林业GIS教育发展的特点、问题及对策

赵鹏祥

(西北农林科技大学林学院,陕西杨凌 712100)

地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)是指收集、管理、操作、分析和显示空间数据的计算机软硬件系统[1]。我国GIS的发展经历了3个阶段,即20世纪70年代的起步阶段、80年代的准备阶段、90年代的发展与产业化阶段。目前,GIS已经在资源开发、环境保护、城市规划、土地管理、农作物调查与估产、交通、能源、通讯、地图测绘、林业、房地产开发、自然灾害的监测与评估、金融、保险、石油与天然气、军事、犯罪分析、运输与导航、110报警系统、公共汽车调度等方面,得到了广泛应用。一大批地理信息系统软件被开发成功,如GeoSTAR 、CityStar、MapGIS 、Supermap 等[2]。

伴随着GIS技术的发展,GIS教育也蓬勃开展起来。到目前为止,全国已有150多所高校开设了GIS专业。在GIS教育中,林业GIS教育是发展比较慢的领域;而且由于地域经济条件、师资力量等原因,林业GIS教育的发展并不平衡,东部地区比西部地区发展快,南方地区比北方地区发展快。

一、我国林业GIS教育的发展历史

随着GIS技术的发展,社会对相关人才的需求不断增加,于是我国的GIS高等教育在20世纪80年代末开始起步,并迅速发展起来。1988年,第1个专门培养GIS人才的本科专业在武汉开始招生;1989年,大陆第1本GIS教材《地理信息系统概论》(黄杏元教授编著)由高等教育出版社出版;1993年,第1个GIS硕士专业在武汉开始招生;1994年,中国“GIS协会”成立,同时成立了“教育与科普专业委员会”;1997年,我国正式在地理学和测绘学2个一级学科下分别设立了“地图学与地理信息系统”和“地图制图学与地理信息工程”二级学科,并开始相关博士点和硕士点的申报和招生;1998年,教育部对高校的本科专业进行调整,把原来的504个专业调整为249个,但仍在原地理类专业中增设了地理信息系统理学本科专业。目前,我国已经形成了能够培养本科生、硕士、博士、博士后及留学生的完整的GIS高等教育体系[3]。

林业行业是应用GIS比较早且比较广泛的领域。林业科技工作者从事林业GIS工作,既要掌握GIS知识,又要掌握林业专业知识;否则,将不能有效地把GIS技术与林业科研和生产紧密地结合起来,也不可能使GIS技术在林业生产、科研中发挥更大的作用。这就要求林业GIS教育承担起培养林业GIS开发、应用和技术推广专门人才的任务。林业GIS教育是随着理工类GIS教育的发展而发展起来的。目前,虽然全国几所高等农林院校开展林业GIS教育的方式不同,但是GIS相关课程的地位已经在林学专业的课程体系中显现出来。例如,北京林业大学林学院于2004年开设了“地理信息系统”专业[4];东北林业大学林学院也开设了“地理信息系统”专业,而且“地理信息系统”课程被评为省级“精品课程”[5];南京林业大学开设了“城市规划(地理信息系统)专业”和“遥感与GIS”课程[6];西北农林科技大学林学院在林学专业开设了“GIS与GPS导论”课程[7];中南林业科技大学在“资源环境与城乡规划管理专业”开设了“地理信息系统”课程[8]。这都充分证明了林业GIS教育在现代林业教育中有了长足的发展,并逐渐形成了自己的特色。

二、我国林业GIS教育的发展特点

(一)GIS技术的应用推动了林业GIS教育的发展

GIS是一门技术性和实践性很强的学科。随着GIS在林业森林资源管理、病虫害防治、造林规划设计、城市林业等各个领域中的广泛应用,林业行业对GIS专门人才的需求不断增加。这就要求林业教育部门必须紧跟GIS的发展趋势,培养大量不同层次的复合型人才。此外,“数字地球”“数字中国”和“数字林业”等观点的提出,也势必推动林业GIS教育的发展。

