与学科竞赛相适应的“地理信息科学”专业教学改革

贾 俊，胡运海，董廷旭

(绵阳师范学院资源环境工程学院，四川绵阳 621006)

0 引言

推进产学研协同创新，实施创新驱动发展战略，着重培养创新型、复合型与应用型人才是提升教育对经济社会发展支撑能力，增强学生应对当前和今后发展中面临的机遇和挑战能力的必由之路[1].在“逐步引导部分本科高校向应用型转变，服务地方”政策引领下[2-3]，部分地方本科高校围绕“提升应用型人才培养质量”目标，在适度调整应用实践课程(环节)比重、改革考核方式、推进产学研相结合与开展校企合作等方面开展了卓有成效的探索和实践[4-6].

但应用型人才培养绝非一日之功，以国家战略性新兴产业——地理信息产业为例，随着一系列利好政策出台，地理信息产业发展规模和速度不断增大.据中国地理信息产业发展报告(2019)披露[7]，我国地理信息产业2018年产值为5 957亿元，同比增长15%，截至2019年6月底，地理信息产业从业单位数量超过10.4万家，2019年上半年新注册企业数超过1.12万家，新增从业人员4.34万人.地理信息产业的专业化趋势也愈加明显，对专业人才质量和数量需求持续提升.尽管全国有200多所普通高校开设地理信息科学专业[8-9]，为行业发展提供了可靠的人才保障，测绘地理信息相关专业就业率在全国居各学科前列，但地理信息产业发展仍然面临较大的人才缺口.用人单位对从业人员能力素质提出较高的要求，而另一方面，高校应用型人才培养质量仍滞后于产业发展需求.

应用型人才培养，除了在大力推进教学体制、机制改革的同时，更应注重人才主体内生动力的培养[10]，让学生了解行业发展，明确职业发展目标，引导开展职业生涯规划，从而更具目的性、针对性的积极主动学习.学科竞赛作为引导学生实践探索、了解学科发展热点的有效手段，对提升应用型人才培养质量，促进我国地理信息产业发展具有积极的意义.本文围绕地理信息系统学科竞赛驱动下，现有教学机制、体制中存在的问题，探索建立与学科竞赛相适应的地理信息科学应用型人才培养模式，持续推进应用型人才培养改革创新.

1 GIS学科竞赛概况

地理信息系统是在地理系统科学、测绘科学与技术、计算机科学与技术及其他相关学科基础上发展起来，通过对地理空间数据采集、存储、管理、分析与模拟，为解决复杂规划、管理问题提供科学决策的一门新兴的交叉学科[11-12].伴随计算机、测绘、大数据、人工智能以及虚拟现实等新技术的不断发展，地理信息系统早已超越地理科学的范畴，广泛应用于城乡规划与管理、交通运输、医疗卫生、环境保护等领域.

学科竞赛是以提升学生学习自觉性、主动性为目的，立足课堂教学,采用竞赛的方式,引导学生理论联系实际，通过动手实践发现、分析并最终解决问题,具有探索性、创造性和科学性的学术活动.目前我国地理信息领域主要的学科竞赛包括“全国大学生GIS技能大赛”、“全国高校GIS技能大赛”、“Super Map杯全国高校GIS大赛”和“Esri杯中国大学生GIS软件开发竞赛”，分别由中国测绘学会、中国地理学会、中国地理信息产业协会等联合行业知名企业中地数码、北京超图和ESRI(中国)主办，并得到了教育部相关教学指导委员会的支持.比赛项目主要分为数字制图、遥感影像处理、应用分析、三维建模等操作技能类和GIS二次开发类两大类(表1).前者侧重考查参赛者GIS软件平台基础操作能力，开发类比赛对学生综合能力提出更高要求，兼具程序设计、计算机编程、算法与数据结构等方面的知识.随着地理信息产业不断发展，竞赛得到国内相关高校的重视，近年来参赛人数不断增长，影响力持续扩大.

