“空间信息系统”课程实践教学的改革

陈飞翔

（北京林业大学信息学院，北京 100083）

信息管理与信息系统专业所培养的高级专门人才要具备现代管理学理论基础和系统思想、计算机科学技术知识和应用能力、信息管理等方面的知识和能力，要掌握信息系统分析与设计方法，并能够在国家各级管理部门、科研单位等从事信息管理以及信息系统分析、设计、实施管理和评价等工作。因此，为了培养学生的系统性思维、锻炼学生系统分析与设计的能力和行业应用能力，信息管理与信息系统专业除了开设公共基础类课程、计算机基础类课程之外，还开设了管理理论类课程、系统分析及信息处理类课程、行业应用类课程等。

“空间信息系统”课程隶属于行业应用类课程，是信息管理与信息系统专业学生必修的专业主干课程。该课程涵盖的知识广泛，具有多学科集成性，其应用领域也相当广泛，同时课程内容的空间抽象性强、更新速度快、研究对象的空间尺度变化也大［1］。因此，“空间信息系统”课程教学不仅要注重理论知识的讲解，还要通过实践教学对应用实例进行讲解和示例，以增强学生对课程内容的直观认识，尽量使抽象的内容形象化。同时，任课教师应针对“空间信息系统”课程理论教学内容提前甄选相关领域的、多样化的实际应用实例，并设计成课堂实验题目，在实践教学中引导学生自己寻求解决方案，使学生通过实例对理论知识进行多角度的印证，从而深化学生对理论知识的理解，使学生逐步把握课程知识的内在科学规律、能够从容应对课程内容的快速更新并不断提高独立思考能力和应用先进的空间信息处理技术解决实际问题的能力。由此可见，实践教学是“空间信息系统”课程教学的重要组成部分，对信息管理与信息系统专业的人才培养具有重要意义。

一、“空间信息系统”课程实践教学存在的问题

（一）人才培养方案的相关规定不具体

由于空间信息技术应用广泛，所以很多专业都开设了“空间信息系统”课程。从课程、学科推广的角度而言，这当然可喜，但也很容易出现一个问题，即课程教学内容泛而不精、针对性不强。例如，“空间信息系统”课程教学只制定了一个大体的人才培养方向，但没有具体的人才培养方案，对所有专业的学生都是按照一个培养方向和水平进行培养。这势必导致“空间信息系统”课程的实践教学内容也是宽泛、浅显的，缺乏深入性和可研究性，进而导致教学质量不高、教学效果不明显。而事实上，不同的专业有不同的特色和人才培养目标，“空间信息系统”课程教学需要结合各个专业的特色和要求确定不同的课程人才培养方案，进而开展有针对性的课程教学活动。

（二）实践教学的课时偏少、内容陈旧

相对于传统学科的课程，“空间信息系统”课程所涉及理论和技术的更新速度要快得多，但大多数任课教师却遵循传统学科的课程教学习惯，对教学内容的更新频率并不太高。这很容易导致“空间信息系统”课程的实践教学内容陈旧，与社会需求脱节。例如，实践教学选用的软件、技术平台或者应用实例的解决方案等，在当时选用时可能是最前沿、最为广泛应用的，但是可能仅仅隔了一小段时间就有新的可替代的软件、技术平台或解决方案等出现了。因此，“空间信息系统”课程的实践教学内容若不能及时更新，则极容易导致学生的理论知识、应用技术以及解决技术问题的思维方法等出现滞后性。这就要求“空间信息系统”课程的实践教学紧跟时代发展的步伐，选择最新的、应用较为广泛的软件和技术作为实践工具，并随时关注相关软件和技术的最新动态，加快实践教学内容的更新频率。同时，由于“空间信息系统”课程的内容具有应用广泛性、多学科集成性等特点，所以在实践教学过程中还需要注重教学内容的宽度、维度。这也必然要求在原有基础上适量增加“空间信息系统”课程实践教学的学时。

（三）实践教学内容缺乏研究性和创新性

目前，高等院校以培养研究创新型人才为重点，而传统的“空间信息系统”课程实践教学多以行业软件的入门级应用为主要内容，缺少深层次的内容设置。例如，“空间信息系统”课程的实践教学仅仅安排了一些运用GIS软件的验证性实验，基本没有安排综合性、创新性实验。这忽略了对学生科研能力和创新能力的培养。

