地理信息科學(xué)本科專業(yè)實踐教學(xué)體系的優(yōu)化和完善

昝 梅，王雪梅

(新疆師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院，新疆烏魯木齊，830054)

實踐教學(xué)是提高地理信息科學(xué)專業(yè)學(xué)生實踐能力、培養(yǎng)應(yīng)用型人才的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。地理信息科學(xué)是一門集地理學(xué)、計算機、遙感技術(shù)和地圖學(xué)于一體的綜合性交叉性的應(yīng)用學(xué)科。地理信息科學(xué)專業(yè)技術(shù)更新和發(fā)展較快，應(yīng)用性強，要求注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。[1-4]因此，必須改變地理信息科學(xué)專業(yè)實踐教學(xué)體系相對較弱、培養(yǎng)的本科生實踐能力不強的現(xiàn)狀，努力提高學(xué)生的實踐能力，為社會培養(yǎng)專業(yè)性強的人才。[5-6]此外，在建設(shè)創(chuàng)新型國家的時代背景下，如何根據(jù)地理信息科學(xué)專業(yè)的特點，提高本科生的實踐能力，進一步提升地理信息科學(xué)專業(yè)的教育水平，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)出適應(yīng)社會需要的創(chuàng)新型專業(yè)人才是地理信息科學(xué)專業(yè)教育面臨和亟待解決的重要問題之一。

一、 目前地理信息科學(xué)專業(yè)實踐能力培養(yǎng)情況

(一) 研究現(xiàn)狀

隨著相關(guān)行業(yè)現(xiàn)代化水平的提高，人才市場對地理信息科學(xué)專業(yè)畢業(yè)生的需求量不斷增加，我國地理信息科學(xué)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)也具有了一定規(guī)模。[7]地理信息科學(xué)專業(yè)實踐教學(xué)在整個教學(xué)過程中占有重要的地位，是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，在高校人才培養(yǎng)過程中具有不可替代的作用。[8-9]但目前地理信息科學(xué)專業(yè)實踐教學(xué)中還存在很多問題[7]，這些問題在很大程度上制約了地理信息科學(xué)專業(yè)本科教育質(zhì)量的提高。[1，10-12]

(二) 存在的問題

1.實踐體系不完善

目前，一些學(xué)校的地理信息科學(xué)專業(yè)課程實驗、專業(yè)見習(xí)和實習(xí)的目標(biāo)設(shè)計不突出，層次不清晰，整體系統(tǒng)不完善。其實踐教學(xué)內(nèi)容存在重復(fù)，綜合性不強，實踐教學(xué)內(nèi)容和考核方式過于單一。其專業(yè)實習(xí)內(nèi)容簡單，實踐機會少。地理信息科學(xué)交叉性強，但一些學(xué)校的專業(yè)實習(xí)僅圍繞一門專業(yè)課程展開，實踐內(nèi)容單一，忽略了學(xué)科之間的聯(lián)系，無法讓學(xué)生對所學(xué)的專業(yè)內(nèi)容進行深入的理解和思考。部分校外實習(xí)單位的業(yè)務(wù)水平和實習(xí)崗位不穩(wěn)定，有時無法滿足學(xué)生專業(yè)實習(xí)的需求。仍有一些專業(yè)見習(xí)以看和聽為主，自己動手操作與實際工作結(jié)合得還不夠，學(xué)生很難有機會接受系統(tǒng)化的實踐能力培養(yǎng)，其綜合實踐能力沒有得到明顯提高。[13-16]

2.實驗教學(xué)的理論與實際結(jié)合不夠

目前，一些學(xué)校的地理信息科學(xué)專業(yè)的實驗課程依然采用教師先示范、學(xué)生跟著模仿的模式。這樣的教學(xué)模式造成了學(xué)生只會按照既定的步驟去重復(fù)操作，沒有深入地思考問題。遇到實際問題后，如果教師不提供現(xiàn)成數(shù)據(jù)、操作步驟和思路，學(xué)生還是不能通過獨立思考和操作來解決問題。很多學(xué)生在撰寫畢業(yè)論文時，不能運用所學(xué)專業(yè)知識解決實際問題的情況較為突出。這種教學(xué)模式會導(dǎo)致學(xué)生創(chuàng)新和動手能力下降，更無法實現(xiàn)創(chuàng)新培養(yǎng)目標(biāo)。此外，一些教師在教學(xué)過程中沒有將理論知識更多地拓展到實際應(yīng)用中。[16]目前的考試內(nèi)容還是以知識型為主，很容易出現(xiàn)學(xué)生高分低能的現(xiàn)象。

