王小麗 曹雅妮 簡太敏
摘 要:21世紀(jì)以來地理信息系統(tǒng)作為一門新型技術(shù)發(fā)展快速,逐漸滲透入國民經(jīng)濟(jì)的多個部門,因此社會對GIS專業(yè)人才的需求量日益增長。然而目前GIS畢業(yè)生所具備的知識、技能與社會對GIS人才的需求依然存在一定的差距,因此探討我校GIS專業(yè)建設(shè)至關(guān)重要。文章以我校2012級GIS專業(yè)32名學(xué)生的18門課程為數(shù)據(jù)源,利用因子分析法并借助于SPSS對學(xué)生成績進(jìn)行定量實(shí)證分析,文章提取出五個影響學(xué)生成績的潛在因子,并構(gòu)建學(xué)生綜合成績的數(shù)學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上利用系統(tǒng)聚類分析法對學(xué)生成績進(jìn)行分類,客觀地評價(jià)了各類學(xué)生的課程成績,進(jìn)而提出我校GIS專業(yè)建設(shè)的具體措施。
關(guān)鍵詞:因子分析;學(xué)生成績;專業(yè)建設(shè);課程設(shè)置
中圖分類號:G647 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:2096-000X(2017)13-0017-05
Abstract: Since the 21st century, geographic information systems (GIS) has developed rapidly and gradually penetrated into multiple departments of the national economy. Therefore, the social needs of GIS professionals are increasing. However, there is still a certain gap between the current skills of GIS graduates and the social needs of GIS professionals, so it is very important to explore the construction of GIS specialty in our university. In this paper, the factor analysis is used to quantitatively analyze students,achievements with SPSS statistical software, aiming to give a comprehensive evaluation of students,achievements. Meanwhile this paper extracts five potential factors and constructs the mathematical model of students,achievements. In addition, the system clustering analysis is used to classify the scores of students in this paper, giving objective evaluations for student achievements. On the basis of the conclusions,this paper puts forward some suggestions on the professional construction of GIS in our university.
Keywords: factor analysis; students,grades; professional construction; design of GIS curriculums
前言
GIS誕生于20世紀(jì)60年代,是一門集多種學(xué)科于一身的交叉性高新技術(shù)學(xué)科,其融合了地球科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、測量學(xué)、管理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、環(huán)境學(xué)、資源學(xué)等眾多學(xué)科[1],主要進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的采集、存儲、查詢、更新、管理、分析、處理、可視化、應(yīng)用等[2]。半個多世紀(jì)以來GIS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展始終處于加速狀態(tài),尤其是21世紀(jì)以來GIS作為一門新型技術(shù)應(yīng)用于國民生產(chǎn)的很多部門,其涉及面廣、滲透性強(qiáng),在國家信息建設(shè)與國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會安定中舉足輕重。我國GIS產(chǎn)業(yè)興起于20世紀(jì)80年代,作為一種新型的產(chǎn)業(yè)迅速崛起,成為我國優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一[3],其經(jīng)濟(jì)效應(yīng)非常巨大。在當(dāng)代經(jīng)濟(jì)全球化與信息技術(shù)日新月異浪潮中,我國對GIS人才的需求越來越大,同時(shí)順應(yīng)時(shí)代的要求也提出了多層次創(chuàng)新型GIS人才的培養(yǎng)目標(biāo)。而高校是培養(yǎng)創(chuàng)新性科技人才的重要基地。截至目前我國已有100余所大學(xué)陸續(xù)設(shè)立了GIS專業(yè), GIS教育在高校發(fā)展迅速,但是高校培養(yǎng)的GIS 人才與社會的需求還是存在不相互吻合的現(xiàn)象[4],21世紀(jì)高校教育應(yīng)該以可持續(xù)發(fā)展觀
