新工科背景下GIS 专业人才培养模式改革与实践

卢 远，罗国玮，梁玉莲，邓树林，汤传勇

（南宁师范大学，南宁 530001）

0 引言

当前地理信息产业与智慧城市、数字政府、卫生防疫、智能生活等数字领域高度融合，成为数字经济最抢眼的核心产业之一，为经济社会发展提供着新动能[1]。2021 年，我国地理信息产业产值达7524 亿元，同比增长9.2%，近5 年复合增长率为11.5%，近10年复合增长率为17.5%，结构持续优化，基础不断增强，创新成果丰硕[2]。当前自然资源信息化建设面临着诸多新的要求，迫切需要借助大数据、云计算、GIS、遥感、物联网、无人机等新技术、新手段，深入推进自然资源信息化建设，赋能自然资源管理深度变革。同时互联网、物流等行业巨头及各类初创企业依托其行业和技术创新优势，加速与导航定位、地理信息、遥感测绘等地理信息技术融合，产生大量基于地理位置的新产品、新应用，催生各种共享经济新业态。2023 年教育部等印发的“普通高等教育学科专业设置调整优化改革方案”明确：加强教育系统与行业部门联动，实现学科专业与产业链、创新链、人才链相互匹配、相互促进；应用理科向工科延伸，形成新兴交叉学科专业，培育新的工科领域[3]。这要求高校把培养GIS 专业建设和人才培养放在突出位置，必须坚持一流标准、创新引领、合作共赢，系统化地开展一流专业建设、一流课程建设、专业共同体建设的体系研究，以适应新时代社会发展、经济建设和科学发展的迫切需求[4，5]。南宁师范大学地理信息科学人才培养始于2000 年，2007年被评为广西优质专业，2009 年入选国家特色专业，2019 年入选广西一流本科专业，已成为区域内知名的优势特色专业。本文针对新时代背景下GIS 应用型人才培养模式存在的主要问题，结合南宁师范大学地理信息科学应用型专业人才培养的实践，以新工科理念为引领，以现代产业学院建设为抓手，从专业定位优化、课程体系构建、实践体系创新、课程思政融合等方面系统探讨GIS 应用型人才培养的举措和进展。

1 GIS 应用型专业建设存在的主要问题

1.1 专业定位与培养目标不明晰

专业建设首要任务是如何确立专业定位和培养目标。地方高校GIS 专业主要以普通应用型人才培养为主导，不同程度地存在着定位不明晰、培养目标模糊[6]。没有考虑自身学科优势及地方经济发展对人才培养的需求，导致其培养的毕业生缺乏明确的就业方向，也缺乏独特的专业技能，其专业定位与培养模式难以适应经济社会发展的需求[7]。

1.2 课程设置与市场需求不匹配

由于专业定位缺乏明晰的定位，课程设置偏重地理学科本位，大多数专业课程教学内容重理论、轻实践，时效性不强[8]。人才培养方案修订过程未落实专业认证理念，缺乏反向制定课程体系机制，多学科交叉融合理念亟待强化，没有深入行业产业开展调研，导致课程体系设置与行业产业需求不匹配，课程教学内容与行业产业的新技术需求有所脱节。此外，个性化学习理念没有完全融入教育过程，多学科交叉融合理念亟待强化。

1.3 师资能力与新工科不够适应

新工科背景下，对教师的专业知识、科研能力、应用能力和教学理念及综合素质等提出了较高的要求[9]。GIS 专业师资除具备地理学专业知识外，对移动互联网、大数据、人工智能和虚拟现实等新技术和新方法还应有较深刻的理解。目前GIS 专业师资大多数是学术型的硕士和博士，缺乏工程教育理念和行业项目经验，师资能力难以适应“新工科”人才培养的要求。

1.4 实践教学与行业需求相脱节

新工科建设要求打破传统实践教学思想禁锢，以培养高水平应用人才为目标，创新实训教学模式，优化实践教学内容，构建起专业实习、创新实训的实践教学体系[10]。但目前GIS 专业实践教学条件同新工科所倡导的大数据、云计算、人工智能和虚拟现实等相结合的要求尚有一定的距离，难以提供新技术、新业态的实验实训项目，学生对新技术、新方法应用能力较弱[11]。实践教学内容与行业岗位相对脱节，导致学生应用能力不强，难以满足行业现实需求。

