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新工科背景下测绘工程专业GIS系列课程建设探索

2025-01-16 70 上传者：管理员

摘要：依据新工科背景与测绘工程专业特征，从课程定位、教学目标建设、教学内容建设以及教学团队建设等方面探讨在新工科背景下测绘工程专业GIS系列课程的建设。在课程建设过程中，要明确该课程的性质与定位，落实工学结合、校企合作的专业人才培养模式，解决测绘工程领域相关问题；在传统GIS课程内容的基础上，结合地方及高校自身特色建设理论与实践教学内容；并且优化师资结构、组建教师教学团队，培养“双师型”素质教师，改进教师团队的评价机制，促使团队教师能较好地适应新工科的需求，从而促进GIS系列课程的建设。

关键词：
GIS
地理信息系统
新工科
课程定位
课程建设
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新工科是我国面对新技术、新产业、新业态、新模式而提出的创新型卓越工程技术人才培养战略[1]。随着新工科高校建设的推动，为工程教育指引了新的发展方向，人才培养模式开始发生变化，突出注重培养应用技能，培养符合行业需要、具有创新精神和实践能力的新时代应用型人才[2]。地理信息系统(Geographic Information System, GIS)系列课程作为应用型本科高校测绘工程专业的核心课程，在新工科背景下，其课程建设应满足当前社会对学生专业技能高水平的要求，培养学生管理和决策地理信息工程问题的能力和专业素养[3],同时培养学生的创新能力和实践水平。然而，我国高校测绘工程专业GIS系列课程多数沿用了测绘工程传统学科的培养方案，忽视了“新工科”强调的理工结合以及学科间交叉融合，不能够满足当前新工科要求的专业人才，同时也无法满足社会与行业的需求。

因而，迫切需要开展面向新工科背景下测绘工程专业GIS系列课程的建设。课程建设是一项重要的教学基本建设，其核心内容包括课程定位建设、课程内容建设、课程教学团队建设与教材建设等[4-5],有利于培养适应社会行业发展的应用型人才。

1、GIS系列课程定位与教学目标建设

1.1 课程定位

一方面，由于GIS技术在测绘工程项目中被广泛应用，GIS实践型综合人才需求量剧增，为契合行业发展及教育教学需求，“新工科”背景下高校测绘工程专业要求学生应掌握GIS 相关理论知识和软件的操作能力，培养GIS服务、控制测量、工程测量等测绘方向的高素质技术型人才[6]。因而，GIS系列课程成为测绘工程专业的核心课程，具有多学科集成、理论与技术并重等特征，通过本课程学习，掌握相关的知识与技能，为后续毕业实习奠定基础，对学生未来职业发展有着深刻的影响。

另一方面，我国高校开设的工程类专业往往还需要进行工程教育专业认证，工程教育是我国高等教育的重要组成部分，是国际通行的工程教育质量保障制度，根据我国工程教育改革发展需要以及国际工程教育发展变化趋势，测绘工程专业的GIS系列课程定位还需要结合工程教育专业认证标准。

因而，更建议结合“新工科”背景与“专业认证”标准来明确测绘工程专业GIS系列课程的定位。此定位决定了该系列课程在教学过程中应紧密结合测绘工程专业特点，以工程实际应用能力为根本，讲授地理信息系统理论知识与技能，用于解决测绘工程领域相关问题，以工程项目实践为依托，落实工学结合、校企合作的人才培养模式，培养学生的专业能力和科学思维。

1.2 课程教学目标

GIS系列课程强调GIS知识领域的理论基础知识与实践操作能力并重，以学生为中心，以学生核心能力培养作为教学的重要标准，满足新工科人才的需求。

首先，根据测绘工程专业人才培养方案，明确GIS相关系列课程的教学目标，并根据授课学生与专业特色，形成测绘专业学科特色的GIS课程建设标准。课程要求学生能够掌握地理信息系统原理，掌握解决地理信息工程项目中使用地理信息系统工具进行空间数据查询与分析、空间数据与属性数据的编辑与处理的方法，能够使学生理解GIS二次开发的基本原理、思想和GIS工程设计方法，解决GIS工程项目实际问题，针对具体GIS工程问题需求，设计开发解决方案，提高项目构思、设计、实现以及运行的能力。

