GIS本科多層次技能影響因素及其培養(yǎng)課程體系研究

包世泰，謝剛生，謝健文，吳小芳

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院地理信息系，廣東廣州510642）

一、引 言

地理信息系統(tǒng)(geographic information system，GIS)是地理科學(xué)類下屬的本科專業(yè)，2012年起更名為地理信息科學(xué)，它是研究空間數(shù)據(jù)采集、存儲、分析和輸出的理論和方法的技術(shù)性學(xué)科。GIS學(xué)科具有工具學(xué)科、工程學(xué)科和橫斷學(xué)科三大特征［1］:① 工具學(xué)科特征是指GIS作為一種信息技術(shù)為人們提供了解決空間問題的工具與思路;②工程學(xué)科特征是GIS信息工程建設(shè)過程中需要綜合考慮軟件工程和項目管理等方法手段;③橫斷學(xué)科特征是指其融合了計算機科學(xué)、數(shù)學(xué)、地球科學(xué)、信息科學(xué)、管理學(xué)與測繪學(xué)等學(xué)科知識，形成了多學(xué)科交叉的理論基礎(chǔ)、知識結(jié)構(gòu)和技術(shù)體系。廣東高校開設(shè)GIS本科專業(yè)相對較晚，各單位GIS專業(yè)人才培養(yǎng)方案一直在摸索中優(yōu)化完善［2］。本文依托“面向多層次技能培養(yǎng)的GIS專業(yè)實驗課程體系改革研究”、“《GIS程序設(shè)計》課程的教學(xué)改革與實踐”、“地理信息系統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)方案的優(yōu)化設(shè)計”等系列教學(xué)改革研究項目，分析GIS本科人才專業(yè)技能培養(yǎng)現(xiàn)狀。

二、GIS本科專業(yè)技能培養(yǎng)現(xiàn)狀

近年來，筆者在文獻調(diào)研、同行交流、學(xué)生訪談、同事研討等基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，GIS專業(yè)人才技能培養(yǎng)與課程體系存在以下問題:

1)GIS技能培養(yǎng)與社會需求不符。GIS人才培養(yǎng)“重理論輕實踐”，高校培養(yǎng)的GIS專業(yè)人才與社會要求存在差異，難以滿足綜合性、多層次性的人才需求［3-4］。作為一門技術(shù)性學(xué)科，目前不少高校GIS專業(yè)缺乏技能層次化及多元應(yīng)用培養(yǎng)目標(biāo)，導(dǎo)致現(xiàn)實中有不少學(xué)生對GIS這門工具性學(xué)科專業(yè)感到迷茫，對高校 GIS教育不認可，畢業(yè)后適應(yīng)性較差，與實際工作需求差距超過60%［4］。

2)GIS技能培養(yǎng)沒有層次性，課程體系不太合理。每所高校在GIS技能培養(yǎng)方面均各有側(cè)重，通過初步調(diào)查發(fā)現(xiàn)普遍存在3種模式，即GIS工具應(yīng)用技能培養(yǎng)模式居多，GIS軟件開發(fā)技能培養(yǎng)模式較少，GIS應(yīng)用基礎(chǔ)理論方法研究培養(yǎng)模式最少。這與各單位GIS學(xué)科起源有關(guān)，目前GIS學(xué)科通常起源于地理學(xué)、測繪學(xué)與計算機科學(xué)三大背景，GIS課程體系各有偏頗，培養(yǎng)出的人才知識體系和技能難免帶有原背景的烙印。不少高校GIS專業(yè)課程安排不太合理，如地理類課程多、廣、散，并與GIS技能類課程關(guān)聯(lián)度低;GIS技能培養(yǎng)缺少層次性，缺乏與實際應(yīng)用問題相結(jié)合;GIS開發(fā)類課程較少，安排太靠后，導(dǎo)致很多學(xué)生已經(jīng)沒興趣或畏難逃避而選擇開發(fā)類課程，缺乏面對專業(yè)實際工作的能力與信心。

