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二、研究方法
1)文献研究法:文献研究法作为一种单独的研究方法,通过对文献的分析,获得对事物及现象的正确认识。目前,对人才的培养目标定位已有了研究成果,课题组检索相关的国内外文献资料,合理利用已有的著作、论文,通过对资料的系统分析、梳理和归纳,并进行文献综述,分析和研究应用型人才的培养目标定位,总结并借鉴国内外先进的人才培养经验。
2)调查研究法:对天津城建大学地理信息科学专业毕业生的情况进行调查问卷,掌握第一手资料;到相关院校实地走访,结合他人的经验,进行深入的分析。通过调研,收集有关地理信息科学人才培养现状的信息和数据,进行相应的数据统计和处理,对人才培养质量以及实践过程中存在的问题和困难进行分析。
三、城建类高校地理信息科学专业人才培养目标定位
3.1确定地理信息科学人才培养方向与要求
通过到其它高校和就业单位调研,全面了解目前社会对高校地理信息科学专业教学中学生培养目标以及对学生实践能力的需求,同时全面掌握全国高校地理信息科学专业教学中的改革方向及研究成果。制定出天津城建大学地理信息科学人才的培养方向:培养具备地理信息系统、遥感技术、卫星定位技术、数字测图、计算机应用技术的基础理论、基本知识、基本技能及其在专业领域内的具体应用本领能够在城建、地理国情监测、测绘、资源环境、交通、土地管理等领域从事与地理信息科学相关的应用研究、技术开发、生产管理等工作的应用型人才。本专业学生主要学习并掌握地理信息系统、遥感技术、卫星定位技术、地理学、计算机应用技术方面的基本理论和基本知识,受到应用基础研究思维和科学实验训练,具有较好的科学素养,具有地理信息系统研究、设计的基本技能及初步的教学、研究、开发和管理能力。毕业生应获得以下几方面的知识和能力:掌握地理信息科学、地理学基本理论基本技能;掌握地理信息系统空间分析方法与应用软件、遥感图像处理和地学信息提取技术、GPS定位原理与应用,具有空间分析的基本能力;了解地理信息系统与遥感领域研究发展前沿,能熟练地运用地理信息系统、遥感与GPS定位系统技术解决地理学中的信息采集、分析处理和决策支持等相关问题;④掌握一门外语和计算机应用技能;⑤具有创新意识和协同攻关能力,具备一定的地理信息系统设计、开发或具体应用能力。
3.2专业培养方式
1)课堂教学:通过课堂教学使学生充分掌握GIS基础理论和基本知识。在课堂教学方面注重优化教学内容,增大课堂知识量,提高课堂教学效率,完善教学评价体系,充分调动教师和学生的积极性和主动性,注重采用启发式、提问式、研讨式等教学方法,实现教与学的良性循环。
2)课内实验教学:通过课内GIS基本实验技能训练,培养学生的动手操作能力和科学研究能力。天津城建大学四门课开设了课内实验,如地理信息系统原理实验、GIS设计与开发实验、GIS空间分析原理与方法实验、GIS软件应用实验。任课教师确定实验内容,在指导教师的帮助下,由学生独立完成,培养学生发现问题、思考问题和解决问题的能力。
3)实习教学:目的是巩固学生地理信息科学的基本理论,使学生系统掌握地理信息的理论技术和应用的基本技能。使学生能从事地理信息系统软件开发和地理信息工程的设计、建立与应用工作。适应经济建设人才要求,为国民经济建设培养具有创新能力、厚基础、宽口径、高素质、一专多能的应用性专门人才。既培养学生上机操作的实践能力,更好地掌握应用主要商用地理信息系统软件,同时又培养利用常用地理信息系统软件解决实际问题的能力和创新精神,从而达到通过上机实验巩固和拓展理论知识的目的。遥感实习进一步加深对相关专业理论知识的学习和理解;掌握遥感影像处理的一般流程;熟悉专业软件的使用方法;培养一丝不苟的工作态度和团队合作精神。培养学生进行遥感技术应用的实际操作能力,要求理解遥感图像目视解译,了解遥感影像的几何校正、增强处理和计算机分类。熟悉遥感影像获取原理,理解从遥感影像中获取各种信息的处理流程和方法,并熟练掌握一种或几种专业应用软件。GIS程序设计主要包括GIS软件设计和空间数据库设计两部分的内容,分为需求分析、项目管理方案设计、系统总体设计以及系统详细设计、系统部署、运行和维护等阶段。空间数据库系统是GIS软件设计的核心内容之一,进行空间数据库系统设计的主要任务是确定空间数据库的数据模型以及数据结构,并提出空间数据库相关功能的实现方案。空间数据库系统实现的主要任务是将设计的空间数据库系统的结构体系进行编码实现,并将采集的空间数据入库,建立空间数据库管理系统。
4)毕业实习:是地理信息科学专业本科生教学的必要环节,是毕业生走向工作岗位之前的一次综合性实习,是对所学理论知识的一次初步的综合考核。通过毕业实习,使学生进一步理解和领会所学的基本理论,了解地理信息系统技术的发展及应用,较为系统地掌握地理信息系统的基本技能,把所学知识与解决实际问题相联系,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,从而提高学生从事实际工作的能力。同时,通过毕业实习,为毕业设计收集必要的资料,做好技术、知识、资料的准备工作。5)其他方式:通过天津城建大学学生科技活动资助项目和天津城建大学国家级大学生创新创业训练计划项目管理办法提高学生解决实际问题的能力,增强学生的创新能力和在创新基础上的创业能力,培养适应创新型国家建设需要的高水平创新人才。让学生积极参加教师的科研项目,鼓励学生参加各种GIS竞赛活动,如MapGIS二次开发大赛、ESRI杯中国大学生GIS软件开发大赛、SuperMap杯全国高校GIS大赛等,通过竞赛能够培养学生的专业兴趣,激发学生的创新热情。
3.3理论课程体系研究
1)公共基础课主要包括大学英语、大学计算机基础、高级程序设计语言C、高等数学、大学物理等课程。这些课程是为提高人才基本素质需要而设置的专业通修课平台,为培养学生的二次开发能力做好铺垫。
2)学科基础课包括工程图学、线性代数、概率与数理统计、数据库技术与应用、计算机图形学、数据结构、数字测图原理与方法、C#程序设计等。主要为学生奠定好专业基础,
3)专业基础课主要包括经济地理学、摄影测量学、遥感技术与应用、卫星定位原理与应用、地图学与地图设计。这些课程为专业课学习奠定必要基础,是学生掌握专业知识技能必修的重要课程。
4)专业课主要包括地理信息系统原理、GIS设计与开发、GIS空间分析原理与方法、GIS软件应用和空间数据库等。这些专业知识和专门技能的课程使学生掌握必要的专业基本理论、专业知识和专业技能,了解地理信息科学专业的前沿科学技术和发展趋势,培养分析解决地理信息科学专业范围内一般实际问题的能力。
5)选修课包括专业选修课和公共选修课,开设了城市GIS技术与方法、数字城市、城市遥感、城市规划原理。通过这些课程的学习,使学生了解遥感和GIS技术在城市扩张、城市空间基础设施管理、城市规划制定与实施、城市管理功能、土地利用/覆盖、城市环境遥感监测等方面的应用。专业选修课在学生掌握了必备的专业知识的基础上,为了提高学生的专业水平、拓展专业素质、了解专业前沿和交叉学科新知识、新技术、新方法等而设置的。公共选修课是学生根据个人兴趣和实际需要而选择修读课程,该课程有利于提高学生的素质修养、开发学生的创新意识、拓宽学生的知识领域。
3.4实践教学研究
实践教学是深化理论课程知识,培养学生应用能力的有效途径[12]。地理信息科学是一门偏重于技术与实践的学科,应在注重学生理论素质培养的同时,加强应用能力和实践创新意识的培养。实习主要包括三个方面的内容:GIS基础与开发方面、遥感方面和测量方面。实践开设形式包括课内实验教学、实习两个模块。对于课内实验,目前开设了地理信息系统原理实验、GIS设计与开发实验、GIS空间分析原理与方法实验、GIS软件应用实验、数据库技术与应用等。对于实习,目前开设了地理信息系统基础实习、地理信息系统应用实习、遥感实习、GIS程序设计实习、数字地形图测绘实习、卫星定位原理与应用实习、毕业实习和毕业设计。加强实验室环境的建设,加强校企合作。培养学生从数据采集、数据编辑到数据库管理、空间分析再到系统开发的动手能力,熟练操作常用地理信息科学软件,并面向工程应用前沿与前沿领域开展科学研究和工程实践,拓宽应用领域。鼓励学生参与大学生科研立项,参加GIS大赛,并积极参与老师所研究的项目。完善实践教学体系,强化实习基地建设。
作者简介:郭恒亮(1971-),男,河南商丘人,郑州大学水利与环境学院,副教授;骆亚波(1977-),男,湖南郴州人,郑州大学水利与环境学院,讲师。(河南 郑州 450001)
基金项目:本文系河南省教育科学“十二五”规划课题(课题编号:[2011]-JKGHAD-0230)、郑州大学教研项目的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)08-0114-02
一、研究意义
自从地理信息系统(Geographic Information Systems,简称GIS)专业诞生以来,社会对地理信息技术的要求不断增长,地理信息技术应用多种多样,GIS技术和应用得到了极大的发展。地理信息系统已经发展成为一个内容丰富的地理信息科学和技术的知识领域,包括地理信息科学、地理信息技术和地理信息科学技术应用三个相互关联的子领域。其中,地理信息科学是研究地理信息的本质以及如何将地理信息技术应用的问题,主要基于地理学科,运用哲学、心理学、数学、统计学、计算机科学和其他领域的知识和方法进行研究。地理信息技术是专门用于处理地理数据的信息技术,使用范围广泛,涉及数据获取、数据存储和操作、数据分析,以及数据的显示和输出。
目前有500多所高等院校开设了GIS专业和相关的课程,已培养了一大批各个层次的GIS人才,为我国的高科技事业做出了重大贡献,清华、北大、武大、浙大、南大、北师大等国内著名高校,都开设了地理信息系统相关专业。在河南,郑州大学、河南大学等10所高校有GIS专业。就GIS专业的教学水平以及毕业生的质量来讲,河南省处于全国中下游水平。因而,大力提升地理信息科学的教学与科研水平,加强学科建设,优化课程体系,对于高校资源配置、丰富GIS专业人才结构层次、提高GIS人才水平、推动中原崛起以及完善地理信息学科体系、促进我省向全国一流高校发展都具有重大意义。
