以学科竞赛为驱动培养大学生学习兴趣和创新能力的研究

宋辛辛 张大磊

（郑州师范学院地理与旅游学院 河南郑州 450044）

创新是引领发展的第一动力，人才是创新的根基，创新驱动本质上是人才驱动。高等院校作为人才培养的摇篮，担负着培养具有创新意识和创新实践能力人才的重任。大学生是推动国家社会经济发展的生力军，大学生的创新能力是创新素质的直接体现，决定了国家和民族的创造力。创新是高等教育发展的生命线和原动力，高校越来越重视大学生创新能力的培养，将开展创新创业教育、培养创新意识和思维摆在学校教育的重要位置，将培养大批优秀创新型人才作为教学改革的目标和方向[1]。随着社会竞争的日益激烈和就业压力的增大，社会对大学生综合能力提出了新的要求，用人单位更注重大学生的实践创新能力。因此，如何培养大学生的学习兴趣和创新能力，增加专业核心竞争力，需要深入广泛的探讨和实践。

地理信息科学（Geographic Information Science，GIS）是一门集地理科学、计算机科学与技术、测绘科学与技术于一体的交叉学科，其在城市、区域、资源、环境、交通、人口、住房、土地、灾害、基础设施和规划管理等领域具有极其广泛的应用前景，是一门实践性很强的应用型专业。鉴于GIS技术具有技术性、广泛性、产业性等特点，社会对GIS的重视度与日俱增，随着创新型国家建设成为国家发展战略和抓手，地理信息行业发展迫切需要掌握先进技术、具有深厚专业基础的多功能、创新型人才。近年来，互联网、大数据、人工智能等现代地理信息技术快速发展，人才问题成为GIS产业发展遇到的最大瓶颈[2，3]。《2019中国地理信息产业发展状况报告》显示，截至2019年末，地理信息产业从业单位数量超过11.7万家，从业人员超过285万人，而每年培养的地理信息科学本科生3万余名，研究生7000余名，专业人才缺口和人才培养滞后问题愈发凸显。比如，企业及行业高质量、创新型人才不足、高校培养的GIS人才跟企事业单位实际需求脱节等问题普遍存在。行业发展离不开人才，而人才培养离不开高校。如何培养适应社会需求的具有创新意识和创业精神的高素质应用型GIS人才，如何改革人才培养体系，是高校需要解决的关键问题[4]。

近年来，国家大力提倡高等教育实践育人，各种创新教育理念和方法层出不穷。学科竞赛作为课堂教学的延伸，以其特有的“创新性”“应用性”和“灵活性”成为激发学生学习兴趣、提升学生实践创新能力的重要途径[5]。学科竞赛能够紧密结合课堂教学或新技术应用，以竞赛的方式培养学生的综合能力，引导学生在完成竞赛任务的过程中主动发现并解决问题，增强学习兴趣，培养团队合作意识和创新精神[6]。学科竞赛搭建了一座高校和社会之间的桥梁，以GIS学科竞赛为驱动，探讨培养大学生学习兴趣和实践创新能力，对于培养GIS创新型人才、提高GIS自主创新能力、促进我国地理信息产业发展等具有重要意义。

一、GIS学科竞赛的特点

GIS学科竞赛是由中国地理信息产业协会和国内外著名软件公司发起、面向高等院校和科研机构在校学生的GIS专业大赛，影响范围广，示范作用强，已经成为全国GIS相关院校中影响最大的赛事之一，深受广大师生的重视和欢迎[7]。目前，最具代表性的国家级GIS学科竞赛包括中国地理信息产业协会发起的“全国大学生GIS应用技能大赛”、ESRI中国（北京）有限公司发起的“ESRI杯中国大学生GIS软件开发大赛”、北京超图软件股份有限公司发起的“Supermap杯高校GIS大赛”、武汉中地数码有限公司发起的“全国高校GIS技能大赛”等（表1）。从表1可以看出，各个GIS学科竞赛在大赛组别设置、平台、评价方式等方面各有侧重，也对参赛学生和团队提出了不同的要求。