為指導(dǎo),立足于國際大市場,力求培養(yǎng)的GIS人才具有多元化和市場化的特征,以滿足我國經(jīng)濟(jì)社會的和諧發(fā)展。基于此我們很有必要對高校GIS 專業(yè)建設(shè)進(jìn)行深入的研究和探討。
重慶師范大學(xué)是一所省屬高等師范類本科院校,該校立足重慶,面向西部,服務(wù)全國,建成重慶市GIS應(yīng)用型人才培養(yǎng)與創(chuàng)新基地、地理信息系統(tǒng)教學(xué)示范中心。其中地理系作為老牌專業(yè),師資隊(duì)伍雄厚,專業(yè)實(shí)力強(qiáng),學(xué)生就業(yè)率高,在西南地區(qū)影響力較大。我校GIS專業(yè)就是以地理學(xué)為依托,融入城鄉(xiāng)規(guī)劃、旅游管理相關(guān)理論發(fā)展而來,至今已有十多年的歷史。多年來借助GIS專業(yè)優(yōu)厚的教師資源,引進(jìn)現(xiàn)代化的教學(xué)設(shè)備、教學(xué)設(shè)施,建成市級GIS特色實(shí)驗(yàn)室,GIS專業(yè)教育與科研相長,在不斷的教學(xué)實(shí)踐中成長,設(shè)置了特色的GIS專業(yè)課程體系以求能滿足不斷發(fā)展變化的社會的迫切需求。本文應(yīng)用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件對我校GIS專業(yè)學(xué)生的課程成績進(jìn)行分析來透視本專業(yè)課程體系設(shè)置、教學(xué)質(zhì)量、學(xué)生學(xué)習(xí)掌握等情況,從而對學(xué)生的成績與課程之間的關(guān)系進(jìn)行定量分析,挖掘有效潛在信息,進(jìn)而提出我校GIS專業(yè)建設(shè)的具體舉措。
一、研究方法與數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建
(一)因子分析法
因子分析法[5]產(chǎn)生于1904年,由心理學(xué)家Chales Spea
rmanti提出,其中心思想是用少數(shù)幾個因子去描述多個變量之間關(guān)系,其中被描述的變量是實(shí)際可測的顯在變量,而提取出來的公共因子是不可測的潛在變量。其目的是試圖用少數(shù)公共因子來表達(dá)原始大量變量信息,從而更好地揭示事物的本質(zhì)規(guī)律。其數(shù)學(xué)模型[6]如下為:
X=AF+ε,其中X是原始變量,F(xiàn)是公共因子,A因子載荷矩陣,ε稱為特殊因子,代表原始變量中不能被解釋的部分,其一個重要特征是均值是零。
(二)數(shù)據(jù)的獲取與參數(shù)的選取
本文應(yīng)用因子分析法對重慶師范大學(xué)2012級GIS專業(yè)32名本科生的22門課程進(jìn)行了計(jì)算分析與評價(jià)。在課程的選擇上本文根據(jù)培養(yǎng)方案中課程的重要性和課程本身的屬性進(jìn)行了一定的取舍:從培養(yǎng)方案來看,GIS專業(yè)在借鑒國內(nèi)外兄弟院校在人才培養(yǎng)和課程設(shè)置的基礎(chǔ)上制定了自己的培養(yǎng)方案,該方案將課程分為四大類,分別是公共課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)核心進(jìn)課、專業(yè)選修課以及獨(dú)立實(shí)踐部分。其中公共課主要培養(yǎng)學(xué)生基本的知識素養(yǎng),是培養(yǎng)全能型創(chuàng)新性人才的重要環(huán)節(jié)。專業(yè)基礎(chǔ)課是學(xué)習(xí)專業(yè)核心課的基礎(chǔ),專業(yè)核心課是本專業(yè)的核心課程。獨(dú)立實(shí)踐部分是通過實(shí)習(xí)實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)知、實(shí)踐動手能力與創(chuàng)新能力的;從課程本身的內(nèi)容歸屬來看,我校GIS課程可分為三類:地理學(xué)類課程、數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)類課程、地理信息系統(tǒng)類課程。最后選取具有代表性的課程,分別是:
公共課:大學(xué)英語I(X1)、大學(xué)英語II(X2)、計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)II(C語言)(X3)、毛澤東思想和中國特色社會主義理論體系概論(X4)、馬克思主義基本原理(X5);
專業(yè)課:地圖學(xué)(X11)、測量學(xué)(X12)、GIS原理(X13)、遙感原理(X14)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(X15)、GPS原理與應(yīng)用(X16)、計(jì)算機(jī)原理(X17)、專題地圖設(shè)計(jì)(X18)、數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用(X19)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)(X20)、遙感軟件應(yīng)用工程(X21)、GIS軟件應(yīng)用工程(X22);