(二)理工科院校GIS教育的发展推动了林业GIS教育的发展

迅速发展起来的理工类院校GIS教育,为各行各业培养了大批GIS专门人才;其中一些GIS专门人才通过对林业专业的接触和学习,又逐渐成为林业GIS教育的骨干力量,有些甚至成为林业行业培养林业GIS技术人才的教育专家。同时,高等林业院校或相关研究所也派出具有相关GIS基础知识(计算机、地理学、测绘学等知识)和林业专业知识的人才,到理工科院校的GIS专业学习和深造,从而培养了一批从事林业GIS教育工作的实践者,加快了林业GIS教育的发展步伐。

(三)层次化、规模化的林业GIS教育逐步形成

目前,我国的高等林业GIS教育已形成了层次化、规模化的发展格局。高等林业GIS专门人才的培养单位涉及农业大学、林业大学和林业职业技术学院,以及相关的林业研究所;依托的专业有林学、地理学、测绘学、计算机科学等,同时也依托于相关的林业科研项目。高等林业GIS教育培养的人才类型主要是林学学科与理工科交叉的复合型人才,人才培养层次包括专科、本科、研究生教育,以及各级GIS技术人才培训。

三、我国林业GIS教育存在的主要问题

(一)GIS人才培养水平参差不齐

由于各类林业GIS人才培养单位的教学水平、教学条件不同,所以林业GIS人才培养的水平参差不齐,一些单位培养的林业GIS人才不尽如人意、名不符实。从毕业生就业需求的角度看,林业人才市场上出现了对林业GIS方向毕业生的需求增加而毕业生的相应能力偏低的矛盾现象。这给人才培养单位带来了一定的负面影响。

(二)林业GIS教育的宣传力度不够

在高等林业GIS教育方面,虽然我国大多数高等林业院校都开设了GIS专业或GIS相关课程,但是与发达国家相比,我国的林业GIS技术应用水平还有较大的差距,特别是林业GIS教育的普及程度远远比不上发达国家。1994年,中国地理信息系统协会专门成立了教育与科普专业委员会,旨在推动我国的GIS教育(包括林业GIS教育)、培训、科普工作以及与国际GIS业界的交流。但是,目前高等林业院校对GIS教育的认识不到位,没有给与足够的重视,从而影响了林业GIS教育的快速发展,甚至错过了发展的最佳时机。

(三)GIS相关课程的设置不尽合理

1.课程的先后顺序不合理

GIS所处理和表达的数据对象是地理空间数据,而地理空间数据具有几何图形和属性特征[9]。其中,图形数据一般采用专用格式进行表达和存储,而属性数据大多采用商品化RDMS(关系型数据库管理系统)进行管理。这就要求学生在学习GIS课程之前,必须首先学习和掌握有关的基础知识,包括多种空间数据的采集手段(如普通测量学、GPS、林业遥感等)、制图方法(如地图学、计算机制图等)、软件知识(如软件设计基础、程序设计语言等)、数据库和数据结构等基础知识。因此,在制定教学计划时,应该充分考虑这些特点,合理安排GIS相关课程的先后顺序,否则很难保证GIS相关课程的教学质量。

2.课程的教学时数不合理

有的高等林业院校将GIS相关课程的教学时数设置为30学时,而且理论学时多、实验学时少,这种情况远远不能满足林业生产单位对林业GIS人才的要求。GIS课程作为“数字林业”教育的主要内容,是一门非常重要的支撑课程,其课程内容、课程教学时数的设置应充分考虑人才培养目标的要求,应保证有足够的教学时数。

(四)教学条件较差,教学方法比较落后

目前,有些高等农林院校还没有专门的林业GIS课程实验室,经常将其与一般的计算机辅助设计室混为一谈。这就造成GIS相关课程与其他计算机课程竞争教学资源,从而导致GIS相关课程的实践教学环节减少、教学管理不方便、教学成果难以持久保存。这进而使林业GIS教育的质量不能得到保证。

此外,林业GIS相关课程的实践性特点非常强。但是,由于林业GIS相关课程的教学方法过于简单,大多数课程仍然以课堂理论教学为主,没有开设足够的实践课程,所以教学效果并不理想。

四、改进和加强林业GIS教育的对策

(一)加强师资力量的培训,保证林业GIS教育的质量

为了提高林业GIS教育教学水平,一是应该加强高等院校中GIS教育师资力量的培养,切实培养一批业务精通、实践能力强的师资队伍;尤其是对非GIS专业毕业的教师,还应该采取行之有效的措施,加强其对GIS基础理论知识的学习。二是国家相关部门应该制定相关政策,规范GIS教育市场,对有条件开展GIS教育的单位和部门颁发资格证,对无条件开展GIS教育的单位应取消其办学资格。