我国各高校开设的GIS专业中,所依托的专业各种各样,有测绘类、地理类、管理类、计算机类、环境类、水利类、建筑类等,一方面说明GIS的应用广泛,另一方面也给课程体系的制订提出了问题。在查阅大量培养方案后发现,所有高校GIS专业中的课程体系,没有任何两个院校完全一样,这就给GIS专业的学生带来很多疑问,也给学生进一步深造(考研、考博)带来了麻烦。基于此问题的出现,本课题考虑用“平台+模块+课程群”的模式进行解决,主要解决了GIS专业核心课程的问题,同时体现各高校的特点,为各高校的GIS专业核心课程体系的制订和创新型人才培养方案的制订提供模板和借鉴,因此本课题具有很高的研究价值。
针对我国GIS高等教育的大背景和郑州大学(以下简称“我校”)GIS专业学科背景的实际情况,结合前一段水环学院新的教学改革方案研讨与实施的情况以及笔者多年来的教学经验,就跨学科GIS专业课程体系改革的指导思想、培养方案制订、课程体系配置、跨学科内容的优化与整合、专业教学环境的优化提升和教学方法等方面进行较为深入的研究。立足我校,面向全省,覆盖全国,为高校GIS学科核心课程体系的改革和创新型人才培养方案的制订提供借鉴和指导意义。
二、现状分析
就其学科而言,它是地理学、计算机科学、测绘科学、空间科学、信息科学、管理科学为一体的新兴的边缘和交叉学科,它的学科发展与高校GIS教育息息相关,培养学生质量如何与高校课程体系的优化有直接的关系。
随着GIS理论、技术方法的进步和社会需求的不断拓广,GIS的应用早已渗透到人类生活的方方面面。到目前为止,GIS从最初的资源管理和土地规划到几乎所有与空间信息相关的领域,如商业、国防、电信、教育、工程、环境、政府、卫生、资源交通等,取得了明显的经济效益和社会效益。GIS综合性很强,需要很多其他学科知识作为基础。因此,高校GIS专业的人才培养 不应再是单一型,应以培养创新型人才为目标,要求学生不仅要有坚实的理论基础、良好的专业素质、宽阔的知识及对整个GIS有全面的了解,而且要尽可能多地了解相关学科和交叉学科。
目前我国GIS产业不断发展壮大,从业人员已经超过40万人,产业规模已经超过1000亿元,这是对行业内包括遥感、GIS、全球定位技术等在内的地理信息工业的一种广义的理解。社会对GIS技术和应用的需求日益增加,GIS科学和技术日益发展,学科日益成熟,原有的知识体系已经远远不能适应社会以及GIS科学和技术的发展要求,急需建立新的GIS专业核心课程体系和新的人才培养方案。
在国外早就开始了GIS核心课程体系的建立,1994年成立的UCGIS,一直致力于支持地理信息科学研究团体的工作,通过GIS的开发促进GIS教育界更广泛的共识和更加高效的工作。1998年成立了GIS模板课程工作组,2003年工作组了稻草人版报告,提出了核心体系的初步方案和人才培养模式,随后经过不断的探讨、修改,最终于2006年正式。地理信息科学与技术核心知识体系的工作和高校人才培养方案才开始逐步展开,逐步深入。
在国内相关人士和高校有关专家也在关注GIS核心课程体系和创新型人才方案的培养。北京大学遥感和地理信息研究所邬伦教授、美国东密西根大学地理系主任、地理研究所所长谢一春教授的积极促动下,翻译完成了《地理信息科学与技术知识体系2006》。此后,GIS学术会议上展开了GIS核心课程体系和人才培养方案的探讨。2006年、2008年两届高校GIS论坛上也提出了GIS核心课程体系和人才培养方案建立的探讨,直到2010年第三届高校论坛上“关于组建GIS核心课程体系与人才培养方案”的倡议书,着手建立全新的GIS核心课程体系和新的人才培养方案。到现在为止,在GIS核心课程体系和人才培养方案方面还没有真正实现统一。本研究基于我国目前的现状,根据郑州大学GIS专业10多年来的教学研究情况提出了本课题研究,力争为我校GIS教育,乃至全国GIS教育的发展提供范例。
三、建设内容
以人才培养模式改革为基本出发点,对核心课程体系优化配置、基于人才培养模式的创新型教学环境构建、课程体系教学团队和教学方法四大主题进行深入研究与实施。借鉴国内外创新人才培养的理念,从我校的实际出发,进一步明确GIS专业人才培养模式的改革思路;研究制订多种人才模式的培养方案,明确各种人才对知识、能力和素质的要求;另外结合国家与河南省政策,重点培养创业型GIS人才。建设内容如图1所示。
1.以培养多种人才模式为目标,构建核心课程体系
坚持教学内容和课程体系整体优化的原则,根据GIS专业的特点制订培养具有理论分析、GIS工程应用、GIS软件开发等类型的人才培养方案。按照平台加模块的方式设计课程教学计划,灵活设置专业方向,增加选修课比例。同时应培养学生的创业意识和创业知识重点培养创业型GIS人才;按照基础实践、专业实践、综合实践和创业实践的方式设计实践教学体系,重点在于建立校内实验教学平台、科技示范园区实践创新平台和社会生产创业平台。具体目标由原来的“公共课、专业基础课和专业课”体系,优化为“平台+模块+课程群”体系,并对诸多课程进行了整合和优化,包括GIS跨学科内容的整合与优化。GIS专业不是与相关学科若干课程的叠加,应该是在信息科技背景下的有机整合,培养学生利用地理空间思维和GIS方法解决问题的能力,构建统一的核心课程体系。
2.构建创新型人才培养的教学环境
从理论分析、GIS工程应用、GIS软件开发的三种人才培养模式出发,加强“校内教学基地――校外教学基地――企业实践基地”的创新型教学环境,进行“三阶段培养”的人才培养,将校内GIS、数学、计算机等本科专业的理论基础进行整合,发展课程体系的基础平台。另外将多工程专业实验室进行整合,组成专业实验平台,负责校内实验教学、科学研究及对外开放等服务功能;加大校外基地建设,包括野外测量实验等校外教学实验基地,强化实践教学,不断提高教学水平和教学质量的实际理解,建立企业实践基地,开展科学研究活动,培养学生的创业精神。或通过校企合作,解决资金投入与发展的瓶颈问题,提供教学资源、派遣与培养师资、基地实训、企业实习与就业等完整的人才培养链。
3.注重教学团队建设
以学校实习本科生导师制为契机,组建适合本专业发展的教学团队,以培养高素质的GIS综合人才作为目标。教学团队以教学专家、科研专家、企业专家为核心,由专业带头人、骨干教师、合格教师呈梯队,由课程负责人、主讲教师、助理讲师呈梯队组建课程教学团队,使老、中、青年教师,企业教师和学校教师,高学历教师和其他学历教师互相学习,互为补充,完善GIS教学团队的组成结构。具体目标应是形成一支以教授负责为主,并按一定比例配备辅导教师和实验教师的教师专家,满足结构合理、人员稳定、教学水平高、教学效果好的特点;为培养学生研究创新能力,应形成一支以科研能力较强的专家进行科研等方面的教导;最后,寻求相关GIS企业的高端人才形成企业专家。
4.强化教学方法研究
采用“学生导向”的办法加强GIS教学方法和手段的建设,即课程教学方面主要以启发为主的教学模式,着重培养学生的自我思考和团队合作精神,鼓励建立长期的本科生导师制,并吸取国外相关的先进教学理念。同时发扬教学团队的优势发展精品课程和优秀课程能够体现现代教育教学思想,能够促进学生全面素质的发展,改革学校育人环境,有利于带动高等教育教学改革。使用先进的教学方法和手段,相关的教学大纲、教案、习题、实验指导、参考文献目录等要上网并免费开放,实现优质教学资源共享。
四、拟解决的关键问题
1.核心课程不统一的问题
地理信息专业属于多学科交叉性,交叉的学科差距大,知识点分散,涉及课程多且繁杂,开设课程五花八门,核心课程也不统一,给学生和教师带来很大的疑惑,特别是学生考研、考博中带来了很大麻烦,本研究力图从地理信息专业的学科与技术特性,建立即符合教育基本规律,又能体现专业特色的核心课程体系。
2.核心课程应具有的教学内容
本专业知识更新快,新理论、新方法层出不穷,所以核心课程的教学内容存在着“夯实基础”与“紧跟前沿”的矛盾,核心课程的教学内容对知识单元的取舍、知识点的覆盖等要有前瞻性和基础性。由于应用领域的广泛性,核心课程的知识体系应具有普适性、可操作性。
3.人才培养方案中如何体现创新性
地理信息系统专业从诞生到现在,就不断在创新,其应用领域由原来单一的资源和土地利用,到现在应用到国民经济的各个行业,其技术和方法不断在创新,创新是GIS专业的灵魂。GIS专业人才培养方案如何体现学生的创新性,是一个难题。本研究从人才培养方案的制订中打破原来方案的禁锢,提出以“校内教学基地――校外教学基地――企业实践基地”构建创新型教学环境,改革GIS理论教学模式,加强学生创新意识,强化实验教学,提高学生动手能力与创新精神,以项目为驱动,提高学生的实践能力和创新性,把创新学分(10个)作为学生的必修学分。
五、实施方法
研究方法主要是利用调查分析法、基于SWOT(优缺点及机会与威胁)与层次分析方法。
第一,调研分析方法。本课题首先对国内外GIS专业现有的课程体系、人才培养方案、教学方法、团队建设等情况进行充分调研基础上,了解其他高校和研究机构的情况,比较分析其是否具有合理性,取其精华,去其糟粕。
第二,问卷调查法。制作调查问卷,在课程设置、培养方式、创新方法等方面进行问卷调查,问卷发放人员主要包括高校GIS专业教师、研究人员、开发企业、使用单位、毕业学生、在读学生、社会人员等,通过问卷方式了解学生最需要哪些课程,教师最注重哪些方法、社会最需要哪方面人才、企业最喜欢有什么样才能的学生。
第三,应用SWOT分析与层次分析方法进行课程体系配置的优化。SWOT分析法即态势分析法,SWOT四个英文字母分别代表:优势(S,Strength)、劣势(W,Weakness)、机会(O,Opportunity)、威胁(T,Threat),SWOT分析法被用于企业战略制订、竞争对手分析等场合。将该方法用于GIS课程体系优化配置,有助于学院将内部优势与外部机遇有机结合,趋利避害,或变内部劣势为优势,变外部威胁为机遇。另外,进行定量化研究,分析不同课程体系优化配置后的效果,应用层次分析方法确定多种因子权重,从而更有效地进行GIS课程体系优化。
六、结束语
构建GIS专业的核心课程体系和制订创新型人才培养方案。从核心课程体系的构建、课程体系优化配置、基于人才培养模式的创新型教学环境构建、课程体系教学团队和教学方法研究五大方面进行深入研究与实施。保证多样化的课程群能反映各学科背景下的特色,课程体系注重培养学生基础、技术与能力,分层次,重个性,面向产业、市场和社会,增强学生的就业能力和进一步深造的创新能力,使各高校GIS专业有一个统一的核心课程体系和符合本学校的创新型人才培养方案。
参考文献:
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[2]郭恒亮,贺添.地理信息系统专业精品课程建设的思考[J].中外教育研究,2011,(3):14-15.
