郭慶勝，馮代鵬，杜清運(yùn)

（武漢大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430079）

地理信息產(chǎn)業(yè)作為國(guó)家重點(diǎn)支持的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)被寫(xiě)進(jìn)“十二五”規(guī)劃。地理信息系統(tǒng)專業(yè)的人才需求量逐步增加，未來(lái)若干年內(nèi)，尤其是系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方面的人才緊缺，“地理信息系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)”作為地理信息系統(tǒng)專業(yè)的一門(mén)核心課程，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)地理信息系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)和對(duì)GIS設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)人員素質(zhì)的提高起到至關(guān)重要的作用。面對(duì)新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，建立課程的新教學(xué)理念和模式是確立當(dāng)今教研命題的現(xiàn)實(shí)需要。

1 本課程在地理信息系統(tǒng)人才培養(yǎng)中的地位

“地理信息系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)”是地理信息系統(tǒng)專業(yè)的核心課程，涉及軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、地理信息系統(tǒng)原理等知識(shí)［1］。知識(shí)的儲(chǔ)備量要求很高，如高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、軟件工程導(dǎo)論、項(xiàng)目經(jīng)營(yíng)與管理、地理信息系統(tǒng)原理等都是其先導(dǎo)性課程。該課程不僅要求學(xué)生掌握一定的專業(yè)理論知識(shí)，還要掌握一定程度的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)以及軟件設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。該課程所涉及的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，如GIS設(shè)計(jì)涉及到國(guó)土、林業(yè)、交通、礦產(chǎn)等多個(gè)部門(mén)；同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)用的載體也包括互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)或者單機(jī)，例如WebGIS以及電子地圖系統(tǒng)等。

GIS設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性［2］，純粹的理論知識(shí)學(xué)習(xí)，學(xué)生不容易牢固掌握，理解消化知識(shí)內(nèi)容也比較慢。只有在實(shí)踐中去學(xué)習(xí)知識(shí)，對(duì)知識(shí)的掌握會(huì)牢固而且深刻。學(xué)生也只有通過(guò)親自實(shí)踐才能更好地體會(huì)和理解GIS設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的原則，同時(shí)具備一定的GIS應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和程序代碼編寫(xiě)水平［3］。本課程是對(duì)學(xué)生專業(yè)整體素質(zhì)的培養(yǎng)和訓(xùn)練，需要完成基于特定工程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)成果是學(xué)生綜合能力的體現(xiàn)和大成。

2 既有教學(xué)模式的缺陷

2.1 教學(xué)模式單一

雖然教學(xué)手段已從黑板加粉筆向多媒體轉(zhuǎn)變，但其教學(xué)實(shí)質(zhì)還是課堂教學(xué)應(yīng)試教育，是填鴨式、灌輸式，沒(méi)有改變傳統(tǒng)的教師教、學(xué)生學(xué)的模式，學(xué)生沒(méi)有機(jī)會(huì)發(fā)揮自己的主動(dòng)性，互動(dòng)環(huán)節(jié)少，不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師布置的實(shí)驗(yàn)作業(yè)，基本上是統(tǒng)一數(shù)據(jù)、統(tǒng)一結(jié)果，抹殺了學(xué)生的創(chuàng)造性。

2.2 培養(yǎng)目標(biāo)有待提高

在教學(xué)的過(guò)程中，有意識(shí)地將學(xué)生培養(yǎng)成了單純的二次開(kāi)發(fā)、軟件操作方向上的人才，而很少針對(duì)某一具體應(yīng)用領(lǐng)域。大部分學(xué)生只知道軟件基本操作，或者有一定的軟件二次開(kāi)發(fā)能力，但是對(duì)于某一應(yīng)用目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)或某個(gè)專題信息提取的認(rèn)知能力較低，不僅缺乏相應(yīng)的專業(yè)知識(shí)，而且缺乏整體構(gòu)思能力。

