地理信息系统协同实践创新人才培养改革探讨

刘 春，程效军

同济大学 测绘与地理信息学院，上海 200092

地理信息系统协同实践创新人才培养改革探讨

刘 春，程效军

同济大学 测绘与地理信息学院，上海 200092

地理信息系统（GIS）是现代科学技术发展和社会需求的产物，具有多学科交叉的特征。论文针对地理信息系统协同实践创新人才的培养目标对课程体系、案例教学方法、实验实践和质量评价体系等方面展开讨论。以使人才培养符合该专业多学科交叉应用的特点，更好地为地理信息系统在跨学科中的应用培养具有协同创新实践的精英专业类人才。

地理信息系统；协同创新；人才培养

一、引言

胡锦涛在庆祝清华大学建校100周年大会上的讲话指出：“全面提高高等教育质量，必须大力增强科学研究能力。要积极推动协同创新，通过体制机制创新和政策项目引导，鼓励高校同科研机构、企业开展深度合作，建立协同创新的战略联盟，促进资源共享，联合开展重大科研项目攻关，在关键领域取得实质性成果，努力为建设创新型国家做出积极贡献”[1]。协同创新不同于原始创新过程的协调合作，也有别于集成创新、引进消化吸收再创新过程的产品技术要素整合，其本质属性是一种重要的管理创新[2]。但是目前我国发展不平衡、不协调、不持续的问题依然突出，科技创新能力还有待提高，为此，国家“十二五”期间就提出研究与试验发展经费支出占国内生产总值比重达到2.2%，每万人口发明专利拥有量提高到3.3件[3]。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》中就指出，中国未来发展、中华民族伟大复兴，关键靠人才，基础在教育。

高等学校既是基础研究的重要源泉，也是创新人才培养的重要基地，在协同创新中大有可为，其在协同创新中的关键支撑便是培养大批创新人才[4]。事实上，近几年高校开始实行通识教育，按照学科大类招生，为学生创新能力和创新意识培养提供了更有利的环境。在大类招生体制下，如何将协同创新理念融入到创新人才培养中，积极探索如何利用教学上的协同创新、科研上的协同创新以及二者之间的协同创新培养学生的创新能力和实践动手能力，造就应用型创新人才，成为当前教学改革的一个重要内容。

地理信息系统（GIS）是现代科学技术发展和社会需求的产物。人口、资源、环境、灾害是影响人类生存与发展的四大基本问题，为解决这些问题必须要把自然科学、工程技术、社会科学等多学科、多手段融合在一起。许多不同的学科，包括地理学、测量学、地图制图学、摄影测量与遥感学、计算机科学、数学、统计学以及一切与处理和分析空间数据有关的学科，都在寻找一种能采集、存储、检索、变换、处理和显示输出从自然界和人类社会获取的各式各样数据、信息的强有力工具，其归宿就是地理信息系统，或称空间信息系统，资源与环境信息系统。因此，GIS明显具有多学科交叉的特征，它既要吸取诸多相关学科的精华和营养，并逐步形成独立的边缘学科，又将被多个相关学科所运用，并推动它们的发展。事实上，欧洲于1989年提出了地理信息系统人才的培养模式与体系[5]，美国的国家地理信息研究中心（National Center for Geographical Information Analysis, NCGIA）随后也开始注意GIS的基础教育，形成了一些初步的教学目标，并从1993年开始相继召开针对GIS教育的会议来推进GIS的教学和人才体系的培养。

为此，本文针对地理信息系统专业人才的培养，探讨如何在人才培养体系中，将协同创新理念通过加强创新实践融入到创新人才培养中，并探索如何利用教学上与科研上的协同创新以及二者之间的科教结合培养学生的创新能力和实践动手能力，并通过制定科学的质量评估体系，来评价和规范这一类新型创新人才的培养质量。

二、协同实践创新人才特征分析

创新人才是技术创新、知识创新、区域创新、国防创新、服务创新的主体，创新人才培养体系是国家创新系统建设的基础和核心。目前我国已将创新人才培养体系纳入国家的创新体系。一般情况下，对于在地理信息系统专业人才的培养中，主要通过改革学科中知识的结构、形态、组织方式，培养科研创新人才；而另一方面实施科教结合，可以极大地促进科研和教育的有机融合，加快培养创新人才。创新人才培养的根本途径是高质量的科研和教育，以及科研、产业、教育的合作。因此，应把协同创新作为主渠道，在协同创新实施过程中，培养创新人才，并最终依靠创新人才推进协同创新；科学研究与人才培养密不可分，应在研究中凝聚、培养、储备大批的创新人才。通过协同创新，加强科教融合，培养更多的创新人才，已成为美国、英国等发达国家的基本政策。所以需要及时采取科学的政策，改进不利于协同创新的体制，发挥优势，推进科研与教育的融合，探索具有中国特色的协同创新路径，培养创新人才。

