国土空间规划背景下GIS应用课程教学改革探索

郝从娜 吉燕宁

2019年5月，党中央、国务院印发了《关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》（中发〔2019〕18 号），明确指出建立国土空间规划体系并监督实施，实现“多规合一”。而国土空间规划中资源环境承载力、空间开发适宜性及“三区三线”划定、空间要素配置等内容都离不开地理信息系统（Geographic Information System，以下简称GIS）技术的支持，因此城乡规划专业开设的GIS 相关课程实践应紧跟国家政策要求及社会需求作出调整[1]。通过调研发现，国内城乡规划专业GIS 课程内容绝大多数可以分为理论知识和实践案例，实践案例设置在城乡规划专业中不尽相同，大都是GIS 专题制图、基础地形分析、选址类分析等。华南理工大学城乡规划专业引入了专业热点——大数据分析在城乡规划中应用[2]。结合规划专业领域工作岗位对GIS 技能的要求，合理设置城乡规划专业GIS 课程实践内容体系，已成为教学过程中亟待探索和思考的问题[3]。

一、GIS 应用课程教学现状

（一）课程概况

近年来随着GIS 技术的发展，GIS 已应用到各个领域（包括城乡规划领域）。由于GIS 知识具有复杂性，对于城乡规划专业学生而言，学习起来比较困难，尤其是对于抽象理论知识的理解和实践应用。在应用方面，学生难以实现举一反三，且缺乏实践应用和独立解决问题的能力。因此，如何设置GIS课程内容，实现学生对于两学科的交叉融合认知，是培养学生综合实践能力的基础。沈阳城市建设学院建筑与规划学院城乡规划专业设置两门GIS 方向课程，大三开设专业基础课程ArcGIS，大四开设专业课程GIS 应用，两门课程均为独立性上机实践课程，其中ArcGIS 课程是GIS 应用课程的先修课程。通过实践教学，学生能够熟练运用ArcGIS 软件进行数据输入、数据编辑处理、地图投影变化、专题地图制作、空间分析等，掌握GIS 软件基础操作方法，为后续的GIS 应用课程学习奠定基础。

（二）存在问题

第一，教学内容设置与专业应用脱节。该课程授课对象已经掌握常用GIS 软件基础操作方法，具备GIS 数据处理以及简单空间分析能力。对学院城乡规划专业毕业生进行工作中GIS 软件应用状况的问卷调查，发现ArcGIS 软件分析功能强大但是缺少规划方面的具体应用分析功能。结合专业实践应用，GIS 应用课程内容应与时俱进。目前国土空间规划的提出及推广，使得GIS 应用分析在规划领域得到了广泛应用，如用地适宜性评价、城市基础特征分析等都离不开GIS 强大的空间分析能力[4]。从规划前期的基础地形分析到规划设计阶段的适宜性分析评价，规划方案实施评估阶段的三维构建、环境分析等均需要GIS 技术的支持[5-6]。但是目前城乡规划专业学生学习内容缺少GIS 与专业应用结合方面的内容和能力培养。

第二，教学方法缺少创新。课堂上以学生上机实践为主、教师讲解为辅。教师布置上机任务，讲解任务书，学生按照任务书的要求完成课堂任务。这种教学模式难以培养学生独立钻研解决问题的能力。上机过程中学生大多是按照实验指导书的步骤进行操作，实验操作过程中出现问题时，学生不认真思考而是立刻寻求教师的帮助，由此造成操作结束后学生再单独操作时仍不熟练甚至不会。因此教师需要反思教学模式，探索更有利于培养学生独立解决问题能力的教学方法。

第三，课程考核方式不够严谨。该课程考核分为平时考核和结果考核两部分。平时考核占30 分，结果考核占70 分。平时考核主要包括课堂出勤、课堂表现以及课后作业等，结果考核主要为上机实验。但上机实验报告格式固定，基本内容编写都是实验指导书的内容，并且操作结果可以截图保存，学生之间存在互相借鉴的现象，所以报告质量好坏不能反映学生对课程知识的掌握程度。因此，亟须探索一种相对公平的课程考核方式，减少对知识掌握扎实学生的干扰，提升学生的竞争意识。

二、课程教学改革探索

（一）教学内容改革

综合性和设计性实验对培养学生综合应用能力和实践能力具有重要意义。为适应专业岗位对GIS知识的需求，应当结合城乡规划专业特点，选择对规划设计辅助决策具有代表性的综合设计性实验项目，着重培养学生对交叉学科知识的应用能力[7-8]。课程内容教学设置为理论讲授和上机实践相结合，以上机实践为主，贯穿规划设计全过程。理论内容主要为GIS 在城乡规划设计中的应用概述，包括GIS在规划调研阶段的应用、GIS 在规划设计阶段的应用、GIS 在规划方案验证性方面的应用及案例，使学生对GIS 应用课程产生浓厚的兴趣，树立专业学习信心。本课程重点围绕本科生同期专业核心课乡镇国土空间规划与村庄规划开展，为课程规划方案设计提供帮助。具体上机实践项目的选取结合专业课程的需求，规划调研阶段是基于GIS 的专题现状分析，规划设计阶段是国土空间规划“双评价”、基于交通可达性分析的交通网络优化和基于服务区分析的基础设施布局优化，规划成果归档阶段是规划成果入库管理等实践专题。具体学时分配如表1 所示。