2.3 動(dòng)手能力弱，系統(tǒng)思維能力欠缺

GIS技術(shù)已經(jīng)滲透到社會(huì)生活的方方面面，但是GIS專業(yè)畢業(yè)生認(rèn)為工作很難找，而企事業(yè)單位認(rèn)為GIS專業(yè)人才不足。這主要是由于企事業(yè)單位希望GIS專業(yè)的學(xué)生具備必須的專業(yè)動(dòng)手能力，上崗即可勝任工作，而學(xué)校教育往往缺乏這項(xiàng)功能，造成學(xué)生走出校園后無(wú)法勝任工作，如何讓單位期望和培養(yǎng)的學(xué)生達(dá)成一致，是教改中應(yīng)解決的問(wèn)題。

3 基于市場(chǎng)需求導(dǎo)向的人才培養(yǎng)創(chuàng)新研究

3.1 教學(xué)內(nèi)容的改革

課程內(nèi)容的設(shè)置是課程教學(xué)中舉足輕重的環(huán)節(jié)，由于“地理信息系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)”課程是核心專業(yè)課程之一，先導(dǎo)性和鋪墊課程多，因此在教學(xué)內(nèi)容方面應(yīng)當(dāng)遵守的原則是：避免教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)出現(xiàn)，遵循知識(shí)學(xué)習(xí)的循序漸進(jìn)，注意利用既有知識(shí)，這樣不僅能建立牢固的知識(shí)體系而且有助學(xué)生對(duì)新知識(shí)的接受。把GIS工程建設(shè)當(dāng)作一個(gè)系統(tǒng)工程，從設(shè)計(jì)、管理、質(zhì)量評(píng)價(jià)等多個(gè)方面進(jìn)行講解（見(jiàn)表1）。

表1 “地理信息系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)”課堂教學(xué)內(nèi)容安排

教材內(nèi)容的時(shí)效性對(duì)于課程的學(xué)習(xí)也顯得尤為重要。GIS技術(shù)更新速度快，教材上的知識(shí)已經(jīng)不能滿足學(xué)生對(duì)于新事物的需求，教材內(nèi)容相對(duì)老化。而教材的改版修訂也需要較長(zhǎng)時(shí)間，因此授課時(shí)不能囿于教材，而要有所超越，教材是固定的，知識(shí)是發(fā)展的。教師在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)補(bǔ)充有關(guān)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)及現(xiàn)有各種獲取信息的渠道掌握新知識(shí)。目前，較成熟的教材主要有：《地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》、《地理信息系統(tǒng)軟件工程的原理與方法》《GIS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》以及《地理信息系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與管理》等［4］。各版本教材各有特點(diǎn)，我校以《地理信息系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與管理》為主，兼顧其他，并注意補(bǔ)充和更新。

3.2 教學(xué)方式的改革

傳統(tǒng)的教學(xué)方法學(xué)生很難身臨其境地體會(huì)到一種方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程或者在現(xiàn)實(shí)中是如何去表現(xiàn)以及怎樣應(yīng)用。雖然多媒體教學(xué)圖文并茂、動(dòng)靜結(jié)合、直觀性強(qiáng)，可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果［6］，但是多媒體教學(xué)只是老師播放幻燈片或者音像文件、演示實(shí)驗(yàn)或者操作，主體仍然是老師，學(xué)生參與很少。有時(shí)甚至缺少一種反饋，學(xué)生能否跟上老師的“節(jié)奏”仍是問(wèn)題?？梢?jiàn)這種方式應(yīng)該改革?；ㄏ蚣t等提出，在理論基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)方面以老師為主體，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面以學(xué)生為主體，教師以平等的姿態(tài)，以參與者的身份一起參與實(shí)踐活動(dòng)［7］。這種教學(xué)方式只在實(shí)驗(yàn)課環(huán)節(jié)讓學(xué)生起主導(dǎo)作用，老師負(fù)責(zé)引導(dǎo)、協(xié)助。而對(duì)于“GIS工程設(shè)計(jì)”課程而言，理論與實(shí)踐是并重的，可以在基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)階段就讓學(xué)生起一定程度的主導(dǎo)作用。