3.缺少高層次實踐平臺和基地

一些院校地理信息科學(xué)專業(yè)的實踐教學(xué)基地建設(shè)投入不夠，高層次創(chuàng)新型實習(xí)實訓(xùn)基地更是缺乏，其多數(shù)實習(xí)過程也僅限于企業(yè)人員講解或?qū)W生自行參觀，學(xué)生沒有真正參與到企業(yè)的實際生產(chǎn)中，最終導(dǎo)致畢業(yè)生的實踐能力與社會要求之間存在很大差距。[2-4]總之，校企合作培養(yǎng)學(xué)模式還需要進一步探索和挖掘。

二、 地理信息科學(xué)專業(yè)實踐教學(xué)體系的優(yōu)化和完善

(一) 地理信息科學(xué)專業(yè)實踐教學(xué)目標(biāo)的完善

目前，地理信息科學(xué)專業(yè)總體的實踐教學(xué)目標(biāo)是加強學(xué)科基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)口徑、強化能力培養(yǎng)、增強適應(yīng)性，以遙感與地理信息科學(xué)為主線，以自然地理、人文地理為支撐，培養(yǎng)具有強烈社會責(zé)任感、扎實掌握專業(yè)知識、富有創(chuàng)新精神和較強實踐能力的高素質(zhì)人才?？紤]到學(xué)生畢業(yè)去向，學(xué)校需要對學(xué)生實踐教學(xué)目標(biāo)進一步細化和完善。針對畢業(yè)后進入對口的企事業(yè)單位和公司的學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)是“具有地理空間數(shù)據(jù)處理、分析及應(yīng)用等方面的專業(yè)技能，具有3S技術(shù)等方面的綜合實踐能力，具有地理信息系統(tǒng)軟件設(shè)計開發(fā)的初步能力，了解地理信息科學(xué)專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)行業(yè)的法律法規(guī)”。針對畢業(yè)后從事中學(xué)教學(xué)工作的學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)是“具有比較系統(tǒng)的地理科學(xué)、地圖學(xué)、遙感科學(xué)、測繪學(xué)、計算機科學(xué)等方面的基本理論和基本知識，能夠應(yīng)用所學(xué)的3S技術(shù)輔助中學(xué)地理教學(xué)”。針對畢業(yè)后繼續(xù)深造的學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)是“扎實掌握3S技術(shù)，了解本專業(yè)的前沿發(fā)展趨勢，具有較強的自主學(xué)習(xí)能力，能及時更新知識，不斷學(xué)習(xí)，具有綜合應(yīng)用各種手段查找資料、獲取信息的能力，具有團隊合作精神和較強的溝通能力”。學(xué)生根據(jù)自己的情況盡早確定畢業(yè)后的發(fā)展方向，高校就可以根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)對學(xué)生進行有針對性的培養(yǎng)和教學(xué)，讓學(xué)生根據(jù)相應(yīng)的實踐要求更有目標(biāo)地自主學(xué)習(xí)。

(二) 地理信息科學(xué)專業(yè)實踐教學(xué)內(nèi)容的完善

結(jié)合思政融入課堂的要求，首先要在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)講授實踐理論內(nèi)容的時候注重培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，培養(yǎng)其強烈的愛國主義情感和團隊合作能力。實踐教學(xué)內(nèi)容完善后需具有一定的系統(tǒng)性、層次性和探究性(表1)。

