張海榮 孫久運 王行風(fēng) 孫亞琴

[摘要]結(jié)合多年的GIS專業(yè)建設(shè)實踐，對當(dāng)前GIS專業(yè)教學(xué)中的專業(yè)知識體系、課程內(nèi)容、教材、實踐教學(xué)、師資隊伍建設(shè)中存在的主要問題進(jìn)行了分析。針對這些問題，探討了課程體系及課程內(nèi)容的動態(tài)優(yōu)化與調(diào)整、系統(tǒng)性的教材建設(shè)、教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)、區(qū)域教學(xué)資源共享、導(dǎo)師制、系列實習(xí)基地建設(shè)等相應(yīng)措施，以期為提高GIS專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量提供建議。

[關(guān)鍵詞]GIS專業(yè);教學(xué);問題與對策

1.1 引言

GIS專業(yè)培養(yǎng)的人才質(zhì)量直接關(guān)系到社會對該專業(yè)的信任，影響學(xué)生的就業(yè)與進(jìn)一步深造，對GIS學(xué)科的發(fā)展具有重要影響。自1997年教育部設(shè)立地理信息系統(tǒng)本科專業(yè)以來，我國已有170多所高等院校相繼開設(shè)了該專業(yè)[1]。2012年，教育部高等學(xué)校地球科學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會將地理信息系統(tǒng)專業(yè)更名為“地理信息科學(xué)專業(yè)”。10多年來，有關(guān)GIS專業(yè)教學(xué)一直受到眾多GIS專業(yè)教師、研究者的重視，曾分別從培養(yǎng)計劃與教學(xué)大綱制訂[2]、核心課程設(shè)置[3]、專業(yè)課程教學(xué)方法[4，5]、不同學(xué)科背景下GIS專業(yè)建設(shè)[6]等方面進(jìn)行了探討和交流，也建立了一些國家級的精品課程。2013年，湯國安等對我國GIS專業(yè)開設(shè)情況、教學(xué)團(tuán)隊情況、科研情況、教學(xué)成果、學(xué)生發(fā)展等作了調(diào)查，并做了深入的分析[1]。本文結(jié)合作者多年的GIS專業(yè)建設(shè)實踐，對當(dāng)前GIS專業(yè)教學(xué)過程中存在的一些問題及應(yīng)對措施進(jìn)行探討。

1.2 GIS教學(xué)實踐中存在的主要問題

GIS專業(yè)是一個多學(xué)科交叉與融合的專業(yè)，這些交叉學(xué)科的基礎(chǔ)理論構(gòu)成GIS的基礎(chǔ)理論體系，形成GIS的理論基礎(chǔ)、知識結(jié)構(gòu)、技術(shù)體系和功能特征[2]。GIS學(xué)科具有的多學(xué)科交叉的特點，使得GIS專業(yè)教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)存在諸多困難。

1.2.1 學(xué)科知識體系的快速變化與教學(xué)計劃的矛盾

GIS專業(yè)的培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱是依據(jù)學(xué)科知識體系制訂的。作為指導(dǎo)專業(yè)教學(xué)計劃的基本文件，很多學(xué)校每隔4年修訂培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱。培養(yǎng)方案規(guī)定了專業(yè)教學(xué)的課程結(jié)構(gòu)。通常，GIS專業(yè)包括三類課程，即公共必修課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課。根據(jù)各個學(xué)校的學(xué)科背景不同及特色，專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課的設(shè)置及教學(xué)內(nèi)容有所差異。教學(xué)大綱規(guī)定了每門課程在整個教學(xué)計劃中的地位和任務(wù)，明確了該課程的基本要求、重點和難點，要求有相對的穩(wěn)定性，又要體現(xiàn)與本課程內(nèi)容相關(guān)的新知識、新技術(shù)。