表1 四个GIS学科竞赛情况列表

在组别设置上，全国大学生GIS应用技能大赛主要考查学生对空间数据的收集、编辑、处理、分析、制图以及应用系统的设计能力；全国高校GIS技能大赛设置了操作技能组（矢量制图组、遥感处理组、三维建模组）和二次开发组（初级开发组和高级开发组），以2020年为例，竞赛题目紧跟时事，以新冠疫情为切入点，参赛选手可对武汉地区进行专题地图绘制、遥感影像解译、三维景观建模，或开发智能疫情服务平台系统。相比之下，ESRI杯和Supermap杯在比赛组别设置上更加丰富全面，并且考核重点和方向不断调整和更新。2019年ESRI杯中国大学生GIS软件开发大赛分为个人挑战赛和分组作品赛，选手可根据情况同时参加多个项目，并且每个组别都有详尽的作品提交要求和评审标准；2020年ESRI杯比赛增加了地图故事组，以在线制作地图故事为主要比赛内容，竞赛方式不断创新。Supermap杯高校GIS大赛除了制图、分析、开发组之外，还设置了论文组，旨在考查学生应用相关产品进行科学研究、技术应用撰写论文的能力。竞赛包括自由命题、半命题和固定命题等多种形式，基本涵盖了GIS专业所有主体学习内容，适合各年级所有学生参加。

从软件平台上看，竞赛主要分为两种类型，一种是指定软件及平台，另一种是不指定软件。其中ESRI杯地图故事组、地理设计组和GIS应用开发组要求使用ArcGIS平台中的相关产品技术，遥感应用组使用ENVI软件；Supermap杯要求作品必须基于SuperMap系列软件完成；全国高校GIS技能大赛必须使用MapGIS软件及平台进行；而全国大学生GIS应用技能大赛则不指定软件平台。学科竞赛多元化的软件平台，给学生提供了丰富的参赛机会，参赛选手可根据自己对相关软件的掌握程度选择感兴趣的竞赛，充分发挥创造力和主观能动性。

从竞赛方式看，全国大学生GIS应用技能大赛采用现场竞赛的方式，参赛选手必须以团队形式参赛，所有参赛团队均使用相同参赛题目与数据。竞赛分上午和下午两个时段（时常各3个小时）进行，在规定时间内解决两个实际问题，并需要对整个操作过程进行归纳总结，撰写文档材料，然后由专家现场打分，侧重考查参赛选手的团队协作和综合分析解决问题的能力。ESRI杯、Supermap杯和全国高校GIS技能大赛在网上提交作品进行评价，部分组别（比如开发组）要求进行现场答辩确定最终名次，比赛对实践创新、软件操作、综合分析等能力提出了较高的要求，同时也锻炼了参赛选手团队协作、沟通表达、逻辑思维等综合能力。

二、从学科竞赛看教学实践存在的问题

笔者所在的郑州师范学院属于地方性、应用型师范院校，本院的地理信息科学专业于2014年9月开始正式招生。作为新设专业，学院通过培养和引进高层次人才和有丰富教学工作经验的教师进入教学第一线，加强对学生专业理论和实践操作能力的培养。本院以学科竞赛作为提高学生实践创新能力的抓手，积极组织动员学生参与各级各类学科竞赛，形成了省级和国家级竞赛并举，注重学科交叉融合和资源合理调配，学科竞赛在参赛面和专业覆盖面上不断扩大。近年来，本院每年参加学科竞赛的学生参与人数不断增加，获奖人数从2016年的8人增加到2018年的31人，参赛类型广泛，包括“SuperMap杯”第十四届、十五届、十六届全国高校GIS大赛、“金鹏杯”河南省首届地图制图与应用专业竞赛、“新蚁族杯”第四届中国高校地理科学展示大赛等。参赛作品更加多样化，包括三维应用组、专业制图组、Web与Online开发组、创意地图组、人文地理组等，学生对学科竞赛的认可度和积极性逐渐提升。学科竞赛在培养学生创新创业精神、实践应用能力及团队合作能力方面发挥着不可替代的作用，但通过连续参加GIS学科竞赛，也暴露出了专业实践教学存在一些问题，主要有：

（一）实践教学相对滞后，缺乏系统性实践教学体系

随着信息技术发展，新的理论和技术层出不穷，GIS学科竞赛的组别设置也随之不断更新，但部分专业课程的实践教学内容相对滞后，更新程度较慢，没有与技术更新保持同步。此外，实践环节设置多基于该门课程内容进行，缺乏综合应用能力培养和锻炼，忽略了实践教学体系的系统性，学生对实践课程的消化和吸收有限，大部分属于被动实践，学习兴趣和创新能力有待提高。

（二）学科竞赛体系不健全，激励机制不完善

近年来，学院主要组织了省级和国家级的部分GIS学科竞赛，院级几乎没有组织过专业技能相关竞赛，校级层面的创新创业训练项目参与学生有限，大多数学生没有进行有效的创新实践训练，缺乏参赛经验和热情。在管理上缺乏针对学科竞赛的组织管理机制，对参赛获奖教师和学生的激励措施不完善，竞赛带来的影响范围有限，教师和学生重视程度和参与率有待进一步提高，学风需要引导。