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)24-0118-02
一、引言
地理信息系统(简称GIS)与地理学、地图学、测绘科学、遥感科学与技术、计算机科学、数学密切相关,同时涉及土地科学、资源学、环境科学、城乡规划等学科知识,是一门典型的交叉型学科,同时也是一门应用性很强的学科。随着GIS技术在众多领域的应用,对具有创新能力和解决实际问题能力的GIS专业新型人才的需求也在不断增长,而现有的高校GIS专业课程的教学现状还不能满足社会对GIS专业人才的特殊需求。因此,对高校GIS专业课程的教学改革与实践研究就显得尤为必要和迫切了。
二、高校GIS专业课程教学现状与存在的问题
近年来,随着地理信息系统的快速发展,我国人才市场供求矛盾显得尤为突出,一方面是社会对高层次人才的大量需求,另一方面是高校输送的GIS专业毕业生社会实践能力不强。GIS专业是应用性很强的专业,地理信息系统本科专业是以培养应用型人才为主,GIS专业课程的教学质量高低直接关系到通过高等教育培养的专业人才能否适应当前社会发展的需求。由此,为了更好地适应社会发展的需求,为社会输送优秀人才就要不断深化GIS专业课程的教学改革。
1.教育理念落后。目前高校GIS专业课程所采用的教学模式仍是传统的讲授模式,注重对学生理论知识的传授,忽略了GIS专业的应用性特点,缺乏对学生实际操作能力的重视,忽视了对学生综合能力的培养。不同的教学方法适用于不同的专业课程,在教学活动中引入适合本专业特点的教学方法,会起到事半功倍的效果,教学质量也会有大幅的提升。而GIS专业应用性很强的特点也要求教师在教学方法上有所改进。
2.实践教学缺乏。实践教学是一个较为复杂的教学活动,一般指教学活动中的实验、设计、实习、实践等,是高等教育教学的重要组成部分,也是GIS专业自身特点的要求。GIS专业作为一个应用性十分强的专业,通过课程设计、模拟实训、社会调查、毕业实习、毕业论文等具体的实践环节,能够提高学生的学习兴趣,培养学生自主学习的能力,培养学生分析、解决问题的能力以及创新能力。但是目前许多高校在课程设计上实践课的课时偏少、对实践教学投入的经费少等原因,虽然经过了多年的摸索实践,基本上形成了完整的体系,但实践环节还是显得十分薄弱。
3.教学手段运用单一。多媒体和网络技术能够提供图文、声像并茂的多种感官刺激,能够创设形象、直观的交互式学习环境,激发学生的学习兴趣,提高教学质量,同时还能提供大量的信息资源。如果能够运用这些网络资源和多媒体手段,不仅有利于学生主动发现、主动探索精神的培养,还有利于学生认知结构的形成与发展。但目前在高校地理信息系统专业的课堂教学中,基本上采用PPT讲授的方法,对于其他多媒体技术和网络资源的使用还很少。
4.教学考评模式简单。地理信息系统是一门应用领域十分广泛的学科,是以培养应用型人才为主,因此教学考评模式不能延用传统的考核模式,应更多地强调学生在学习过程中的变化与发展,提高分析问题、解决问题的能力;提倡开卷、闭卷多种评价手段,理论实践多元评价目标;注重激励性评价,培养学生的自信心和自尊心。但目前许多高校GIS专业教学评价模式仍以单一的笔试成绩来评价所有学生,教学考评模式过于简单,不能真实、全面地反映学生的学习成绩。
三、地理信息系统专业课程教学改革措施
1.注重案例教学。案例教学法是指利用已有的案例作为个案让学生分析和研究,在此基础上提出各种解决问题的方案,从而提高学生分析、解决问题的能力的一种教学方法。案例教学作为一种行之有效的教学法已被广泛引入我国高校课堂。GIS专业课程具有应用性很强的特点,把案例教学引入课堂,能够提高学生理论水平与实践能力,培养学生理论联系实际分析问题、解决问题的综合能力,从而提高教学效率,提升教学质量。
2.加强教学实践环节。教学实践是地理信息系统专业课程教学的重要环节,计算机类课程是GIS专业的基础课,注重理解计算机原理和运用计算机软件,提高实际操作能力,如C++语言课程的上机操作。GIS的核心课程也要求学生掌握各种GIS软件的操作,这些都需要在机房上机操作。实践教学环节是对理论教学的补充与深化,能够使学生熟练掌握arcgis、ERDAS等软件,也是对学生应用能力的培养。同时,野外考察实习也是GIS专业必不可少的实践环节,是对校内实践课程的补充,其目的是使学生更深层次地理解基本理论,掌握基本地理信息的野外采集与表征方法,为GIS中空间信息的收集、处理、表达与分析打下坚实的基础。除此之外,让学生参与科研也是一种很好的实践教学,教师根据情况可以让学生参与教师本人或其他教师的科研项目,让学生从实践中学习,这样不仅能对所学理论知识融会贯通,还能培养学生解决实际问题的能力。因此,高校地理信息系统专业在课程的设计方面应适当加大实践操作环节,对于掌握理论课所讲授的基本内容,提高学生的实际动手能力、培养学生的创新思维,都具有十分重要的意义。
3.积极运用网络资源与多媒体手段。20世纪90年代以来,随着计算机技术和现代信息技术的快速发展,网络资源及多媒体手段已广泛应用于教育领域的各个方面。在传统教学中难以精确描述、学生难以充分理解的抽象内容通过多媒体手段能予以较好解决。地理信息系统技术的发展之迅速,意味着GIS专业的师生不断更新知识才能保持专业上的技术优势。Internet上的地理信息系统教育为地理信息系统专业的师生提供了一种重要的学习方式。这些网站介绍了GIS的相关概念和应用、各类数据来源以及处理方式等相关问题。同时,许多著名的GIS软件生产公司的网址,如ESRI公司,这类网址上包含了软件产品介绍、软件包、程序设计技巧、大型数据及软件免费下载方法等信息。远程用户可以直接下载某些GIS程序进行教学演示。除此之外,GIS精品课程也为GIS专业课程教学提供了丰富的精品资源,GIS精品课程的教学资源包括教学大纲、教案、课程教材、实习教材、实习指导书、习题集等,为师生提供了多种可供选择的学习方式。总之,丰富的网络资源也为教师和学生提供了一个良好的学习环境,大大优化了教学过程,丰富和完善了教学内容,提高了教学质量。网络与多媒体的运用使教学效果起到事半功倍的作用,而且也提高了学生的学习兴趣,同时也加强了学生综合素质和能力的培养。
4.强化教学评价改革。地理信息系统是一门理论知识与实践能力高度结合的课程,注重提高学生对理论知识的把握和实际的操作能力,而传统的笔试量化评价的考核方式却不能如实地反映学生的这种能力,因此在量化成绩时应采用多样化的考核方式。这种方法主要包括平时考试+期末考试、机试+笔试。平时成绩应以学生参加案例讨论、野外实习、交流、问题回答、出勤、课后作业等作为依据;期末考试也应重点考核学生理论联系实际、分析和解决问题的能力;机试所占比例可达40%,这样更能真实地反映学生的实际操作能力。这种多样化的考核方式从多方面考核了学生,注重知识测试和能力测试,对提高学生学习的积极性以及提升学生各方面的能力起到了积极的作用。
四、结语
地理信息系统具有很强的实践性和理论指导性相结合的特点。随着地理信息系统的快速发展,社会对GIS专业毕业生的要求也越来越高,知识面广、基础理论知识扎实、实践能力强及高素质的复合型人才已成为用人单位的宠儿,而教学改革是培养这种复合型人才的重要途径。通过采用多样化的教学方法,应用丰富的网络资源以及采用多媒体手段和改革教学评价体系,学生不仅能更好地掌握和运用理论知识,而且能培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,培养学生的实际操作能力,为其以后步入社会打下坚实的基础。
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中图分类号:G434 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)05(b)-0176-02
地理信息系统是一个新兴的交叉学科,在我国学科设置中,地理学一级学科、测绘科学一级学科、计算机一级学科都设有地理信息系统的二级学科。我国已有近200多所大学设立了地理信息系统专业,我校资源环境与旅游学院也于2002年建立了地理学一级学科下的地理信息系统专业,目前,在教育部新修订的专业目录中,已改为地理信息科学专业。遥感科学与技术是测绘科学一级学科下设立的新专业,我校于2011年正式开始招生。地理信息系统学科和遥感科学与技术的设置也表明了该学科的交叉性,尽管两个专业的侧重点不同,但都涉及到地理学、测绘学、图形图像学、计算机科学等专业相关的各种专业知识。为贯彻“厚基础,宽口径”的教育理念,切实做到理论联系实际。我们向大一新生开设了“空间信息技术基础”这门课,开设这门课的目的是对新生系统全面地介绍空间信息技术的全貌、各分支学科的主要内容及其之间的关系,阐述空间信息技术的发展历程,并将其经典基础理论与现代应用信息技术有机结合。通过该课程,一方面激发新生对空间信息技术产生浓厚的学习兴趣,建立学习本专业的信心,使学生提高对空间信息技术的整体认识,热爱地理信息系统和遥感专业,而且也为通识教育夯实基础。我校地理信息系统和遥感专业主要向全国十多个省市招收理科生,主要存在学生计算机水平与知识不平衡,理科生地理不作为高考引起的地理基础不牢,网络条件下信息服务参与度差别大等特点,而作为交叉学科的空间信息技术涉及到计算机科学、网络技术、地理学、图形图像学等。因此,在大一进行空间信息技术课程的讲授不同于其他专业课重点在专业技能和专业素质的提高,如何在起点不同、网络信息服务逐步深入学生学习生活的同时开展空间信息技术基础的教法研究是一个重要的课题。
1 网络信息服务中的空间信息技术实践教学
我校地理信息系统和遥感科学两个专业招收的都是理科生,在现行高考体制下,理科综合中只包含物理、化学和生物,没有地理学科。同时,不同省份和不同家庭条件的学生中计算机水平和对信息技术的了解水平分异较大,这些都成为空间信息技术基础这门课教学有效开展的障碍。通过与多届学生的教学互动以及与大学一年级新生的深入交流,学生主要有以下一些特点:一是地理知识和功底相对比较薄弱,主要原因是在高考指挥棒下理科生学习地理知识的课时和精力相对较少,特别是在农村地区;二是计算机应用和相关知识分异较大,一些农村地区在高中以前没有使用或者很少使用计算机与网络,而北京城区的学生计算机和网络使用水平相对较高;三是计算机软硬件和网络条件较好,学生使用计算机和网络兴趣浓厚,受考上大学的影响,大部分学生都拥有计算机,同时学校提供的网络上网条件较好,基本能够实现教学区和休息区的全覆盖,使用网络信息服务来引导空间信息教学条件较好。实践教学是加深感性认识、提高课程兴趣的重要手段。通过本课程的积极引导,让网络信息服务不仅成为生活娱乐的工具,也成为专业学习的工具。通过与日常生活相关的实践教学提升学生的专业鉴赏能力。针对以上条件,在实际空间信息技术教学中主要采用以下一些方法与手段来充分利用网络信息服务来进行空间信息技术基础的教学工作。
(1)通过分组的方式,利用课堂和课下互动来分享空间信息技术带来的不同的网络体验,提升专业兴趣。在充分了解学生各项基本知识和基本功能后,通过老师引导和学生自愿分组的方式,将学生分成3~5人的一个小组,小组完成以下诸如课堂讨论、课下互助的方式开展各项学习过程,在分组时应注意到学生的地域、计算机基础等的差异。如在第一堂课后,会让学生学会使用googleearth,并在googleearth上找到自己的家,并向第二堂课上向全班介绍自己学习使用googleearth的过程、对它的认识,以及找到家乡的过程。通过几轮的课堂教学效果来看,学生在没有老师引导的情况对空间分布、影像尺度等相关专业知识和思想有了朴素的认识,在课堂介绍阶段通过提问、讨论、点评等方式,能够将朴素的感性认识转化为专业知识和认知能力。在整个课程的教学过程中,设计了诸如家乡、著名自然旅游景点、热点事件的热点区域等多个课下实践和课上交流的过程,在空间信息网络服务的支持下从不同的知识侧面引导学生从单一的讲授学习到课下实践-课堂交流的互动和主动学习。在此过程中,各小组组员组成的合理性,各个课下实践-课堂交流主题的有趣性,以及选择各小组课堂交流的顺序都成为该方法手段能够顺利高效进行的关键因素。第一次选择小组完成任务的优秀程度可能直接决定了以后几次该方法手段的优秀程度。
(2)通过不同网络服务形式比较,加深学生重点基础知识和重要地学思想的理解。在空间信息技术基础教学过程中,需要学生通过地理对象抽象形成地理数据模型,通过数据模型的抽象形成数据结构,通过对数据结构的实体化形成地理信息等三个步骤,而在空间信息技术的发展过程,对地理对象的抽象、数据模型的类别、数据结构的多样性以及实体数据的海量性等都有不同的认知。在这些过程中,既有丰富的具体形象的对象,也有抽象的模型、数据等,借助网络信息服务下一些具体事例,方便学生更好的加深理解。如我们通过让学生观察自己的校园,并研读百度地图、虚拟城市等不同的网络信息服务工具下的矢量地图、影像地图、三维地图和地势图等不同的地图表现形式,通过比较、讨论、点评等多种方式,对空间信息技术中的矢量、栅格等不同数据格式和结构。
(3)引导学生将学习、生活与网络信息服务中的空间信息技术结合起来,应用专业知识来分析和理解。空间信息技术在当今社会各个领域的部门应用越来越广泛,一些空间信息技术中较为专业的名词简称或者缩写如GPS等经常出现在同学们的身边,教学过程中教师理应通过这些有利的条件引导学生学习、理解和深入探讨相关。我们可以通过比较新闻联播后的天气预报中的气象卫星遥感影像和资源卫星影像来引导学生分析不同对地观测卫星的用途与特点,可以通过googleearth上不同影像分辨率的变化来引导学生理解空间分辨率与地理空间尺度的概念,可以通过矢量地图、影像地图等常用的地图服务引导学生分析两种地图格式的异同等等。教学互动的过程覆盖到了同学的学习与生活的过程,我们在课堂上也积极引导学生将日常生活中观察到空间信息技术的应用与同学们分享,如在事件过程,同学们了解到了利用无人机获取影像的内容,在讨论过程中,学生和老师共同讨论了各种遥感平台、不同遥感影像、获取国家基础地理信息的手段等多种主题,教学效果良好。
2 结语与讨论
空间信息技术已经从专业化的应用向网络信息社会服务方向转化,应用这些基本的素材和网络信息服务的便利,可以有效的提升空间信息技术基础教学手段的效用。在空间信息网络信息服务的支持下通过课堂-课下教学互动能够帮助学生较好的形成空间信息技术的基本框架,提高学生学习兴趣和学习能力,形成良好的专业鉴赏能力。
参考文献
[1] 许捍卫,张友静,张行南.21世纪高校GIS本科人才培养方案的研究[J].地理信息世界,2003,1(4):27-30.