表1 课程实践内容及课时分配表

（二）创新课程教学方法，激发学生学习兴趣

为培养学生的创新实践能力，践行沈阳城市建设学院建筑与规划学院“七个一”人才培养路径，课堂采用以实践为主、讲授为辅的教学方法，讲授内容主要结合专题式实践所需理论知识，实践内容主要围绕城乡规划专业同期专业核心课，利用规划各阶段所需GIS 知识贯穿起来，使学生选择代表性项目进行上机实践。每个专题第一节课先讲理论知识，课上随机抽查专题内容掌握情况，布置课程实践内容和分组；第二节课各组学生搜集资料设计方案；第三节课安排上机实践，每人一机；该专题最后一节课安排分组汇报，各组推荐一名学生进行课堂上机总结汇报。这种小组协作模式促使各组学生之间同伴互助，创造课堂内研究探索型的学习环境。通过“理论—实践—汇报”，落实以学生为中心的教学模式，学生学习能力和解决问题能力的培养被落实到教学过程中，充分调动学生参与课程实践的积极性[9]。通过课堂教学改革践行“预学—导学—悟学”的课堂教学方式，培养学生的独立思考能力和团队协作精神，使学生变被动学习为主动学习[10]。

（三）完善课程考核体系

为有效检验学生的学习效果，保证课程改革的顺利实施，细化各项考核细则。课程考核分为过程考核和任务考核两部分。过程考核贯穿整个学习过程，其中课堂出勤占10%，课前预习占20%，上机操作熟练度占30%。任务考核中方案设计及结果的合理性占30%，上机实践总结及汇报占10%。为充分发挥超星网络教学平台的作用，课程考核采用线上和线下相结合的方式，教师利用超星平台发布课前预习内容及任务点打卡，督促学生利用课下时间自主完成课前预习，同时，引导学生根据上机任务要求利用课下时间搜集资料，做到心中有数，避免课堂上一无所知或无从下手。课上教师可组织学生分组讨论或自主设计解决方案，减少学生的挫败感，提升学生学习积极性。通过课堂教学改革，严格过程考核，提高考核的有效性。

三、课程改革实践成效

（一）学生学习积极性提高

虽然上机过程中为一人一机，但是采用分组讨论模式，学生操作实践中遇到的问题大部分都能组内解决。学生通过讨论和自我实践解决了问题，提高了学习的热情和激情。在上机总结汇报阶段，锻炼了学生的语言组织能力，同时加深了学生对GIS应用知识的理解。

（二）学生学习效果评价

课堂上学生围绕同期开设的乡镇国土空间规划与村庄规划课程实践，进行了规划全程的GIS 应用，包括乡镇用地现状分析、交通可达性分析、用地适宜性评价、基础设施优化分析应用等。国土空间规划以“三调”图件为底图，但是“三调”地类分类与国土空间规划用地分类存在差异，因此涉及底图的地类转换问题，学生通过ArcGIS 软件对“三调”地类图斑的地类进行了相应转换，形成国土空间规划一张图，在一张图的基础上进行了用地现状分析，为国土空间规划提供基础数据。通过交通可达性分析农村居民点交通便利度，为核心课课程设计中的农村居民点综合整治提供依据。用地适宜性评价为乡镇国土空间规划中“三区三线”基本农田保护区的划定提供决策依据，基础设施优化分析为乡镇基础设施的规划布局提供科学依据。通过GIS 技术切实辅助规划设计实践，提高规划编制的科学性，学生普遍认识到所学GIS 知识对于专业的重要性。学期末网上学生评教结果表明学生普遍对课堂内容和学习效果较为满意，大部分学生认为自己的GIS 应用实践能力得到了提升，但是也有个别学生反映教师对GIS 的复杂操作讲解太快，学生理解不够透彻，在以后的教学活动中需要改进。教师评价如下，大部分学生能应用GIS 软件处理数据、分析数据辅助规划设计，但是少部分学生GIS 软件应用不熟练，还需加强学习，大部分学生对所学知识的灵活运用还需加强，要做到举一反三还很难。根据双向评价结果来看，虽然离两个学科间的融会贯通还有差距，但是正朝积极方向发展。同期核心设计课教师评价如下，课程设计质量在GIS 应用方面有很大提高，出图质量反映较好。

针对沈阳城市建设学院建筑与规划学院城乡规划专业GIS 应用课程现存问题，对课堂教学改革进行探索和实践。加强“GIS 开放课堂”建设，与同期规划设计核心课城市总体规划与村镇规划相结合，真题真做，为设计核心课规划实践提供决策工具，服务于乡镇建设。落实学院“七个一”人才培养路径中的“一课程一竞赛”“一竞赛一社团”。依托“第二课堂”GIS 应用社团，开展GIS 在规划中的应用方向竞赛，强化学生对课内知识的消化吸收。改革课程教学方法和考核方式，改变传统的演示性教学方法，探索以学生为中心的“预学—导学—悟学”课堂教学方式，培养学生的独立思考能力并激发学生学习兴趣。改变传统的课堂考核模式，探索采用线上线下相结合的考核方式，严格过程考核，提高考核有效性。但是由于学生对GIS 与规划专业交叉学科知识的应用相对匮乏，还需进一步探索。如搭建不同学科、不同年级、课堂内外之间的教学联系和交流平台，同时将GIS 知识融入专业课程设计，促使学生整合知识体系，真正做到学以致用。