三、多層次GIS技能及其影響因素

GIS作為一門工具性學(xué)科，其技術(shù)在眾多行業(yè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。筆者調(diào)研分析社會對GIS專業(yè)技能的需求，總結(jié)出GIS專業(yè)技能具有如下4個層次，如圖1所示。

1)入門水平:了解GIS概念方法，會簡單使用GIS及相關(guān)工具，掌握地圖瀏覽、查詢、制圖和簡單數(shù)據(jù)編輯等功能，能解決日常生活與辦公中的空間信息查詢與共享的技能水平。

2)專業(yè)水平:熟悉GIS理論方法，熟練掌握數(shù)據(jù)處理建庫、遙感影像分析、空間分析等技能，能解決復(fù)雜辦公業(yè)務(wù)中的數(shù)據(jù)更新、信息獲取與綜合分析的技能水平。

圖1 多層次GIS技能

3)擴展水平:精通GIS理論方法，熟練擴展現(xiàn)有GIS工具與方法，以進行地學(xué)問題分析、GIS建模與地理過程處理，解決專業(yè)問題中的信息提取、智能分析與知識挖掘的技能水平。

4)創(chuàng)新水平:熟悉GIS理念方法，新創(chuàng)GIS理論、方法或工具，解決應(yīng)用基礎(chǔ)問題或共性技術(shù)難題的技能水平，通過創(chuàng)新推動地理信息科學(xué)進一步發(fā)展。

根據(jù)這個標(biāo)準(zhǔn)可以對GIS專業(yè)人才技能層次進行初步評判，進一步研究GIS多層次技能培養(yǎng)的影響因素。為此，以筆者所在學(xué)校的GIS專業(yè)為例，調(diào)查統(tǒng)計了2008—2012年5屆200多名畢業(yè)生資料，選取了學(xué)生性別、文理分科、生源類型、層次化課程必要性及其技能層次評價等影響因素，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理后進行相關(guān)分析，相關(guān)系數(shù)矩陣見表1。

表1 相關(guān)系數(shù)矩陣

由表1可以看出，技能層次與性別、分科及生源類型的相關(guān)系數(shù)都比較小，且均未通過顯著性檢驗，表明性別、分科、生源類型對技能層次影響不大;技能層次與課程層次化相關(guān)系數(shù)最大，相關(guān)性最強，且通過顯著性檢驗，表明課程層次化對GIS人才技能層次影響很大，有必要對GIS課程體系進行層次化設(shè)計。

四、GIS技能層次化培養(yǎng)課程體系設(shè)計

針對GIS專業(yè)課程體系問題，國內(nèi)兄弟院校探索了GIS多層次人才素質(zhì)和應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，研究了GIS專業(yè)課程體系分類，探討了GIS專業(yè)核心課程設(shè)置，給筆者設(shè)計技能層次化培養(yǎng)實驗課程體系提供了很好的借鑒［5-8］。根據(jù)GIS專業(yè)人才的多層次技能培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強能力、重實踐、高素質(zhì)”的本科人才培養(yǎng)目標(biāo)，在文獻調(diào)查、與兄弟院校交流、教研室探索等基礎(chǔ)上，筆者設(shè)計了與GIS層次化技能培養(yǎng)相適應(yīng)的課程體系。GIS人才培養(yǎng)課程體系包括通識教育課程、學(xué)科基礎(chǔ)課程、專業(yè)核心課程與專業(yè)拓展課程4類，與理論課相對應(yīng)的實踐課是一個倒金字塔結(jié)構(gòu)，設(shè)計了與GIS層次化技能培養(yǎng)相適應(yīng)的課程體系框架，如圖2所示。

圖2 GIS專業(yè)課程體系

本科總學(xué)分以160計，各類課程學(xué)分數(shù)及其所占比例如圖3所示。通識教育包括思想政治類、大學(xué)英語等必修課程，以及自然科學(xué)類和人文社科類10個學(xué)分選修課程，理論課共40學(xué)分。學(xué)科基礎(chǔ)課程是相當(dāng)于文獻［7］中的專業(yè)類基礎(chǔ)課［7］，主要是高等數(shù)學(xué)與計算機類課程，對應(yīng)有程序設(shè)計等課程實驗，理論課共23學(xué)分?；A(chǔ)實踐是通識教育與學(xué)科基礎(chǔ)課程對應(yīng)的實踐課程內(nèi)容，包括程序設(shè)計實驗、數(shù)據(jù)庫實驗、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗、軍訓(xùn)等，約11學(xué)分。