其次，地理信息系统技术具有计算机技术的属性，由于计算机技术的迅速发展，GIS技术得到广泛应用，其系列课程的教学目标也需要着重考虑计算机技术在GIS领域的应用，强化数据结构及计算机编程语言等知识点在GIS系列课程内容中的紧密联系[7],能够对所编写程序的执行结果进行分析与解释，通过GIS信息综合得到合理有效结论，以开发实践为主，解决新的工程实际问题，培养学生的积极探索、克服困难和勇于创新的科学精神。

最后，GIS系列课程中既要传授GIS知识与技能、又要发挥课程育人功能，培养学生的道德情操和家国情怀。通过GIS课程的学习，培养学生从空间视角认识和提出科学问题，并创新性地运用GIS技术分析和解决问题，使得学生拥有乐于创新和拼搏的精神，成为新时代的新工科综合型GIS人才。此外，测绘工程专业GIS系列课程在新工科背景的基础上还要结合工程教育认证的毕业要求确定该课程支撑的毕业要求指标点。以《GIS二次开发》课程为例，课程目标对毕业要求的支撑关系如表1所示。

表1 课程目标对毕业要求的支撑

2、GIS系列课程教学内容建设

2.1 理论教学内容建设

一方面，将高校的特色与课程基本内容相结合。高等院校可根据自身的特点，在传统GIS课程理论教学内容的基础上，积极结合地方特色文化以及高校自身特色。例如，对于矿业特色高等学校的测绘工程专业GIS相关课程的理论教学内容，可以将矿山测绘的特色融入地理信息系统课程。在地理信息系统基础理论，如GIS相关概念功能，信息显示与制图、空间数据的采集与组织管理、空间分析、地统计分析等基础上，增加相应的章节学习如何设计和应用矿山测绘信息系统，基于授课教师的科研成果，教授学生掌握了如何获取、管理、处理以及输出矿山信息，并了解设计开发矿山信息系统，将GIS系列课程与学校的矿业特色相融合。

另一方面，将科研项目与GIS技能大赛的成功案例融入课堂教学内容。将理论知识与生产实践联系，实现项目化理论教学，能够颠覆基础理论知识占绝对主导内容的形式。对于科研项目内容融入教学时，将涉及到的GIS前沿知识、GIS实例设计与开发知识融入课堂，让学生参与整个教学过程，让学生更深入地理解理论知识，既能激发学生学习兴趣，又能增强学生学习的自觉性，变被动学习为主动学习。对于GIS开发类竞赛案例融入教学时，详细阐述案例设计过程和代码分析，帮助学生真正理解核心算法思想和设计方法，更好地掌握GIS开发类系统的核心算法。

此外，将线上与线下教学资源合理结合整体规划教学内容。教师可以通过分析教学内容的难易程度，将课程基础理论知识与方法在线下课堂内详细讲解，课后作业通过线上教学资源进行巩固和检验，同时新内容的预习也能通过线上资源帮助理解，进而全面开展网络辅助教学。

2.2 实践教学内容建设

一方面，需要面向不同程度的学生，根据实践教学内容的难易程度划分多个梯度，以满足不同层次GIS的学习要求。例如将GIS实践教学内容按照基础操作、GIS案例应用操作、GIS项目拓展操作等多层次配置。其中，基础操作内容适合基础较薄弱的学生，可以通过实践来夯实GIS基础理论；GIS案例应用模块适合中等生，能够使学生通过案例库中的应用进一步提升自身的GIS技术水平；GIS项目拓展适合学习成绩优秀的学生，能够提升学生应用GIS理论和技术分析及解决工程问题的能力。