表1 地理信息專業(yè)實踐內(nèi)容的完善

實踐教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性可以分為理論學(xué)習(xí)、應(yīng)用學(xué)習(xí)、“發(fā)現(xiàn)+指導(dǎo)”學(xué)習(xí)和“發(fā)現(xiàn)+自主”學(xué)習(xí)。理論學(xué)習(xí)主要圍繞地學(xué)和3S技術(shù)的基礎(chǔ)內(nèi)容、簡單實驗和實踐活動來開展；應(yīng)用學(xué)習(xí)主要圍繞GIS、RS軟件應(yīng)用，GIS軟件開發(fā)，WebGIS和RS云平臺實踐的專項實驗來開展；“發(fā)現(xiàn)+指導(dǎo)”學(xué)習(xí)主要圍繞野外實習(xí)、專業(yè)綜合實驗和專業(yè)實習(xí)來開展；“發(fā)現(xiàn)+自主”學(xué)習(xí)以大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、專業(yè)競賽和畢業(yè)設(shè)計為核心。

實踐教學(xué)內(nèi)容的層次性可以分為基礎(chǔ)性、綜合性和創(chuàng)新性?；A(chǔ)性以地理信息科學(xué)專業(yè)課程的基本理論和簡單實驗為主，要求學(xué)生掌握數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)等方面的基本知識，了解自然地理、人文地理和城鄉(xiāng)規(guī)劃等相關(guān)專業(yè)的基本理論和基本技能，掌握測量與地圖學(xué)的基本原理、基本知識和基本技能，學(xué)會制圖。綜合性則要求學(xué)生在GIS綜合性實驗、野外和專業(yè)性實習(xí)過程中掌握遙感圖像處理及信息提取技術(shù)、掌握GIS的空間分析方法、掌握至少一種開發(fā)語言、掌握GIS的數(shù)據(jù)庫技術(shù)和開發(fā)技術(shù)，充分利用本專業(yè)所學(xué)知識解決綜合性較強的問題。創(chuàng)新性實踐主要集中在野外、專業(yè)性綜合實習(xí)、大創(chuàng)項目、專業(yè)競賽和畢業(yè)設(shè)計過程中，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，達到以賽促學(xué)的目的。創(chuàng)新型實踐能力還要注重學(xué)生利用電子資源進行文獻檢索和科技論文寫作能力的培養(yǎng)，要求學(xué)生具備較強的自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)的能力、獨立獲取知識和信息的能力、參與學(xué)術(shù)交流和具有一定科學(xué)研究的能力。

以上教學(xué)實踐內(nèi)容的完善充分考慮了社會對不同層次地理信息科學(xué)專業(yè)本科人才的需求，改變了以往單一的教學(xué)實踐內(nèi)容和培養(yǎng)模式。

(三)地理信息科學(xué)專業(yè)實踐能力培養(yǎng)方案的優(yōu)化設(shè)計

1.專業(yè)基礎(chǔ)和核心課程實驗教學(xué)的優(yōu)化

通過多次教學(xué)方案的修訂和完善，最新版人才培養(yǎng)方案中地理信息科學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課程包括空間數(shù)據(jù)庫、地圖與測量學(xué)、GPS原理與應(yīng)用、遙感概論、地理信息系統(tǒng)、計量地理學(xué)、自然地理學(xué)、人文地理學(xué)，專業(yè)核心課程包括C語言程序設(shè)計、GIS應(yīng)用開發(fā)、GIS空間分析、遙感地學(xué)分析、遙感數(shù)字圖像處理、網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)、生態(tài)學(xué)等。

要想完成以上專業(yè)課程理論內(nèi)容的學(xué)習(xí)，就要開展實驗訓(xùn)練并撰寫實驗報告，包含測量學(xué)、遙感數(shù)字圖像處理、地理信息系統(tǒng)原理、空間數(shù)據(jù)庫、GIS空間分析、組件式GIS開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)GIS開發(fā)等課程中的相應(yīng)課程實驗。各課程實驗又分為驗證性實驗、綜合性實驗和設(shè)計性實驗。實驗教學(xué)環(huán)節(jié)可以讓學(xué)生將理論課程的知識轉(zhuǎn)化為解決實際問題的能力。通過優(yōu)化去除地理信息科學(xué)專業(yè)核心課程中簡單重復(fù)性的實驗，增加綜合性實驗的數(shù)量，從而達到優(yōu)化實驗教學(xué)的目標(biāo)。

