地理信息科学本科专业实践教学体系的优化和完善

昝 梅，王雪梅

(新疆师范大学地理科学与旅游学院，新疆乌鲁木齐，830054)

实践教学是提高地理信息科学专业学生实践能力、培养应用型人才的关键环节。地理信息科学是一门集地理学、计算机、遥感技术和地图学于一体的综合性交叉性的应用学科。地理信息科学专业技术更新和发展较快，应用性强，要求注重培养学生的实践能力。[1-4]因此，必须改变地理信息科学专业实践教学体系相对较弱、培养的本科生实践能力不强的现状，努力提高学生的实践能力，为社会培养专业性强的人才。[5-6]此外，在建设创新型国家的时代背景下，如何根据地理信息科学专业的特点，提高本科生的实践能力，进一步提升地理信息科学专业的教育水平，提高人才培养质量，培养出适应社会需要的创新型专业人才是地理信息科学专业教育面临和亟待解决的重要问题之一。

一、 目前地理信息科学专业实践能力培养情况

(一) 研究现状

随着相关行业现代化水平的提高，人才市场对地理信息科学专业毕业生的需求量不断增加，我国地理信息科学专业学生的培养也具有了一定规模。[7]地理信息科学专业实践教学在整个教学过程中占有重要的地位，是培养学生实践能力和创新能力的重要环节，在高校人才培养过程中具有不可替代的作用。[8-9]但目前地理信息科学专业实践教学中还存在很多问题[7]，这些问题在很大程度上制约了地理信息科学专业本科教育质量的提高。[1，10-12]

(二) 存在的问题

1.实践体系不完善

目前，一些学校的地理信息科学专业课程实验、专业见习和实习的目标设计不突出，层次不清晰，整体系统不完善。其实践教学内容存在重复，综合性不强，实践教学内容和考核方式过于单一。其专业实习内容简单，实践机会少。地理信息科学交叉性强，但一些学校的专业实习仅围绕一门专业课程展开，实践内容单一，忽略了学科之间的联系，无法让学生对所学的专业内容进行深入的理解和思考。部分校外实习单位的业务水平和实习岗位不稳定，有时无法满足学生专业实习的需求。仍有一些专业见习以看和听为主，自己动手操作与实际工作结合得还不够，学生很难有机会接受系统化的实践能力培养，其综合实践能力没有得到明显提高。[13-16]

2.实验教学的理论与实际结合不够

目前，一些学校的地理信息科学专业的实验课程依然采用教师先示范、学生跟着模仿的模式。这样的教学模式造成了学生只会按照既定的步骤去重复操作，没有深入地思考问题。遇到实际问题后，如果教师不提供现成数据、操作步骤和思路，学生还是不能通过独立思考和操作来解决问题。很多学生在撰写毕业论文时，不能运用所学专业知识解决实际问题的情况较为突出。这种教学模式会导致学生创新和动手能力下降，更无法实现创新培养目标。此外，一些教师在教学过程中没有将理论知识更多地拓展到实际应用中。[16]目前的考试内容还是以知识型为主，很容易出现学生高分低能的现象。

3.缺少高层次实践平台和基地

一些院校地理信息科学专业的实践教学基地建设投入不够，高层次创新型实习实训基地更是缺乏，其多数实习过程也仅限于企业人员讲解或学生自行参观，学生没有真正参与到企业的实际生产中，最终导致毕业生的实践能力与社会要求之间存在很大差距。[2-4]总之，校企合作培养学模式还需要进一步探索和挖掘。

二、 地理信息科学专业实践教学体系的优化和完善

(一) 地理信息科学专业实践教学目标的完善

目前，地理信息科学专业总体的实践教学目标是加强学科基础、拓宽专业口径、强化能力培养、增强适应性，以遥感与地理信息科学为主线，以自然地理、人文地理为支撑，培养具有强烈社会责任感、扎实掌握专业知识、富有创新精神和较强实践能力的高素质人才。考虑到学生毕业去向，学校需要对学生实践教学目标进一步细化和完善。针对毕业后进入对口的企事业单位和公司的学生的培养目标是“具有地理空间数据处理、分析及应用等方面的专业技能，具有3S技术等方面的综合实践能力，具有地理信息系统软件设计开发的初步能力，了解地理信息科学专业领域的技术标准以及相关行业的法律法规”。针对毕业后从事中学教学工作的学生的培养目标是“具有比较系统的地理科学、地图学、遥感科学、测绘学、计算机科学等方面的基本理论和基本知识，能够应用所学的3S技术辅助中学地理教学”。针对毕业后继续深造的学生的培养目标是“扎实掌握3S技术，了解本专业的前沿发展趋势，具有较强的自主学习能力，能及时更新知识，不断学习，具有综合应用各种手段查找资料、获取信息的能力，具有团队合作精神和较强的沟通能力”。学生根据自己的情况尽早确定毕业后的发展方向，高校就可以根据培养目标对学生进行有针对性的培养和教学，让学生根据相应的实践要求更有目标地自主学习。

