地理信息科学核心课实验设计问题探讨

    昝梅 杨雪峰

    

    

    

    摘 ?要：实验教学环节对高等教育人才培养起着至关重要的作用，文章主要对我院地理信息科学本科专业核心课程实验大纲进行分析，并结合多年教学经验，通过问卷调查的方法对现有实验内容和设计进行客观评价。找出现有实验大纲设计存在的主要不合理问题：核心课程之间实验设置有重复，缺乏综合性和学科交叉性的现象等，学生的问卷调查结果也反映了同样的问题。这些问题在很大程度上制约了我院地理信息科学专业本科教育质量的提高。最后以问题为出发点，提出建立核心课综合性实践的建议，从而来提高该专业学生的创新、综合应用和实践等方面的能力。

    关键词：地理信息科学;实验设计;实验大纲;综合性实验

    中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）13-0088-04

    Abstract： Experimental teaching plays a crucial role in the cultivation of talents in higher education. This paper mainly analyzes the experimental program of the core curriculum of the undergraduate major of geographic information science in our college， and objectively evaluates the existing experimental content and design by means of questionnaire survey combined with years of teaching experience. We find out the main unreasonable problems existing in the design of the existing experimental outline： the repeated experimental settings between core courses， the lack of comprehensiveness and interdisciplinary phenomenon， etc.， and the students' questionnaire survey results also reflect the same problem. To a large extent， these problems restrict the improvement of the quality of undergraduate education in geographic information science. Finally， starting from the problems， this paper puts forward some suggestions to establish the comprehensive practice of core courses， so as to improve the abilities of students in innovation， comprehensive application and practice.

    Keywords： geographic information science; experimental design; the experiment outline; comprehensive experiment

    前言

    地理信息科学专业是集计算机科学、计算机地图制图学、地理学、测绘工程、遥感学、地理信息系统、空间科学和管理科学为一体的综合性交叉性专业，具有很强的技术性和实践性，随着相关行业现代化水平的提高，人才市场对地理信息科学专业毕业生需求量不断增大，我国地理信息科学专业学生的培养也具有了一定规模[1，2]。地理信息科学专业实验教学在整个教学过程中占有重要的地位，是培养学生实践能力和创新能力的重要环节，在高校人才培养过程中具有不可替代的作用[3-5]。

    我校地理科学与旅游学院的地理信息科学本科专业首次开设于2000年，近十九年来随着我院师资力量的不断增强，已经拥有了地图学与地理信息系统专业硕士点。该专业的本科教育已经非常成熟，但是如何按照人才市场的需求，培养出具有解决综合问题和创新型的地理信息科学专业的人才，也是我校地理信息科学专业亟待解决的问题。那么我们只能找到现有实验方案的问题，针对问题进行改革和修订，找到解决办法，来提高该专业学生创新和实践能力。

    一、存在的问题

    虽然我院地理信息科学专业课的培养计划主要是根据实际用人单位的需求和毕业生的反馈信息，并借鉴国内外一流高校的培养模式，同时也在不断修订和完善中。至今为止培养计划和教学大纲存在五个版本。目前学院该专业本科生主要采用的是2016版教学大纲。地理信息科学专业主干课程名称和实验设计及课时分配情况如表1所示，可以看出6门主干课程，共设计了56个实验，总计为179个课时，相对前几个版本实验课的比重明显增加，在一定程度上实验设计体现了地理信息科学的特征，突出注重培养学生动手操作能力和解决实际问题能力的目的。但凭借多年教学研究经验并仔细分析表1，可以看出2016版地理信息科学专业主干课程实验大纲和实验内容还存在以下问题。

    （一）不同课程的实验内容有重复设计的现象

    其中“专题地图制作”的实验分别在《测量与地图学》、《地理信息系统概论》、《数字专题地图》和《空间分析原理与方法》课程中都有设计，总合计7个课时，也是所有重复设计分配课时最多的实验内容;“ArcGIS软件操作”分别在《地理信息系统概论》、《数字专题地图》和《空间分析原理与方法》都有设计，重复分配的课时共计10个;“空间数据处理”的实验内容分别在《地理信息系统概论》、《遥感概论》和《数字专题地图》3门课中重复设计共计12个课时;“空间分析”在《地理信息系统概论》和《空间分析原理与方法》2门专业课中共设计10个课时;“数据库建立”的实验内容在《地理信息系统概论》和《数据库概论》2门专业课中设计6个课时。这7门主干课程重复设计的实验内容共计57个课时。查看实验大纲的具体内容，发现以上重复设计的实验内容和实验形式几乎都是一样的，有的甚至使用的实验数据都是一样的。这样简单的重复设计实验内容的现象，表明课程实验之间缺乏沟通和整体设计思路，课程实验之间的联系和交叉性在设计实验时没有充分考虑。重复设计不仅浪费课时，也不能提高学生的实践能力。今后培养方案不仅要对课程设置进行合理安排，也要对实验内容進行宏观的设计和把控。此外，也能看出部分实验设计仅限在本课程中的授课内容，面窄也不涉及学科交叉和实用性，锻炼学生能力的层次性也分明（图1）。

    （二）没有从整个专业角度出发设计实验，缺乏层次性

    核心课的实验设计仅从自身课程需要掌握的知识点出发，进行实验内容的设计。但对于一个学科体系而言，没有完整的、系统性和综合性的实验内容，学生无法体会到每门课在整个专业中的地位和作用，也不能从整体上掌握地理信息科学技术的综合应用能力。大部分实验仅仅停留在简单的操作训练，而高级的锻炼解决问题和创新能力的实验严重缺乏。

