生态学视域下地理信息科学专业课程群建设实证研究

周冬梅，张 军

(甘肃农业大学 资源与环境学院，甘肃 兰州 730070)

生态学视域下地理信息科学专业课程群建设实证研究

周冬梅，张 军

(甘肃农业大学 资源与环境学院，甘肃 兰州 730070)

地理信息科学专业教育起步较晚但发展迅速，严峻的就业形势和各高校间的竞争都迫使地理信息科学专业课程建设改革势在必行。近年来，课程群建设成为高校专业课程建设改革的一种有效途径和发展趋势。从生态学的观点来看，任何专业的课程体系都是一个生态系统，具有整体性、关联性、动态平衡性和协同进化性等特征。甘肃农业大学资源与环境学院根据自身特点，从生态学角度出发，对地理信息科学专业课程群建设的目标、课程群内容的选择和组织、课程群的实施等问题进行了探讨，为地理信息科学专业教学改革和专业建设提供了新的思路。

地理信息科学；课程群；生态学；专业建设

DOI号：10.13320/j.cnki.jauhe.2016.0169

地理信息科学(Geographic Information Science，简称 GI-Science)是集计算机科学、地理学、测绘科学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学等多门学科为一体的，新兴的综合性交叉学科[1]。20世纪60年代，地理信息系统技术问世，并迅速发展和广泛应用于社会的各个领域。应用驱动和社会需求的日益增加，推动了高等教育对地理信息系统科学专业人才的培养。20 世纪90 年代以来，我国地理信息科学专业教育有了跨越性的发展。1998年7月，教育部颁布的《普通高等学校本科专业目录》中，地理科学下增设地理信息系统(070703)专业。2012年，教育部印发的《普通高等学校本科专业目录(2012年)》，将地理信息系统专业改名为地理信息科学专业[2]。迄今为止，我国已有170 多所大专院校开设了地理信息科学本科专业，相关的硕士点和博士点也相继获准建立。经过十几年的建设，地理信息科学高等教育已逐步呈现多元化、层次化和规模化的发展格局，不仅为社会培养了大批研究型、开发型和应用型地理信息科学专业人才，也推动了地理信息科学研究与应用的发展。

甘肃农业大学为适应西北地区地理信息产业发展的需要，于2004年开设了地理信息系统专业并首次招生。目前累计招生591名学生，已毕业365名学生，经过10余年的建设，该专业已逐步发展为具有甘肃农业大学特色的地理信息科学专业，初步形成了以服务农业信息化发展、旱寒区生态环境监测、智慧城市和国土资源调查与规划为目标的专业特色，开创了注重培养学生地理信息系统应用及二次开发实践能力的“3+1”办学模式和创业教育。

地理信息技术变化日新月异，经济社会的发展对地理信息科学专业的高校毕业生提出了更高要求，严峻的就业形势和各高校间的竞争都迫使地理信息科学专业课程建设改革势在必行。近年来，专业课程建设由单门课程建设转向多门课程建设，进而引发课程群或课程群系的建设，这已成为高校专业课程建设改革的一种有效途径和发展趋势[3]，课程群建设将专业课程体系建设在培养目标层面具体化，不仅能够提高课程建设的规模效益和实施效果，而且能够体现专业人才培养特色。

本文结合甘肃农业大学地理信息科学专业特色，运用生态学的观点研究地理信息科学专业课程群建设的定位、课程群内容的选择和组织、课程群的实施等，以期为农业院校地理信息科学专业教学改革和专业建设提供新的思路。

一、课程群的内涵

课程群的内涵直接反映对课程群建设的理论认识深度，指引课程群建设实践的发展方向，是课程群建设首先要解决的问题。自20世纪90年代高等教育界首次提出要注重“课群”建设和研究的观点开始，各高校相继开展了诸多有关课程群的理论和实践研究。目前对于课程群的论述存在多种观点[4,5]：一种观点认为课程群是指专业课程体系的某一类别的课程集合，如基础课程群、专业课程群或专业方向课程群等，它强调以学科作为划分群与群的界限；另一种观点认为课程群是由内容上密切相关、相承和渗透，具有互补性的几门系列课程组合而成的有机整体，但并未强调课程群内的课程是否属于同一学科；还有一种观点认为课程群是以1门以上的单门课程为基础，由3门以上的性质相关或相近的单门课程组成的一个结构合理、层次清晰，课程间相互连接、相互配合、相互照应的连环式的课程群体，它强调课程群内课程的关联性。

在生态学中，生态系统是在一定空间中所有生物与非生物构成的一个相互作用、物质不断循环、能量不停流动、信息不断交换的有机整体[6]。生态系统是由多个要素组成的，生物个体之间、种群之间具有相对的独立性，并且生态系统的整体功能属性不是系统要素特性的简单相加，而是通过系统各要素相互依赖、相互作用并以一定的结构形态才能实现的整体涌现性[6]。生态系统还存在于一定的环境中，系统对于环境以整体的方式发挥作用，而环境作用于系统是通过引起某一要素的变化，继而通过要素之间相互作用，最终影响系统整体的改变。