課程實驗的教學(xué)方式也需要優(yōu)化設(shè)計，以往的實驗課程大部分是教師先演示一遍操作步驟，再讓學(xué)生做一遍，通過對多年教學(xué)效果的分析發(fā)現(xiàn)，這種方式很容易導(dǎo)致學(xué)生在教師演示實驗的過程中，將主要精力放在用手機錄制演示過程，而不去思考實驗的原理和方法上，即使換個類似的題目，學(xué)生也很難獨立完成。因此，部分實驗課可以采用翻轉(zhuǎn)教學(xué)的授課方式，教師重點講解實驗原理和方法，可把實驗步驟做成詳細的課件或者實驗材料發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生自己探索、掌握實驗的實現(xiàn)過程，給學(xué)生留足思考的學(xué)習(xí)機會。這樣的方式比之前教師完全講解效果好，也提高了實驗課的效率。此外，應(yīng)通過優(yōu)化，加大部分實踐課程的考核中過程性成績(如實驗報告、討論匯報、課后作業(yè)等)的占比，期末考試也可以用更多實踐性強的成果或作品來代替，從而真正實現(xiàn)對學(xué)生實踐能力的客觀評價。

2.見習(xí)實踐的優(yōu)化

大一學(xué)年結(jié)束后，專業(yè)教師會帶領(lǐng)學(xué)生去相關(guān)單位、公司、野外實驗基地、重點實驗室、地質(zhì)博物館、自然博物館等參觀和學(xué)習(xí)。此外，還要進行為期一周的野外測量綜合實習(xí)，在野外實地開展地形測量，在室內(nèi)進行內(nèi)業(yè)處理和地形圖的繪制。之后，學(xué)生要按照見習(xí)內(nèi)容撰寫見習(xí)報告。這種見習(xí)的缺點是學(xué)生見習(xí)報告的內(nèi)容差別不大，敘述多、思考少。見習(xí)實踐要進行優(yōu)化，提前分組選題，或者自定主題進行重點參觀和實地調(diào)研。見習(xí)報告中，每組需要有自己的主題和結(jié)論?？梢酝ㄟ^撰寫見習(xí)報告強化學(xué)生主動思考和發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

3.課程實習(xí)的優(yōu)化

大二學(xué)年結(jié)束后，專業(yè)教師會帶領(lǐng)學(xué)生開展野外綜合自然地理實習(xí)，即地形、地貌、植被、水文和土壤的實地識別和特征分析。野外實習(xí)過程充分利用3S技術(shù)對地理要素進行采集和觀察，室內(nèi)則利用GIS和RS軟件進行制圖和分析。通過優(yōu)化實習(xí)模式強化典型實習(xí)基地的建設(shè)，扎實開展借助3S技術(shù)的綜合自然地理實習(xí)，不僅可以避免實習(xí)路線太長，時間都花在路上而在實習(xí)站點停留時間不足的“蜻蜓點水式”的實習(xí)問題，還可以解決實習(xí)內(nèi)容重復(fù)的問題。建立實習(xí)基地，學(xué)生就可以把更多時間用于實地觀測和發(fā)現(xiàn)，通過實地觀測數(shù)據(jù)分析地理規(guī)律和特征。

4.社會實踐的優(yōu)化

大三學(xué)年結(jié)束后，專業(yè)教師會帶領(lǐng)學(xué)生到國內(nèi)高水平的高校、科研所、公司和國家級重點實驗室參觀、訪學(xué)、聽報告；然后學(xué)生將自主尋找或者依靠學(xué)院分派到相關(guān)單位實踐工作一學(xué)期。觀摩、學(xué)習(xí)、討論和到相關(guān)單位進行工作可以提高學(xué)生利用專業(yè)知識解決問題的實踐能力。通過建立學(xué)校之間的合作關(guān)系，充分利用不同學(xué)校之間的實驗室資源為學(xué)生創(chuàng)造更多動手實驗和參與到具體研究中的機會。優(yōu)化和完善校企合作實踐基地和培養(yǎng)模式，能避免學(xué)生到實習(xí)單位從事過多和本專業(yè)無關(guān)的工作的情況出現(xiàn)，使學(xué)生盡快投入相關(guān)的有實質(zhì)性的工作中。優(yōu)化后的實習(xí)與實踐模式能保證學(xué)生上交一份有質(zhì)量的實習(xí)報告。

