“新工科”背景下城市规划学科地理信息系统课程教学改革研究

叶 鹏，刘雨平，李胜才

（1.扬州大学城市规划与发展研究院 江苏 扬州 225127；2.扬州大学建筑科学与工程学院 江苏 扬州 225127）

“新工科”建设的目标在于培养一批具有创新精神的卓越工程科技人才，为我国的产业化推进和全球化竞争赋能提供坚实的智力和人才支持[1]。2017 年，教育部发布《关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》，其中提到将“新工科”建设作为培养高素质技术技能人才的重要途径。城市规划学科应顺应“新工科”建设的发展趋势，全面考虑城市规划的专业特色，以人文素养为基础、科学精神为方向、创新思维为核心，全力培养理论深邃、专业技能娴熟且具有丰富实践经验的实践型高级人才[2]。

地理信息系统是一种能够整合地理空间数据采集、保存、控制、解析、展示和输出的计算机信息系统，已在众多领域得到了广泛深入的应用[3]。目前，我国城市规划已进入国土空间规划阶段，地理信息技术凭借其空间资源管理与利用能力，在“一张图”空间规划基础信息平台建设中发挥了巨大作用，同时也为解决城市规划问题提供了新思路、新技术和新方法。基于“新工科”建设背景，在构建城市规划学科的课程体系时，无论是基础理论，还是专业技术，乃至跨学科交叉课程，地理信息科学都可以起到一个连接桥梁的作用[4]。本文从“新工科”背景下地理信息系统课程教学改革出发，从教学现状、教学内容、教学方式方法等多方面，探索面向城市规划学科进行课程建设中存在的问题与对策。

1 教学现状分析

1.1 缺乏有关学科的基础知识

地理信息系统是集地理科学、测绘学、遥感学、环境科学、信息科学、人工智能等为一体的多元交叉课程。城市规划专业的教学内容多集中在公共基础、规划专业等方面，学生所掌握的知识不能很好地适应地理信息系统课程的教学需要[5]。

1.2 空间理解能力相对薄弱

大部分非地理学专业的学生在学习地理信息系统课程时，尚未对地理坐标、制图规范、空间测绘、时空分析等概念有基本认知，地理学思维也较为匮乏。特别是在宏观尺度下，学生由于缺少对于地物的空间理解和想象能力，很难对地理对象有直观的认识。例如，在进行空间数据库相关章节内容的学习时，对于空间数据概念模型、逻辑模型、物理模型等模型的设计与构建也是一大难点[6]。

1.3 与核心专业课程衔接不够紧密

地理信息系统课程与城市规划核心专业课程在内容设置上存在着关联性差、串接化弱的问题，学生很难从地理信息系统课程中得到有效的技能积累。通过课程中设置的实验环节，学生可以完成一般性的实践内容。然而，在专业课程设计、毕业实习等任务中，学生普遍反映在地理信息系统课程中学习的内容无法面对复杂实践场景，很难将其应用于实际工作中[7]。

1.4 学时安排不够合理

根据扬州大学建筑科学与工程学院建筑学专业的培养方案，地理信息系统是在大四上学期作为专业选修课设立的。该课程共计2 个学分，需完成32 个学时，其中包括24 个学时的理论教学和8 个学时的实践教学。其中，基本理论课程所占比例很高，而操作实验、应用案例操作等实际操作课时却很少，很难满足操作技术类专业的教学需求。

2 课程改革思路

为适应国家“新工科”战略需求，在符合高技能型人才培养原则的基础上，以地理信息技术的应用能力为核心，同时凸显城市规划学科的专业特殊性，兼顾城市规划类相关项目的实际工作，并辅以与实践操作相配套的多元化混合教学方式[8]。在教学过程中，采取以“基础理论—核心应用—整体试验—项目实践”为主线的课程结构，同步实施“由浅入深，逐步深化，由浅入深，思政贯穿”的教学手段。在学习理论的过程中，也安排了相应的实践环节。课程将真实的城市规划项目作为教学内容，把理论知识有效地融入实践教学中，让学生能够“学以致用”。在实践中，学生可以更深刻地理解理论知识，掌握相应的技能，为达成学习目标提供可能[9]。

3 教学内容改革

3.1 系统梳理教学内容的重点和难点

面向城市规划学科开设地理信息系统课程的目的在于使学生认识到城市规划过程中相关地理信息技术的主要应用场景。通过地理信息系统课程的学习，学生们可以从地理学视角对实际城市规划任务提出问题、分析问题和解决问题，从而提高处理空间分析问题的综合能力。通过实践教学来指导整体教学内容的全面更新，是地理信息系统课程改革的关键之处。根据地理信息系统的功能特征，并与城市规划的实际应用联系起来，将该课程分为五个主要的学习单元：地理信息系统概论、空间数据组织与管理、GIS空间分析、地理信息可视化，以及城市规划地理信息系统应用。

