“空間信息系統(tǒng)”課程實(shí)踐教學(xué)的改革

陳飛翔

（北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院，北京 100083）

信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)所培養(yǎng)的高級(jí)專門人才要具備現(xiàn)代管理學(xué)理論基礎(chǔ)和系統(tǒng)思想、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)知識(shí)和應(yīng)用能力、信息管理等方面的知識(shí)和能力，要掌握信息系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)方法，并能夠在國(guó)家各級(jí)管理部門、科研單位等從事信息管理以及信息系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、實(shí)施管理和評(píng)價(jià)等工作。因此，為了培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)性思維、鍛煉學(xué)生系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的能力和行業(yè)應(yīng)用能力，信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)除了開設(shè)公共基礎(chǔ)類課程、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)類課程之外，還開設(shè)了管理理論類課程、系統(tǒng)分析及信息處理類課程、行業(yè)應(yīng)用類課程等。

“空間信息系統(tǒng)”課程隸屬于行業(yè)應(yīng)用類課程，是信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)主干課程。該課程涵蓋的知識(shí)廣泛，具有多學(xué)科集成性，其應(yīng)用領(lǐng)域也相當(dāng)廣泛，同時(shí)課程內(nèi)容的空間抽象性強(qiáng)、更新速度快、研究對(duì)象的空間尺度變化也大［1］。因此，“空間信息系統(tǒng)”課程教學(xué)不僅要注重理論知識(shí)的講解，還要通過(guò)實(shí)踐教學(xué)對(duì)應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行講解和示例，以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的直觀認(rèn)識(shí)，盡量使抽象的內(nèi)容形象化。同時(shí)，任課教師應(yīng)針對(duì)“空間信息系統(tǒng)”課程理論教學(xué)內(nèi)容提前甄選相關(guān)領(lǐng)域的、多樣化的實(shí)際應(yīng)用實(shí)例，并設(shè)計(jì)成課堂實(shí)驗(yàn)題目，在實(shí)踐教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生自己尋求解決方案，使學(xué)生通過(guò)實(shí)例對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行多角度的印證，從而深化學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，使學(xué)生逐步把握課程知識(shí)的內(nèi)在科學(xué)規(guī)律、能夠從容應(yīng)對(duì)課程內(nèi)容的快速更新并不斷提高獨(dú)立思考能力和應(yīng)用先進(jìn)的空間信息處理技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。由此可見，實(shí)踐教學(xué)是“空間信息系統(tǒng)”課程教學(xué)的重要組成部分，對(duì)信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)的人才培養(yǎng)具有重要意義。

一、“空間信息系統(tǒng)”課程實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題

（一）人才培養(yǎng)方案的相關(guān)規(guī)定不具體

由于空間信息技術(shù)應(yīng)用廣泛，所以很多專業(yè)都開設(shè)了“空間信息系統(tǒng)”課程。從課程、學(xué)科推廣的角度而言，這當(dāng)然可喜，但也很容易出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，即課程教學(xué)內(nèi)容泛而不精、針對(duì)性不強(qiáng)。例如，“空間信息系統(tǒng)”課程教學(xué)只制定了一個(gè)大體的人才培養(yǎng)方向，但沒(méi)有具體的人才培養(yǎng)方案，對(duì)所有專業(yè)的學(xué)生都是按照一個(gè)培養(yǎng)方向和水平進(jìn)行培養(yǎng)。這勢(shì)必導(dǎo)致“空間信息系統(tǒng)”課程的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容也是寬泛、淺顯的，缺乏深入性和可研究性，進(jìn)而導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量不高、教學(xué)效果不明顯。而事實(shí)上，不同的專業(yè)有不同的特色和人才培養(yǎng)目標(biāo)，“空間信息系統(tǒng)”課程教學(xué)需要結(jié)合各個(gè)專業(yè)的特色和要求確定不同的課程人才培養(yǎng)方案，進(jìn)而開展有針對(duì)性的課程教學(xué)活動(dòng)。

