“新工科”背景下城市規(guī)劃學(xué)科地理信息系統(tǒng)課程教學(xué)改革研究

葉 鵬，劉雨平，李勝才

（1.揚(yáng)州大學(xué)城市規(guī)劃與發(fā)展研究院 江蘇 揚(yáng)州 225127；2.揚(yáng)州大學(xué)建筑科學(xué)與工程學(xué)院 江蘇 揚(yáng)州 225127）

“新工科”建設(shè)的目標(biāo)在于培養(yǎng)一批具有創(chuàng)新精神的卓越工程科技人才，為我國(guó)的產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)和全球化競(jìng)爭(zhēng)賦能提供堅(jiān)實(shí)的智力和人才支持[1]。2017 年，教育部發(fā)布《關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見(jiàn)》，其中提到將“新工科”建設(shè)作為培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能人才的重要途徑。城市規(guī)劃學(xué)科應(yīng)順應(yīng)“新工科”建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)，全面考慮城市規(guī)劃的專(zhuān)業(yè)特色，以人文素養(yǎng)為基礎(chǔ)、科學(xué)精神為方向、創(chuàng)新思維為核心，全力培養(yǎng)理論深邃、專(zhuān)業(yè)技能嫻熟且具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的實(shí)踐型高級(jí)人才[2]。

地理信息系統(tǒng)是一種能夠整合地理空間數(shù)據(jù)采集、保存、控制、解析、展示和輸出的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，已在眾多領(lǐng)域得到了廣泛深入的應(yīng)用[3]。目前，我國(guó)城市規(guī)劃已進(jìn)入國(guó)土空間規(guī)劃階段，地理信息技術(shù)憑借其空間資源管理與利用能力，在“一張圖”空間規(guī)劃基礎(chǔ)信息平臺(tái)建設(shè)中發(fā)揮了巨大作用，同時(shí)也為解決城市規(guī)劃問(wèn)題提供了新思路、新技術(shù)和新方法?；凇靶鹿た啤苯ㄔO(shè)背景，在構(gòu)建城市規(guī)劃學(xué)科的課程體系時(shí)，無(wú)論是基礎(chǔ)理論，還是專(zhuān)業(yè)技術(shù)，乃至跨學(xué)科交叉課程，地理信息科學(xué)都可以起到一個(gè)連接橋梁的作用[4]。本文從“新工科”背景下地理信息系統(tǒng)課程教學(xué)改革出發(fā)，從教學(xué)現(xiàn)狀、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式方法等多方面，探索面向城市規(guī)劃學(xué)科進(jìn)行課程建設(shè)中存在的問(wèn)題與對(duì)策。

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 缺乏有關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)

地理信息系統(tǒng)是集地理科學(xué)、測(cè)繪學(xué)、遙感學(xué)、環(huán)境科學(xué)、信息科學(xué)、人工智能等為一體的多元交叉課程。城市規(guī)劃專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內(nèi)容多集中在公共基礎(chǔ)、規(guī)劃專(zhuān)業(yè)等方面，學(xué)生所掌握的知識(shí)不能很好地適應(yīng)地理信息系統(tǒng)課程的教學(xué)需要[5]。

1.2 空間理解能力相對(duì)薄弱

大部分非地理學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)地理信息系統(tǒng)課程時(shí)，尚未對(duì)地理坐標(biāo)、制圖規(guī)范、空間測(cè)繪、時(shí)空分析等概念有基本認(rèn)知，地理學(xué)思維也較為匱乏。特別是在宏觀尺度下，學(xué)生由于缺少對(duì)于地物的空間理解和想象能力，很難對(duì)地理對(duì)象有直觀的認(rèn)識(shí)。例如，在進(jìn)行空間數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)章節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)時(shí)，對(duì)于空間數(shù)據(jù)概念模型、邏輯模型、物理模型等模型的設(shè)計(jì)與構(gòu)建也是一大難點(diǎn)[6]。

1.3 與核心專(zhuān)業(yè)課程銜接不夠緊密

地理信息系統(tǒng)課程與城市規(guī)劃核心專(zhuān)業(yè)課程在內(nèi)容設(shè)置上存在著關(guān)聯(lián)性差、串接化弱的問(wèn)題，學(xué)生很難從地理信息系統(tǒng)課程中得到有效的技能積累。通過(guò)課程中設(shè)置的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生可以完成一般性的實(shí)踐內(nèi)容。然而，在專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)實(shí)習(xí)等任務(wù)中，學(xué)生普遍反映在地理信息系統(tǒng)課程中學(xué)習(xí)的內(nèi)容無(wú)法面對(duì)復(fù)雜實(shí)踐場(chǎng)景，很難將其應(yīng)用于實(shí)際工作中[7]。