3.2.1 基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)式的分組式教學(xué)

分組式教學(xué)是將學(xué)生分為若干小組，每組人數(shù)可以根據(jù)班級(jí)人數(shù)和任務(wù)大小適當(dāng)調(diào)整，每個(gè)小組完成一個(gè)小任務(wù)。旨在培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)助精神，促進(jìn)小組成員之間相互學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮自己的強(qiáng)項(xiàng)，協(xié)同完成某一項(xiàng)任務(wù)。“GIS工程設(shè)計(jì)”課程所涉及的實(shí)習(xí)部分，主要是采用這種教學(xué)方法，特別是在空間數(shù)據(jù)獲取階段，即可讓每個(gè)學(xué)生熟悉地圖的數(shù)字化方法，也可以讓學(xué)生掌握空間數(shù)據(jù)集成的技巧。

3.2.2 增強(qiáng)學(xué)生自主性的啟發(fā)式教學(xué)

啟發(fā)式教學(xué)是以學(xué)生為主體，老師起輔導(dǎo)作用，給予學(xué)生方向上的指引或提供行業(yè)內(nèi)的最新資訊，同時(shí)將這些最新資訊與課本內(nèi)容相結(jié)合，啟發(fā)學(xué)生去思考問(wèn)題以及提出問(wèn)題，并解決所提出的問(wèn)題。同時(shí)給學(xué)生推薦好的網(wǎng)站和書(shū)籍，讓學(xué)生尋求解決問(wèn)題的方法，激發(fā)自主學(xué)習(xí)的能力。例如Esri中 國(guó) 社 區(qū)（http://bbs.esrichina－bj.cn/ESRI/）、MSDN（http://msdn.microsoft.com/zh－cn/）以 及Esri Developer Network（http://edn.esri.com/），這些網(wǎng)站可以給學(xué)生提供自學(xué)的渠道。課外書(shū)籍是課程內(nèi)容的延伸，例如地理信息系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)知識(shí)方面，可以推薦學(xué)生閱讀GIS軟件操作方面的書(shū)籍并學(xué)習(xí)軟件的詳細(xì)操作。

3.2.3 重在能力培養(yǎng)的應(yīng)用式教學(xué)

GIS應(yīng)用型人才是針對(duì)市場(chǎng)需求而言的。市場(chǎng)需要4個(gè)層次的GIS專業(yè)人員，即從GIS操作員→GIS程序員（維護(hù)工程師）→GIS網(wǎng)絡(luò)工程師→GIS系統(tǒng)分析員的4層金字塔型人才結(jié)構(gòu)［10］。應(yīng)用式教學(xué)可以從這幾方面來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)定位。通過(guò)對(duì)GIS市場(chǎng)進(jìn)行調(diào)研，與企業(yè)專家共同分析職業(yè)工作過(guò)程，確定相應(yīng)崗位的典型工作任務(wù)，選取教學(xué)內(nèi)容［9］。

鼓勵(lì)并組織部分學(xué)生以小組的形式參加全國(guó)性的GIS大賽或者學(xué)院舉辦的GIS大賽，在大賽中學(xué)習(xí)和實(shí)踐。目前，全國(guó)性的GIS大賽主要有北京超圖軟件股份有限公司組織的“SuperMap杯全國(guó)高校GIS大賽”和ESRI中國(guó)（北京）有限公司舉辦的“ESRI杯中國(guó)大學(xué)生GIS軟件開(kāi)發(fā)大賽”及武漢中地?cái)?shù)碼有限公司舉辦的“中地?cái)?shù)碼杯全國(guó)高校學(xué)生MAPGIS二次開(kāi)發(fā)大賽”。應(yīng)用式教學(xué)還在于鼓勵(lì)學(xué)生在課程學(xué)習(xí)的同時(shí)考取一個(gè)與GIS有關(guān)的證書(shū)，熟練掌握主流的GIS軟件，學(xué)會(huì)編程之后運(yùn)用組件式的GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)去進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。學(xué)校積極聯(lián)絡(luò)安排學(xué)生參與生產(chǎn)實(shí)踐，與校外企業(yè)聯(lián)合組織教學(xué)實(shí)踐，邀請(qǐng)企業(yè)的技術(shù)開(kāi)發(fā)人員現(xiàn)場(chǎng)給學(xué)生講課或者答疑。每年暑假期間盡量安排學(xué)生到相關(guān)單位實(shí)習(xí)，結(jié)合畢業(yè)論文指導(dǎo)學(xué)生積極參與教師科研項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，提高學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