（四）实践教学的方法和手段单一、死板

传统的“空间信息系统”课程实践教学通常只采用“实验指导＋上机实验”的方式，即教师提供详尽的实验指导书，学生根据指导书上机完成实验内容。这种教学方法和手段单一、死板，容易使学生形成“依葫芦画瓢”的机械式思维方式，不利于学生养成独立思考、主动学习和探索的良好习惯，更不利于培养学生的创新能力。因此，“空间信息系统”课程实践教学应采用多样的、灵活的教学方法和手段来激发学生的学习热情，引导学生主动学习和探索。

二、“空间信息系统”课程实践教学的改革

（一）针对专业特点，确定层次化的人才培养方案

根据信息管理与信息系统专业的特点及其人才培养目标，“空间信息系统”课程教学应确定层次化的人才培养方案，以培养4个层次的人才。

1.系统操作型人才：系统操作型人才需掌握空间信息系统的基本概念及相关软件的操作，不需要深入掌握专业的理论知识，要能从事空间信息系统领域的数据处理、售前售后服务、项目咨询等工作［3］。

2.应用驱动型人才：应用驱动型人才需充分理解空间信息系统的概念及其功能，掌握空间信息系统的二次开发技术，并了解其应用领域的特点。

3.底层研发型人才：底层研发型人才需深入理解空间信息系统的核心技术及底层算法，并具有良好的数学基础，要能从事相关的科研工作。

4.系统分析型人才：系统分析型人才需具有较高的综合素质，要了解空间信息系统的概念、应用领域、核心功能及开发技术，要具有较强的逻辑分析能力、良好的沟通协调能力和写作能力。

（二）保证实践教学的课时，优化实践教学内容

为了使学生有更多的动手机会，提高其动手能力，笔者认为应修改“空间信息系统”课程理论教学学时与实践教学学时的比例，适当增加实践教学学时；同时，在安排实践教学内容的顺序时，应根据理论教学内容的安排，穿插进行实验教学，使学生通过实验进一步加深对理论教学中的基本概念、方法和技术的理解。

由于“空间信息系统”课程的教学内容具有更新快的特点，而传统的实验教材内容较为滞后，所以会出现实验教学内容滞后于理论教学内容的现象。因此，笔者认为在不影响实验教学自身体系的前提下，可适当减少理论验证性实验以及内容单一、滞后的实验内容，适当增加综合性、应用性和实践性强的实验内容。具体而言，建议“空间信息系统”课程设置共计20学时的5次实验，前4次实验为课程理论加强型实验，第5次实验为开放性实验（详见表1）。

表1 “空间信息系统”课程实验内容的教学安排

如表1所示，前4次实验是针对理论教学内容设定的，旨在加强学生对理论知识的理解和常用软件的应用能力。每个实验都设置了基础操作练习和综合实例，前者旨在使学生能对常用软件进行熟练的操作，后者旨在使学生能利用所学的理论知识解决实际的问题。每个实验都提供了逼真的实验数据，真实地模仿现实的应用情景，以培养学生解决实际问题的能力；同时，在每个实验中都鼓励学生使用不同的方法或不同的软件完成实验，以培养学生独立思考问题的能力和自学能力。通过前4次实验，学生基本可以达到系统操作型人才的培养要求。

第5次实验为开放性实验。学生可根据个人的爱好选择相应的题目，并且自主选择或设计实验内容。该类实验提供既定题目和自选题目。既定题目是任课教师根据自己的科研项目设置的若干个小题目，大体分为软件平台基础研究类和二次开发类，应用平台可选择桌面、Mobile、Android等。自选题目则要求学生自主选择完成一个简单的空间信息系统，或者一个简单的行业应用软件，或者一篇相关的研究论文。该类实验的设计灵活，学生可以根据兴趣选择实验，从而在无形中引导学生在应用驱动型人才、底层研发型人才、系统分析型人才等发展方向中逐步明确自己的发展方向。

（三）实施多样化的实践教学方法

为了培养学生的学习兴趣、增强学生的综合能力，进而提高实践教学效果，笔者近年来一直在“空间信息系统”课程实践教学过程中探索多样化的教学方法。

1.讲解实际案例，增强学生学习兴趣

在课堂上，针对难以理解的知识点，演示并讲解实际的应用项目或实例，尽量使抽象的理论知识形象化，从而触发学生的好奇心，提高其学习兴趣，使学生真正理解并最终消化吸收抽象的知识［4］。