表1 国内“地理信息系统”学科竞赛[13-14]Tab.1 Domestic discipline competition list of Geographic Information System

2 GIS应用型人才结构

分析国内开设地理信息科学相关专业前十名高校人才培养方案[15]，GIS应用型人才应具备扎实的空间信息科学基础知识、理论和技能，接受应用基础研究和技术开发方面的科学思维和科学实验训练，具有较好的科学素养，掌握地理信息系统开发和应用以及遥感数据获取、处理与应用的能力.如图1所示，纵向上，GIS专业人才培养可划分为三个层次：①GIS研究人员，从事GIS相关基础理论及关键技术研究.②GIS开发人员，作为GIS服务的支撑者，主要开展GIS系统设计和研发，包括程序员、系统开发、管理人员等.③GIS应用者，也是GIS服务的提供者，通过数据采集、管理、处理和分析，完成地图编制、GIS行业应用服务以提供决策支持.其中，GIS应用者和开发人员是行业需求的主体，人才培养的基础，也是GIS社会化、服务化的践行者，行业的中坚力量.人才培养体系自下而上，对人才质量要求更高，除地理信息科学基础知识外，还要求具有扎实的计算机和数学功底[16].

图1 GIS应用型人才结构Fig.1 The structure of GIS application-oriented talents

3 GIS人才培养存在的问题

通过近几年指导学生参加GIS学科竞赛的情况，暴露出学生基础理论知识掌握不扎实，独立分析、解决问题能力有待提高，缺乏系统应用实践能力培养等问题，其主要原因如下：

(1)课程内容陈旧，课程设置不合理.GIS行业的迅速发展催生我国地理信息教育蓬勃发展，从部属高校到地方院校，从综合性大学、工科院校到师范院校，陆续开设地理科学相关专业[9].然而，部分高校忽视自身发展阶段及学生实际情况，在GIS专业课程设置方面盲目照搬名校，课程设置繁杂，缺乏针对性，学生学习获得感较差；教材种类繁多，内容多偏向理论和方法，部分教材内容陈旧、重复，缺乏与行业发展和学科前沿的有效联系，空对空的教学，学生听课比较枯燥.贴近实际的实践应用课程设置较少，针对性、系统性的案例教学缺乏，实验教材与实践平台不配套等问题.

(2)实践教学平台建设投入不足.从地理空间数据的获取、数据处理与分析到成果输出，地理信息系统的应用和发展都离不开现代测绘技术和计算机技术提供有力支撑.但在有限的经费投入压力下，很多高校在GIS实践教学平台建设投入严重不足.以作者任教的测绘地理信息技术系为例，实践教学用计算机使用年限超过五年，硬件配置低，无法满足地理大数据运算分析和三维建模的需要；缺乏与无人机航测平台、三维激光扫描仪等现代测绘仪器，地理空间数据获取困难.实践教学软硬件平台投入不足导致学生缺乏对现代测绘技术的掌握，实践应用能力滞后于行业发展.

(3)学生对专业方向及未来就业缺乏足够认知，学习内动力缺失.教育要因材施教，要结合学生自身的特点和个人兴趣有选择有侧重地培养.但受制于概而全的教学内容设置，学生往往难以从个人实际出发，寻找与GIS最佳契合点，培养的人才往往是博而不专.同时，由于教学与行业发展脱节，学生对行业缺乏认知，不清楚未来职业发展方向，没有开展职业规划，造成学生学习内动力缺失，眼高手低怕苦怕累，学习积极性往往不高，学习态度不端正，急于求成.

4 适应学科竞赛的教学改革

开展学科竞赛，有效提升学生自主学习能力、实践能力与独立分析解决问题能力，促进人才在知识、能力与素质等多方面协调发展，需要从课程体系设置、GIS专业实验室建设、科学合理考核方式构建、产教研结合以及管理机制等多方面进行改革创新.

4.1 优化课程设置

在课程设置方面，要遵循夯实基础，兼顾相关学科，重视行业发展前沿的原则，从地理学、地图学等专业前序课程，到测量学、数据库、计算机语言与遥感原理等相关技术课程，再到地理信息系统原理、GIS设计与应用与GIS发展前沿等学科主要课程，调整优化课程顺序(表2).其次，应合理压缩重复、老旧的课程内容，在减轻学生课业负担的同时，将学习注意力转向学生感兴趣的领域，鼓励学生结合自身实际选择空间数据结构、GIS二次开发与GIS应用等不同发展方向.第三，应适度增加实践课程的比例，将实践课程内容设置为验证型、设计型与综合型等由低到高的不同层次，帮助学生由浅入深，持续提升实践创新能力.