另一方面，GIS实践课程需要积极开展适应新工科需要的创新实践。首先，通过应用校内实例熟练应用夯实基础，再结合校外实践基地的软硬件平台进行创新项目实战。其次，可以以教师的科研项目为依托，在教师的指导下以团队的形式提出GIS相关问题，通过文献总结、数据搜集、GIS方法选择、结果讨论等步骤来完成提出的问题，并撰写科技论文，引导学生开展研究性实验，培养学生的学术研究的实践能力。再次，组织学生参加GIS技能大赛和创新创业比赛，培养学生的团队协作能力与创新实践能力。最后，可以利用虚拟仿真实验教学项目平台或者构建GIS课程资源实践，让学生身临其境地进入仿真模拟情境游学，调动学生实践积极性，激发学生的兴趣，实现教学资源数字化与教学活动网络化。

此外，还可以考虑让学生自行分组，根据每组所选择实践内容中的模块或项目进行文献资料查阅，编写背景介绍，让学生参与到方案设计中，提高学生的参与度，在设计中有意识地设计一些易错小“陷阱”,增加学生学习兴趣，培养学生成为应用型分析工作者，满足新工科要求。

3、GIS系列课程教学团队建设

3.1 优化师资结构，组建教师教学团队

首先，需要优化教师团队的年龄及职称结构，组建具有合理的年龄、知识和学历结构的教师教学团队。可以根据GIS相关课程建设要求，组成老、中、青三个年龄层次和教授、副教授、讲师与助教四个职称结构的教学团队。

其次，以学科带头人为核心，组建学科知识背景互补的GIS教学团队。可以根据GIS相关课程建设要求，组成领军人物、骨干教师、青年教师三个人才梯度，且团队教师拥有多学科知识背景、知识面广和知识互补的优势。

最后，可以将专业教师和兼职教师相结合来优化师资结构。尤其新工科背景下高校GIS相关课程教学团队的建设，需要持续不断地吸收或培养具有新技能的专业教师来补充师资力量。通过不断加强校企合作，形成主辅师资力量结合的结构形式，校内教师与企业专家相互学习，能够更好的提升专业水平，为学生搭建锻炼综合专业能力平台，也有利于培养满足社会和行业需求的专业人才。

3.2 提升教学团队整体水平，培养“双师型”素质教师

首先，教学团队需要积极开展教研与科研活动，提升团队整体素质。教学团队可以定期开展教学研讨会，总结教学过程中遇到的问题以及有效措施，分享教学心得体会，不断提升教师的教学能力。同时，由于GIS技术的快速发展，教师也需要通过科研项目紧跟GIS前沿来充实与促进教学，尤其通过开展“产、学、研”结合，建立高校与行业间的广泛联系，将生产实践应用融入专业课程教学。

其次，鼓励教师成员在职进修，积极参加校内外组织的各种学术论坛等交流活动也是提升教学团队整体水平的有效途径。可以有计划地对教师进行培训，在校内将有丰富经验的教授、副教授与年轻教师结对，通过一带一的教学模式传授优秀教学经验，帮助年轻教师进行实践学习，提高教学水平，提升教育教学知识，而且也能互帮互学，促使团队教师共同成长。

最后，积极参加培训，促进“双师型”教师队伍发展。新工科要求高校教师具备理论与实践能力，及时了解新技术、新工艺并将其融入教学，满足行业需求。可以鼓励教师去企业挂职锻炼或者请专家来校内讲学开阔团队的视野，提高“双师型”教师比例。

3.3 改进GIS相关课程教师团队的评价机制

3.3.1 构建高校教师发展评价新体系

新工科背景下高校教师团队评价改革是推动GIS相关课程教师队伍建设的重要环节。GIS教师团队应坚持将发展性理念贯穿于教师评价的全过程，逐渐形成由单一化向多元化、静态化向动态化发展的体系。建立多元评价体系时，重点考虑人才培养、科学研究和社会价值等方面，通过教师教学质量、人才培养成效、教学效果、指导学生参加专业竞赛、教学改革与研究等多方面来综合进行评价；也可以通过培养方案和教学大纲的制定、GIS课程改革、学生学习效果、教师教学成果与科研成果等多方面评价。总之，只有建立合理的多元评价体系，才能保障教师团队越来越有凝聚力和积极性。

