙感信息工程等一批創(chuàng)新訓(xùn)練實驗室，獲教育部首批新工科改革實踐課題1 項，獲教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目6 項。第三，人才培養(yǎng)質(zhì)量明顯提升。地理信息科學(xué)專業(yè)多年畢業(yè)生就業(yè)率位居學(xué)校前列，長期保持在90%以上，用人單位對畢業(yè)生滿意度為95%，90%的畢業(yè)生認(rèn)可現(xiàn)工作崗位；考研升學(xué)率多年穩(wěn)超20%，高于全校平均水平10 個百分點。近3 年，學(xué)生獲自治區(qū)級及以上學(xué)科和科技競賽獎勵60余項。