（二）實(shí)踐教學(xué)的課時(shí)偏少、內(nèi)容陳舊

相對(duì)于傳統(tǒng)學(xué)科的課程，“空間信息系統(tǒng)”課程所涉及理論和技術(shù)的更新速度要快得多，但大多數(shù)任課教師卻遵循傳統(tǒng)學(xué)科的課程教學(xué)習(xí)慣，對(duì)教學(xué)內(nèi)容的更新頻率并不太高。這很容易導(dǎo)致“空間信息系統(tǒng)”課程的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容陳舊，與社會(huì)需求脫節(jié)。例如，實(shí)踐教學(xué)選用的軟件、技術(shù)平臺(tái)或者應(yīng)用實(shí)例的解決方案等，在當(dāng)時(shí)選用時(shí)可能是最前沿、最為廣泛應(yīng)用的，但是可能僅僅隔了一小段時(shí)間就有新的可替代的軟件、技術(shù)平臺(tái)或解決方案等出現(xiàn)了。因此，“空間信息系統(tǒng)”課程的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容若不能及時(shí)更新，則極容易導(dǎo)致學(xué)生的理論知識(shí)、應(yīng)用技術(shù)以及解決技術(shù)問(wèn)題的思維方法等出現(xiàn)滯后性。這就要求“空間信息系統(tǒng)”課程的實(shí)踐教學(xué)緊跟時(shí)代發(fā)展的步伐，選擇最新的、應(yīng)用較為廣泛的軟件和技術(shù)作為實(shí)踐工具，并隨時(shí)關(guān)注相關(guān)軟件和技術(shù)的最新動(dòng)態(tài)，加快實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的更新頻率。同時(shí)，由于“空間信息系統(tǒng)”課程的內(nèi)容具有應(yīng)用廣泛性、多學(xué)科集成性等特點(diǎn)，所以在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中還需要注重教學(xué)內(nèi)容的寬度、維度。這也必然要求在原有基礎(chǔ)上適量增加“空間信息系統(tǒng)”課程實(shí)踐教學(xué)的學(xué)時(shí)。

（三）實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容缺乏研究性和創(chuàng)新性

目前，高等院校以培養(yǎng)研究創(chuàng)新型人才為重點(diǎn)，而傳統(tǒng)的“空間信息系統(tǒng)”課程實(shí)踐教學(xué)多以行業(yè)軟件的入門級(jí)應(yīng)用為主要內(nèi)容，缺少深層次的內(nèi)容設(shè)置。例如，“空間信息系統(tǒng)”課程的實(shí)踐教學(xué)僅僅安排了一些運(yùn)用GIS軟件的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，基本沒(méi)有安排綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。這忽略了對(duì)學(xué)生科研能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（四）實(shí)踐教學(xué)的方法和手段單一、死板

傳統(tǒng)的“空間信息系統(tǒng)”課程實(shí)踐教學(xué)通常只采用“實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)＋上機(jī)實(shí)驗(yàn)”的方式，即教師提供詳盡的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)書上機(jī)完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這種教學(xué)方法和手段單一、死板，容易使學(xué)生形成“依葫蘆畫瓢”的機(jī)械式思維方式，不利于學(xué)生養(yǎng)成獨(dú)立思考、主動(dòng)學(xué)習(xí)和探索的良好習(xí)慣，更不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。因此，“空間信息系統(tǒng)”課程實(shí)踐教學(xué)應(yīng)采用多樣的、靈活的教學(xué)方法和手段來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和探索。

二、“空間信息系統(tǒng)”課程實(shí)踐教學(xué)的改革

（一）針對(duì)專業(yè)特點(diǎn)，確定層次化的人才培養(yǎng)方案

根據(jù)信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)的特點(diǎn)及其人才培養(yǎng)目標(biāo)，“空間信息系統(tǒng)”課程教學(xué)應(yīng)確定層次化的人才培養(yǎng)方案，以培養(yǎng)4個(gè)層次的人才。