3.2.4 注重理論和實(shí)踐結(jié)合的案例教學(xué)

傳統(tǒng)情況下，教學(xué)遵循課本，實(shí)驗(yàn)圍繞課堂。教學(xué)注重知識(shí)的傳授，實(shí)驗(yàn)大多是課堂理論的驗(yàn)證，或既有軟件的熟悉，缺乏創(chuàng)新和拓展。宋瑋等人提出了在教學(xué)中創(chuàng)造條件引入實(shí)際案例，將復(fù)雜抽象的概念用具體生動(dòng)的案例進(jìn)行詮釋，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，事實(shí)證明事半功倍［4］，可見(jiàn)案例應(yīng)用是關(guān)鍵。應(yīng)用案例教學(xué)就必須選擇好的案例。精選出的案例應(yīng)當(dāng)是典型的、有代表性的，最能揭示所學(xué)理論的案例，這樣才能取得良好的教學(xué)效果［8］。“地理信息系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)”課程是以GIS工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、建設(shè)和管理為中心，理論與實(shí)踐的結(jié)合程度高，只有通過(guò)典型的GIS工程案例教學(xué)才能讓學(xué)生更好地掌握GIS工程的核心內(nèi)容。

3.2.5 充分利用網(wǎng)絡(luò)的延伸式教學(xué)

信息技術(shù)的飛速發(fā)展為現(xiàn)代教育教學(xué)提供了廣闊的空間，通過(guò)校園教學(xué)資源共享平臺(tái)，將電子教案、參考資料、教學(xué)大綱、網(wǎng)絡(luò)課件等教學(xué)材料提供到該平臺(tái)，讓老師和學(xué)生分享。另外，可以設(shè)置一部分網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)課程，通過(guò)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)視頻進(jìn)行教學(xué)，一方面豐富課堂教學(xué)的途徑，有效利用網(wǎng)絡(luò)資源，開(kāi)闊學(xué)生的視野；另一方面可以讓學(xué)生對(duì)某一難點(diǎn)或感興趣的地方進(jìn)行反復(fù)視頻聽(tīng)講，增加學(xué)習(xí)的有效性。再次，可以根據(jù)教學(xué)和科研的需要，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)演示和測(cè)試系統(tǒng)，給學(xué)生提供模擬考試和疑難解答平臺(tái)，有效利用課余時(shí)間加強(qiáng)學(xué)習(xí)和師生間的學(xué)術(shù)交流。網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠及時(shí)更新目前的GIS新理論和技術(shù)，補(bǔ)充教材更新慢的缺點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式不僅有效集中了資源，更突破了傳統(tǒng)教學(xué)在空間和時(shí)間上的局限性，是今后教育教學(xué)的趨勢(shì)。

4 結(jié)束語(yǔ)

“地理信息系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)”是地理信息系統(tǒng)專業(yè)的核心課程之一。這門(mén)課程知識(shí)面要求廣，實(shí)踐性強(qiáng)，要在教學(xué)方法上不斷探索，不僅要注重理論學(xué)習(xí)，更要加強(qiáng)實(shí)踐鍛煉，還要選擇好的教材來(lái)促進(jìn)理論教學(xué)，選擇好的案例來(lái)加強(qiáng)實(shí)踐鍛煉，并運(yùn)用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法來(lái)培養(yǎng)學(xué)生，才能有針對(duì)性地培養(yǎng)出具有一定特色的GIS人才。

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