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)11-0093-02
教育教学改革是高校发展中的一项重要课题,对于创新型人才培养具有很强的现实意义。深化教学改革是我国高等教育以质图强的内在动力。[1]GIS专业是一个多学科交叉的新兴专业,具有很强的技术性和实践性。随着地理信息系统应用社会化,地理信息系统的专业化趋势也愈加明显,地理信息系统专业发展面临新的机遇和挑战。[2]下面结合武汉理工大学地理信息系统专业的教学实践,从教学手段、教学方法、教学内容和教学模式等几个层面,提出教学改革的具体思路和措施。
一、传统与现代方法相辅相成,激发专业学习兴趣
为了适应现代教育的改革与发展,必须根据教学内容与形式的关系,促进教学方法和教学手段的改革与创新,围绕信息表达、知识传授和技能训练的有效性和灵活性,构建和形成融传统与现代于一体的教学手段。现代教育技术以其信息量大、速度快、直观形象等特点,在现代教学中得到推广和应用。课程组教师将教学内容全程编制多媒体课件,收集相关教学录像和演示系统等交互式软件,科学地利用数字化学习资源,并通过网络向学生提供丰富的学习资料,包括多媒体课件、电子图书、系统视频和相关资源链接等。注重采用大量图片、数字影像和三维动画,激发学生学习的内在动力。积极推进信息技术与课程整合的教学手段,把信息技术、信息资源、信息方法和课程内容有机融合为一体。
结合虚拟现实技术、网络GIS和Flash等技术开发GIS专业教学软件,既体现了专业的技术优势,又强化了学生的专业兴趣,从而促进学生主动学习、主动探索、主动实验。同时,合理吸收传统教学手段中的特点,做到优势互补,协同发挥其教学功能。多样化的教学手段,满足了对不同层次教学内容和知识体系的表达、传授和推理,促进了学生对专业知识和理论模型的理解和掌握。
二、课内与课外教学有机结合,培养自主创新意识
为了培养学生的综合素质与综合能力,现代教学更加注重对学生全方位的教育和培养。坚持两课(课内课外)教学齐头并进的教学思路,强调教学过程不仅包括课堂内的讲授与讲解,而且包括课堂外的引导与指导。
在课堂内,围绕课程的知识体系和专题模块进行讲授,针对重点和难点内容开展学习小组讨论与答辩,注重培养学生发现问题和解决问题的能力以及创新意识和团队合作精神。通过课堂“主题讨论”、“有问必答”和“辩论赛”等形式,鼓励学生质疑和提问,提倡学生敢于“标新立异”和“挑战权威”,激发学生学习的自觉性、主动性和积极性。
在课堂外,教师鼓励学生进行“创新项目”的选题和申报,辅导学生课外学习与创新,形成课内教学与课外实践的良好学习机制,既提升了课内教学效果,也推动了课外专业实践与应用。借助“大学生创新计划项目”、“GIS专业技能大赛”、“大学生挑战杯科技作品竞赛”及“全国GIS软件开发大赛”等课外科技竞赛载体,重点培养学生的创新精神和实践能力,为学生创造浓厚的学习与学术氛围。近5年来,学生先后开展“大学生创新计划项目”、节能减排社会实践项目和开放性实验项目20余项,获得湖北省大学生优秀科研成果奖8项,湖北省优秀学士学位论文奖30余项,公开发表学术论文10余篇,特别是在2010年中国大学生GIS软件开发大赛中,获得“全国一等奖”和“最佳创意奖”的优异成绩。这些课外科技活动培养了学生的协作精神和团队意识,拓展了学生的创新意识和创新思维,突出和体现了第二课堂独特的育人作用。
三、理论与实践环节交叉渗透,提升动手实践能力
制定科学合理的课程体系是培养拔尖创新人才的基本任务。[3]教学内容和课程体系是教学改革的重中之重。在教学内容和课程体系上,注重理论与实践的交叉渗透。根据专业培养目标定位,体现系统性、科学性和前瞻性的教学思想,妥善处理理论教学与实践教学的关系,加强了实验实践环节的统筹规划和整体优化。为了改变专业课程之间的松散关系,避免专业知识模块的脱节现象,加强了课程体系之间的无缝衔接和有机整合。围绕地图学、地理信息系统、遥感和GPS等核心课程,注重空间分析、地理信息系统工程、资源环境信息系统、土地信息学和区域分析与规划等课程专业理论知识的拓展与应用。基于地理信息系统的专业特点,将实践体系分为数据采集与组织、数据分析与处理、系统服务应用等专题模块,通过设置科学的实验项目和实践环节,将理论知识和专业技术贯穿起来,形成一套系统的专业“知识链”。一方面是整合与优化课程实验内容,弱化和减少演示性和验证性实验,提升和增加综合设计性和创新性实验项目,避免了理论教学与实践教学的脱节,克服了实验项目的孤立零散,同时使得实验项目对理论模型的联系更为紧密,实践环节对于知识应用更为深入,帮助学生从传统的“看实验”,转变为切实的“做实验”,学生实验的主动性和参与性得到大大提高。另一方面,把实验教学放在与理论教学同等重要的位置,平衡与协调学时比例,保证实验实践的学时比例和学分比例均超过40%。对于课内实验,适当增加了空间数据库、资源环境信息系统、GIS程序设计、GIS统计分析等课程的实验学时,确保了课程实验的质量和效果。对于集中实践环节,通过开设GIS基础强化训练、能力拓展训练,强化培养学生的专业应用技能。通过地理地质认识实习、地图学与遥感制图实习、GPS及测量实习、地理信息系统工程实习、空间分析课程设计等环节,重点训练学生的系统开发能力和综合集成能力。实验实践环节更加体现了学生学习的自主性,更加有利于培养学生动手能力、分析问题和解决问题的能力。
四、教学与科研良性互动,拓宽专业学术视野
将科研、学术与教育、教学紧密结合起来,全面促进科学研究与教学工作的协调发展与良性互动。坚持科研成果带动课程教学的理念,根据课程的内容及特点,以科研为先导,将科研成果、科研经验和工程实例引入课堂教学,不断更新和充实教学内容。积极倡导学生直接参与专业老师的科研课题,实现理论知识和科研实践的结合,帮助学生学习和理解专业技术在科研和工程应用中的价值和意义,重视学生创新能力的培养和综合工程素质的提升,探索应用专业知识寻求解决问题的技术手段和方法途径。如通过智慧城市、数字国土和数字环保等项目介绍地理信息系统的应用,通过瓦斯爆炸、水污染事故等实例介绍地理信息系统的解决思路和技术方案。
推行本科生导师制,组建本科生科研兴趣小组,鼓励学生在教师的指导下开展科研选题,进行自主科研实验和学术探索,这种科研项目驱动下的人才培养模式,有利于培养学生的文献查阅能力、归纳表达能力、创新意识和团队协作精神,增强了学生独立的科研能力和实验能力。[4]定期开展教师与学生的学术交流和讨论,通过教师介绍在科研中的方法与体会,引导学生形成正确的科研态度和科研素养。借助Supermap走进高校活动、资环讲坛和GIS论坛等学术交流平台,邀请国内外知名的GIS专家、学者开展学术讲座,介绍学科专业的最新动态和学术成果,营造良好的学术氛围和科研环境,让学生了解专业学科领域的前沿技术和发展趋势,拓宽学生的专业视野和知识面,激发科学研究的原动力。
五、结束语
近几年的教学改革和实践,进一步充实和丰富了我校地理信息系统专业的内涵建设,教学资源配置进一步优化,教学体系更加合理、科学,教学质量和教学效果得到显著提高。专业教师先后主持完成省级和校级教学研究项目15项,建设校级精品课程5门,发表教学研究论文20余篇,获得省级教学成果奖3项和校级教学成果奖5项。学生获得国家大学生创新实验计划项目20余项、本科生科技创新项目和开放性实验项目30余项,并在全国GIS软件开发大赛、全国大学生“挑战杯”竞赛和节能减排竞赛中获得全国性科技活动奖励20余项。每年毕业生的就业率在95%以上,考研录取率超过40%,人才培养质量得到国内企事业单位的广泛认可。
教学改革是一个长期的过程,应该面向国家和社会的需求,立足于培养高素质的专业技术人才,从教学内容、课程体系、教学方法和培养模式等层面不断改革和创新,为国民经济发展和技术进步提供强有力的人才保障和智力支撑。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 张安富.高教强国视阈下我国高等教育质量与水平前瞻[J].清华大学教育研究,2011,(1):33-39.
1.市场对GIS人才的素质要求
随着我国市场经济的深入和经济全球化步伐加快,大量的外国企业、公司纷纷涌入,外向型企业急剧增加,国内外市场竞争日益激烈,国内外经济大环境的不断变化,需要高校培养出适应市场竞争和国际化发展需要的人才,尤其需要外语水平和在其专业上的应用能力。实施双语教学可以提高学生的外语水平,增强学生在就业市场的竞争能力。
2.课程自身特点的要求
GIS的理论和技术具有内容更新快、时效性强的特点[1]。当将发达的西方国家先进的理论和技术翻译后写进教科书拿到课堂上时,有的内容已经变得陈旧和过时了。实施双语教学可以使用最新的外文教材和资料,有效地解决这一问题。
3.课程教学改革的要求
长期以来,专业课程的教学和学生外语水平的提高相分离。一方面,学生在外语学习上是为了大学的过级考试,忽视了专业课外语能力的培养;另一方面专业课教师在教学中忽视外语工具的应用,不重视自身外语水平的提高。目前,高校的许多专业课程都进行了双语教学的试点工作,使学生将专业知识的掌握和外语水平的提高融为一体,重视学生使用外语工具进行交流能力的培养,把学生真正培养成为具有较高综合素养的有用人才。
二、地理信息系统课程中进行双语教学的可行性
1.教师外语水平不断提高
任课教师是教学过程的主导,要求教师不仅精通专业知识,而且要求外语水平高。我系不断提高教师的英语水平,通过多渠道提高教师的英语综合运用能力,如选送教师进修英语、出国培训等,为GIS课程双语教学的开展提供了有力保障。
2.学生外语水平提高和学习兴趣增强
就业市场的压力和学校的高度重视,使得学生的外语学习自觉性增强,通过报纸、杂志和影视等各种途径来获取外文资料,增强自身外语水平。在专业课程中使用双语教学,提高了学生的学习兴趣和积极性,为双语教学的实施提供了有利条件。
3.优良的教学条件和教学环境
在现有基本教材的基础上通过与国内外兄弟院校的学科交流,加强了GIS课程的教学资料的建设。针对学生的特点和培养目标的要求,结合教学实践,编写了专业外语等教学辅导教材。充分改善教学条件,利用多媒体教学软件开发的多媒体双语教学课件,教学效果良好,实验方便。
三、加强双语教学的具体实施
1.教学内容改革
我们采用的双语教学内容具有以下特点:
(1)对GIS中基础地理、数学模型、测绘理论和计算机的知识描述在占有大量外文资料的基础上,应该详细、透彻。在教学内容中增加了地理基础知识和计算机应用的有关理论知识。
(2)对GIS发展较快的领域,如互联网GIS、三维GIS、时态GIS等[2],在双语教学内容中适当体现,对于知识更新速度快的内容及时更新和补充。
(3)突出了GIS实践的应用,增强了动手操作能力。
2.教学方法改革
双语教学过程中使用大量GIS实例和新闻记者材料,教学方法也应革新。
(1)重视教学过程。双语教学过程中要落实好课前预习、课堂教学和课后辅导复习三个教学环节。课前预习环节:课前教师要引导学生预习课堂授课内容,对教学内容的难点、重点予以明确,介绍并解释本章节所涉及的专业术语和关键词,扫清阅读障碍。课堂教学环节:双语教学效果和教学目的能否达到的关键环节。首先是教学内容以知识点带知识面,逐步扩展开来。在教学中,英语的使用由关键词汇到词组再到语句,层层渗透,逐渐扩展。其次,开始时讲授简单的内容和知识介绍,以汉语讲授为主、英语解释为辅[3]。随后逐渐过渡到以英语讲授为主、汉语解释为辅。最后再到全部使用英语。课后辅导复习环节:针对学生个体差异,因材施教。课堂接受能力弱的学生,教师要给予课后辅导,让学生在课后自己阅读。
(2)探索新的双语教学方法。双语课堂讨论教学方法。课堂教学前,教师就本章节内容设计专题问题讨论,以创造思维活跃的课堂环境和学术氛围,使学生思路开阔、思想活跃。学生通过课下英文资料搜集和文稿组织,在课堂上发表对问题的看法和建议,教师以组织人和指导者阐述自己在该问题方面的理解。学生使用英语口语和专业词汇发表见解。值得商榷的问题,大家共同讨论。这种教学方法有利于双语口语训练和专业问题的解决。
双语案例教学方法[4]。GIS是理论性与实践性都很强的学科[5],现行GIS教材在理论性解释方面很强,具体的实例、案例却很少,很容易让学生感到过于抽象。为使学生应用所学的知识能够很快解决实际问题,我们借鉴了MBA的教学经验,应用案例教学方法。在教学的各个环节应用较多的例子来辅助双语教学,并提供完整的英文设计文档供学生参考。
双语教学改革是高校教学工作的一个重要组成部分。通过GIS课程双语教学改革,提高了教师的教学质量和学生的学习质量。学生通过GIS双语课程的学习,掌握了GIS的基本理论、基本方法和基本技能,锻炼了运用英语口语进行专业交流的能力,培养了自身的知识应用能力和知识创新能力。同时,任课教师也积累了GIS课程双语教学改革的经验,取得了教学改革的成果。
参考文献:
[1]陈健飞译.地理信息系统导论[M].北京:科学出版社,2005.