从生态学的观点来看，任何专业的课程体系都是一个生态系统，专业课程结构由知识点、知识群、课程、课程群、课程体系等几个层次构成，课程群建设属于中、微观层面的课程建设，不同于单门课程的建设，也有别于整个课程体系的建设[7]。课程群建设是针对某一受教育对象，以技能培养为目标，协同课程之间的关系，将包含在若干相关课程中的知识点抽象出来，在更高的层次上重新进行整合和优化，产生新的课程群。课程群建设应当是对课程的再设计，弱化课程的个性，强化课程之间的交叉、融合，突出课程包含的技能特征，更易于将课程设计与课程实施结合起来，提高教学效果，实现培养目标。因此，笔者认为，从生态学的视角来论述，课程群需要具备以下特征。

(1)整体性。课程群不是简单地将相关的几门课程组合在一起，而是基于人才培养目标，按照专业知识的信息传递链接的方向性，将课程间内容进行整合并优化，各课程形成一个有机联系并相互依赖的整体，才称得上是真正的课程群。

(2)关联性。在课程体系生态系统中，整合后的课程群内部并不是孤立的，知识点和知识点之间、课程与课程之间、理论与实践之间都应当相互作用、相互依赖，构成一定的结构形态，发挥相应的教学效果。

(3)动态平衡性。专业的课程群建设是一个和环境相适应的系统，是不断合理配置的动态的生态过程。专业课程群建设过程应该和环境共同存在，协同发展，并且会随区域环境的需求变化而变化，随着学校的教学资源变化而变化。

(4)协同进化性。在生态学观点中，协同进化指“一个物种的某一特性由于回应另一物种的某一特性而进化，而后者的该特性也同样由于回应前者的特性而进化”[8]。在传统课程体系中，课程之间存在重叠或重复现象，从而产生多方面的竞争关系，为了避免过度竞争，课程群内课程之间应该强调互补，某个课程的特性由于另一课程的特性而有所完善，而另一课程的特性也对某一课程的特性起到促进作用，群内各门课程之间协同作用，发挥整体效益。

二、课程群建设的目标和定位

课程群是相对独立的课程整体，具有明确的教学目标与培养任务。课程群建设首先要明确课程群的建设目标和定位[9]。从生态学的观点来看，在人才培养这一生态系统中，专业建设通过课程实现人才培养目标。课程不是随机地进入到人才培养过程中的，而是根据知识点的系统性，有目的地选择组合在一起的。课程结构的形成是由课程生态循环系统决定的。即教师根据培养目标，从知识库中选择适当内容加以系统化，形成具有一定内在结构的课程，并将其纳入人才培养之中[6]。上述过程反映出，课程群建设目标取决于学生需要、社会需要和学科发展需要，课程群建设目标应当是人才培养目标的具体化。

为此，甘肃农业大学资源与环境学院通过走访毕业学生及地理信息行业用人单位，了解学生和社会对地理信息科学专业的需求和期望，结合学科发展和学院自身特点，立足服务农业信息化发展，建立以“3+1”人才培养模式为依托的GIS工程开发与应用型人才培养目标。围绕上述人才培养目标，明确地理信息科学专业课程群建设的目标：课程群建设围绕知识传授与能力培养两条主线，一方面对理论课程教学内容进行整合优化，通过课程群教学使学生建立起完整的课程知识体系；另一方面对实践教学内容进行统筹规划，培养学生实践能力和创新能力，从而改革教学过程，提高教学质量。

三、课程群内容的组织

课程群承载人才培养目标，协调课程之间的关系[10]。从生态学的视角来看，课程群应当是与外部环境相协调，课程之间相互关联、相互依赖，并具有一定结构的知识网。

基于生态学理念构建地理信息科学专业课程群，应当在信息科技和就业现状的背景下，从课程群建设目标出发，分析课程之间的关系，梳理知识模块，发现内在联系，整合教学内容。打破传统的教学安排，探讨新的课程大纲，形成新的教学环节和模式，将新知识、新理论和新技术充实到教学内容中，系统地选择和组织地理信息科学课程群内容，进而进行课程内容的分配、实施和技能的实现[11-13]。

根据地理信息科学交叉综合性的特征，打破传统的基础课模块、专业理论课模块、专业技术课模块的教学安排，从技能角度出发，根据数据处理循序渐进的过程，建立学科基础→数据获取→数据处理→数据分析→数据应用→工程开发等6个不同层次的课程群(图1)，包含相互关联、层层递进的若干理论课程；并辅助对应测量工程、摄影测量与遥感、专题地图编制、地理空间建模、行业信息服务、程序设计等6个综合实验，以及以此衍生出的3S技术综合实验和GIS开发综合实验等总计8个系列校内综合实验；同时为进一步增强学生实践能力，在上述课程群基础上，规划建立校内课程实验→校外竞赛实习→校企联合实践三位一体、逐步递进式的实践教学模式，以培养学生基础实验技能、综合实践能力和创新创业能力。