專業(yè)核心課程包括地圖學(xué)、測量學(xué)、GIS概論、GIS應(yīng)用、GIS設(shè)計開發(fā)等核心課程，每門課程都有實驗實習(xí)，理論課約20學(xué)分。專業(yè)拓展課分限選與任選兩類，部分理論課對應(yīng)有實驗實習(xí)，理論課約26學(xué)分。專業(yè)實踐是專業(yè)核心課與專業(yè)拓展課對應(yīng)的實驗、實習(xí)和其他實踐內(nèi)容，它是GIS技術(shù)層次培養(yǎng)的關(guān)鍵，包括入門級、專業(yè)級、拓展級和創(chuàng)新級4個層次的實踐課程，共40學(xué)分，約占本科總學(xué)分的25%，各層次課程學(xué)分數(shù)及其所占比例如圖4所示。

圖3 GIS專業(yè)各類課程學(xué)分數(shù)及其所占比例

圖4 各層次實踐課程學(xué)分數(shù)及其所占比例

入門級實踐課程包括GIS概論實驗、遙感導(dǎo)論實驗、測量學(xué)實驗實習(xí)、地圖學(xué)實驗、GIS應(yīng)用實驗等，共8學(xué)分;專業(yè)級實踐課程包括網(wǎng)絡(luò)GIS實驗實習(xí)、遙感圖像處理實驗實習(xí)、空間分析實驗、GIS軟件工程實習(xí)、土地利用規(guī)劃實習(xí)、GPS應(yīng)用實驗實習(xí)，共12學(xué)分;擴展級實踐課程包括GIS算法實驗、遙感分析實驗、土地調(diào)查評價實習(xí)、地理信息工程實踐、專業(yè)實習(xí)，共12學(xué)分;創(chuàng)新級實踐課程主要是畢業(yè)設(shè)計，共8學(xué)分。

五、GIS專業(yè)課程體系優(yōu)化實效分析

筆者所在學(xué)校于2004年開設(shè)的GIS本科專業(yè)文理兼招，2005年和2009年進行了人才培養(yǎng)方案的修訂，其中對GIS專業(yè)實踐課程體系進行了較大程度的優(yōu)化，基本形成了如圖2所示的GIS專業(yè)技能層次化課程體系。GIS技能培養(yǎng)經(jīng)歷了從專業(yè)開設(shè)之初的無明確方向，到GIS應(yīng)用與開發(fā)并重，再到GIS技能層次化培養(yǎng)3個階段。筆者匯總了2008—2012年5屆200多名畢業(yè)生的技能層次評價數(shù)據(jù)，以每年各技能層次人數(shù)占年級總?cè)藬?shù)的比例進行了統(tǒng)計，如圖5所示。

圖5 近年GIS本科畢業(yè)生人才技能層次變化

在課程體系優(yōu)化前，2008屆畢業(yè)生的生源數(shù)理基礎(chǔ)較差、畏難情緒濃，且對要學(xué)什么技能、學(xué)到什么程度、怎么學(xué)、將從事何種崗位困惑較多，學(xué)習(xí)沒有方向缺乏動力，其入門級技能層次人數(shù)比例高達39.5%，約1/3畢業(yè)生放棄專業(yè)改行就業(yè)。2005年修訂人才培養(yǎng)方案時加大了實踐課程的比重，設(shè)置了GIS應(yīng)用與開發(fā)兩大模塊的實踐課程，因此相對于2008屆畢業(yè)生，2009屆的入門級人數(shù)比例下降了9.2%，專業(yè)級人數(shù)比例上升了3.1%，擴展級人數(shù)比例上升了5%，創(chuàng)新級人數(shù)比例上升了1%。2009年人才培養(yǎng)方案修訂時將GIS專業(yè)課程模塊界線淡化，強化了技能的層次化培養(yǎng)，促進了2010屆和2011屆畢業(yè)生的技能層次結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化，入門級人數(shù)比例逐年下降至26.7%，專業(yè)級人數(shù)比例穩(wěn)定在41%左右，擴展級人數(shù)比例逐年上升、已與入門級持平，創(chuàng)新級人數(shù)比例穩(wěn)步上升至6.7%。