[2]张新长,赵元,张启春.我国大学GIS课程教学改革的思考与研究[J].地理信息世界,2003,1(4):23-26.
要培养高素质的人才,就必须构建合理的课程体系和课程设置方案。什么样的课程体系是合理的,什么样的课程是学生所需要的,这是高校地理科学类专业人才培养所面临的一个重要问题。不同类型的高校在师资力量、硬件设施等方面各有特色,这就决定各高校地理科学类专业人才培养目标、内容等方面必须要有自己的特色,否则无法向社会输送更多的、合格的专业人才。目前,大部分高校均按专业招生、培养,也有部分院校按大类招生,分类培养,而地理科学类专业还没有成熟的课程体系和课程设置计划。本文试图根据高校的特色和地理科学类专业本身的特点,结合本校近5年来的实践,对地理科学类专业课程体系建设和课程设置进行一些研究,以期促进地理科学类专业人培养。
一、课程体系建设的依据
进入21世纪以来,高校大力推行素质教育,重基础、重能力、重创新、‘淡化专业方向已是大势所趋。正是在这种背景下,地理科学类专业按大类培养人才成为必然。
地理科学类专业采用重基础、宽口径、注重实践技能的培养模式,培养德智体美全面发展,具备扎实的地理学专业基础、城乡规划及地理信息系统基本理论、基本方法和基本技能,符合21世纪社会、经济、科技发展要求,适应资源环境与城乡规划管理以及遥感与地理信息技术等专业机构需要的专门人才。具体而言,gis专业合格本科毕业生能够胜任城市、区域、资源、环境、交通、人口、房地产、基础设施等领域与地理信息产业有关的技术应用与开发、生产管理等工作;具备较好的科研潜质能力的优秀本科毕业生,可通过推荐免试或考试录取为高校或科研机构的硕士研究生,继续深造。资源环境与城乡规划管理专业本科毕业生具备地理学和城乡规划、资源管理等相关应用领域宽广的基本理论、基本知识和基本技能,适合到规划、国土、环保、城建、旅游、房地产等部门工作,或到科研部门、高等和中等学校从事相关科学研究或教学工作。
二、课程体系构建原则
地理科学类专业本科教育既不同于职业教育,也不同于研究生教育。它既要求学生具有扎实的专业背景知识,又要求学生有较强的实践动手能力,其职业定向性比较强,大多数学生毕业后都要在社会相应领域从事与自己专业知识相关的职业活动,为社会服务。本科阶段的实习,既要求学生实习专业的基本知识、基本理论,更要比较熟练地掌握从事专业活动的基本技能,还要为将来研究生阶段和继续学习打下较好的研究基础。因此,在目前就业竞争越来越激烈的形势下,课程体系的建设、课程的设置要和职业需要尽量缩小差距,以有利于学生将来的发展。
课程体系构建的根本目的是向学生提供一套比较完整的符合专业需求的知识能力结构。地理科学类专业应突出地理学的大背景,也更需要加强相关主干学科的专业知识、专业应用技术与技能,注重综合培养学生思维能力、动手能力和一定的科学研究能力。地理科学类专业课程体系构建应该以市场需求为导向,按照加强基础、拓宽专业口径、强化能力培养、注重素质教育、增强适应性的基本思路,培养具有创新潜能和协作精神的高素质复合应用型专门人才。因此,地理科学类专业课程体系构建具体应考虑以下几个原则:(1)应是培养目标和促进培养目标的充分体现:(2)既要考虑地理科学这个大背景,又要充分考虑资源环境与城乡规划管理、地理信息系统这两个专业特点以及发展需求;(3)应满足学生的就业需求并为继续深造打下坚实的基础;(4)有利于学生形成合理的知识、能力和素质结构;(5)应考虑加强专业基础课程和专业课程的教学,提高学生的专业水平;(6)必须加强实践课程的分量,注重学生应用能力的培养。
三、地理n-学类专业课程体系构建及课程设置
1.课程体系的系统结构及特点
课程体系是一个具有特定功能、开放性的知识与技能的概念组合体系。其系统结构的形成不仅要使所包含的专业基础课、专业理论课、专业技能课、专业应用课等形成相互联系的统一整体;而且还必须正确地反映培养目标和专业要求,反映科学技术发展的现状和趋势,符合学制及学时限制。前者是课程体系内各门具体课程的相互联系,称为课程体系的内部结构;后者是课程体系形成的环境条件和制订依据,即为课程体系的外部环境。环境制约着系统,系统要适应环境:功能决定于结构,结构要适应功能。这二者的相互作用称为课程体系的系统结构模式(见图1)。
建立课程体系的系统结构模式,要求在以下两方面进行分析:(1)课程体系形成的环境条件和制订依据;(2)课程体系的内部结构。在此基础上建设与相应科技发展、社会需求相适应,功能最优、体系先进、内容完整的课程体系。
2.地理科学类专业课程体系构建方案
构建结构化的课程体系,突出分段式和个性化培养。按照综合化与个性化相统筹的原则,改革课程体系,构建文化素质教育课程、学科基础课程、专业发展课程和个性化课程“四位一体”的结构化课程体系。
构建系列化的文化素质教育课程体系,注重学生的综合素质培养。学科类型相同或相近的专业,强调大类培养,构建基础性的课程体系,注重学生的宽口径发展。根据专业培养目标定位,设置专业发展课程,注重理论学习与实践训练的统一。根据学生多样化发展需要和社会现实需求,设置个性化课程,注重学生兴趣和特长发展。同时还鼓励学生根据自身学习和实际,辅修双学位,拓展知识面。
可以实施“1.5+1.5+1”分段式培养。前1.5年前主要开设文化素质教育课程和学科基础核心课程,突出学生的综合素质、大类核心的基础知识和学习习惯的培养;中间1.5年主要开设学科基础课程和专业发展必修课程,突出学生的专业知识、学生能力、探究能力的培养;最后1年主要开设专业发展选修课程和个性化课程,突出学生的多样化培养和特长发展。
转贴于
要注意强化实践教学,根据专业培养目标定位,完善实验实践教学体系。实践性课程教学是地理科学类专业课程体系的重要组成部分,它包括专业课程实习实践、课程野外综合实习、专业综合实习、毕业论文(设计)和社会实践等。专业综合实习、毕业论文(设计)可以利用学校教学实验基地,社会实践则需要建立社会实习基地,利用社会资源进行实践能力的培养,不断提高学生的综合技能和创新能力。
基于对地理科学类专业课程体系建设的主要原则,笔者提出该类专业课程体系的构建方案(见图2)。该构建方案包括文化素质教育课程群、学科基础课程群、专业发展课程群、选修课程群和专业实践课程群5个课程群,每个课程群又包括若干课程类。
3.课程设置
根据前述课程体系建设依据和原则,结合本校实践,笔者提出高等地理科学类非师范专业的课程设置具体方案(见下表)。
4.课程体系及课程设置的特点
(1)突出地理科学类专业综合性的特点。上述课程设置突出了地理科学类专业按大类培养的特点。地理科学类专业牵涉面广,主要涉及地理学、数学、计算机科学等学科,同时与空间科学、信息科学、环境科学等学科紧密联系。为此,本课程体系除涉及公共课和数学基础外,涉及自然地理学、区域分析与区域地理、地图学、测量学、地理信息系统、遥感科学等有关课程。通过这些课程的学习,使学生对现代地理学的主要学科构成、基础知识等有一个比较综合的学习,为后续专业课程的学习打下坚实的基础。
(2)充分考虑各自的专业特性以及发展需求。虽然gis专业和规划专业均属于地理科学类专业,但它们又各有特点。gis专业具有比较明显的技术性特点,对计算机技术等有较高的要求;而规划专业又与资源科学、环境科学、经济学、管理学、城市规划等学科紧密联系。因此,该课程体系充分考虑了专业发展需要。
(3)注重应用能力的培养。课程设置方案非常重视地理科学类专业应用性强的特点,十分重视对学生能力的培养。针对地理科学类专业学生,在修完相应的学科基础课程的基础上,根据个人兴趣和将来发展需要,选择相应的应用课程。
1、软件工程。专业介绍:软件工程专业以计算机科学与技术学科为基础,强调软件开发的工程性,使学生在掌握计算机科学与技术方面知识和技能的基础上熟练掌握从事软件需求分析、软件设计、软件测试、软件维护和软件项目管理等工作所必需的基础知识、基本方法和基本技能,突出对学生专业知识和专业技能的培养,培养能够从事软件开发、测试、维护和软件项目管理的高级专门人才。培养要求:本专业是培养适应计算机应用学科的发展,特别是软件产业的发展,具备计算机软件的基础理论、基本知识和基本技能,具有用软件工程的思想、方法和技术来分析、设计和实现计算机软件系统的能力,毕业后能在IT行业、科研机构、企事业中从事计算机应用软件系统的开发和研制的高级软件工程技术人才。就业方向:本专业学生毕业后可以从事各级各类企事业单位的办公自动化处理、计算机安装与维护、网页制作、计算机网络和专业服务器的维护管理和开发工作、动态商务网站开发与管理、软件测试与开发及计算机相关设备的商品贸易等方面的有关工作。除考取国内外名牌大学研究生外,主要毕业去向是计算机软件专业公司﹑信息咨询公司﹑以及金融等其它独资、合资企业。
2、通信与信息系统。研究方向:新一代通信网络、光纤宽带通信网、网络探测和网络管理、移动通信、宽带/高速无线通信、卫星通信、专用无线通信系统、网络与信息安全、电子商务、通信抗干扰系统、电子对抗系统、指挥自动化系统、卫星遥感系统、信息编码与信号传输、语音与图像处理及多媒体通信技术、通信信号处理、自适应信号处理、语音信号处理、图象处理等。培养目标:本专业研究生能从事通信、信息科学及相关领域的科研开发与教学工作;较为熟练地掌握一门外国语,以便进行学术研讨;能在本学科及相关学科领域独立开展工作。专业特色:通信与信息系统是一级学科信息与通信工程下设的二级学科。该专业是现代高新技术的重要组成部分,是信息社会的主要支柱,是国民经济高速发展的前提,国家的神经系统和命脉。现代通信与信息技术正影响着我们生活的方方面面。
