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地理信息科學(xué)專業(yè)計(jì)算機(jī)制圖實(shí)習(xí)課程優(yōu)化研究論文
摘要：計(jì)算機(jī)制圖實(shí)習(xí)是GIS專業(yè)的必修課, 其對(duì)學(xué)生專業(yè)綜合能力的培養(yǎng)起到重要作用, 同時(shí)地圖制圖人員也是目前GIS應(yīng)用創(chuàng)新人才培養(yǎng)的主要就業(yè)方向之一。文中依據(jù)目前該課程普遍存在的問題, 通過實(shí)際的工程項(xiàng)目、GIS建庫與制圖一體化綜合性實(shí)習(xí)和開放式教學(xué)模式等改革措施對(duì)該課程進(jìn)行探索和實(shí)踐, 在實(shí)踐中取得較好的教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞：開放式教學(xué); CDIO; 一體化; 計(jì)算機(jī)制圖; GIS;
地理信息科學(xué) (Geographic Information Science, GIS) 是2012年教育部高等學(xué)校本科專業(yè)目錄中新改的專業(yè), 屬于地理科學(xué)專業(yè)類, 原名是地理信息系統(tǒng)[1]。計(jì)算機(jī)制圖實(shí)習(xí)是許多高校GIS專業(yè)的必修環(huán)節(jié)[2-4], 是在掌握地理信息系統(tǒng)原理、地圖學(xué)、計(jì)算機(jī)制圖、Arc GIS應(yīng)用及開發(fā)技術(shù)等相關(guān)課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上開設(shè)的一門集中實(shí)踐課程, 旨在通過該課程使學(xué)生熟練掌握和使用GIS軟件進(jìn)行建庫、數(shù)字化、后期數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢查、制圖表達(dá)等一系列流程。該課程更加重視培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力[5-7]、知識(shí)綜合運(yùn)用能力、分析和解決問題的能力, 以更好地適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)發(fā)展對(duì)GIS專業(yè)人才的迫切需求[8-9]。
1 存在問題
目前該課程存在的主要問題有:1) 課程定位不準(zhǔn)確:據(jù)不完全統(tǒng)計(jì), 截止到2013年, 全國(guó)開設(shè)地理信息科學(xué)專業(yè)的高校超過170所, 有將近30%的院校具有測(cè)繪學(xué)科和專業(yè)背景[10], 導(dǎo)致在GIS課程設(shè)置、內(nèi)容和就業(yè)方面都側(cè)重于測(cè)繪行業(yè), 而目前GIS的應(yīng)用已不局限于為測(cè)繪行業(yè)提供制圖服務(wù), 更主要的是為國(guó)土、林業(yè)、農(nóng)業(yè)等多個(gè)行業(yè)提供空間數(shù)據(jù)管理、分析和輔助決策等服務(wù);2) 內(nèi)容設(shè)置不合理:在內(nèi)容上更重視制圖表達(dá), 無法實(shí)現(xiàn)后期GIS建庫與制圖表達(dá)的一體化[11], 無法滿足空間分析、系統(tǒng)開發(fā)和地圖服務(wù)對(duì)空間數(shù)據(jù)的要求;3) 沒有達(dá)到實(shí)際工程項(xiàng)目要求:由于大部分高校GIS專業(yè)的教師沒有GIS企事業(yè)單位工作經(jīng)歷, 缺乏實(shí)際工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn), 所以導(dǎo)致在任務(wù)設(shè)計(jì)上過于簡(jiǎn)單, 沒有參考相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范, 與GIS行業(yè)應(yīng)用相脫節(jié), 使學(xué)生無法真正了解GIS行業(yè)需求;4) 教學(xué)模式不恰當(dāng):GIS教學(xué)受傳統(tǒng)教學(xué)思維的影響, 所以導(dǎo)致: (1) 課程內(nèi)容主要是驗(yàn)證性內(nèi)容, 實(shí)習(xí)指導(dǎo)書中對(duì)具體的實(shí)現(xiàn)方法做了硬性規(guī)定, 學(xué)生機(jī)械地上機(jī)操作, 這就失去了培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題能力的機(jī)會(huì); (2) 實(shí)習(xí)數(shù)據(jù)和實(shí)習(xí)任務(wù)單一, 無法避免學(xué)生抄襲現(xiàn)象的發(fā)生; (3) 課程主要以最終實(shí)習(xí)報(bào)告來評(píng)定成績(jī), 忽略學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)過程。
2 改革和實(shí)施
2.1 教學(xué)改革措施
為了解決上述問題, 本文從課程定位、實(shí)習(xí)內(nèi)容、實(shí)習(xí)項(xiàng)目、教學(xué)模式等方面進(jìn)行系統(tǒng)的改革。
1) 明確課程定位。
借鑒國(guó)內(nèi)高校GIS專業(yè)的相關(guān)課程設(shè)置[4,12], 并組織校內(nèi)專家和企業(yè)專家共同修訂課程大綱, 制定制圖人才培養(yǎng)方案和實(shí)習(xí)指導(dǎo)書, 不再過分強(qiáng)調(diào)測(cè)繪行業(yè)對(duì)制圖人才的需求。
2) 增加GIS建庫與制圖一體化、綜合性實(shí)習(xí)內(nèi)容。
傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)制圖主要是以地圖符號(hào)化、地圖整飾、制圖輸出為主要目的, 而沒有考慮到后期的數(shù)據(jù)入庫管理、空間分析、地圖發(fā)布、系統(tǒng)開發(fā)對(duì)數(shù)據(jù)的需求, 所以本實(shí)習(xí)重新制定了制圖的作業(yè)流程, 加入了后期數(shù)據(jù)處理, 使其可以同時(shí)滿足制圖與GIS數(shù)據(jù)建庫的要求。