1.系統(tǒng)操作型人才：系統(tǒng)操作型人才需掌握空間信息系統(tǒng)的基本概念及相關(guān)軟件的操作，不需要深入掌握專業(yè)的理論知識(shí)，要能從事空間信息系統(tǒng)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)處理、售前售后服務(wù)、項(xiàng)目咨詢等工作［3］。

2.應(yīng)用驅(qū)動(dòng)型人才：應(yīng)用驅(qū)動(dòng)型人才需充分理解空間信息系統(tǒng)的概念及其功能，掌握空間信息系統(tǒng)的二次開發(fā)技術(shù)，并了解其應(yīng)用領(lǐng)域的特點(diǎn)。

3.底層研發(fā)型人才：底層研發(fā)型人才需深入理解空間信息系統(tǒng)的核心技術(shù)及底層算法，并具有良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，要能從事相關(guān)的科研工作。

4.系統(tǒng)分析型人才：系統(tǒng)分析型人才需具有較高的綜合素質(zhì)，要了解空間信息系統(tǒng)的概念、應(yīng)用領(lǐng)域、核心功能及開發(fā)技術(shù)，要具有較強(qiáng)的邏輯分析能力、良好的溝通協(xié)調(diào)能力和寫作能力。

（二）保證實(shí)踐教學(xué)的課時(shí)，優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

為了使學(xué)生有更多的動(dòng)手機(jī)會(huì)，提高其動(dòng)手能力，筆者認(rèn)為應(yīng)修改“空間信息系統(tǒng)”課程理論教學(xué)學(xué)時(shí)與實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)的比例，適當(dāng)增加實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)；同時(shí)，在安排實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的順序時(shí)，應(yīng)根據(jù)理論教學(xué)內(nèi)容的安排，穿插進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步加深對(duì)理論教學(xué)中的基本概念、方法和技術(shù)的理解。

由于“空間信息系統(tǒng)”課程的教學(xué)內(nèi)容具有更新快的特點(diǎn)，而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容較為滯后，所以會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容滯后于理論教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)象。因此，筆者認(rèn)為在不影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)自身體系的前提下，可適當(dāng)減少理論驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)以及內(nèi)容單一、滯后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，適當(dāng)增加綜合性、應(yīng)用性和實(shí)踐性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。具體而言，建議“空間信息系統(tǒng)”課程設(shè)置共計(jì)20學(xué)時(shí)的5次實(shí)驗(yàn)，前4次實(shí)驗(yàn)為課程理論加強(qiáng)型實(shí)驗(yàn)，第5次實(shí)驗(yàn)為開放性實(shí)驗(yàn)（詳見表1）。

表1 “空間信息系統(tǒng)”課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的教學(xué)安排

如表1所示，前4次實(shí)驗(yàn)是針對(duì)理論教學(xué)內(nèi)容設(shè)定的，旨在加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和常用軟件的應(yīng)用能力。每個(gè)實(shí)驗(yàn)都設(shè)置了基礎(chǔ)操作練習(xí)和綜合實(shí)例，前者旨在使學(xué)生能對(duì)常用軟件進(jìn)行熟練的操作，后者旨在使學(xué)生能利用所學(xué)的理論知識(shí)解決實(shí)際的問(wèn)題。每個(gè)實(shí)驗(yàn)都提供了逼真的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，真實(shí)地模仿現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用情景，以培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力；同時(shí)，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)中都鼓勵(lì)學(xué)生使用不同的方法或不同的軟件完成實(shí)驗(yàn)，以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題的能力和自學(xué)能力。通過(guò)前4次實(shí)驗(yàn)，學(xué)生基本可以達(dá)到系統(tǒng)操作型人才的培養(yǎng)要求。