3、地图学与地理信息系统。专业介绍:地理信息系统(geographic information system或 geo-information system,简称GIS)有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。培养要求:本专业根据地图学、遥感和地理信息系统在国内外的最新研究成果、发展趋势和相关的技术应用需求,设立了资源与环境信息系统、地理空间与地理过程模拟、网络GIS及地图制图等研究方向,培养环节包括课程学习、教学实践、学术活动、科学研究、系统开发及学位论文等。就业前景:随着国家近几年的扩招比例逐渐增大,高校毕业生就业难的问题已经存在, GIS专业的学生数量也在不断增加,就业压力也是不言而喻的。学生们应该认识到当前的大形势,然后正确定位。现在的各行业在未来都不能不应用GIS,科研地学研究,车船导航定位,军事指挥,救灾抢险,城市规划,旅游,只要是你能想到的没有不能和GIS扯上关系的!应用如此之广,为毕业生提供更多的就业机会。
4、电子与通信工程。专业介绍:电子通信工程英文名为Electronics and Communication Engineering,是电子科学与技术和信息技术相结合,构建现代信息社会的工程领域,利用电子科学与技术和信息技术的基本理论解决电子元器件、集成电路、电子控制、仪器仪表、计算机设计与制造及与电子和通信工程相关领域的技术问题,研究电子信息的检测、传输、交换、处理和显示的理论和技术。研究方向:电子与通信工程专业研究内容包括信息传输、信息交换、信息处理、信号检测、集成电路设计与制造、电子元器件、微波与天线、仪器仪表技术、计算机工程与应用等。就业方向:学生毕业后可在通信企事业单位从事通信网络的设计和维护工作,并能从事通信系统的建设、监理及通信设备的生产、营销等方面工作。
(来源:文章屋网 )
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)32-0269-02
随着计算机科学与技术、地理科学、测绘科学等相关学科的发展,地理信息系统(Geographical Information System,GIS)作为对空间信息进行采集、存储、管理、分析、可视化以及的技术和工具,受到广泛的重视,发展迅速。GIS技能的培养对于地理科学专业学生掌握现代地理学研究方法和手段,解决地理学相关问题,提供了良好的专业素养和专业基础,对地理科学专业应用型人才培养,具有重要的意义。
一、研究背景及意义
党的十报告提出要加快发展现代职业教育,推动高等教育内涵式发展。十八届三中全会决定提出,要深化教育领域综合改革,加快现代职业教育体系建设,深化产教融合、校企合作,培养高素质劳动者和技能型人才。根据教育部对新建地方本科院校进行分类管理和构建高等教育职教体系的战略部署,贵州工程应用技术学院结合贵州省、毕节试验区产业结构调整与发展需要和学校实际,由单一的传统类师范院校向多科型应用技术大学转型发展。
作为传统师范类专业的地理科学专业,在此背景下,如何培养适应地方经济社会发展所需的地理科学类高级应用型技术人才,是地理科学专业转型发展所必须回答的问题。本文以贵州工程应用技术学院为例,探讨了传统地方高师类院校地理科学专业学生GIS技能培养教学改革,为地方高校转型发展中地理科学专业转型发展提供了思路和参考。
二、地方高校转型发展中地理科学专业GIS技能培养现状分析
在地方高校转型发展中,贵州工程应用技术学院与其他转型发展中的地方高校一样,存在着诸多问题。主要体现在以下几个方面。
1.师资队伍整体水平不高,结构不合理问题较为突出。我校地理科学专业自1990年开始筹建,1993年开办地理教育专科专业,2006年开办地理科学本科专业。本科办学时间短,其中负责GIS课程教学的专任教师两人,且均为中级职称,由于我校地理科学专业一直致力为地方培养地理教育工作者,对于GIS技能的培养重视不够,学生掌握GIS技能,解决地理学相关问题的能力还相对比较薄弱。
2.学生基础差、底子薄,缺乏学习的主动性和自觉性。我校地理科学专业学生85%来自贵州省毕节市,另有10%左右来自贵州省其他地州市。由于毕节地处乌蒙山区集中连片特困地区,基础教育较为薄弱,学生对于现代信息技术掌握水平较低。而GIS技能的培养依托计算机应用能力,而学生计算机应用能力较弱,又打消了学生学习的主动性和自觉性。学生信息技术能力的短板制约了学生GIS技能的提高。
3.教学仪器设备不足,课程体系不够完整。目前我校地理信息系统实验室教学设备主要是计算机以及相关专业软件。其中2010年得到中央财政支持新购置实验用计算机45台,其他如工程扫描仪、绘图仪、全站仪等设备均购置于2003年前后,设备较为老旧,部分已不能使用。对于地理科学专业学生来说,GIS课程一般开设于第五学期,作为GIS的前期课程和后续课程大部分以选修课形式开出,部分学生避难就易,导致GIS课程不能很好地与其他课程形成良好的学科体系。学生在学习过程中,往往只是学习了GIS基础课程,不能很好地将其应用于解决地理科学问题。
4.考核机制不健全,与社会应用相脱节,无法学以致用。GIS课程考核在2009、2011版教学大纲中,考核方式主要是闭卷考试,学生成绩最终由平时成绩(平时作业、提问、考勤等)×10%+期中测试(一般采取开卷考核方式)×20%+期末闭卷考试×70%组成。由于考试形式的限制,闭卷考试试卷主要考查学生的理论知识掌握情况,无法真正体现学生实践及应用能力,同时期中测试多采取开卷考核方式进行,期中测试成绩与期末考核成绩相差较大,部分学生也只是临近期末考试前突击背诵,导致出现考完即忘、无法深入理解的情况。
5.课程实验教材使用不合理,缺乏合适的实验素材。GIS课程是实践性较强的课程,GIS实践能力是GIS技能培养的重要方面,实验教学是决定GIS课程教学质量的关键步骤,同时也是学生能力培养的重要环节。我校地理信息系统实验教程采用的是2000年高等教育出版社出版的《地理信息系统实习教程》,该教程版本较为陈旧,实验内容不太适应于当今GIS技术的迅猛发展,并且多以基础性、验证性实验为主,与实际生产中GIS应用相脱节。由于缺乏较为实用的实验教程,学生无法通过实验教程掌握相关实践知识和能力。
三、GIS技能培养模式及教学改革探究
基于我校地理科学专业学生的实际情况,结合我校转型发展以及地理信息系统和地理信息系统实验课程教学的实际情况,在现有条件下,明确人才培养目标,通过理论与实践相结合的教学方式,以培养应用型、技能型地理科学人才为导向,积极引导学生拓宽视野,通过鼓励学生参与大学生课外科研活动、全国GIS技能大赛等方式,努力提高学生实际动手能力,培养学生解决实际问题的能力。
1.构建了“理论+实验+实践+应用”的四维一体课程教学模式。为提高学生的动手能力,改革教学手段和方法,以GIS技能培养为目标,从GIS理论与实践教学相结合的角度,构建了旨在促进学生专业理论学习和实践素质培养相结合的“GIS四维一体教学模式”,即“理论+实验+实践+应用”的课程体系下多层次、多模式的教学改革和实践。
“GIS四维一体教学模式”实现了理论是基础、实验是保障、实践是重点、应用是根本的地理类高素质应用型和技能型人才培养模式。在理论课堂教学方式上,打破了传统的灌输式和过分偏重讲授的教学方法,采取了讲解、演示、课堂讨论、案例教学等多种形式相结合的教学方式;实施互助式学习、启发式教学等教学模式启发学生的思维;注重理论联系实际的教学方法,培养学生学以致用,引导学生培养创新、创造能力。在实验课堂教学过程中,注重理论与实验相结合的教学方法,用实验进一步验证理论,使学生通过实际动手操作,进一步理解和掌握理论知识,达到理论指导实验,实验促进理论知识的掌握的目的。在实践环节,主要是通过积极引导学生申报各级各类大学生课外科研活动项目,鼓励学生参加诸如全国GIS技能大赛等方式,让学生学有所用。通过实践环节,进一步加深对理论和实验知识的理解和应用。
2.教学方法与教学手段的改革。GIS理论课程通过设计制作相关多媒体课件,辅以图片、视频等多媒体素材,使学生可以直观获取专业知识。通过启发式教学、互动式教学,及时将学生学习信息反馈给教师。授课过程中积极将本学科相关实际应用、发展现状及研究热点问题穿插于教学过程,使学生不止学习了书本知识,还了解了其具体应用和发展的情况,加深了学生的理解,提高了学生的学习兴趣。
3.构建系统化的实践教学体系,强化实验课教学,增强学生的实践能力。在GIS教学中选择较为权威、优良的理论教材的同时,注重实验教材的选取。实验课教学,以理论课程中的有关内容为主线,时间安排也一般与理论课教学穿行,目的是使学生加深理解理论课堂教学中的相关理论、知识和基本技术方法,并熟悉GIS软件工具的使用与操作等。
4.综合运用多渠道拓展学生思维。充分利用多媒体技术、网络技术等,将几个专业网站、论坛与学生一起分享,及时将本专业、本学科相关新闻和热点问题与学生进行交流和探讨,促进学生和教师之间的交流,开拓学生的视野。
5.改革考试考核方式。为科学反映教学的效果,将学生学习过程的考查与最终考试挂钩,将理论和实验考核相结合。学习过程中的考查主要以学生出勤率、课后作业为主、课程笔记、读书笔记、科技论文等为主;期末考试命题改变了以往只考查理论部分,现在的考试过程中增加了实际应用能力的考核以及学科发展方向、研究热点问题的考核。
四、结语
本文从传统地方高师类院校转型发展实际出发,结合社会经济发展需要以及地理科学专业自身特点,探讨了地理科学专业转型发展过程中,学生的GIS技能培养以及为进行GIS技能培养所进行的相关教学改革。以“四维一体教学模式”为核心,加以教学及考核方式的转变,在实际教学过程中取得了一定的成绩,学生GIS技能有所提高。
参考文献:
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[3]龙毅,汤国安,闾国年.立体化教学模式的GIS国家级精品课程建设[J].测绘通报,2006,(12):69-72.
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[5]盛业华,郭达志,杜培军,等.“地理信息系统”课程教育的实践与思考[J].测绘通报,2000,(6):40-42.