1.5 课程思政协同育人效果不佳

全面推进高校课程思政建设落实立德树人根本任务的战略举措。教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》明确：将课程思政融入课堂教学建设全过程。课程思政建设需要具有一个体系完善的顶层设计指导，让专业教师在专业教育中能够摸准课程思政方向，把握住课程思政目标和方法要领[12]。但是，目前GIS 专业课程思政建设缺乏系统的顶层设计、课程思政目标不明确、课程思政方法不得当等问题，无法真正实现课程思政与专业教育同向同行。

2 GIS 应用型专业人才培养模式改革探索

成果导向教育（Outcome-Based Education，OBE）教育理念是是以成果为导向、学生为中心，通过逆向设计教育流程，正向实施教学过程形成的人才培养模式[13]。OBE 理念要求教育者要对学生的学习结果有清晰的构想，并通过设计合理的教育体系来保障学生达成这些教育目标。针对GIS 专业人才培养存在的问题，为适应新时代自然资源信息化建设和地理信息产业发展的需求，以OBE 教育理念为引领，从专业定位优化、课程体系构建、实践体系创新、课程思政融合等方面进行对GIS 应用型专业人才培养模式进行改革探索。

2.1 立足行业优化专业培养目标

立足于社会发展需要，根基于学校的传统基础，充分发挥区位优势，是高校培育办学特色必须坚持的“健康法则”[14]。依托学校地理学特色优势，明晰GIS专业培养目标聚焦于自然资源信息化建设和地理信息产业等重点领域，推进GIS 专业改造升级；同时贯彻“一专多岗、一岗多能”的复合型人才培养理念，增强GIS 专业与人文地理与城乡规划、土地资源管理、测绘工程等应用型专业间的交叉融合与渗透，实现由单一型人才向复合型人才的跃升。

采用逆向设计方法构建GIS 专业人才培养方案，以毕业后5 年在自然资源产业领域和地理信息产业预期能够取得的成就为标准，确定人才培养方案的定位和目标，即面向自然资源领域和地理信息产业发展的需求，培养德智体美劳全面发展，具备地理信息科学基础知识与地理信息系统工程实践能力，掌握地理学、测绘科学和信息科学等学科的基本理论、技术和方法，能够在自然资源领域和地理信息产业的管理部门和企事业单位，从事地理信息科学专业相关工作的高素质创新型、复合型和应用型人才。

2.2 基于OBE 理念优化人才培养方案

基于OBE 理念逆向设计地理信息科学专业人才培养方案，首先确定以自然资源领域和地理信息产业系列职业岗位胜任力为培养目标，细分培养方向，细化毕业要求；按照毕业要求，确定课程体系，再根据不同课程教学内容和知识、能力培养要求，确定课程教学方法；最后通过多元评价，评价人才培养效果的达成度。构建“培养方案—教学方式—教学评价—教学整改”循环改进、动态调整的人才培养机制[15]。

基于OBE 理念优化的GIS 专业的课程体系由“通识教育课程、学科基础课程、专业骨干课程、自主发展课程及实践教育课程”等模块构成。在自主发展课程模块中，设置GIS 应用与开发、国情监测与空间规划、地理大数据挖掘等专业方向课程群，拓展传统学科专业的内涵，开设综合性课程、交叉学科课程新工科元素的新技术课程。如“Python 地理数据处理”“时空数据挖掘”“国土空间规划原理与方法”“空间规划数字化技术”“地学大数据理论与方法”“海洋地理信息与智能化技术”“农业地理大数据挖掘”“雷达数据处理及应用”等，并引入无人机遥感、虚拟现实、数字孪生、实景三维等新技术微课，以适应新时代自然资源领域和地理信息行业发展对新技术、新方法的需求，培养学生的创新能力和新技术应用能力，培养具有学科交叉能力和跨界整合能力的“新工科”“地理信息工程+”复合型人才。

2.3 构建产教融合的人才培养体系

产教融合、校企合作的深入发展能够有效整合高校和企业的资源，提高人才培养的针对性、科学性、实践性等，是地方高校更好地服务地方的路径选择[16]。现代产业学院是产学研深度融合的重要途径，具有产学研一体化的特点，产业链、教育链、创新链通过高校现代产业学院有效衔接，促进产业发展、教育发展和创新发展[17]。

面向自然资源领域改革和区域经济社会发展的需求，学校联合华蓝设计（集团）有限公司、广西自然资源信息中心、南方测绘公司等行业龙头单位，组建自然资源数字产业学院。以产业学院为平台，校企共建教学指导委员会，联合制定专业建设方案，协同修订人才培养方案、重构课程体系，开发新型课程，更新教学内容，共同实施教育教学，共同评价培养质量。与航天宏图、北京超图、南方测绘等公司联合建设基于产业创新发展需求的创新研究实践基地，共建“双师双能型”师资队伍，校企联合组织课程教学、开发教学资源，校企导师协同指导“双创”实践和毕业论文。依托产业学院建设，以科教融合、产教融合为途径打造的立体化协同实践教学体系。