然而，GIS的學(xué)科知識體系、社會對GIS人才的要求在快速發(fā)展與變化之中，新理論、新技術(shù)、新方法不斷涌現(xiàn)，既定的培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱很難及時跟上這些變化。自GIS專業(yè)建立以來，GIS已經(jīng)從單機(jī)版發(fā)展到WebGIS;從簡單的矢柵數(shù)據(jù)模型發(fā)展到對象-關(guān)系數(shù)據(jù)模型、3D數(shù)據(jù)模型、時態(tài)數(shù)據(jù)模型;從強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)處理，發(fā)展到空間數(shù)據(jù)分析及地理信息系服務(wù);從2DGIS的發(fā)展到3DGIS甚至多維GIS;從商業(yè)GIS軟件應(yīng)用發(fā)展到應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)開發(fā);系統(tǒng)集成技術(shù)及環(huán)境的不斷進(jìn)步和變化;甚至諸多技術(shù)細(xì)節(jié)的發(fā)展，等等。在這一過程中，很多課程顯得過時或課程的內(nèi)容、重點和難點發(fā)生了變化，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容亦不合時宜，亦即教學(xué)內(nèi)容與學(xué)科發(fā)展脫節(jié)。顯然，針對所有的新理論或新技術(shù)專門開設(shè)課程并不現(xiàn)實，需要將這些內(nèi)容融合到相關(guān)的課程中，及時調(diào)整課程的結(jié)構(gòu)，重新規(guī)劃課程之間的銜接關(guān)系。即便如此，在教學(xué)過程中也將受到學(xué)時數(shù)、教學(xué)管理制度的諸多制約。

1.2.2 課程地位和內(nèi)容與GIS專業(yè)的關(guān)系不清楚

GIS涉及地理學(xué)、測繪學(xué)與遙感科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科，GIS專業(yè)的課程大部分由此產(chǎn)生。與這些學(xué)科有關(guān)的課程絕大部分沿用了相關(guān)學(xué)科的內(nèi)容，如自然地理學(xué)、地圖學(xué)、數(shù)據(jù)庫原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、地理信息系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)（軟件工程）。在教學(xué)過程中，體現(xiàn)不出這些課程與GIS專業(yè)的緊密聯(lián)系，或者在專業(yè)知識體系中的作用，這使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中十分茫然，梳理不出GIS學(xué)科的知識體系和內(nèi)在的邏輯關(guān)系，目標(biāo)不明確。

這種狀況一方面導(dǎo)致教師覺得學(xué)生不好教，因為學(xué)生無法理解這些課程在GIS專業(yè)中的必要性或重要性，沒有興趣學(xué)，教師不知道如何激發(fā)學(xué)生對本課程學(xué)習(xí)的主動性和積極性;另一方面，學(xué)生覺得不好學(xué)或?qū)W不會，因為學(xué)生覺得這個專業(yè)的課程好像比較亂，有一定的跳躍性，剛剛學(xué)了一門學(xué)科的點滴，就轉(zhuǎn)移方向了。

GIS專業(yè)涉及較多的計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的課程，大部分學(xué)生對這些課程感到困難，尤其是系統(tǒng)開發(fā)工具的學(xué)習(xí)，導(dǎo)致開發(fā)能力偏弱。這一現(xiàn)象通過畢業(yè)設(shè)計（論文）的選題就可以看出，大部分學(xué)生選擇與地理學(xué)、遙感科學(xué)相關(guān)的課題，這些課題一般不需要進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)，通過軟件應(yīng)用就可以解決大部分問題。這些課程的實踐性很強(qiáng)，且受學(xué)時數(shù)的限制，課堂教學(xué)并不能保證學(xué)生在課堂上完全理解這些課程的內(nèi)容，需要學(xué)生在課余花費大量的時間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并且得到必要的指導(dǎo)。

1.2.3 適合GIS專業(yè)教學(xué)的教材不足

GIS專業(yè)相對年輕，與一些傳統(tǒng)的專業(yè)相比，沒有成熟的教材體系。GIS專業(yè)采用的教材大部分是關(guān)聯(lián)學(xué)科的教材，缺乏針對性和GIS特色。教材之間沒有聯(lián)系，內(nèi)容重復(fù)，系統(tǒng)性較差。很多教材注重理論與技術(shù)的論述，沒有配套的實例或案例，學(xué)生理解起來困難?，F(xiàn)有教材的更新速度跟不上GIS的發(fā)展，不能反映新理論、新技術(shù)。只有少量課程有實驗教材，實驗教材建設(shè)尤其沒有受到足夠的重視。

1.2.4 實踐與創(chuàng)新教學(xué)不足

近年來，盡管很多學(xué)校在實驗室建設(shè)的硬件上投入很多，但是相應(yīng)的軟件建設(shè)、實驗設(shè)計、實驗內(nèi)容建設(shè)沒有受到重視。具有良好設(shè)計的、能夠讓學(xué)生得到全面鍛煉的綜合性、開放性、創(chuàng)新性實驗很少。專職的實驗教師嚴(yán)重缺乏，目前實驗教學(xué)任務(wù)基本上由任課教師承擔(dān)，實驗設(shè)備、軟件、數(shù)據(jù)的維護(hù)，以及實驗指導(dǎo)書、實驗的準(zhǔn)備、指導(dǎo)都需要任課教師花費大量的精力和時間。面對眾多的學(xué)生，教師很難全面、細(xì)致地指導(dǎo)學(xué)生實驗。