从于斯为“剩”到于斯为“威”
武汉理工大学高凌峰
主干课程:地理学、环境科学、管理科学
文韬“理”略,随浪而起一叶舟
资源环境与城乡规划专业于1999年才出现在中国的高校,到我报专业志愿时不过十年有余。这个专业看似是伴随中国城乡发展以及资源问题大浪而冲上浪尖的扁舟,但是由于改革开放以来中国政策的逐步放宽,一切以社会的高速发展为基本点,对于城市的膨胀化扩张、资源的粗放利用以及农村在社会发展中的问题都未予以足够重视,所以这个专业直至我报考时也没有被普遍看好,当时有种“于斯为剩”之感。
随着大学学习的逐步进行,时间车轮带动着的社会形势也在逐步发生变化。而今,随着新农村建设的兴盛,城市职能的完善,资源的集约式利用,越来越多的社会形势倾向到这个专业。所以当初的“于斯为剩”虽不能完全说是“于斯为盛”,但是未来的形势走势和社会的期望使得这一天不再遥远。
课堂内外,地理学架起学科桥
资源环境与城乡规划管理专业在有些高校是文理兼收的,不过我们学校只招收理科生。不同学校在这一专业培养上也有不同的侧重点,有些高校侧重规划管理,也有些侧重建筑类,但是包括我们学校在内的大多数高校还是侧重地理学。我们虽是理科生,但是地理学的基础知识还是必须具备的。
大学学习之初还是在于基础课程的学习。之后的专业课(主要是地理学)则贯穿了环境学科和管理学科。具体的专业课程有自然地理学、经济地理学、地图学、遥感应用、地理信息系统技术、区域规划、资源环境信息系统等。在实验课方面,本专业学生是在基于。数字地球信息技术的资源环境与城乡规划管理基本理论和基本知识,在autoead,arcgis等专业软件下完成区域分析与规划,资源的统筹安排和管理。
大学的专业课程多而杂,我开始的时候对大学专业摸不着头脑,总是感觉自己涉猎面窄,所以经常泡图书馆。后来发现笃行的学习是积累基础知识的必要途径,只有具备更多的知识积累,才能在未来的规划中统筹兼顾,站在一个高点上进行全面的分析。
职来职往,昂首迎社会大潮
现在很多学校都建立了该专业的硕士点,并在该专业的教育上有了长足的进步,所以本科毕业后选择继续读研深造是很多学生倾心的道路。就业问题是很多学生关心的问题,我也不例外,虽然对这个专业逐渐喜爱,但是未来的就业前景才是我在这个专业上能走多远的关键。资源环境与城乡规划管理专业在最初主要是依附于该专业的附属学科来就业,并没有固定的方向,例如地理信息系统方向的区域规划和设计。随着社会对于该专业的认识和认可,目前该专业的毕业学生也逐渐走入房地产、各规划局下属的设计院。同时据我了解。国土资源局、规划局在公务员的招考方向上也逐渐扩大资源环境与城乡规划管理专业的比例,这就为本专业的同学在规划方面提供了更为广阔的平台。该专业正以崭新的姿态迎接社会的就业大潮,并步步登高。
拥有资源环境与城乡规划管理专业国家特色专业院校名单:中山大学、北京联合大学、中南林业科技大学、河北师范大学、西北大学、池州学院。
测绘工程
实体与虚拟的碰撞
西南交通大学 张芳
主干课程:地理学、测绘科学与技术
专业与方向的结合
测绘工程专业,是测量与绘图专业的简称,它是一门专业性很强的综合学科,既有主干学科的支持,又有众多相关学科的支持。本专业主要是研究空间、电子、信息、激光、惯性等科学的基本理论和技术,并研究利用这些技术测定地球与其他星体形状、建筑物(构筑物)的三维特征及其与指定参考系的关系,研究这些技术在工程、工业和人类生活中应用的基本理论与方法。该专业主要是培养能掌握空间信息获取、处理、分析、表达与应用的基本原理与方法,掌握现代空间测量技术、数字摄影测量与遥感技术、地理信息系统与地图学的基本理论,具有坚实的数学、外语、计算机应用基础和良好业务素质,具备地面测量、空间测量、海洋测量、摄影测量与遥感等方面的知识,能在国民经济各部门从事国家基础测绘建设、国土资源考察调查、环境保护与灾害预防及地球动力学等领域从事研究、管理、教学等方面的高级测绘科技专业人才与管理人才。
大部分高等院校开设的测绘工程专业在本科阶段并不进行专业细分,只是在培养方向上有所侧重。如果对测绘工程专业进行专业培养方向细分的话,它大致包括:大地测量学,主要研究和测定地球的形状、大小和地球重力场,以及地面点的几何位置的理论和方法;工程测量学,研究工程建设中设计、施工和管理各阶段测量工作;海洋测绘,以海洋水体和海底为对象,研究海洋地位、测定海洋大地水准面和平均海面、海底和海面地形、海洋重力以及海洋磁力、海洋环境等自然和社会信息的地理分布及其编制各种海图的理论技术的学科;地图制图学,研究地图及编制和应用的一门学科;摄影测量学,摄影测量指的是通过影像研究信息的获取、处理、提取和成果表达的一门信息科学。同样是测绘工程专业,却有如此多的专业培养方向。因此各位同学在选择报考本专业的日寸候一定要搞清楚所报院校的测绘工程专业到底侧重哪一方面,然后再根据自身兴趣进行选择。
脑力与体力的考验
该专业的主干学科是地理学和测绘科学与技术,主要课程包括矿山测量学、测量学、误差理论与测量平差、大地控制测量学、摄影测量学、数字图像处理、遥感原理与应用、地图投影、计算机制图、地理信息系统原理等。测绘工程专业大部分同学都有同一个感受,那就是该专业的课程较难学懂,对逻辑思维能力、绘图能力、动手实践能力等都有相当严格的要求。并且值得注意的是,该专业与地理、地球的关联紧密,不喜欢地理学科、空间思维能力较差的考生报考该专业日寸需谨慎。并且,考虑到就业问题,近年来该专业招收的女生数量越来越少,测绘主要是野外作业,较为艰苦、对体力有一定要求,女性从事相关工作确实有诸多不便。因此,女生报考测绘工程专业时也要谨慎。不仅要考虑兴趣爱好,还要考虑毕业后的就业问题。
机遇与挑战的竞技
测绘工程专业作为一门工科专业,其在教学中学生的实践占了相当大的比重,需要学生自己拥有较强的动手能力,是产学研一体的专业,科研成果能够较快地转化为生产力。整体而言,测绘工程专业的就业前景广阔,随着我国国民经济的发展,国家对测绘专业人才的需求量越来越大,各种工程施工、桥梁、隧道、城市规划、农林、矿上等都需要大量的专业测绘人才。就一般的测绘单位而言,测绘专业学生都比较容易进入其中。但是特别专业的测绘类事业单位,例如测绘院设计院,或是铁道第一、二、三、四勘察设计院,对于测绘人才的学历、专业性要求都很高,本科毕业的测绘专业学生想进去还是比较困难的。毕竟随着国家测绘局更名为测绘地理信息局,今后测绘将向地理信息方向转变,对测绘人才的要求越来越高。在读研成为一种趋势的情况下,测绘工程专业的学生为了进好一点的事业单位,保研考研的越来越多,考研人数接近了三分之一。
拥有测绘工程专业国家特色专业院校名单:中国矿业大学、武汉大学、中南大学、辽宁工程技术大学、山东科技大学、河南理工大学、西安科技大学,黑龙江工程学院。
地理信息系统
信息社会无所不能
武汉理工大学 吕乐乐
主干课程:地理学、地理信息系统基础
念念念,与你痴痴怨怨
时间是单车,回忆是背景,每当一个人,蓦然回首时,才发现那里有多么刻骨铭心的回忆,而我也是在那个时候喜欢上了地理。或许只是爱屋及乌,因为一个可爱的地理老师,记得每次考试的时候,老师都会开玩笑地对我们说上一句“某些同学的脑袋偏转的角度可不要超过黄赤交角啊!”高考之后,作为理科生的我曾经徘徊犹豫,但当了解到大学里还有一门“地理信息系统”的理科专业并且只招收理科生后,便和她结下了不解之缘。念念念,与你痴痴怨怨,但无怨无悔。
人类一直有一个伟大的梦想,用一种方法,把世间的万事万物管理起来。如果你也有这样一个梦想,那么加入我们吧。我们被世人称为GISer,我们的专业便是GIS(Geographic Information System)地理信息系统。
叹叹叹,爱你难上加难
大学的第一堂课是专业导论。系主任为我们介绍了地理信息系统这个专业的具体内容,这才揭开了她神秘的面纱。简单来说,地理信息系统就是把地图信息存储到计算机里,制成电子地图,使人们通过计算机迅速查询到目标。比如,应用这种技术可以制成城市电子地图,我们在查询公共汽车路线时,只需输入起点和终点的名称,就可以查询出相关车次,并获取沿途经过的道路和换乘车站等相关信息和地图。又比如地理信息系统可以神奇地应用在医学上,运用地理信息系统的手段制作血管分布图、器官的内部结构图,可以非常直观地反映出人体各部位的位置关系,所以她也被作为强大的辅助医疗手段。
地理信息系统的实用价值很大,可以广泛应用于各行各业,只有你想不到,没有她做不到。地理信息系统强大的能力让我彻彻底底地折服,但这种强大却是需要付出十倍的努力来钻研、学习。大一的课程除了高等数学、大学物理等公共必修课之外,还有自然地理学,人文地理学,经济地理学等一系列的地理课程。而大二的课程却让我对自己在这门专业的发展失去了信心。我的数学不是很好,而且计算机方面的知识也掌握得不是很理想。还记得专业导论课上系主任说:“这门专业是建立在地理学基础上,以计算机技术为主要辅助手段,集地理学、计算机、遥感技术和地图学于一体的边缘学科”。当时我还不以为意,但最终却成为了我攀登专业高峰的一大拦路虎。此时的我才发现地理信息系统不只是地理学,同时也是一门高深的计算机学。叹叹叹,爱你难上加难,但始终不渝。
恋恋恋,如斯戚戚莞颜
然而不经历风雨怎能见彩虹,当我们根据数据信息一点点分析、提取,最后完成一张张美观实用的电子地图后(如湖北省综合竞争力评价专题图、武汉市土地利用分级图),心里别提有多骄傲了;当我们使用自己通过AE(ArcGisEnginc一套完备的嵌入式GIS组件和工具库,用来开发GIS软件)开发出来的PC应用程序时,心里不由美滋滋的;当我们使用着全站仪、经纬仪等测量工具时,瞥到路上同学好奇的眼神时,不禁有些自得。
尽管地理信息系统是近20年来新兴的一门学科,但信息革命的浪潮方兴未艾,作为信息产业重要组成部分的地理信息系统必将获得巨大的发展。本科毕业之后,同学们可以在城市、区域、资源、环境、人口、交通、土地、规划管理等领域的政府部门、设计院所、公司等从事与地理信息系统有关的应用研究、技术开发、生产管理和行政管理等工作。
如今的我已经大三了,面临着考研和工作的选择,最终我还是选择继续和地理一起奋斗下去,将专业知识学得更加扎实。恋恋恋,如斯戚戚莞颜,做一个成功的GISer!
拥有地理信息系统专业国家特色专业院校名单:南京师范大学、首都师范大学、武汉大学、滁州学院、广西师范学院。
遥感科学与技术
遥之千里,感在咫尺
西南交通大学何小飞
主干课程:地理学、遥感科学与技术、信息科学
应运而生的遥感技术
“测山川之形以知理,量地岳之貌而晓义”,自古以来,人们在对自然的认识当中,地图是很好的媒介,它是实际地表的微缩景观,形象而又简洁地表达了人们对自然的认识。然而最初,地图获取的过程相当困难,要走遍高山平原、跨越沟谷河流,以亲身所到之处来绘制地图,条件极其艰苦,效率也极其低下;随着科学的日益进步,对信息获取的要求越来越高,传统的方法只能望尘莫及,一种新的技术应运而生,那就是——遥感(Remote Sen—sing)o
这项“神秘”的技术到底是什么呢?顾名思义,即遥远的感知。就像千里眼、顺风耳一样,无需接触物体表面,就可以获取它的相关信息。涉猎过地理方面知识的同学可能听说过“3s”技术(即GPS——全球定位系统,RS——遥感,GIS——地理信息系统),GPS和RS都是获取地物目标信息的一种工具和手段,GIS则是将它们获取的信息进行处理、分析、应用和管理。虽然目前大多数院校将3S分别设为三个专业,但是其联系是十分紧密的,选择任何一个,必然会对其余两个有所涉猎。
庞大的“家族成员”
遥感科学与技术专业旨在培养具备遥感和信息工程的基本理论、基本知识和基本技能,具有卫星遥感平台、传感器技术、信息获取、遥感数据处理、多传感器数据匹配和融合、图像自动解译技术和虚拟仿真的基本技术与方法,能够在城市规划、农业、林业、水利、电力、交通、军事、地质、测绘、环境、海洋等各类遥感领域从事遥感电子设备与系统研制、应用系统和系统集成的建设与开发,以及有关空间信息系统和管理信息系统的建设和应用高级专门人才。本专业需要学生掌握摄影测量、遥感、GIS的基本原理、知识,了解具体的作业流程;掌握数字化地形图的测量、绘制的基本技能,熟悉遥感图像解译的基本过程;具备一定的编程、分析能力,培养严谨的科学态度以及熟练使用专业相关的软件。
遥感科学与技术是一个大家族,按照不同的依据有不同的分类:按平台可以分为地面遥感、航空遥感、航天遥感:按应用可以分为气象遥感、农业遥感、资源遥感、海洋遥感、地质遥感等。在全国高校中,武汉大学的遥感科学与技术专业名列前茅,其专业分化较细,涉及遥感技术的方方面面;浙江大学的农业遥感、中国地质大学的资源环境遥感都很有名。其次像同济大学、北京大学、中国矿业大学等也开设了相关专业,只是每个大学的方向不同,在此不一一赘述。我所在的西南交通大学遥感科学与技术专业主要侧重于测绘,即利用遥感技术如何获取地表信息,监测地表的动态变化。比较有名的是INSAR(合成孔径雷达干涉)、Close Range(近景摄影测量)、无人机航摄技术、沉降观测等都在国民建设中得到广泛应用,发挥着重要的作用。
专业现状,小、精、新
测绘与遥感主要关注的是地球表面的信息,当然如果你对地理知识很熟悉,那学习的时候可能理解更快。也更有兴趣。但是遥感属于理工科,大多数理科生可能在高中阶段对于地理知识不是非常了解,那也没有关系,在本科阶段学校将会安排系统的地理类课程,你可以慢慢掌握。
Abstract: the geotechnical engineering design is the foundation of the geological survey, the traditional expressed in survey limitations, the poor quality of existing intuitive, neither will the changes of geotechnical geological space reflect overall out, it will be difficult to the nature of the geotechnical accurate and complete to express, survey results can't fully satisfy the requirements of geotechnical engineering design. This paper will be a analysis the geological survey for the traditional method based on the existing problems, this paper discusses the geological survey for the promotion of the necessity of digital technology, in order to break through the traditional survey technology defects, better regional distribution, geotechnical that predict geotechnical engineering properties and so on, for geotechnical engineering construction to provide the scientific basis for the geological data.