專業(yè)基礎(chǔ)課:人文地理學(xué)(X6)、經(jīng)濟(jì)地理學(xué)(X7)、高等數(shù)學(xué)III(1)(X8)、高等數(shù)學(xué)III(2)(X9)、高等數(shù)學(xué)III(3)(X10)。
(三)數(shù)學(xué)模型構(gòu)建
本文在因子分析的基礎(chǔ)上構(gòu)建了變量綜合得分函數(shù)[7],其是以各潛在因子的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重并利用其線性組合而形成。目的是用以挖掘課程設(shè)置中存在的問題、評價(jià)本科教學(xué)質(zhì)量、監(jiān)測學(xué)生課程學(xué)習(xí)等,從而為我校GIS專業(yè)課程設(shè)置的改進(jìn)以及專業(yè)建設(shè)提供重要建設(shè)性意見。綜合得分,其計(jì)算公式為:
F=■?姿iFi
二、成績的計(jì)算與分析對專業(yè)建設(shè)的實(shí)證研究
本文以我校2012級GIS專業(yè)32名學(xué)生的22門課程為數(shù)據(jù)源,然后利用以上數(shù)學(xué)模型,并借助于SPSS19.0進(jìn)行計(jì)算與分析,其計(jì)算過程如下:
(一)適宜性分析
首先本文對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了KMO和巴特利特球形檢驗(yàn),結(jié)果如表1,KMO值為0.664大于最低標(biāo)準(zhǔn)0.5,說明變量之間的偏相關(guān)性較強(qiáng),變量選取合理。同時(shí)Bartlett 的球形度檢驗(yàn)P=0.000<0.05,說明可以執(zhí)行因子分析。
表1 KMO和Bartlett檢驗(yàn)
(二)因子的提取
由表2可知:(1)第一成份特征值大,方差貢獻(xiàn)率為48.2%,這說明22門課程的目標(biāo)有一致性,是培養(yǎng)具有多方面多層次知識與能力的通才型人才。(2)本文第6個主成份特征值小于1,對變量的解釋不足;加之前五個主成分累積方差貢獻(xiàn)率75.990>70%,符合公因子選取標(biāo)準(zhǔn),所以本文提取了5個主成分。
(三)公因子命名、解釋與歸類匯總
為了更好地挖掘潛在影響因子,探究各公因子的實(shí)際意義,本文計(jì)算出旋轉(zhuǎn)后各因子的載荷如表3,經(jīng)歸納、權(quán)衡與綜合,結(jié)果為:
1. 對于第一主成分而言,高等數(shù)學(xué)Ⅲ(1),高等數(shù)學(xué)Ⅲ(2),高等數(shù)學(xué)Ⅲ(3),計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)II,計(jì)算機(jī)原理等課程的載荷比較大,而這些課程是反映學(xué)生的數(shù)學(xué)能力與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論能力,因此第一主成分因子命名為:數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)類因子。這些課程是屬于公共課即通識類課程,是學(xué)好GIS的重要基礎(chǔ)。
2. 人文地理學(xué),地圖學(xué),遙感原理,GIS原理,專題地圖設(shè)計(jì),經(jīng)濟(jì)地理學(xué)等課程在第二主成分上的載荷比較大,而這些是地理學(xué)、地圖學(xué)以及地理信息系統(tǒng)的專業(yè)理論課,反映學(xué)生的地學(xué)基礎(chǔ)和GIS 理論掌握程度的學(xué)科,因此第二主成分因子命名為:地學(xué)類與GIS 專業(yè)理論類因子。我校GIS 是以地理學(xué)為依托發(fā)展而來,地理類教師資源、實(shí)驗(yàn)室以及教學(xué)設(shè)備雄厚,這為GIS專業(yè)的發(fā)展強(qiáng)大的基礎(chǔ)支撐作用。
3. 第三主成分上載荷最大的因子為大學(xué)英語類課程,這些課程是學(xué)好GIS的語言基礎(chǔ)。21世紀(jì)是經(jīng)濟(jì)全球化與信息共享的時(shí)代,英語是一種國際語言,GIS作為信息技術(shù)的一部分更新?lián)Q代的周期越來越短,我國GIS人才必須得了解國際地理信息系統(tǒng)發(fā)展的最新動態(tài),并在最新成果基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新,從而擴(kuò)大GIS的研究與應(yīng)用領(lǐng)域。所以第三主成分為英語基礎(chǔ)能力類因子。
4. 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),遙感軟件應(yīng)用工程,數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用,GPS原理與應(yīng)用,GPS原理與應(yīng)用等課程在第四主成份上載荷較大。這些是GIS 開發(fā)與應(yīng)用類課程,是專業(yè)主干課程。這些課程的合理設(shè)置以及正確實(shí)施是專業(yè)建設(shè)的重中之重。因此我們必須得不斷地在教學(xué)實(shí)踐中完善這些課程的教學(xué)并實(shí)時(shí)考察學(xué)生的掌握與應(yīng)用情況,培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)知識與技能,從而提高專業(yè)的人才培養(yǎng)的質(zhì)量。