(二) 地理信息科学专业实践教学内容的完善

结合思政融入课堂的要求，首先要在实践教学环节讲授实践理论内容的时候注重培养学生树立正确的世界观、人生观和价值观，培养其强烈的爱国主义情感和团队合作能力。实践教学内容完善后需具有一定的系统性、层次性和探究性(表1)。

表1 地理信息专业实践内容的完善

实践教学内容的系统性可以分为理论学习、应用学习、“发现+指导”学习和“发现+自主”学习。理论学习主要围绕地学和3S技术的基础内容、简单实验和实践活动来开展；应用学习主要围绕GIS、RS软件应用，GIS软件开发，WebGIS和RS云平台实践的专项实验来开展；“发现+指导”学习主要围绕野外实习、专业综合实验和专业实习来开展；“发现+自主”学习以大学生创新创业项目、专业竞赛和毕业设计为核心。

实践教学内容的层次性可以分为基础性、综合性和创新性。基础性以地理信息科学专业课程的基本理论和简单实验为主，要求学生掌握数学、计算机科学等方面的基本知识，了解自然地理、人文地理和城乡规划等相关专业的基本理论和基本技能，掌握测量与地图学的基本原理、基本知识和基本技能，学会制图。综合性则要求学生在GIS综合性实验、野外和专业性实习过程中掌握遥感图像处理及信息提取技术、掌握GIS的空间分析方法、掌握至少一种开发语言、掌握GIS的数据库技术和开发技术，充分利用本专业所学知识解决综合性较强的问题。创新性实践主要集中在野外、专业性综合实习、大创项目、专业竞赛和毕业设计过程中，充分发挥学生的主观能动性，激发学生的创新意识，达到以赛促学的目的。创新型实践能力还要注重学生利用电子资源进行文献检索和科技论文写作能力的培养，要求学生具备较强的自主创新学习的能力、独立获取知识和信息的能力、参与学术交流和具有一定科学研究的能力。

以上教学实践内容的完善充分考虑了社会对不同层次地理信息科学专业本科人才的需求，改变了以往单一的教学实践内容和培养模式。

(三)地理信息科学专业实践能力培养方案的优化设计

1.专业基础和核心课程实验教学的优化

通过多次教学方案的修订和完善，最新版人才培养方案中地理信息科学专业基础课程包括空间数据库、地图与测量学、GPS原理与应用、遥感概论、地理信息系统、计量地理学、自然地理学、人文地理学，专业核心课程包括C语言程序设计、GIS应用开发、GIS空间分析、遥感地学分析、遥感数字图像处理、网络地理信息系统、生态学等。

要想完成以上专业课程理论内容的学习，就要开展实验训练并撰写实验报告，包含测量学、遥感数字图像处理、地理信息系统原理、空间数据库、GIS空间分析、组件式GIS开发、网络GIS开发等课程中的相应课程实验。各课程实验又分为验证性实验、综合性实验和设计性实验。实验教学环节可以让学生将理论课程的知识转化为解决实际问题的能力。通过优化去除地理信息科学专业核心课程中简单重复性的实验，增加综合性实验的数量，从而达到优化实验教学的目标。

课程实验的教学方式也需要优化设计，以往的实验课程大部分是教师先演示一遍操作步骤，再让学生做一遍，通过对多年教学效果的分析发现，这种方式很容易导致学生在教师演示实验的过程中，将主要精力放在用手机录制演示过程，而不去思考实验的原理和方法上，即使换个类似的题目，学生也很难独立完成。因此，部分实验课可以采用翻转教学的授课方式，教师重点讲解实验原理和方法，可把实验步骤做成详细的课件或者实验材料发给学生，让学生自己探索、掌握实验的实现过程，给学生留足思考的学习机会。这样的方式比之前教师完全讲解效果好，也提高了实验课的效率。此外，应通过优化，加大部分实践课程的考核中过程性成绩(如实验报告、讨论汇报、课后作业等)的占比，期末考试也可以用更多实践性强的成果或作品来代替，从而真正实现对学生实践能力的客观评价。