四、课程群的实施

课程群实施是将课程群计划付诸实践的过程，它是达到预期的课程群建设目标的基本途径[14]。为保证课程群建设目标的实现，对理论教学和实践教学课程群实施提出如下建议：

(一)建设教学团队

教学团队既是课程群内容整合优化的设计者，又是课程群教学的实施者。因此，教学团队是课程群建设的主体，是课程群建设成败的关键因素[15,16]。上述课程群结构，打破传统的基础课模块、专业理论课模块、专业技术课模块的教学安排，按照数据处理的流程对理论教学内容进行了重组整合，增设了一些多学科的交叉课程。为保证课程群教学过程的开展，应加强师资的优化整合，发展与课程群相匹配的教学团队，并进一步推进相应的教材建设工作。为此，需要重建地理信息科学专业课程群教学团队，围绕“引进-优化-培养”过程，调整教学团队组成结构，建立“请进来、走出去”的双向机制，构建学科背景多样化的师资队伍。一方面将骨干教师分批送往国内外进行培训和研修，到合作企业实践和锻炼，提高实践技能；另一方面聘请科研专家、合作企业的高级技术人员兼职授课，形成以教学专家、科研专家、企业专家为核心，由专业带头人、课程负责人、骨干教师、主讲教师、助理讲师组成的课程群教学团队。

(二)创新教学模式

地理信息科学发展迅速，新理论、新技术、新成果层出不穷，要保证地理信息科学专业课程群的实施，需要适应学科发展、开放思想、更新观念[17,18]。特别是上述课程群结构中针对不同层次分别建立了课程群及其对应的综合实验，各课程群在整个课程体系中功能和定位不同，因此需要根据不同课程的课程设置和课程性质改革授课方式，创新教学模式。

1.探索新的教学方法。为实现GIS工程开发与应用型人才培养目标，应当充分调动学生的学习积极性。课程群内一些综合性较强的整合课程，不能沿用传统的教学方法，应当利用微课、创课、翻转课堂等新形式，探索启发式、讨论式、参与式等教学方法，将传统的课堂授课逐步转换为开放式授课，从而促进教学互动，提高教学效果。

2.以本科生导师制为依托，学生从二年级起分成多个小组，配备指导教师分别指导。教师针对学生特点因材施教，指导各年级、各小组学生开展大学生科研训练，激发学生探究式学习兴趣。

3.成立GIS精英班。为提高学生空间数据处理和 GIS 应用开发的实践技能，学院和合作企业共同建立人才优选机制，每学年暑假从各年级学生中挑选优秀学生成立GIS精英班，进入企业集中培训实践。

4.“3+1”校企联合培养模式。为培养学生实践创新创业能力，学院与实践基地建立联合培养模式，所有学生经过3年的校内学习后，四年级时进入企业实践，学院和企业共同培养。

(三)改善教学环境

加强地理信息科学实践教学是保证课程群实施的关键[19]。为确保课程群结构中构建的校内教学实践-校外实习竞赛-校企实践基地为一体逐步递进的实践教学课程群，在实施中，学院应当积极改善教学环境，形成先进的实践教学理念。首先，进一步完善学院GIS 应用实验室建设，配齐实验人员，增大实践经验丰富的教师承担实践教学的比例，实验室面向本科生开设课程实验、综合实验、课程设计和毕业设计等，为校内课程实验和教学实习提供良好的教学环境；其次，加强学院GIS 开放实验室建设，开放实验室将承担学生的创新科研训练和课外各类GIS大赛赛前辅导培训任务，满足不同学生的不同需要，充分发挥学生的学习主动性和创新性；最后，新增校企联合实习基地，加强与校外实习基地的联系，充分发挥校企共建实验室的作用，开放丰富的共享实验资源，构建以学生为主体的实践教学模式。

五、结语

随着高校课程体系建设的进一步加强，课程群建设备受关注。课程群建设不仅有利于高校整合和优化配置各类教学资源，提高教学资源的有效利用率，还避免了课程之间的重复建设，有助于全面提升教育教学质量。课程群建设逐渐成为高等教育课程体系建设的发展趋势[20]。本文将高校课程体系看作是一个庞大的生态系统，从生态学角度出发，阐述了在这个复杂生态系统中课程群的内涵和地位，并结合甘肃农业大学资源与环境学院自身特点，对地理信息科学专业课程群建设的目标、课程群内容的组建及实施进行了探讨。应该看到，课程群建设是一项长期工程，需不断深入研究，使其更加趋于科学合理，为今后建立基于课程群建设的专业课程体系改革和专业建设提供参考。

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(编辑：王 佳)

2016-06-18

甘肃农业大学地理信息科学专业综合改革项目(编号：201405)；甘肃农业大学地理信息科学专业实践教学模式改革与实践项目(编号：201426)。

周冬梅(1981-) ，女，甘肃白银人，博士，讲师，研究方向：农业生态学。

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1008-6927(2016)06-0085-05