2.组建实践兴趣小组，培养学生自主学习的能力

针对实践教学内容及在实践教学中遇到的问题，设置讨论题目，加强师生互动；同时，鼓励学生组建实践兴趣小组，对感兴趣的题目开展自主学习，培养学生的自学能力和团队合作能力；最后，要求实践兴趣小组在课堂上进行汇报演示，以加强学生间的学习交流与资源共享，进而带动整个集体的学习热情，营造良好的学习风气。

3.校企合作举办讲座，为学生提供更多的实习机会

加强校企合作，邀请与“空间信息系统”课程内容应用领域相关的企业工作人员到学校举办讲座，与学生面对面交流，从而使学生对空间信息系统应用领域有更真实的了解；同时，通过校企合作还可以为有在相关领域就业意向的学生提供更多的暑期实习机会。

（四）开展具有研究性和创新性的实践活动

通过多种方式引导学生参与富有研究性和创新性的实践活动，引导学生根据自己的兴趣进行深入的学习和钻研，以加强学生科研能力和创新能力的培养。笔者在实践教学过程中，除了设置表1所列的实验之外，还为对软件研发感兴趣的学生设置了3次左右的“设计型选做实验”，即在表1所列的第5次实验的基础上，指导学生团队（即实践兴趣小组）运用VC、Java或C＃等程序设计语言和相关的基础控件进行小型实际项目的研发。笔者在设计“设计型选做实验”题目时，还充分考虑了学校的资源优势以及研发项目在校园的实际应用需求。例如，设计了“移动校园导航软件”“北京林业大学鹫峰林场数据采集系统”等实验项目，以期达到实际演练的效果，使学生通过参与实验对项目研发的实际过程有一个较清晰的认识，并能够更加明确自身的兴趣方向。

此外，在项目研发过程中，笔者还鼓励学生广泛查阅国内外文献，归纳总结相关领域的发展现状，主动学习相关领域的最新成果；组织学生对研发中遇到的技术难题进行集中讨论和研究；指导学生将项目研发成果归纳、提炼成学术论文，并对优秀论文的写作及发表予以资助。同时，对有创业热情的学生，笔者积极引导其申请“全国大学生创新创业训练计划”等项目，以便为其今后的工作积累经验；对那些对科研和研发有浓厚兴趣的学生，笔者还在尊重其个人意愿的前提下，将其吸纳进自己的科研项目团队，引导其向应用驱动型人才、底层研发型人才等方向发展。

（五）加强网络实践教学资源建设

充分利用网络资源，为学生提供多元化的知识共享与交流方式。笔者认为，“空间信息系统”课程教学应重视网络实践教学资源建设。首先，要充分利用FTP构建方便学生下载学习的平台，为学生提供可以共享的课程讲义、实验指导书、学习资料、业内动态等电子版资源［5］。其次，要建立精品课程平台，平台除了提供教学资料之外，还可以提供相关精品课程的链接，开辟空间信息系统软件大观、空间信息系统学科发展动态、空间信息系统网上资源等栏目，从而为学生提供大量扩充性学习资料，进一步拓展教学内容；同时，在平台上可以设置站内留言板，可以展示学生实践兴趣小组的研发成果和个人的学习经验，从而方便师生互动和资源共享，激发学生学习的信心和积极性。

［1］刘学军，赵建三.工科院校非GIS专业地理信息系统课程教学内容与方法探讨［G］／／测绘学会.首届地理信息系统专业教育研讨会论文集.北京：测绘出版社，2003：165-171.

［2］王玲，王月健，刘琳.“地理信息系统”课程实践教学的改革与探索［J］.兵团教育学院学报，2007，17（6）：55-57.

［3］钟志农，李军，陈荦.“地理信息系统”课程教学方法研究——以国防科学技术大学为例［J］.当代教育论坛，2010（34）：118-121.

［4］林国忠.林业院校“地理信息系统”课程教学探讨［J］.农业网络信息，2008（10）：79-81.

［5］陈飞翔.“空间信息系统”应用教学的研究［J］.中国科教创新导报，2008（12）：90-92.