为此，在地理信息系统专业人才培养体系制定过程中，可以充分考虑协同实践创新人才的下述基本特征，并根据这些基本特征来调整人才培养的框架体系。这些特征包括：（1）基础知识扎实，学生视野开拓，有较为丰富的知识储备；（2）学生具有创造性思维，面向交叉应用，积极以需求为导向，善于提出问题；（3）在教学互长、多学科交叉的科教结合模式中进行培养，了解和接触当前科学问题与先进技术；（4）通过推行科教结合，使大学生具有科技创新活动的经历，有较系统的实践环节锻炼；（5）具有较好的自身综合能力，与行业内优秀人才具有交流的经历。

三、地理信息系统人才培养的课程体系

目前地理信息系统人才培养的课程体系设计中存在一些问题：(1)教学目标只注重知识的传递，缺少知识的应用环节的培训，虽然有必要在课程中注重基本概念和软件操作的训练，但课程体系与实际需求脱节，理论与应用结合不到位；(2)教学内容缺少变化，与当前最新科学研究成果结合不够，没有注重科教结合对教学内容适时的动态调整；(3)教学方式上比较单一，仍以课堂授课和实验为主，学生学习还是处于被动的地位，主动性和积极性没有充分调动起来，不利于培养学生的自主创新能力；(4)业内优秀领军人才缺乏与学生的沟通和交流，知识结构过于局限，缺少学科交叉的综合应用思维。

针对这些现状，笔者给出了表1所示的地理信息系统协同实践创新人才培养的课程体系框架。

表1 地理信息系统人才培养的课程体系框架

表1给出的地理信息系统协同实践创新人才培养的课程体系框架中，除了要求继续加强基本知识和基本技能的学习之外，一方面给出了更为具体的实践环节要求，在整个培养体系中，加强不同层次的实践锻炼；另一方面，补充了协同拓展的内容，要求学生除了课程学习之外，通过科教融合，让学生主持或参与科技活动，学会交流和沟通，同时需要了解当前学科科学和技术发展前沿，善于通过社会需求调查发现问题，并力争解决问题。因此，协同实践是指在科教结合的过程开展有问题导向的实践活动。而实践创新是通过实践活动，在积极发现问题、提出问题和解决问题的过程中，逐步形成新的学习思维模型，挖掘创新能力。可见，表1课程框架中的内容，部分属于课堂学习的内容，而部分内容必须融合于学生的综合素质培养过程中，通过课堂内和课堂外的交互对应，完成地理信息系统协同实践创新人才的整体培养。

四、教学模式改革

1.案例驱动教学

在新的培养体系中，教学模式需要加以调整，要从单纯的授课为主的课堂教学，转换为以教师为主导，学生为主体，以问题驱动为主线的案例教学和精品实验教学[6]。

实施“地理信息系统”课程案例教学法，首先要在宏观教学设计上突出“双基结合”，即基本概念和基本操作相结合。通过若干个案例设计，把基本概念和基本操作融合形成一个循序渐进、种类多样的案例群，构建一个完整的教学设计布局，并突出案例的针对性、趣味性、实用性和完整性。在教学案例的选取中，通过开展目前社会对GIS人才需求的调研和分析，把用人单位从实际工作过程中提出的需求制作成综合案例。另外，选取案例的时候，可将课堂上所涉及的知识点进行有效的整合，模拟实际工作过程组织教学，根据完成项目过程中的工作任务的需要讲解知识点。

2.精品实验教学

“地理信息系统”课程中，实验的开展有很强的针对性，通过合理的人员组成和分工，协作完成GIS系统设计的一系列步骤，可以为日后类似工作的开展培养良好的思维习惯。同时实验内容的设计能很好地融合GIS和测绘专业的应用，并能把成果很好地转换为实际生产应用，在创新思路上给学生一些应用启示。在实验教学过程，进行精品实验教学的改革，实验采用的方案具有一定的先进性，也是目前GIS开发的主流设计思路，并能与将来GIS的开发和应用结合起来。

例如，随着城市建设的快速发展，城市建筑物数量急剧增加，以每个建筑物为一个点形成一个纵横交错的巨大网络，各个建筑物的变形监测管理的难度越来越大，要求越来越高，涉及面越来越广。采用传统的手工资料管理方式已经不能满足建设与测量单位的发展需要。过去，大量的设计、施工与竣工资料和图表一直采用人工管理，在资料室或者档案室存档。随着城市的不断发展，人工管理完全不能适应新的管理要求，对手工资料难以实现科学的管理，属性确定、信息检索等都无法达到高效、准确的要求，并且资料容易损坏、丢失。在这种情况下，一项关于建筑物的变形监测与城市地形图相一致的动态管理模式被提出，旨在为城市各部门提供更为可靠的建筑物安全综合信息服务。本实验结合所学测绘和GIS知识，要求开发完成一个具有图文交互特色的变形监测系统，集图形数据，变形监测数据，变形分析算法模型于一体的监测系统，使变形监测的数据管理以及内业计算更加简洁、形象。图1是精品实验课程实施过程中，学生自主完成的图文分析的监测GIS系统和建筑物的三维变形模拟。