3.3.2 改进评估标准，创新收入分配的激励制度

建立长期行之有效的以奖励性和惩罚性为主的激励机制是GIS系列课程教师团队建设的重要保障。可以通过绩效工资、项目工资、成果奖励来鼓励教师创造具有科学价值、经济价值与社会价值的高质量成果，并将其成果有效转化为教学内容。还应该平衡教学与科研的奖励比重和激励机制，促进教学与科研两方面的均衡发展。

评估标准方面，可以建立过程性评价与终结性评价两个方面的标准。其中，过程性评价包括教师的日常工作状态、实践操作、教学改革、教学反思与科研过程的阶段性成果等方面。终结性评价是对教学与科研最终成果的评价，包括教学效果、学生评价、科研项目和论文质量、建立国家级和省级一流课程和智慧树等在线课程等多个方面。从过程性与终结性两个方面进行评估团队教师更能较全面地反映教师的教学与科研状况，促进团队的发展。

激励制度方面，可以将教师晋升、职称评定、经费支持和薪资调整等方面纳入教师激励标准。将教师划分为教学为主、科研为主、教学与科研并重、教学服务辅助等多种类型，可以通过评估教学任务完成比例、教师的课堂教学质量、科研能力与成果等方面进行较全面的考核，并设置高、中、低三级考核奖励等级。考核成绩优秀的教师可获得高等级奖励，考核成绩中等的教师可获中等级奖励，考核不合格的教师可给予低等级的降级降薪处罚，从而激励团队教师成为爱教、善教与乐教的四有好教师，促使团队教师能够较好地适应新工科教育发展的需求，促进教师团队建设。

4、结语

在新工科背景下，结合工程教育专业认证要求，高校测绘工程专业GIS系列课程具有理论与实践紧密结合、多学科多技术相交叉融合的特点，对满足社会行业发展的应用型人才培养意义重大。在课程建设过程中，首先，高等院校GIS系列课程的建设要明确该课程的性质与定位，制定的教学大纲应结合社会需求、用人单位的专业能力诉求、学校培养方向、学生基础能力以及毕业生的职业规划，并非定位越高越好。其次，根据高校的自身特色进行GIS系列课程理论教学和实践教学内容建设，将科研和竞赛项目案例融入其中，同时要积极开展适应新工科需要的创新实践，在校外实践基地的软硬件平台进行创新项目实战。最后，教学团队建设是提升高等教育质量的重要措施，探索高校在新工科背景下教学团队建设具有重要意义。

参考文献:

[1]吴浩,刘鹏程,李畅,等.新工科战略下地理信息科学专业建设初探:以教学方法和师资队伍为分析视角[J].教育教学论坛,2020(32):119-121.

[2]许璟,朱国兴.地理信息系统在规划设计类课程中的应用探索[J].山西建筑,2022,48(6):187-189.

[3]张雪芹,陈鹏珍.应用型本科“地理信息系统”课程教学改革实践探讨[J].低碳世界,2024(9):196-198.

[4]李吉英.应用型人才培养模式下地理信息系统专业《测量学》课程建设[J].测绘与空间地理信息,2013,36(7):45-49.

[5]戴仕宝,王春.新工科背景下应用型高校GIS专业建设探讨[J].测绘工程,2019,28(4):72-76.

[6]赵丽蓉,陈帅,高明杰.基于教师企业实践的“ArcGIS应用”课程设计研究[J].测绘与空间地理信息,2021,44(5):82-85.

[7]李攀,黄猛,刘帅,等.地理信息系统金课建设中实践教学的探索与研究[J].科技风,2023(27):87-89.

基金资助:2021年黑龙江省高等教育教学改革一般项目:新工科背景下GIS应用与开发系列课程教学改革与实践(项目编号:SJGY20210794);

文章来源:李莹,王俊杰,张守忠,等.新工科背景下测绘工程专业GIS系列课程建设探索[J].山西建筑,2025,51(04):183-186.