（三）创新实践能力培养缺乏，实践经验有待提高

学校没有设置针对创新能力的评价与考核标准，学生对创新能力的重视程度不够，缺乏主动创新意识。竞赛指导教师中青年教师居多，实践经验不足，业务能力和整体素质有待进一步提高。

三、以学科竞赛为驱动培养大学生学习兴趣和创新能力

（一）以学科竞赛为驱动，进行GIS教学改革

针对地理信息科学专业实践性强的特点，在人才培养方案中融入学科竞赛，体现出专业办学特色、人才培养目标、创新能力培养等方面，将教学计划与学科竞赛活动相互融合、相互渗透，根据各项学科竞赛在大学生素质培养中侧重点的不同和大学生知识结构发展状况和认知能力成长水平，在教学内容和课程设置上做到厚基础、宽口径、重实践。在课程体系中植入学科竞赛的教学内容，将学科竞赛机制贯穿教学始终，以学科竞赛的内容作为教学案例，将其有机地反映到相关专业课堂教学中，启发学生以相关专业知识破解学科竞赛难题，充分调动学生的积极性。同时，以学科竞赛方式设计实验课程教学，增加设计性实验的比重，打通教学与竞赛的互通渠道，以赛促学，以赛促教，培养学生实践创新能力。

（二）以学科竞赛为驱动，完善学科竞赛体系

通过以主流GIS学科竞赛为契机，构建院－校－省－国家四级学科竞赛体系，探索分层次、分阶段的竞赛实施办法，使大学生从入校开始，即可在教师和高年级学生的引导下，参与多个学科竞赛项目的实践训练，真正达到“全程参与”的目标和效果。例如在第一学年学生学习地理学、计算机辅助制图、测量学等基础课程，学院可开展测绘技能竞赛、地图制作比赛、GIS知识竞赛等，引导学生进入GIS世界，激发学生的学习兴趣。第二学年侧重培养学生的软件操作与数据处理分析能力，能够运用GIS技术解决实际问题，引导学生参加校级创新创业训练项目。同时，可以与主流GIS企业结合开展多级学科竞赛，让学生提前了解企业需求和前沿热点问题，提高师生的参与度和竞赛影响力。第三学年系统化学习GIS关键技术及系统开发和集成应用，学生可根据对软件的熟练程度和个人特长与兴趣，选择相应的竞赛类型和组别，尤其是一些创新设计类项目，对学生综合能力要求较高，学生通过解决比赛过程中遇到的各种问题，充分发挥主观能动性和自主学习能力。

（三）以学科竞赛为驱动，建立“导师+竞赛+团队”师生协同创新机制

学校设立创新学分模块，学生参加学科竞赛和创新创业项目是获得创新学分的重要途径。积极推行“导师+竞赛+团队”师生协同创新机制，在导师的指导下，立足于多级学科竞赛和创新训练项目，鼓励学生跨年级、跨学科自由组队，组建创新兴趣小组，引导学生自主探究和学习，提高参与的主动性和积极性，促进梯队建设，为创新人才的不断涌现创造条件；通过校企结合，让企业参与教学与实践指导和评价，开展公司软件培训，参与生产实践和创新创业模拟训练；在竞赛驱动下教师也应及时更新教学理念，与时俱进，进一步提升整体专业素质和业务水平，打造“双师型”教学团队，探索具有地方特色的GIS类课程实践教学模式。对指导教师和学生建立创新激励措施，将创新学分与评先评优、毕业论文等挂钩，加大获奖宣传与奖励力度，扩大影响范围，引导形成优良学风。

四、结束语

GIS学科竞赛是推动高校GIS类课程实践教学改革，发现自身存在问题的重要途径。近年来，笔者所在院校以GIS学科竞赛为驱动，将学生、高校和社会需求作为一个有机的整体，以GIS行业适应于河南省经济、社会、科技、教育的快速发展为背景，以培养地方本科高校GIS专业应用型创新人才为主线，通过对GIS学科竞赛的特点、性质和能力要求的分析，结合本校的实际情况和专业特点，将学科竞赛有机地融入人才培养方案、课堂教学及考核机制，渗透到实验课、课程设计、实习以及毕业设计（论文）等实践教学环节，建立和完善GIS实践教学的体系和模式，充分调动学生的学习兴趣，为更多学生创新活动搭建平台，以期形成一整套行之有效的基于学科竞赛的实践教学体系。因此，随着地理信息产业和地理信息技术的快速发展，人才知识结构和能力结构的要求也会随之改变，以学科竞赛为驱动，进一步探索适应社会需求的、具有创新精神的高素质应用型GIS人才培养，具有重要的借鉴价值和现实意义。