1.4 學(xué)時(shí)安排不夠合理

根據(jù)揚(yáng)州大學(xué)建筑科學(xué)與工程學(xué)院建筑學(xué)專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)方案，地理信息系統(tǒng)是在大四上學(xué)期作為專(zhuān)業(yè)選修課設(shè)立的。該課程共計(jì)2 個(gè)學(xué)分，需完成32 個(gè)學(xué)時(shí)，其中包括24 個(gè)學(xué)時(shí)的理論教學(xué)和8 個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)踐教學(xué)。其中，基本理論課程所占比例很高，而操作實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用案例操作等實(shí)際操作課時(shí)卻很少，很難滿足操作技術(shù)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)需求。

2 課程改革思路

為適應(yīng)國(guó)家“新工科”戰(zhàn)略需求，在符合高技能型人才培養(yǎng)原則的基礎(chǔ)上，以地理信息技術(shù)的應(yīng)用能力為核心，同時(shí)凸顯城市規(guī)劃學(xué)科的專(zhuān)業(yè)特殊性，兼顧城市規(guī)劃類(lèi)相關(guān)項(xiàng)目的實(shí)際工作，并輔以與實(shí)踐操作相配套的多元化混合教學(xué)方式[8]。在教學(xué)過(guò)程中，采取以“基礎(chǔ)理論—核心應(yīng)用—整體試驗(yàn)—項(xiàng)目實(shí)踐”為主線的課程結(jié)構(gòu)，同步實(shí)施“由淺入深，逐步深化，由淺入深，思政貫穿”的教學(xué)手段。在學(xué)習(xí)理論的過(guò)程中，也安排了相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)。課程將真實(shí)的城市規(guī)劃項(xiàng)目作為教學(xué)內(nèi)容，把理論知識(shí)有效地融入實(shí)踐教學(xué)中，讓學(xué)生能夠“學(xué)以致用”。在實(shí)踐中，學(xué)生可以更深刻地理解理論知識(shí)，掌握相應(yīng)的技能，為達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)提供可能[9]。

3 教學(xué)內(nèi)容改革

3.1 系統(tǒng)梳理教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)

面向城市規(guī)劃學(xué)科開(kāi)設(shè)地理信息系統(tǒng)課程的目的在于使學(xué)生認(rèn)識(shí)到城市規(guī)劃過(guò)程中相關(guān)地理信息技術(shù)的主要應(yīng)用場(chǎng)景。通過(guò)地理信息系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生們可以從地理學(xué)視角對(duì)實(shí)際城市規(guī)劃任務(wù)提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，從而提高處理空間分析問(wèn)題的綜合能力。通過(guò)實(shí)踐教學(xué)來(lái)指導(dǎo)整體教學(xué)內(nèi)容的全面更新，是地理信息系統(tǒng)課程改革的關(guān)鍵之處。根據(jù)地理信息系統(tǒng)的功能特征，并與城市規(guī)劃的實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)，將該課程分為五個(gè)主要的學(xué)習(xí)單元：地理信息系統(tǒng)概論、空間數(shù)據(jù)組織與管理、GIS空間分析、地理信息可視化，以及城市規(guī)劃地理信息系統(tǒng)應(yīng)用。

3.2 利用規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，創(chuàng)設(shè)實(shí)踐教學(xué)情景

為了強(qiáng)化課程教學(xué)和實(shí)踐應(yīng)用的關(guān)系，課程實(shí)踐盡量以實(shí)際的工作問(wèn)題為導(dǎo)向。在教學(xué)內(nèi)容上，梳理出實(shí)際規(guī)劃中常用的地理信息系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景，并收集城市規(guī)劃實(shí)際工程案例。在課程實(shí)踐環(huán)節(jié)中，把城市規(guī)劃師的工作流程設(shè)計(jì)成一個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程，通過(guò)真實(shí)的規(guī)劃案例來(lái)進(jìn)行教學(xué)，從而有效解決校園學(xué)習(xí)與工作實(shí)務(wù)相分離的問(wèn)題。教師利用現(xiàn)實(shí)中的案例，并將其與教學(xué)相結(jié)合，編寫(xiě)出該課程詳盡的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。首先在理論課部分進(jìn)行教學(xué)示范，然后在實(shí)踐課部分安排鞏固練習(xí)，以此來(lái)提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的操作能力。

3.3 構(gòu)建知識(shí)交互聯(lián)通的課程組群

為了更好地開(kāi)展地理信息系統(tǒng)課程教學(xué)，使得該課程教學(xué)內(nèi)容在城市規(guī)劃學(xué)科內(nèi)可以形成相互配合、互有聯(lián)系的整體，應(yīng)增強(qiáng)該課程與專(zhuān)業(yè)核心課程間的相互連通。無(wú)論是在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)的啟動(dòng)階段，還是在中期評(píng)價(jià)階段，乃至后期的管理階段，地理信息系統(tǒng)有關(guān)技術(shù)方法都具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)對(duì)城市設(shè)計(jì)課程和地理信息系統(tǒng)課程的分析，提煉出兩門(mén)課程內(nèi)容之間的銜接點(diǎn)（表1）。若能使這兩門(mén)課的教學(xué)內(nèi)容得以整合，則可使學(xué)生對(duì)地理信息系統(tǒng)在城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)中所扮演的角色有更為深刻的了解。