2.见习实践的优化

大一学年结束后，专业教师会带领学生去相关单位、公司、野外实验基地、重点实验室、地质博物馆、自然博物馆等参观和学习。此外，还要进行为期一周的野外测量综合实习，在野外实地开展地形测量，在室内进行内业处理和地形图的绘制。之后，学生要按照见习内容撰写见习报告。这种见习的缺点是学生见习报告的内容差别不大，叙述多、思考少。见习实践要进行优化，提前分组选题，或者自定主题进行重点参观和实地调研。见习报告中，每组需要有自己的主题和结论。可以通过撰写见习报告强化学生主动思考和发现问题、解决问题的能力。

3.课程实习的优化

大二学年结束后，专业教师会带领学生开展野外综合自然地理实习，即地形、地貌、植被、水文和土壤的实地识别和特征分析。野外实习过程充分利用3S技术对地理要素进行采集和观察，室内则利用GIS和RS软件进行制图和分析。通过优化实习模式强化典型实习基地的建设，扎实开展借助3S技术的综合自然地理实习，不仅可以避免实习路线太长，时间都花在路上而在实习站点停留时间不足的“蜻蜓点水式”的实习问题，还可以解决实习内容重复的问题。建立实习基地，学生就可以把更多时间用于实地观测和发现，通过实地观测数据分析地理规律和特征。

4.社会实践的优化

大三学年结束后，专业教师会带领学生到国内高水平的高校、科研所、公司和国家级重点实验室参观、访学、听报告；然后学生将自主寻找或者依靠学院分派到相关单位实践工作一学期。观摩、学习、讨论和到相关单位进行工作可以提高学生利用专业知识解决问题的实践能力。通过建立学校之间的合作关系，充分利用不同学校之间的实验室资源为学生创造更多动手实验和参与到具体研究中的机会。优化和完善校企合作实践基地和培养模式，能避免学生到实习单位从事过多和本专业无关的工作的情况出现，使学生尽快投入相关的有实质性的工作中。优化后的实习与实践模式能保证学生上交一份有质量的实习报告。

5.科研训练和毕业论文指导的优化

大学三年级至四年级，由导师指导学生进行毕业论文的选题、开题、撰写和答辩等工作。毕业论文的撰写是检验和提高学生独立完成科研工作能力的方式之一，完成毕业论文的过程很好地锻炼了学生运用地理信息科学专业知识处理和分析数据的能力，此外还提高了学生查资料和撰写科学论文的能力。学校要让学生尽可能地针对专业热点问题从不同角度选定论文的主题，或者围绕自己实习过程中发现的问题展开研究，论文主题也可以来自课题和大创项目，应尽量避免选题重复、老套、没有新意。此外，毕业设计可以代替毕业论文，保证毕业条件多样化以适应培养目标的多层次性。

6.导师制培养模式的优化

大四学年应鼓励学生选择本科导师，并在导师的指导下完成相应的科研任务。做项目的过程也是运用专业知识解决实际问题的过程。优化后的导师管理模式要求学生每年都要制订年度学习和实践计划，并在导师的监督下完成，学生需要撰写年度总结(从思想政治、专业课学习、参与课题等多个方面)，导师要对计划的完成度给予打分和评价。该评价结果纳入学生实践考核成绩。通过导师管理模式，引导、督促学生学会学习并主动学习。

7.鼓励学生参加各种项目和大赛

地理信息科学专业的学生可以参加大学生创新项目、挑战杯大赛、暑期实践项目、“互联网+”项目、全国大学生GIS应用技能大赛、SuperMap杯高校GIS大赛、中国高校GIS技能大赛、中国大学生GIS软件开发大赛等，实现以赛促学，以赛提高专业实践能力的目标。参加大赛可以获得实践学分，而为了鼓励学生多参加各种比赛，学校还可以设立专项奖学金，也可以将参赛成绩作为加分项助力学生获得推免攻读研究生资格，或者优先推荐工作单位。总之，应通过各种激励方式让更多学生参与到专业项目和专业比赛中，达到实践培养的目标。

提高地理信息科学专业学生实践能力的教学模式随着学科的发展和社会需求的变化也要不断改进和完善，以上地理信息专业实践教学体系的优化方案如图1所示。

图1 地理信息科学专业实践教学体系优化方案

三、 结语

本文重点从地理信息实践人才的培养目标、培养内容和具体实施方案方面进行了论述，具体针对学生培养思路、实践教学内容和教师讲授方法、学生学习方法及鼓励机制等方面都进行了详细的设计和优化。实践教学是实现素质教育和培养创新人才的重要教学环节。地理信息科学实践教学体系的研究是一个长期探索的过程，以上所提出的地理信息科学专业实践教学体系优化的方案和思路需要结合地理信息科学专业特点、社会需求和其他具体情况不断调整和完善，只有这样才能培养出符合国家本科人才培养目标和社会需要的地理信息科学专门人才。