5. 在第五主成分GIS軟件應(yīng)用工程所占的載荷最大,其是GIS專業(yè)的專業(yè)核心課程,要求每一個同學(xué)都必修掌握該軟件的功能并能夠應(yīng)用到實(shí)際中,因此第五主成分可以歸納為GIS技術(shù)核心類因子。
(四)綜合得分與實(shí)證分析
首先利用因子得分系數(shù),構(gòu)建公因子得分公式,如下:
然后利用上述提到的數(shù)學(xué)模型計(jì)算變量的綜合得分,其公式為:
S=0.635×F1+0.122×F2+0.1×F3+0.082×F4+0.061×F5
經(jīng)計(jì)算,結(jié)果如表4。
本文在得到綜合成績的基礎(chǔ)上進(jìn)行了系統(tǒng)聚類分析,其結(jié)果如表5所示,學(xué)生可劃分為6類。每類學(xué)生各有特點(diǎn)與優(yōu)勢,不同類之間存在較大差異。結(jié)合圖1經(jīng)深入分析與探討總結(jié)如下:第一類學(xué)生:相對來說專業(yè)理論較強(qiáng),地理學(xué)知識和專業(yè)理論基礎(chǔ)知識扎實(shí),英語能力水平較弱,專業(yè)開發(fā)與應(yīng)用課程較差,即實(shí)踐動手能力較弱。第二類學(xué)生:約占總?cè)藬?shù)的6%,人數(shù)較少。專業(yè)開發(fā)與應(yīng)用方面較強(qiáng),英語能力強(qiáng)優(yōu)勢突出,但數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)較差。第三類學(xué)生:人數(shù)較多,占到三分之一,綜合實(shí)力較強(qiáng),各類課程成績均比較優(yōu)秀,其中數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)類課程優(yōu)勢尤為突出。此類學(xué)生基礎(chǔ)優(yōu)秀適合培養(yǎng)為通才型人才,可往多方面發(fā)展。其可繼續(xù)深造,往研究型方向發(fā)展。第四類學(xué)生:專業(yè)理論優(yōu)秀,其他類型課程成績較差,適合學(xué)習(xí)理論性的知識。該類學(xué)生占到學(xué)生總?cè)藬?shù)的6%。第五類學(xué)生:該類學(xué)生占到學(xué)生總?cè)藬?shù)的34%,專業(yè)(包括地理學(xué)與地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)理論)理論扎實(shí),專業(yè)開發(fā)與應(yīng)用能力方面優(yōu)勢突出,好多同學(xué)表現(xiàn)出了對軟件開發(fā)與應(yīng)用方面的特長,但英語成績處于中下水平相對較差,計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)類基礎(chǔ)類一般,可見這類學(xué)生基礎(chǔ)弱,但動手能力強(qiáng),因此該類學(xué)生適合發(fā)展為開發(fā)類人才或者GIS應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用類人才。這類學(xué)生應(yīng)加強(qiáng)理論課程以及基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí),為創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)作充足的準(zhǔn)備。第六類學(xué)生:該類僅有一名學(xué)生,其專業(yè)基礎(chǔ)理論與專業(yè)應(yīng)用方面較強(qiáng),但公共基礎(chǔ)課程如數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、英語課成績較差,需加強(qiáng)通識類課程的學(xué)習(xí),從而提高學(xué)生基本的知識素養(yǎng)。
三、結(jié)論與展望
本文選取了2012級GIS專業(yè)所有學(xué)生18門代表性課程為數(shù)據(jù)源,應(yīng)用因子分析法挖掘影響學(xué)生成績的潛在因子,通過計(jì)算、分析與綜合,本文提取了5個公因子并命名為:數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)類因子,地學(xué)類與GIS專業(yè)理論類因子,英語基礎(chǔ)能力類因子,GIS 開發(fā)與應(yīng)用類因子,GIS核心技術(shù)類因子。在此基礎(chǔ)上本文還構(gòu)建變量的綜合得分函數(shù)計(jì)算出了學(xué)生的綜合成績,然后應(yīng)用系統(tǒng)聚類分析法將學(xué)生成績分為6類。并對各類學(xué)生成績進(jìn)行深入分析,挖掘?qū)W生在不同能力上的差別,客觀了解學(xué)生對各類知識能力的掌握與應(yīng)用情況,挖掘?qū)W生的個體差異以及發(fā)展?jié)摿?,在此基礎(chǔ)上及時(shí)有效的進(jìn)行針對性的教學(xué)與指導(dǎo)。