第5次實(shí)驗(yàn)為開放性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可根據(jù)個(gè)人的愛(ài)好選擇相應(yīng)的題目，并且自主選擇或設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。該類實(shí)驗(yàn)提供既定題目和自選題目。既定題目是任課教師根據(jù)自己的科研項(xiàng)目設(shè)置的若干個(gè)小題目，大體分為軟件平臺(tái)基礎(chǔ)研究類和二次開發(fā)類，應(yīng)用平臺(tái)可選擇桌面、Mobile、Android等。自選題目則要求學(xué)生自主選擇完成一個(gè)簡(jiǎn)單的空間信息系統(tǒng)，或者一個(gè)簡(jiǎn)單的行業(yè)應(yīng)用軟件，或者一篇相關(guān)的研究論文。該類實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)靈活，學(xué)生可以根據(jù)興趣選擇實(shí)驗(yàn)，從而在無(wú)形中引導(dǎo)學(xué)生在應(yīng)用驅(qū)動(dòng)型人才、底層研發(fā)型人才、系統(tǒng)分析型人才等發(fā)展方向中逐步明確自己的發(fā)展方向。

（三）實(shí)施多樣化的實(shí)踐教學(xué)方法

為了培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)學(xué)生的綜合能力，進(jìn)而提高實(shí)踐教學(xué)效果，筆者近年來(lái)一直在“空間信息系統(tǒng)”課程實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中探索多樣化的教學(xué)方法。

1.講解實(shí)際案例，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

在課堂上，針對(duì)難以理解的知識(shí)點(diǎn)，演示并講解實(shí)際的應(yīng)用項(xiàng)目或?qū)嵗?，盡量使抽象的理論知識(shí)形象化，從而觸發(fā)學(xué)生的好奇心，提高其學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生真正理解并最終消化吸收抽象的知識(shí)［4］。

2.組建實(shí)踐興趣小組，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力

針對(duì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及在實(shí)踐教學(xué)中遇到的問(wèn)題，設(shè)置討論題目，加強(qiáng)師生互動(dòng)；同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生組建實(shí)踐興趣小組，對(duì)感興趣的題目開展自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力；最后，要求實(shí)踐興趣小組在課堂上進(jìn)行匯報(bào)演示，以加強(qiáng)學(xué)生間的學(xué)習(xí)交流與資源共享，進(jìn)而帶動(dòng)整個(gè)集體的學(xué)習(xí)熱情，營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)風(fēng)氣。

3.校企合作舉辦講座，為學(xué)生提供更多的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)

加強(qiáng)校企合作，邀請(qǐng)與“空間信息系統(tǒng)”課程內(nèi)容應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)的企業(yè)工作人員到學(xué)校舉辦講座，與學(xué)生面對(duì)面交流，從而使學(xué)生對(duì)空間信息系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域有更真實(shí)的了解；同時(shí)，通過(guò)校企合作還可以為有在相關(guān)領(lǐng)域就業(yè)意向的學(xué)生提供更多的暑期實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)。

（四）開展具有研究性和創(chuàng)新性的實(shí)踐活動(dòng)

通過(guò)多種方式引導(dǎo)學(xué)生參與富有研究性和創(chuàng)新性的實(shí)踐活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的興趣進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)和鉆研，以加強(qiáng)學(xué)生科研能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。筆者在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，除了設(shè)置表1所列的實(shí)驗(yàn)之外，還為對(duì)軟件研發(fā)感興趣的學(xué)生設(shè)置了3次左右的“設(shè)計(jì)型選做實(shí)驗(yàn)”，即在表1所列的第5次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)生團(tuán)隊(duì)（即實(shí)踐興趣小組）運(yùn)用VC、Java或C＃等程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和相關(guān)的基礎(chǔ)控件進(jìn)行小型實(shí)際項(xiàng)目的研發(fā)。筆者在設(shè)計(jì)“設(shè)計(jì)型選做實(shí)驗(yàn)”題目時(shí)，還充分考慮了學(xué)校的資源優(yōu)勢(shì)以及研發(fā)項(xiàng)目在校園的實(shí)際應(yīng)用需求。例如，設(shè)計(jì)了“移動(dòng)校園導(dǎo)航軟件”“北京林業(yè)大學(xué)鷲峰林場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以期達(dá)到實(shí)際演練的效果，使學(xué)生通過(guò)參與實(shí)驗(yàn)對(duì)項(xiàng)目研發(fā)的實(shí)際過(guò)程有一個(gè)較清晰的認(rèn)識(shí)，并能夠更加明確自身的興趣方向。