實習(xí)是教學(xué)過程中非常重要的環(huán)節(jié)，但是建設(shè)使GIS專業(yè)學(xué)生能夠得到系統(tǒng)鍛煉的各種實習(xí)基地十分困難。GIS專業(yè)的實習(xí)應(yīng)該是（部分）綜合性的，涉及多個方面，而目前很多實習(xí)只是根據(jù)相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀，僅限于GIS專業(yè)的某一方面，與實習(xí)目的相去甚遠(yuǎn)。此外，大量學(xué)生進(jìn)入實習(xí)單位，在場地、現(xiàn)場技術(shù)人員的教學(xué)指導(dǎo)、管理等方面造成了很重的負(fù)擔(dān)，所以很多企業(yè)只愿意接收少量的學(xué)生。

若沒有得到很好的實踐鍛煉，既影響了學(xué)生對專業(yè)知識的理解，也使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣顯著下降。

1.2.5 師資隊伍

GIS專業(yè)起步晚、發(fā)展迅速，且具有交叉性的特征，某種程度上造成了教師學(xué)科背景較為復(fù)雜，部分教師專業(yè)知識積淀需進(jìn)一步加強(qiáng)[1]。近年來，進(jìn)入GIS專業(yè)的大部分教師具有博士學(xué)位，在GIS某些領(lǐng)域的研究具有較高水平，但是從教學(xué)的角度來看，缺少對GIS專業(yè)課程體系、課程地位的整體性認(rèn)識，系統(tǒng)性的GIS工程建設(shè)實踐經(jīng)驗較少。一些新進(jìn)教師在沒有得到教學(xué)訓(xùn)練的情況下承擔(dān)了太多的教學(xué)任務(wù)。近幾年，受人才引進(jìn)評價考核機(jī)制的影響，GIS及具有工程實踐經(jīng)驗的教師引進(jìn)困難，這將嚴(yán)重影響GIS專業(yè)師資隊伍的建設(shè)與教學(xué)效果。

3 GIS專業(yè)發(fā)展與建設(shè)的措施

3.1 不斷優(yōu)化課程體系與課程內(nèi)容

基于GIS學(xué)科、專業(yè)的內(nèi)涵，強(qiáng)化GIS專業(yè)課程體系的主線，使學(xué)生明確GIS專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，理解各課程之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系。加強(qiáng)課程建設(shè)，盡量使用“GIS語言”進(jìn)行教學(xué)，亦即貼近GIS專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，使課程內(nèi)容與GIS聯(lián)系起來。

根據(jù)理論與技術(shù)的發(fā)展，適當(dāng)調(diào)整課程體系結(jié)構(gòu)與課程內(nèi)容，這種調(diào)整應(yīng)從課程體系的角度出發(fā)，具有系統(tǒng)性，而不僅僅限于一門課程，避免重復(fù)和知識脫節(jié)。

在強(qiáng)調(diào)課程體系主線的同時，應(yīng)開設(shè)不同方向的專業(yè)選修課，有所側(cè)重，以適應(yīng)不同能力和興趣的學(xué)生的需要，體現(xiàn)專業(yè)特色，分類培養(yǎng)，達(dá)到因材施教的目的，也可以適應(yīng)社會對不同GIS專業(yè)人才的需求。

3.2 進(jìn)行系統(tǒng)的教材建設(shè)

一個成熟的專業(yè)應(yīng)該具有一系列得到廣泛認(rèn)可的教材，并且有豐富的學(xué)術(shù)論著作為參考書。GIS專業(yè)的教材建設(shè)需要GIS教學(xué)、研究工作者的廣泛參與，對教材進(jìn)行深入討論和詳細(xì)規(guī)劃。加強(qiáng)GIS專業(yè)教材的系統(tǒng)性和針對性，不是簡單地將相關(guān)學(xué)科的理論、技術(shù)、方法照搬過來，而是將其與GIS融合，表現(xiàn)為具有GIS特色的理論、技術(shù)和方法。對一些學(xué)科的知識不必貪大求全（如計算機(jī)科學(xué)類課程），滿足GIS專業(yè)的需要即可。注重理論聯(lián)系實際，增加實際案例，以方便學(xué)生學(xué)習(xí)和理解。成功的教材編寫依賴于一批高水平GIS專業(yè)人才和良好的組織協(xié)調(diào)。