    二、学生对实验课和实习能力的反馈

    （一）学生对实验课评价的调查

    在学院任意选择了地理信息科学专业毕业学生共59名，他们所有的专业理论课和实验课都已经修完，并且经过了4-5个月在实际岗位的专业实习。通过问卷形式调查他们对7门专业课实验内容的评价，其中收回59份有效问卷，问卷选择了6个调查指标，如图2所示，可以看出85%的同学认为实验内容设计合理;59%的同学认为实验设计难度合适;80%的同学认为确实有部分实验存在重复的情况;69%的同学认为实验设计综合性不强;66%的同学认为不同学科之间实验内容没有交叉性;而46%的同学认为实验设计不实用。由此可见大部分同学认为主干课程实验设计内容和难度设计较合理，认为实验内容实用与不实用的同学几乎持平，但大部分学生都认为实验的综合性和实用性不够，没有体现不同课程之间的交叉性。针对学生的调查结果也正好说明了上面我们分析的实验设计存在的问题，结果几乎是一致的。虽然学生的反映并不能完全具有代表性，但在一定程度上也能反映一些的问题。说明我们在实验设计时存在的有重复、综合性不强、学科间没有交叉，实用性有待于提高的这些问题确实需要改进。

    （二）学生对专业实习能力自我评价的调查

    还是对这59位同学再进行专业实习能力的自我评价，发放59份问卷，收回有效问卷59份。如图3所示，我们选择了从基本能力到高级能力的指标，如适应能力、简单操作能力属于基本能力，交流沟通能力、协作能力和分析问题能力属于中级能力，综合处理问题能力和创新能力属于高级能力。对于基本能力，超过50%的学生自评感觉好，其中适应能力51%的学生自我评价好，简单操作自我评价好的占总人数的76%;中级能力评价好的占人数的29%-49%，其中交流沟通能力自我评价好的占49%;而高级能力自我评价好的同学占总人数的比率很低，其中综合处理问题的能力评价好的为17%，创新能力评价好的仅为12%。由此可见我们实验设计训练的结果使学生的应对实际单位工作的基本能力够了，但是中级能力不够，而高级能力欠缺很多。实验设计的问题必然会导致我们培养的学生在实习过程中分析和解决综合问题的能力低，创新能力更不足的结果。

    三、改进方法的建议

    综合性实验（实践）是在掌握一定的基本知识和基本技能的基础上，运用一门或多门课程多个知识点的知识，对学生进行综合训练的一种综合型实验[6]。而多学科综合性实验在一定程度上可以提高和培养学生中级和高级能力，我们的实验设计中确实存在忽略综合性实验的现象，导致培养的学生创新能力和综合处理问题的能力不够。鉴于以上问题，我们应该设计包括《测量与地图学》、《遥感概论》、《地理信息系统概论》和软件开发等主干课程的综合性实验。实验的设计注重不同课程内容之间的交叉，把解决实际问题贯穿始终，突出培养学生从整个学科出发思考问题和解决问题的能力。综合性实验课的开设可以充分利用重复实验内容的课时来开展，不会影响教学计划。此外，学院应该充分利用实验设备建设综合性实验基地，校内和校外在条件容许的情况下固定下来。随着数据和经验的积累，综合性实验的设计还可以不断改进。综合性实验课的开设也为我院联系实习单位解决了途径，尤其近几年来学生反映合适的实习单位难联系。这样的综合实验的开设无疑是解决实习问题的一个有效途径。以综合实验为依托，后续利用现有的实验室和师资力量，建设一个完整和完善的综合实验平台，为学生相互交流和学习提供很好的平台。综合实验平台也可以借助社会力量的投资，把工程或项目引进来在综合性实验基地完成，这样既为学生创造了锻炼机会，也为社会做了贡献。

    四、结论

    通过对现有实验教学大纲的分析，并通过对学生开展问卷调查，我们发现了现有教学实验大纲的设计确实存在的问题，主要表现在存在重复实验内容，实验综合性不强，学科交叉不够，仅仅限制在授课内容上，层次性不明显。以上问题可以通过开设综合性实验来得到改善。在实验教学改革中，结合专业教学及用人单位的要求，将综合性实验引入到专业实验课中，不仅能够提高学生动手实践能力，而且能够给学生提供综合运用所学知识的实践机会，使其能够获得参与综合实践的体验，为其毕业后参与具体工作打下坚实的基础。综合性实验的开设在一定程度上还可以解决本科生实习的问题。综合性实验开设后可以依托学院师资力量和社会力量建设综合实验基地，不仅为学院提供本科实验平台，也可以为本科生专业实习提供场所。相信通过以上实验和实践环节的强化训练，借助大学生创新创业项目的积极引导，可以大大提升我校地理信息科学专业学生的创新、综合应用和实践等方面的能力。

    参考文献：

    [1]林孝松，何勇，牟凤云，等.地理信息系统原理与应用实验教学改革探索[J].重庆工商大学学报（自然科学版），2012，29（9）：111-114.

    [2]秦其明.中国高校GIS专业核心课程设置问题的探讨[J].地理信息世界，2003，1（4）：1-7.

    [3]陈建.非GIS专业地理信息系统课程实验教学研究初探——以资源环境与城乡规划管理专业为例[J].南京晓庄学院学报，2005，21（6）：99-102.

    [4]岳汉秋，郭培闪，吴楠楠.地学类专业遥感实验教学改革及优化[J].林区教学，2015（7）：4-5.

    [5]何玲，张利.“遥感概论”实验课程多层次教学方法改革探索[J]. 河北农业大学学报：农林教育版，2017，19（3）：86-89.

    [6]陳世海，王军，代伟，等.综合性实验教学改革探索[J].高教学刊， 2018（19）：150-152.