此外，在項(xiàng)目研發(fā)過(guò)程中，筆者還鼓勵(lì)學(xué)生廣泛查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，歸納總結(jié)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，主動(dòng)學(xué)習(xí)相關(guān)領(lǐng)域的最新成果；組織學(xué)生對(duì)研發(fā)中遇到的技術(shù)難題進(jìn)行集中討論和研究；指導(dǎo)學(xué)生將項(xiàng)目研發(fā)成果歸納、提煉成學(xué)術(shù)論文，并對(duì)優(yōu)秀論文的寫作及發(fā)表予以資助。同時(shí)，對(duì)有創(chuàng)業(yè)熱情的學(xué)生，筆者積極引導(dǎo)其申請(qǐng)“全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”等項(xiàng)目，以便為其今后的工作積累經(jīng)驗(yàn)；對(duì)那些對(duì)科研和研發(fā)有濃厚興趣的學(xué)生，筆者還在尊重其個(gè)人意愿的前提下，將其吸納進(jìn)自己的科研項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，引導(dǎo)其向應(yīng)用驅(qū)動(dòng)型人才、底層研發(fā)型人才等方向發(fā)展。

（五）加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)資源建設(shè)

充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，為學(xué)生提供多元化的知識(shí)共享與交流方式。筆者認(rèn)為，“空間信息系統(tǒng)”課程教學(xué)應(yīng)重視網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)資源建設(shè)。首先，要充分利用FTP構(gòu)建方便學(xué)生下載學(xué)習(xí)的平臺(tái)，為學(xué)生提供可以共享的課程講義、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、學(xué)習(xí)資料、業(yè)內(nèi)動(dòng)態(tài)等電子版資源［5］。其次，要建立精品課程平臺(tái)，平臺(tái)除了提供教學(xué)資料之外，還可以提供相關(guān)精品課程的鏈接，開辟空間信息系統(tǒng)軟件大觀、空間信息系統(tǒng)學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)、空間信息系統(tǒng)網(wǎng)上資源等欄目，從而為學(xué)生提供大量擴(kuò)充性學(xué)習(xí)資料，進(jìn)一步拓展教學(xué)內(nèi)容；同時(shí)，在平臺(tái)上可以設(shè)置站內(nèi)留言板，可以展示學(xué)生實(shí)踐興趣小組的研發(fā)成果和個(gè)人的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，從而方便師生互動(dòng)和資源共享，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的信心和積極性。

［1］劉學(xué)軍，趙建三.工科院校非GIS專業(yè)地理信息系統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容與方法探討［G］／／測(cè)繪學(xué)會(huì).首屆地理信息系統(tǒng)專業(yè)教育研討會(huì)論文集.北京：測(cè)繪出版社，2003：165-171.

［2］王玲，王月健，劉琳.“地理信息系統(tǒng)”課程實(shí)踐教學(xué)的改革與探索［J］.兵團(tuán)教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，17（6）：55-57.

［3］鐘志農(nóng)，李軍，陳犖.“地理信息系統(tǒng)”課程教學(xué)方法研究——以國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)為例［J］.當(dāng)代教育論壇，2010（34）：118-121.

［4］林國(guó)忠.林業(yè)院?！暗乩硇畔⑾到y(tǒng)”課程教學(xué)探討［J］.農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2008（10）：79-81.

［5］陳飛翔.“空間信息系統(tǒng)”應(yīng)用教學(xué)的研究［J］.中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008（12）：90-92.