4 教學(xué)模式探索

4.1 加強(qiáng)過(guò)程性考核，鞏固學(xué)習(xí)成果

教育部在2018 年8 月的《關(guān)于狠抓新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議精神落實(shí)的通知》中指出，需要強(qiáng)化對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程的考察，并且提升過(guò)程性考核成績(jī)?cè)诳偝煽?jī)中的占比。在進(jìn)行過(guò)程性考核時(shí)，要堅(jiān)持過(guò)程性、理解性、評(píng)價(jià)性和發(fā)展性4 項(xiàng)原則。對(duì)學(xué)生而言，通過(guò)諸如出席率、預(yù)習(xí)、授課中的提問(wèn)和討論、記筆記、小組任務(wù)、調(diào)研報(bào)告、教學(xué)活動(dòng)、階段測(cè)試、課程設(shè)計(jì)等眾多的過(guò)程性評(píng)估手段[10]，不僅能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)也有助于系統(tǒng)地加固知識(shí)理解。此外，這些評(píng)估手段還能有效地管理學(xué)習(xí)過(guò)程，讓學(xué)生從中體驗(yàn)到成功，由此增強(qiáng)自信。

4.2 理論與實(shí)踐并進(jìn)，強(qiáng)化應(yīng)用能力

在地理信息系統(tǒng)的教學(xué)環(huán)節(jié)中，實(shí)踐學(xué)習(xí)是不可或缺的重要一環(huán)。本課程可以充分利用開(kāi)源地理信息系統(tǒng)平臺(tái)上提供的大量公開(kāi)數(shù)據(jù)和軟件（表2），有效提升地理信息系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)效果。采取“以賽促學(xué)”的形式，引導(dǎo)學(xué)生參加由業(yè)界知名企業(yè)（例如：ESRI、MapGIS、Supermap等）組織的各級(jí)各類(lèi)專(zhuān)業(yè)競(jìng)賽。在實(shí)踐教學(xué)期間，教師要扮演好實(shí)習(xí)“引導(dǎo)員”的角色，把握實(shí)踐內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)，對(duì)實(shí)踐任務(wù)進(jìn)度進(jìn)行科學(xué)控制，使得學(xué)生在實(shí)踐中對(duì)空間思維、軟件操作和協(xié)作分析等方面有更深層次的認(rèn)識(shí)與提高。

表2 地理信息系統(tǒng)公開(kāi)平臺(tái)與軟件資源

4.3 推動(dòng)新時(shí)代思政，落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)

教育部從2020 年開(kāi)始推行課程思政建設(shè)，地理信息系統(tǒng)本身是一門(mén)集理論性與實(shí)踐性于一身的課程，開(kāi)展地理信息系統(tǒng)課程思政的重要性不言而喻。在制作專(zhuān)題地圖的時(shí)候，可以讓學(xué)生在地圖上尋找自己的家鄉(xiāng)，并讓他們各自介紹家鄉(xiāng)的地域特色、歷史沿革和自然人文景觀，從而培養(yǎng)學(xué)生的家國(guó)情懷。在制作和發(fā)布地圖的過(guò)程中，向?qū)W生強(qiáng)調(diào)應(yīng)嚴(yán)格遵守《中華人民共和國(guó)測(cè)繪法》的相關(guān)要求，并根據(jù)《地圖審核管理規(guī)定》進(jìn)行審圖號(hào)的申請(qǐng)，以增強(qiáng)學(xué)生保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的意識(shí)。通過(guò)解析北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的研發(fā)過(guò)程和功能，對(duì)學(xué)生深化社會(huì)責(zé)任、匠人精神、挑戰(zhàn)困難和奉獻(xiàn)精神、創(chuàng)新理念以及團(tuán)隊(duì)合作觀念的教育，使社會(huì)主義核心價(jià)值觀在實(shí)踐中得到落地。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著“新工科”建設(shè)的推進(jìn)，城市規(guī)劃學(xué)科的培養(yǎng)重點(diǎn)正在逐步轉(zhuǎn)向綜合應(yīng)用技能，對(duì)于學(xué)生綜合規(guī)劃設(shè)計(jì)能力和素質(zhì)的要求也在持續(xù)提高。本文從地理信息系統(tǒng)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題入手，通過(guò)梳理教學(xué)重難點(diǎn)、以城市規(guī)劃設(shè)計(jì)案例構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)情景、建設(shè)地理信息系統(tǒng)知識(shí)互動(dòng)聯(lián)通課程群等教學(xué)改革方法，以及加強(qiáng)過(guò)程性考核、理論與實(shí)踐并進(jìn)、推動(dòng)新時(shí)代思政等教學(xué)模式路徑探索，提出了城市規(guī)劃學(xué)科中地理信息系統(tǒng)課程的整合和教學(xué)模式改革方案。通過(guò)“基礎(chǔ)知識(shí)—核心應(yīng)用—綜合實(shí)驗(yàn)—項(xiàng)目實(shí)踐”的基本思路，有助于優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)、提高教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)符合行業(yè)和企業(yè)要求的新型技術(shù)型人才提供可借鑒的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。