根據(jù)圖5比較各技能層次人數(shù)比例發(fā)現(xiàn)，技能入門級人數(shù)比例不斷下降，專業(yè)級人數(shù)比例基本穩(wěn)定，擴展級人數(shù)比例穩(wěn)步上升，創(chuàng)新級人數(shù)比例穩(wěn)中有升。筆者所在學(xué)校近年GIS本科畢業(yè)生人才技能的層次變化，表明GIS專業(yè)課程體系優(yōu)化的實際效果正逐步凸顯。當(dāng)然，除了專業(yè)課程的優(yōu)化，還在GIS本科教育中采用了指導(dǎo)GIS專業(yè)學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新項目、學(xué)科競賽和“紅滿堂”優(yōu)秀本科生培養(yǎng)等措施，形成了課外實踐與課堂技能培養(yǎng)互相補充、互相促進的良好機制，在學(xué)生內(nèi)部形成了良好的示范帶動作用。如今，大部分學(xué)生開始逐步重視GIS技能鍛煉，更多學(xué)生主動學(xué)習(xí)掌握GIS開發(fā)等擴展級技能，投身于更具挑戰(zhàn)性的GIS創(chuàng)新實踐。

六、結(jié)束語

近年GIS教學(xué)實踐表明，學(xué)生性別、分科、生源類型等因素對GIS技能層次化影響不大，而專業(yè)課程對GIS技能層次化培養(yǎng)影響較大。筆者所在學(xué)校近年GIS本科畢業(yè)生人才技能的層次變化表明，GIS專業(yè)課程體系優(yōu)化的實際效果正逐步凸顯，入門級人數(shù)比例不斷下降，專業(yè)級人數(shù)比例基本穩(wěn)定，擴展級人數(shù)比例穩(wěn)步上升，創(chuàng)新級人數(shù)比例穩(wěn)中有升。這對我校GIS專業(yè)今后的課程體系改革和教學(xué)計劃制定起到了直接的參考作用，對促進GIS本科教學(xué)質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實意義，也對兄弟院校進一步優(yōu)化GIS及相關(guān)專業(yè)課程體系、提高本科教學(xué)質(zhì)量具有積極的借鑒意義。

［1］ 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［J］.地理與地理信息科學(xué)，2004，20(2):26-29.

［2］ 夏麗華，陳穎彪，馮艷芬，等.地理信息系統(tǒng)專業(yè)實習(xí)模式探索性研究［J］.地理信息世界，2007(2):81-85.

［3］ 陳優(yōu)良，劉小生，郝雷.面向多層次需求的GIS專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究［J］.高教輪壇，2009(12):30-33.

［4］ 王芳，夏麗華，馮艷芬.地理信息系統(tǒng)專業(yè)人才分層次培養(yǎng)模式研究［J］.中山大學(xué)學(xué)報論叢，2007，27(1):42-45.

［5］ 劉美玲，楊莉，劉勇，等.多層次GIS人才素質(zhì)的培養(yǎng)及GIS課程設(shè)置［J］.測繪與空間地理信息，2008，31(5):217-220.

［6］ 魯鳳，吉云松，王英利.高等本科地理信息系統(tǒng)專業(yè)課程體系分類研究［J］.測繪與空間地理信息，2007，30(3):21-24.

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

［8］ 周立，劉付程，費鮮蕓，等.GIS創(chuàng)新應(yīng)用能力本位教育模式的探索與開發(fā)［J］.測繪通報，2011(9):91-94.

［9］ 王衛(wèi)紅.地理信息系統(tǒng)專業(yè)全方位開放型教育體系的構(gòu)建與實施［J］.測繪通報，2011(4):87-89.