表2 地理信息科学专业课程设置Tab.2 Curriculum setting of the major of geographic information science

4.2 实践化考核方式

目前GIS课程“重知识,轻能力,重记忆,轻创新,重理论,轻操作”的课程考核模式，束缚了学生实践动手和创新能力的形成.一方面，应适度增加和丰富“案例分析、学术讨论、科研文献综述”等应用实践考核环节，逐渐加大考核比重，引导鼓励学生实践创新；其次，积极探索、创新实践课程考核方式，采用实践报告(成果)+答辩+实操的方式.答辩可以培养学生的认知和语言表达能力，实操环节可以敦促学生自觉动手，协同完成相关技术环节，在操作中理论联系实际，不断反思，从而加深对教学内容的理解，改善高分低能现象.

4.3 差异化学科竞赛模式

在大学不同学习阶段，组织学生参加对应组别的GIS大赛可以检验、反馈课程学习情况及实践能力，及时调整学习目标.通常，在完成低年级“地理信息系统原理”、“地图学”等课程及GIS软件基础操作等学习之后，学生可以参加地图制图、GIS应用分析类的大赛，训练并检验学生的GIS软件操作及初步使用GIS软件分析与解决问题的能力；高年级阶段，在具备一定地理信息系统设计与开发、软件工程、计算机语言、地理空间数据库等知识能力基础上，结合GIS综合开发与设计等实践环节，学生可以参加GIS二次开发类的比赛，在检验、提升学生软件设计与开发方面综合能力的同时，拓展眼界.

4.4 建立本科生导师制，鼓励学生参加教师科研项目

作为高校的基本职能，科研与教学相互促进，通过教师的科研工作持续带动教学水平和学生人才质量的提升.同时，科研教学可以有效弥补现有实践教学中实践内容、方法相对单一，缺乏系统性等问题.因此，应积极推进建立本科生导师制，实现导师对学生思想、学习、职业规划等多方面的指导.学生通过与指导老师的频繁互动交流，更利于学生及时释疑解惑，加深对专业知识的理解；通过参加导师的科研项目，学生可以更早更系统全面地接触行业应用，在科研中培养学生实践动手、创新能力和独立思考的能力，塑造学生积极探索、务实求真的科学精神，同时也有利于学生消除对专业发展和个人前景的困惑，从而充分激发学生的学习积极性，提升学习内动力.

4.5 校企协同育人

在高校投入有限，校内实践教学平台无法满足需求的情况下，开展校企合作，协同育人，为应用型人才培养搭建第二实践课堂.从企业角度，从事GIS和测绘的企业具有相对完备的技术装备和丰富的数据来源，其生产任务来源广泛，种类多样，特别是近年来国家和地方加大地理信息应用服务和基础设施建设，在智慧城市、交通规划与土地资源调查等领域亟需大量的专业人才从事数据处理分析、GIS系统设计、图形绘制等工作，可以为在校生提供大量实习顶岗机会.对高校而言，校企合作能够有效弥补学校教育重理论轻实践，实践教育内容滞后、单一，缺乏系统化的劣势，同时也践行了高校服务地方经济社会发展，促进科技成果转化的社会责任.

4.6 竞赛小组人员构成方式

学科竞赛在提升学生创新实践能力的同时，也积极倡导学生优势互补、团结协作，在竞赛小组人员构成上，要摒弃“唯成绩论”、“强强联合”的功利思想.在高校扩招的背景下，学生综合素质可能存在差异，参赛的目的也各有不同，但应秉持兴趣导向，兼顾能力水平，以老带新的人员组成机制，引导学生树立“不抛弃、不放弃”的团队协作精神.

4.7 完善奖励机制

学科竞赛虽然以学校为参赛单位，但二级学院是竞赛任务的承担者，教师和学生是竞赛的主体.完善竞赛奖励机制，充分调动二级学院、指导教师及学生的积极性，对于持续推进学科竞赛发展具有重要的意义.

首先，学校要将学科竞赛成绩纳入学院教学工作评估、学院综合考核以及学院党政领导年度考核中.其次，通过评优评先、职称晋升与年终绩效分配等激励政策，引导鼓励教师，尤其是年富力强的中青年教师积极担任学科竞赛指导老师.学生作为竞赛的主体，学校、学院可以学科竞赛冲抵创新创业类选修课学分，减轻学生参赛的后顾之忧，同时，建立相应的学生年度综合测评、推免评优方面的鼓励制度来激励学生；指导教师应重视对学生情感上的关心，鼓励先进，勉励后进，促进学生全面发展.