2.4 构建立体化协同实践教学体系

以科教融合、产教融合为主要途径构建立体化实践教学体系中的“三维度”，即实践教学内容、能力培养、实践活动方式[18]。实践教学内容可以概括为“三层五训”，其中，“三层”指的是分层次培养，包括基础型实验、综合型实习、创新型实践；“五训”指的是分层次训练，包括课程实验训练、综合性实践训练、竞赛性实践训练、创新性实践训练、项目实战训练，通过“三层五训”达到培养学生实践能力和创新能力的目的。能力培养包括专业认知、专业技能和创新能力3 个层次。实践活动方式则包括校内实验、校外实习和产学研融合实践。

基于OBE 教育理念，以学生能力培养目标为导向开展设计性、综合性实验；结合教师的科研成果，将部分科研内容引进教学实验，开发创新性实验项目，引导学生参与教师科研课题研究；组织学生参加各类GIS 专业竞赛大赛，通过“选拔—培养—参赛”锻炼和提高学生的实践能力。以产业学院平台为依托，实行本科生导师制，校企共建“双师双能型”师资队伍，聘请行业工程师作为实践教学教师、选派骨干教师到协作单位锻炼。组织学生进入产业学院实践基地进行生产实习，引导学生参加各类竞赛、主持科研项目等的积极性，让学生直接参与项目实战训练。同时，毕业论文（设计）与教师科研、协作单位的项目相结合，学生围绕教师的科研课题、协作单位的项目研究开展毕业论文（设计）研究。通过科教融合、产教融合立体化实践教学体系的学习与训练，不断地提升学生的实践能力和创新能力。

2.5 深化课程思政与专业教育有效融合

地理学是研究地球表层空间地理要素或者地理综合体空间分布规律、时间演变过程和区域特征的一门学科[19]。地球表层系统是人类社会赖以生存的环境，维持人类的可持续发展必须要保护地球表层系统。地理学是自然科学与人文科学的交融，具有综合性、交叉性和区域性的特点，地理学及其各分支学科包含了丰富的课程思政内容，具备通过实例探讨、野外实践、实习见习等方式推进思政教育与专业课程融合的先决条件[20]。

结合不同的地理学专业课程特点和思维方法，围绕政治认同、家国情怀、国情认知、创新精神、爱岗敬业、生态文明等重点挖掘思政内容供给。自然地理学的思政精髓在于激发学生从科学、理性和整体角度认识地球及其各子系统对于人类的重要意义，进而发自内心的热爱地球、珍惜人类、珍爱生命，引导学生树立和践行绿水青山就是金山银山的理念。人文地理学重视人地关系理论的渗透，将其与生态文明理念培育，使人地协调观的理念植根于学生的思想深处；结合国家重大战略（如一带一路、新型城镇化、乡村振兴等）和新发展理念，将国家战略、重要政策的学习宣传浸润到专业课程的案例教学和创新实践之中。测绘、遥感、地理信息系统属地理信息技术学科分支，北斗导航、卫星遥感、自主知识产权的地理信息平台的飞速发展和取得的举世瞩目的辉煌成就包括丰富的道路自信、民族自豪感和勇于创新等方面的思政内涵[21]。

3 结语

南宁师范大学以新工科理念为引领，以问题为导向，以科教融合、产教融合为途径，对地理信息科学应用型本科专业进行改造升级，取得了明显的改革成效。首先，GIS 专业建设水平明显提升。地理学入选广西一流学科，地理信息科学入选广西一流本科专业建设点。获批1 个教育部虚拟教研室，建成2 门国家一流课程。其次，产教融合协同育人体系有效运行。校企共建的自然资源数字产业学院入选了广西本科高校现代示范性产业学院，校企共建了自然资源“空天地”一体化监测、遥感信息工程等一批创新训练实验室，获教育部首批新工科改革实践课题1 项，获教育部产学合作协同育人项目6 项。第三，人才培养质量明显提升。地理信息科学专业多年毕业生就业率位居学校前列，长期保持在90%以上，用人单位对毕业生满意度为95%，90%的毕业生认可现工作岗位；考研升学率多年稳超20%，高于全校平均水平10 个百分点。近3 年，学生获自治区级及以上学科和科技竞赛奖励60余项。