Keywords: geotechnical engineering geological investigation digital technology
中图分类号:P624 文献标识码:A 文章编号:
1.岩土工程地质勘察存在的问题
出于多方面的原因,地质勘察技术仍然存在一定的问题,使得岩土工程的地质勘察难以取得长足发展:①设计部门和勘察部门属于两个独立的部门,作业分散,勘察技术方法分支多,涉及多方面的专业知识,再加上勘察人员鲜有参加设计工作者,致使岩土勘察的相关数据资料表现形式超出了设计部门人员的理解范围之外。笔者认为主要是因为设计人员的专业水平局限性使然,设计过程中没有勘察人员进行现场对勘察成果的解释,才导致勘察成果在设计中利用效率低的情况出现。各种专业之间多以书面形式进行资料信息交流,网络等数据共享模式基本为零,这样既耗时又费力,而且容易出现资料数据的丢失。②设计软件功能不够齐全,只能够胜任编制文件和绘制图纸等简单工作,对于经验工作等评价工作,存在网络化与共享等方面的瓶颈。其次是软件系统缺乏共通信息交流的渠道,譬如在勘察所得的数据资料直接反馈给技术部门,而没有通过信息交流的方式对这些资料进行处理加工,专业分离式的信息共享模式使得系统呈现封闭性特征。③勘察辐射的信息面广,包括气象、水文、地理、交通、经济、环境以及风俗习惯等,这些信息资料的掌握,需要掌握各自的属性特征,也需要对其进行定量和定性分析。但勘察系统缺乏必要的采集、表达、识别和分析等方法,致使勘察所得情报不全,无法形成设计与决策的优势。再加上系统不具备空间分析功能,致使设计与决策需要依靠设计人员的经验与水平进行理解。
2.岩土工程地质勘察数字化系统的建立
2.1地理信息系统
地理信息系统旨在运用计算机、信息科学和地理学等综合学科手段,实现地质勘察场地的数字化。地理信息系统针对岩土工程地质勘察,直指岩土工程的空间和属性数据,根据勘察地点的方位坐标,通过管理、检索、评价分析和结果分析的处理流程,以提供设计的决策依据。地理信息系统技术的实现,需要兼顾以下功能的实现:①根据地质勘察数字化技术的要求,系统必须具备采集和编辑数据的功能,保证在获取完整、逻辑和准确数据的同时,通过跟踪、扫描和遥感等数字化手段完成编辑加工。②在数据操作的过程中,数据存储、组织、格式化、转换等继承过程,是地理信息系统数据库体现数字化要求的关键点。另外、数据的查询、搜索、统计等数字化功能也必须在系统中体现出来。③数字化系统具有空间分析需求,通常分为空间检索、拓扑叠加、模拟三个层次。在检索方面,地理信息系统以空间实体的属性以及属性特征检索依据。拓扑叠加既在输入某空间实体的属性以及属性特征时,会同步显示类似的空间实体。而空间模拟分析旨在发挥系统使用者的主观能动性。④在通过收集、编辑、继承和分析等数字化流程之后,最终将数据以图表等形式输出,既系统的输出功能。总之,基于地理信息系统的岩土工程勘察设计数字化技术,为推动勘察设计的现代化,不失为一种较为科学的数字化开发手段。
2.2地质勘察建模技术
建模技术由来已久,岩土工程的建模技术,是根据工程的情况、条件和实际状态,根据一定的比例将实体用图形表现出来。地质勘察建模技术是实现场地地层数字化的重要手段。根据地理信息系统提供的数字依据,进行资料筛选分析,建模的一般过程如下:首先对工程地质变量进行预测,譬如地下水水流速度的变量预测,又如地层构造、断层等的空间分布,由于地质的变量因素过多,建模不可能进行全方位量测,因此只能选取较有代表性的部分,然后利用各种手段预测地质的综合变量情况。其次是对地质的特征进行条件化和离散化解释,通过现场勘察获取资料之后,进行地质描述,而变量描述需要地质的变量预测和工程地质控制共同实现,最终确定地质的边界以及特点。岩土工程勘察地质的建模数字化技术,以图形和数学表示的方法,将工程和地质条件的关系表现出来,解决工程与地质脱节的问题,让设计人员摆脱勘察专业数据资料的束缚,形象地认识岩土变形、破坏等情况,以便掌握岩土的运动规律等,将勘察内容充分地在设计文件里体现出来,并全面提出设计方案。
2.3场地虚拟实现技术
场地虚拟数字化技术的实现,即建立数字化岩土勘察工程的数据库系统。该系统囊括两方面的内容,一是勘察区域内的地理规划、道路、市政设施、住宅区等地理信息,二是勘察区域内的山川、河流等自然地貌地形的情况。关于数据库系统的建立,需具备以下几方面的基本条件:①收集勘察区域内的地质勘察资料,包括勘察点的地理、环境、土质、地层等信息。②根据系统信息需求,为弄清楚所需数据类型和数据之间的关系,把用户的数据需求用较为形象方法表现出来,需要设计能够反映信息世界的概念性模型。③数据库需要囊括三种数据,一是用户输入的原始数据,二是系统自动生成的中间数据,三是最终的数据。④数据库的主要功能,首先是输入数据注意有效性和规范化,以保证输入库内的数据资料精准性,减少误差。第二是让用户能够在最短时间内利用检索功能获取数据中的地质信息,搜索的条件是图示点、图示矩形、区域、交叉条件等。第三是叠加、缓冲区和多层立体叠加三种空间分析功能。第四是数据库单向、多向和多组合的输出方式。
3.结束语
综上所述,岩土工程地质勘查要摆脱传统勘查模式的弊端,必须尽快建立以地理信息系统、建模技术、场地虚拟等数字化技术为核心的勘察系统,并加快该系统的应用研究,以尽快实现在岩土工程中广泛应用数字化的勘察技术方法。
参考文献
Abstract: the geological disaster is the most serious in one of the provinces, geological disasters various kinds and wide distribution, great harm, the serious influence of geological disasters in many more national economic development, threatening the people's life and property security. This paper analyzes the geologic hazard information system of GIS advantage and disadvantage, combined with 3 S technique and the development of computer network characteristics, is put forward based on the geological disaster network management information system.
Key words GIS, geological disasters, forecast warning
中图分类号:F407.1文献标识码:A文章编号:
引言
地理信息系统 (GIS) 是有效表达、处理以及分析与地理分布有关的专业数据的一种技术,它为人们提供了一种快速展示有关地理信息和分析信息的新的手段和平台。从20世纪80 年代以来,GIS在灾害管理中得到逐步深入的应用。我们可以根据地质灾害评估的需要,建立以GIS技术为基础的、用于地质灾害评价的空间分析模型,评价结果可以图层的形式显示或者报表、表格形式输出,为专业部门或决策部门提供灾害管理和决策依据。
1 GIS的概述
1.1 地理信息系统(GIS)
GIS即地理信息系统(Geographic Information System),地理信息系统是以地理空间数据库为基础,在计算机软硬件的支持下,运用系统工程和信息科学的理论,科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据,以提供管理、决策等所需信息的技术系统。简单的说,GIS是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统,是以测绘测量为基础,以数据库作为数据储存和使用的数据源,以计算机编程为平台的全球空间分析即时技术。地理信息系统作为获取、存储、分析和管理地理空间数据的重要工具、技术和学科,近年来得到了广泛关注和迅猛发展。
1.2GIS的组成和功能
从应用的角度,地理信息系统由硬件、软件、数据、人员和方法五部分组成。硬件和软件为地理信息系统建设提供环境;数据是GIS的重要内容;方法为GIS建设提供解决方案;人员是系统建设中的关键和能动性因素,直接影响和协调其它几个组成部分。
硬件主要包括计算机和网络设备,存储设备,数据输入,显示和输出的设备等等。 软件主要包括以下几类:操作系统软件 、数据库管理软件 、系统开发软件 、GIS 软件,等等。GIS软件的选型,直接影响其它软件的选择,影响系统解决方案,也影响着系统建设周期和效益。就GIS本身来说,大多数功能较全的GIS一般均具备四种类型的基本功能,它们分别是:1)数据采集与编辑功能;2)制图功能;3)空间数据库管理功能;4)空间分析功能。
2 GIS在地质灾害中的应用现状
GIS技术几乎渗透到地质灾害研究的各个方面,归纳起来主要有地质灾害信息管理、地质灾害危险性评价、地质灾害危险性区划、地质灾害预警预报以及地质灾害应急指挥等五个方面。
1)地质灾害信息管理中的应用:地质灾害研究是涉及地质、地貌、气象、水文、人类活动等诸多领域的一个庞大而又复杂的多元信息综合分析过程。
2)GIS在地质灾害危险性评价中的应用:地质灾害危险性评价是通过对地质灾害活动程度以及各种活动条件的综合分析,评价地质灾害活动的危险程度,确定地质灾害活动的密度、强度(规模)、发生概率(发展速率)以及可能造成的危害区的位置、范围。从定性分析看,地质灾害的活动强度越高,危险性越大,灾害的损失越严重。
3)GIS在地质灾害危险性区划中的应用:在地质灾害危险性区划中应用GIS技术,利用其强大的空间数据库管理与空间分析功能,建立专业研究模型,管理与分析贯穿地质灾害起源、发展和影响范围等地质灾害全过程的大量数据,并对地质灾害调查中所获取的信息进行处理,选取合适的评价预测指标,运用恰当的数学分析模型,实现地质灾害易发程度分区计算机自动化,避免了繁琐的手工统计计算,保证了计算结果的精度。
4)GIS在地质灾害监测与预警预报中的应用:随着遥感(Remote Sensing,简称RS)技术的发展,在地质灾害监测中趋向于将RS与GIS相结合。RS动态地提供地质灾害空间数据源和更新数据,为GIS提供空间数据和反映目标属性的专题数据;GIS用于遥感信息的自动提取,对遥感解译的地质灾害信息进行处理。
5)GIS在地质灾害应急指挥中的应用:应急指挥工作是一项复杂的系统工程,涉及到社会的许多方面,需要不同领域的专家和多个部门的共同努力。
3 青海研发玉树地质灾害预报预警系统
2011年6月青海省气象局组织科研人员研发了“玉树地质灾害预报预警系统”,并对原有的“青海东部地区地质灾害气象预报及评估系统”进行了升级完善,这两个系统的投入使用大大提升了全省地质灾害预警预防能力。
2010年4•14玉树地震致使山体松动,预防山体滑坡、泥石流等地质灾害是一项非常重要的工作。“玉树地质灾害预报预警系统”基于GIS技术,实现了玉树重点地区泥石流和滑坡崩塌以沟和点为单元的地质灾害预警,完成了区域雨量实时自动查询模块的设计,实现了实时监测雨量对预报雨量的代替,系统也为今后的升级预留了模块接口。升级后的“青海东部地区地质灾害气象预报及评估系统”补充了湟源、互助两县的地质灾害调查资料,使原系统地域覆盖面更广、资料更加翔实,提高了预报预警准确率。据青海省气象局科技与预报处负责人介绍,这两个系统已经通过视频系统进行了全省推广并投入业务使用,将大大提高青海省地质灾害多发区玉树和东部地区的地质灾害预警预防能力。
4 小结
随着软件技术的发展,组件式GIS已成为业界标准。地质灾害研究人员可以将灾害的专业知识封装成组件,嵌入到基于GIS的地质灾害系统中,从事系统开发的GIS技术人员不用再关心地质灾害专业方面的问题,只需建立灾害应用模型调用相应的地质灾害模块,既保证了系统的实用性,又缩短了开发周期,易于扩充与完善。同时,充分利用3S(GIS,CPS与RS)技术,将卫星的气象数据和卫星遥感数据作为GIS的数据源,实现动态空间数据库的建立,构成高度自动化、实时化和智能化的地质灾害系统,减少分析的人为性,更好地为相关部门提供强有力的决策支持。少数地质灾害系统增加了远程会商功能,给决策工作带来了更大的便利,具有推广应用价值。
参考文献:
[1] 罗培.基于GIS的地质灾害风险评估信息系统探讨——以重庆市为例.灾害学[J],2005.