3.2 利用规划设计实习，创设实践教学情景

为了强化课程教学和实践应用的关系，课程实践尽量以实际的工作问题为导向。在教学内容上，梳理出实际规划中常用的地理信息系统应用场景，并收集城市规划实际工程案例。在课程实践环节中，把城市规划师的工作流程设计成一个学习的过程，通过真实的规划案例来进行教学，从而有效解决校园学习与工作实务相分离的问题。教师利用现实中的案例，并将其与教学相结合，编写出该课程详尽的实验指导书。首先在理论课部分进行教学示范，然后在实践课部分安排巩固练习，以此来提高学生解决实际问题的操作能力。

3.3 构建知识交互联通的课程组群

为了更好地开展地理信息系统课程教学，使得该课程教学内容在城市规划学科内可以形成相互配合、互有联系的整体，应增强该课程与专业核心课程间的相互连通。无论是在城市规划设计的启动阶段，还是在中期评价阶段，乃至后期的管理阶段，地理信息系统有关技术方法都具有实际应用价值。通过对城市设计课程和地理信息系统课程的分析，提炼出两门课程内容之间的衔接点（表1）。若能使这两门课的教学内容得以整合，则可使学生对地理信息系统在城市规划与设计中所扮演的角色有更为深刻的了解。

4 教学模式探索

4.1 加强过程性考核，巩固学习成果

教育部在2018 年8 月的《关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》中指出，需要强化对学习过程的考察，并且提升过程性考核成绩在总成绩中的占比。在进行过程性考核时，要坚持过程性、理解性、评价性和发展性4 项原则。对学生而言，通过诸如出席率、预习、授课中的提问和讨论、记笔记、小组任务、调研报告、教学活动、阶段测试、课程设计等众多的过程性评估手段[10]，不仅能激发他们的学习热情，同时也有助于系统地加固知识理解。此外，这些评估手段还能有效地管理学习过程，让学生从中体验到成功，由此增强自信。

4.2 理论与实践并进，强化应用能力

在地理信息系统的教学环节中，实践学习是不可或缺的重要一环。本课程可以充分利用开源地理信息系统平台上提供的大量公开数据和软件（表2），有效提升地理信息系统的实践教学效果。采取“以赛促学”的形式，引导学生参加由业界知名企业（例如：ESRI、MapGIS、Supermap等）组织的各级各类专业竞赛。在实践教学期间，教师要扮演好实习“引导员”的角色，把握实践内容的重点和难点，对实践任务进度进行科学控制，使得学生在实践中对空间思维、软件操作和协作分析等方面有更深层次的认识与提高。

表2 地理信息系统公开平台与软件资源

4.3 推动新时代思政，落实立德树人根本任务

教育部从2020 年开始推行课程思政建设，地理信息系统本身是一门集理论性与实践性于一身的课程，开展地理信息系统课程思政的重要性不言而喻。在制作专题地图的时候，可以让学生在地图上寻找自己的家乡，并让他们各自介绍家乡的地域特色、历史沿革和自然人文景观，从而培养学生的家国情怀。在制作和发布地图的过程中，向学生强调应严格遵守《中华人民共和国测绘法》的相关要求，并根据《地图审核管理规定》进行审图号的申请，以增强学生保护知识产权的意识。通过解析北斗导航定位系统的研发过程和功能，对学生深化社会责任、匠人精神、挑战困难和奉献精神、创新理念以及团队合作观念的教育，使社会主义核心价值观在实践中得到落地。

5 结语

随着“新工科”建设的推进，城市规划学科的培养重点正在逐步转向综合应用技能，对于学生综合规划设计能力和素质的要求也在持续提高。本文从地理信息系统课程教学中存在的问题入手，通过梳理教学重难点、以城市规划设计案例构建实践教学情景、建设地理信息系统知识互动联通课程群等教学改革方法，以及加强过程性考核、理论与实践并进、推动新时代思政等教学模式路径探索，提出了城市规划学科中地理信息系统课程的整合和教学模式改革方案。通过“基础知识—核心应用—综合实验—项目实践”的基本思路，有助于优化教学环节、提高教学质量，为培养符合行业和企业要求的新型技术型人才提供可借鉴的实践经验。