3.3 建立系統(tǒng)性的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)體系

GIS專業(yè)的實驗涉及各個相關(guān)學(xué)科，應(yīng)盡量減少演示性實驗，適當(dāng)增加創(chuàng)新性實驗，力求學(xué)生獨立完成實驗，提高學(xué)生的動手能力。改變授課方式，有些開發(fā)類課程的內(nèi)容可以在實驗室邊講解邊實驗。

在實習(xí)基地建設(shè)方面，針對實習(xí)基地的特點，選擇一批單位，建立能夠使學(xué)生得到綜合鍛煉的相互銜接的連續(xù)性實習(xí)基地?？赏ㄟ^區(qū)域性的高校聯(lián)合，實現(xiàn)實踐教學(xué)資源共享。

增強(qiáng)實驗教師師資隊伍建設(shè)，提高實驗教師的綜合素質(zhì)，力求實驗教師能夠全面掌握GIS專業(yè)的軟件、技術(shù)，具有較高的開發(fā)能力，在實驗室對學(xué)生開放的同時，使學(xué)生能夠得到指導(dǎo)。

3.4 加強(qiáng)教研室教學(xué)活動和高校GIS專業(yè)之間的教學(xué)交流

通過教研室教學(xué)活動，增強(qiáng)教師對GIS課程體系的認(rèn)識，相互交流課程內(nèi)容和授課方式，不斷總結(jié)經(jīng)驗，提高師資隊伍的教學(xué)水平。

目前高校之間的教學(xué)交流僅是通過少量的教學(xué)會議進(jìn)行，學(xué)習(xí)一些教學(xué)水平較高的高校的經(jīng)驗需要面對面的交流、觀摩和學(xué)習(xí)，才能達(dá)到實際效果。

3.5 加強(qiáng)對學(xué)生的課外指導(dǎo)

現(xiàn)在的學(xué)生與教師的交流較少，教師對學(xué)生的指導(dǎo)大部分僅限于課堂教學(xué)，不利于學(xué)生的成長。可建立本科學(xué)生的導(dǎo)師制，對學(xué)生的課外學(xué)習(xí)進(jìn)行指導(dǎo)，積極組織學(xué)生申請校內(nèi)外的科研項目，參加各種GIS競賽。吸收一部分學(xué)生參與到教師的科研項目中，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新能力。

3.6 建立靈活的學(xué)生成績考核機(jī)制

GIS專業(yè)是一個實踐性很強(qiáng)的專業(yè)，為反映學(xué)生對課程知識的理解程度，體現(xiàn)學(xué)生的能力，可改變傳統(tǒng)的書面考試方式，比如采用課程答辯、專題研究、綜合實驗考核等方式對學(xué)生進(jìn)行評價。課程考核的方式應(yīng)根據(jù)課程的特點進(jìn)行。

4 結(jié)束語

GIS專業(yè)是一個相對年輕的專業(yè)，其成熟的教學(xué)體系的形成是一個不斷探索的過程，雖然在10多年的教學(xué)過程中取得了一些經(jīng)驗和成績，但是對于專業(yè)的知識體系、教材、教師隊伍等方面還需進(jìn)一步改進(jìn)和提升。GIS專業(yè)建設(shè)需要教師花費大量的時間和精力，同時需要得到政策引導(dǎo)和經(jīng)費的支持。

參考文獻(xiàn)

[1]湯國安，董有福，唐婉容，李辛.我國GIS專業(yè)高等教育現(xiàn)狀調(diào)查與分析.中國大學(xué)教學(xué)，2013，（6）：26-31.

[2]李滿春，戴崴巍，趙勇.GIS專業(yè)人才的素質(zhì)特征、知識結(jié)構(gòu)與培養(yǎng)方案研究.地理與地理信息科學(xué)，2004，20（2）：26-28.

[3]秦其明.中國高校GIS專業(yè)核心課程設(shè)置問題的探討.地理信息世界，2003，1（4）：1-7.

作者簡介

張海榮，1968年3月生，男，江蘇海門人，博士，副教授，主要從事地理信息系統(tǒng)開發(fā)、教學(xué)工作。

基金項目

中國礦業(yè)大學(xué)教改項目（2015YB21）