同時(shí)通過對各類學(xué)生的成績分析也可反映專業(yè)課程體系的落實(shí)情況,總的來說第二、四類學(xué)生共占到學(xué)生總?cè)藬?shù)的約72%,這部分學(xué)生是教學(xué)的主體,是衡量專業(yè)課程設(shè)置與設(shè)施效果的重要依據(jù)。結(jié)果顯示,這部分學(xué)生成績良好,能夠達(dá)到培養(yǎng)方案的要求。但是這兩類學(xué)生存在內(nèi)部差異,表現(xiàn)出對不同類課程學(xué)習(xí)能力上的差異,即存在各類課程成績不均衡的現(xiàn)象。第二類學(xué)生擅長于數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)類課程的學(xué)習(xí)。而第四類學(xué)生專業(yè)理論扎實(shí),專業(yè)開發(fā)與應(yīng)用能力方面優(yōu)勢突出,但英語成績相對較差,計(jì)算機(jī)與數(shù)學(xué)基礎(chǔ)類成績一般。總體上學(xué)生專業(yè)理論類課程優(yōu)秀,專業(yè)應(yīng)用實(shí)踐類課程還有一定的上升空間,需要進(jìn)一步強(qiáng)化, 以期能培養(yǎng)出滿足社會需要的GIS 人才,加快我校GIS專業(yè)建設(shè)的步伐。鑒于以上研究結(jié)果,本文提出如下專業(yè)建設(shè)方面的建議:
1. 結(jié)合社會對GIS人才的實(shí)際需求,通過與用人單位合作調(diào)整授課課程內(nèi)容與形式,正確把握人才培養(yǎng)的方向,進(jìn)一步提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量。利用生產(chǎn)實(shí)踐指導(dǎo)教學(xué),依據(jù)用人單位的實(shí)際需要,培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的思想,提高學(xué)生的實(shí)踐動手操作能力與創(chuàng)新能力,從而實(shí)現(xiàn)本專業(yè)人才培養(yǎng)與社會需求相適應(yīng)的目標(biāo)。
2. 科研與教學(xué)相互促進(jìn)。教學(xué)質(zhì)量是專業(yè)建設(shè)的一大重要任務(wù),GIS專業(yè)依托重慶市地理信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與優(yōu)質(zhì)的GIS教師團(tuán)隊(duì),以教學(xué)促進(jìn)科研,以科研反哺教學(xué),將兩者有機(jī)結(jié)合起來。教師可從教學(xué)實(shí)踐中挖掘科研課題,也可將科研成就應(yīng)用于日常教學(xué),這對提高教學(xué)質(zhì)量意義重大。學(xué)生可參與教師的科研項(xiàng)目,進(jìn)而有機(jī)會將課堂上學(xué)習(xí)的內(nèi)容應(yīng)用到專業(yè)實(shí)踐中,也可將專業(yè)理論應(yīng)用于實(shí)踐之中,這使得學(xué)生可以在導(dǎo)師的指導(dǎo)下不斷地提高專業(yè)技能和創(chuàng)新能力。
3. 通識類課程與專業(yè)類課程相互滲透互相融合:2012級GIS 專業(yè)第二、四類學(xué)生共占到學(xué)生總?cè)藬?shù)的約72%,該類學(xué)生成績是衡量專業(yè)課程設(shè)置與設(shè)施效果的重要依據(jù)。那么第二類學(xué)生擅長于通識類課程的學(xué)習(xí),而第四類學(xué)生在專業(yè)課程的學(xué)習(xí)方面表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢,可見學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在不同類課程的偏向。然而通識類課程是學(xué)好專業(yè)課的重要基礎(chǔ),是培養(yǎng)通才型人才的必要環(huán)節(jié),因此應(yīng)重視通識類課程的學(xué)習(xí),將通識類課程的學(xué)習(xí)貫穿于專業(yè)教育之中,這樣才能適應(yīng)通才教育的新要求培養(yǎng)出有一定的專業(yè)特長與技能又德智體美兼?zhèn)涞娜苄腿瞬?,也為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定良好的基礎(chǔ)。
4. 深入開展本科生導(dǎo)師制。我校GIS 專業(yè)實(shí)行的是小班制教學(xué),每一屆學(xué)生人數(shù)控制在30人左右,這有利于導(dǎo)師制的全面深入開展。因此教師應(yīng)對各類學(xué)生差別對待,針對各自具體情況因材施教,發(fā)揮教師的個人影響力,引導(dǎo)學(xué)生形成正確的三觀以及對專業(yè)的認(rèn)識,同時(shí)要培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,培養(yǎng)學(xué)生成為適應(yīng)社會所需要的人才。對此我院GIS 專業(yè)應(yīng)該繼續(xù)深入的開展本科生導(dǎo)師制,鼓勵學(xué)生根據(jù)自身的特點(diǎn)制定各自的培養(yǎng)計(jì)劃,注重特長培養(yǎng),加強(qiáng)個性化教學(xué),進(jìn)而指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)與就業(yè)。
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