(二)加大宣传力度,提高业界对林业GIS教育的重视程度

充分利用林业行业的宣传媒体,如报纸、杂志、网络等,宣传林业GIS教育在推动林业现代化建设中的作用,进一步提高业界对林业GIS教育的认识水平。同时,充分发挥中国林学会林业计算机信息分会等GIS应用分会的作用,在每年召开林业计算机信息分会年会之际,加大林业GIS教育的宣传力度,多展示GIS应用于林业的先进技术和产品,从而推动林业GIS教育的发展。

(三)结合专业特点,合理设置GIS相关课程

高等林业院校是开展林业GIS教育的主要阵地,肩负着培养林业GIS技术高级专门人才的任务。因此,高等林业院校要结合各专业的特点和各专业的人才培养目标,认真研究教学计划,确定GIS相关课程的开设目录和相应的教学时数以及课程开设的先后顺序等;要制定科学合理的GIS相关课程的教学大纲,使学生以充分掌握GIS基础知识和基本技能为目标。特别是没有GIS专业的教学单位,如果要开设GIS相关课程,尤要慎重,应充分考虑开设GIS相关课程所需要的师资条件和教学硬件条件,不能盲目开设。

(四)改善教学条件,创造良好的教学环境

教学条件包括师资力量、实验条件、教学手段等。林业GIS课程教学对实验条件的要求不仅是一般的计算机辅助设计室,还要求有专门的实验室,即GIS实验室;同时,还要求配备性能比较高的计算机、空间数据输入输出设备(如扫描仪、绘图仪等)和优质的GIS操作平台。因此,高等林业院校要发展林业GIS教育,在具有合格的师资队伍的前提下,还要加大投资力度,建立专门的、开放的林业GIS教学实验室。

(五)深化教学方法改革,保证课堂教学的效果

针对GIS相关课程教学方法过于简单的问题,高等林业院校在课堂理论教学中要以演示性教学与指导性教学相结合的方法为主,避免“一言堂”;要多运用互动式教学方法,充分调动学生的学习积极性,激发他们的主动性和创造性;要以提高学生的实践能力为目的,通过减少课堂理论教学时数,加强实践教学环节,有效地提高学生的实际操作能力和知识应用能力。

总之,近几年来,随着计算机技术的发展和GIS知识的不断普及,林业GIS教育得到了长足的发展。但是,林业行业自身的弱点,如GIS教育师资力量不足、林业生产单位GIS技术人员缺乏等,导致了林业GIS教育的发展速度不能满足行业发展的需要;特别是对林业GIS高级人才的培养无法满足市场的需求。这将是林业GIS教育工作者今后需要继续努力解决的问题。

[1]陆守一.地理信息系统[M].北京:高等教育出版社,2004.

[2]赵鹏祥,李卫忠.GIS与GPS导论[M].杨凌:西北农林科技大学出版社,2004.

[3]边馥苓.我国高等GIS教育:进展、特点和探讨[J].地理信息世界,2004,2(5):16-22.

[4]北京林业大学林学院.林学院学科及专业介绍[EB/OL].(2008-09-16)[2010-01-18].http://lxy.bjfu.edu.cn/xygk/jgsz/10355.htm.

[5]东北林业大学林学院.2007年东北林业大学精品课程[EB/OL].(2007-10-20)[2010-01-18].http://www2.nefu.edu.cn/jxzy/jpkc2007.asp.

[6]南京林业大学森林资源与环境学院森林资源管理系.城市规划(地理信息系统)专业简介[EB/OL].(2006-12-13)[2010-01-18].http://senhuan.njfu.edu.cn/main/main.php?classid=38&articleid=132&newsclass=5.

[7]赵鹏祥.GIS与GPS导论课程简介[EB/O L].(2005-09-20)[2010-01-18].http://cf.nwsuaf.edu.cn/3s/ggdl.php.

[8]中南林业科技大学林学院.资源环境与城乡规划管理[EB/OL].(2009-05-01)[2010-01-18].http://www.csuft.com/pub/visualize.htm.

[9]黄杏元,马劲松,汤勤.地理信息系统[M].北京:高等教育出版社,2003.