5.科研訓(xùn)練和畢業(yè)論文指導(dǎo)的優(yōu)化

大學(xué)三年級至四年級，由導(dǎo)師指導(dǎo)學(xué)生進行畢業(yè)論文的選題、開題、撰寫和答辯等工作。畢業(yè)論文的撰寫是檢驗和提高學(xué)生獨立完成科研工作能力的方式之一，完成畢業(yè)論文的過程很好地鍛煉了學(xué)生運用地理信息科學(xué)專業(yè)知識處理和分析數(shù)據(jù)的能力，此外還提高了學(xué)生查資料和撰寫科學(xué)論文的能力。學(xué)校要讓學(xué)生盡可能地針對專業(yè)熱點問題從不同角度選定論文的主題，或者圍繞自己實習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)的問題展開研究，論文主題也可以來自課題和大創(chuàng)項目，應(yīng)盡量避免選題重復(fù)、老套、沒有新意。此外，畢業(yè)設(shè)計可以代替畢業(yè)論文，保證畢業(yè)條件多樣化以適應(yīng)培養(yǎng)目標(biāo)的多層次性。

6.導(dǎo)師制培養(yǎng)模式的優(yōu)化

大四學(xué)年應(yīng)鼓勵學(xué)生選擇本科導(dǎo)師，并在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成相應(yīng)的科研任務(wù)。做項目的過程也是運用專業(yè)知識解決實際問題的過程。優(yōu)化后的導(dǎo)師管理模式要求學(xué)生每年都要制訂年度學(xué)習(xí)和實踐計劃，并在導(dǎo)師的監(jiān)督下完成，學(xué)生需要撰寫年度總結(jié)(從思想政治、專業(yè)課學(xué)習(xí)、參與課題等多個方面)，導(dǎo)師要對計劃的完成度給予打分和評價。該評價結(jié)果納入學(xué)生實踐考核成績。通過導(dǎo)師管理模式，引導(dǎo)、督促學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)并主動學(xué)習(xí)。

7.鼓勵學(xué)生參加各種項目和大賽

地理信息科學(xué)專業(yè)的學(xué)生可以參加大學(xué)生創(chuàng)新項目、挑戰(zhàn)杯大賽、暑期實踐項目、“互聯(lián)網(wǎng)+”項目、全國大學(xué)生GIS應(yīng)用技能大賽、SuperMap杯高校GIS大賽、中國高校GIS技能大賽、中國大學(xué)生GIS軟件開發(fā)大賽等，實現(xiàn)以賽促學(xué)，以賽提高專業(yè)實踐能力的目標(biāo)。參加大賽可以獲得實踐學(xué)分，而為了鼓勵學(xué)生多參加各種比賽，學(xué)校還可以設(shè)立專項獎學(xué)金，也可以將參賽成績作為加分項助力學(xué)生獲得推免攻讀研究生資格，或者優(yōu)先推薦工作單位?？傊?，應(yīng)通過各種激勵方式讓更多學(xué)生參與到專業(yè)項目和專業(yè)比賽中，達到實踐培養(yǎng)的目標(biāo)。

提高地理信息科學(xué)專業(yè)學(xué)生實踐能力的教學(xué)模式隨著學(xué)科的發(fā)展和社會需求的變化也要不斷改進和完善，以上地理信息專業(yè)實踐教學(xué)體系的優(yōu)化方案如圖1所示。

圖1 地理信息科學(xué)專業(yè)實踐教學(xué)體系優(yōu)化方案

三、 結(jié)語

本文重點從地理信息實踐人才的培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)內(nèi)容和具體實施方案方面進行了論述，具體針對學(xué)生培養(yǎng)思路、實踐教學(xué)內(nèi)容和教師講授方法、學(xué)生學(xué)習(xí)方法及鼓勵機制等方面都進行了詳細的設(shè)計和優(yōu)化。實踐教學(xué)是實現(xiàn)素質(zhì)教育和培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。地理信息科學(xué)實踐教學(xué)體系的研究是一個長期探索的過程，以上所提出的地理信息科學(xué)專業(yè)實踐教學(xué)體系優(yōu)化的方案和思路需要結(jié)合地理信息科學(xué)專業(yè)特點、社會需求和其他具體情況不斷調(diào)整和完善，只有這樣才能培養(yǎng)出符合國家本科人才培養(yǎng)目標(biāo)和社會需要的地理信息科學(xué)專門人才。