图1 GIS精品课程教学成果—图文分析的监测GIS系统和建筑物的三维变形模拟

五、人才培养的质量评估

针对地理信息系统的协同实践创新人才培养体系，为了评价培养质量，还需要来自于实践的评价方法，以此设计出一套自评和外评相互结合的教学评估框架。建立这套教学评价框架的目标包括：（1）确保进行了高质量和系统性的教学评估研究；（2）确保评估者能有通过一系列提问进行评估的好的实施方法；（3）确保教育主管部门和学科教育指导委员会能更好的利用获得的评估成果。

所以地理信息系统的协同实践创新人才培养体系教学质量的评估框架包括一套良好的可操作的原理，同时能明确在进行外部评估过程中的一系列关键步骤。评估框架包括：评估理念，这是评估政策中最本质的一部分，可以通过目前正在进行的一系列教学改革目标中获得；评估程序，从一开始就明确评估的计划、目标和使用方法，并确定评估申请中几个经常使用的关键问题；评估进行，由学校成立的独立评估小组委派经过培训的人员进行评估，并依据事先确定好的操作程序进行；评估结果分发，评估最后的结果系统的作为未来工作的基础，并能在一定范围内公布这一结果。

所以，地理信息系统协同实践创新人才评估考核的质量特征包括：（1）课程设计、内容和组织形式；（2）授课、学习综合质量的考核；（3）学生取得的包括科技创新活动和学习成绩等在内的进步和成果；（4）教授和行业内优秀人才对学生的帮助和指导；（5）教材和学习资料的完整性；（6）教学质量保证和加强方面的制度建设。

这些质量特征作为评估的要点，评估过程设计的一系列问题和调查也将围绕这些质量点展开，通过这些质量特征的综合分析，可以获得人才培养质量的综合评价结果。

六、结论

本文所讨论的地理信息系统协同实践创新人才培养的教学改革，已经作为同济大学卓越课程计划的内容之一。课程体系的编排充分考虑基础知识和基本操作技能的“双基”训练，也在实践教学环节与系统创新拓展方面提出更高的培养要求。作为该体系所对应的教学方法改革，论文从GIS案例教学方法的设计推广和GIS精品实验教学两个方面进行概括和总结。所设计的教学方法目前在同济大学本科地理信息系统专业的学生中已经加以推广。通过实践发现，一方面学生可以把知识点和实际问题相互结合，充分调动学生的学习积极性，增强了学生独立思考和独立决策的能力，并从学科交叉的需求出发，使学生能将所学的知识直接用于实际工作中。在教学过程中，思考和讨论成为课堂教学的主要内容。另一方面，学生可以把单纯的操作训练与问题结合起来，加强科教融合，从学习知识到应用知识，以及为将来创造知识做好准备。为了确保对人才培养质量客观的评价，论文引入了地理信息系统协同实践创新人才评估考核的质量特征，该特征与人才培养体系和教学方法的改革相互对应，从另一层面突出协同实践人才培养的要求，实践证明，该培养体系具有可行性，并可以借鉴和加以推广。

[1] 胡锦涛.在庆祝清华大学建校100周年大会上的讲话[N].新华社，2011-04-24.

[2] 张力.产学研协同创新的战略意义和政策走向[J].教育研究，2011，(7)：18-21.

[3] 我国国民经济和社会发展十二五规划纲要[N].人民日报，2011-03-17.

[4] 薛二勇.协同创新与高校创新人才培养政策分析[J].中国高教研究，2012，(12)：26-31.

[5] S Palladino, M F Goodchild. A Place for GIS in the Secondary School Lesson from the NCGIA Secondary Education Project[R], New York: Geo Info System,1993.

[6] 刘春，程效军，吴杭彬.“地理信息系统”案例教学的特征分析与应用[J].中国地质教育，2012，(3)：90-94.

Title: Reform Discussion of Collaborative Practice Innovation Talent Training on Geographic Information System

Author(s): LIU Chun, CHEN Xiao-jun

geographic information system; collaborative innovation; talent training

G640

A

1006-9372（2014）04-0063-04

2014-06-20。

同济大学教学改革重点项目资助。

刘 春，男，教授，博士生导师，主要从事地图制图与地理信息系统工程专业的教学和研究工作。