3) 凝練具有工程實(shí)踐背景的實(shí)習(xí)項(xiàng)目。
實(shí)習(xí)項(xiàng)目是以數(shù)據(jù)采集到制圖輸出的完整生命周期為載體, 讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程技術(shù)[13]。這類項(xiàng)目更重視培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力[14-15], 是GIS實(shí)踐教學(xué)體系的有益補(bǔ)充。
為了使學(xué)生更好地了解GIS行業(yè)對(duì)制圖人才的要求, 使學(xué)生掌握行業(yè)規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn), 提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問題的能力, 我院與南京國(guó)圖信息產(chǎn)業(yè)有限公司合作, 用來自該公司的實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目代替原有的實(shí)驗(yàn), 結(jié)合已學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和國(guó)家相關(guān)制圖標(biāo)準(zhǔn), 設(shè)計(jì)開發(fā)出了從數(shù)據(jù)采集到制圖輸出完整流程的制圖內(nèi)容。
4) 采用開放式教學(xué)模式。
開放式教學(xué)模式是為有效培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力為目標(biāo), 以增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和知識(shí)綜合運(yùn)用能力為培養(yǎng)重點(diǎn), 充分調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性, 注重學(xué)生差異化教育的一種新型教學(xué)模式[13]。
開放式的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容:該實(shí)習(xí)中僅提供制圖的作業(yè)流程和各步驟對(duì)成果的要求, 而不對(duì)具體的操作步驟和實(shí)現(xiàn)方法做硬性規(guī)定, 讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)搜索、查閱文獻(xiàn)和參考書、小組討論自行解決制圖過程中的問題, 可以很好地培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力;同時(shí)實(shí)習(xí)也按照學(xué)生學(xué)習(xí)能力的不同, 制定了分層次的實(shí)習(xí)任務(wù), 既有每個(gè)學(xué)生必須完成的基本任務(wù), 又給優(yōu)秀的學(xué)生提供自由發(fā)揮的空間。
開放式的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)時(shí)間:不對(duì)實(shí)習(xí)地點(diǎn)和實(shí)習(xí)時(shí)間做硬性規(guī)定, GIS實(shí)驗(yàn)室全天對(duì)學(xué)生開放, 指導(dǎo)教師在實(shí)習(xí)期間全天在實(shí)驗(yàn)室并且QQ全天在線, 學(xué)生可以自主決定上機(jī)地點(diǎn)、上機(jī)時(shí)間、教師輔導(dǎo)時(shí)間和輔導(dǎo)方式。但明確規(guī)定階段性成果提交的時(shí)間, 截止日期前提醒一次, 過后提交的沒有成績(jī)。
考核方式:該實(shí)習(xí)取消以往只注重實(shí)習(xí)報(bào)告的考核方式, 而以實(shí)習(xí)數(shù)據(jù)成果作為成績(jī)的主要評(píng)價(jià)指標(biāo), 根據(jù)數(shù)據(jù)成果創(chuàng)新度的不同予以加分, 實(shí)習(xí)報(bào)告也不再一味的重視操作步驟, 而強(qiáng)調(diào)整個(gè)作業(yè)流程的設(shè)計(jì), 注重考查學(xué)生的獨(dú)立思考能力、分析問題能力、解決問題能力、項(xiàng)目管理能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和對(duì)制圖流程的整體把控能力。
2.2 具體實(shí)施
為了培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)綜合運(yùn)用和解決實(shí)際工程問題的能力, 根據(jù)改革方案, 特制定如下的實(shí)施辦法:
1) 教學(xué)設(shè)計(jì)。
采用開放式教學(xué)模式, 并且在內(nèi)容組織和作業(yè)流程中考慮數(shù)據(jù)后期GIS建庫、空間分析、系統(tǒng)開發(fā)、地圖發(fā)布與制圖表達(dá)、地圖輸出的需求, 一個(gè)項(xiàng)目貫穿制圖的整個(gè)過程, 教學(xué)設(shè)計(jì)中更加注重知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián), 這對(duì)于學(xué)生專業(yè)綜合能力和學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)起到重要的作用。教學(xué)設(shè)計(jì)的前后對(duì)比如表1所示。
2) 考核方法。
改革后, 總成績(jī)=平時(shí)成績(jī)×10%+實(shí)習(xí)答辯×10%+實(shí)習(xí)報(bào)告×30%+實(shí)習(xí)成果×50%。
平時(shí)成績(jī):占總成績(jī)的10%, 每隔3天組織一次階段性驗(yàn)收, 學(xué)生需要按照指導(dǎo)書上的時(shí)間節(jié)點(diǎn)完成任務(wù), 可以很好地了解和督促學(xué)生的實(shí)習(xí)進(jìn)展。
實(shí)習(xí)答辯:占總成績(jī)的10%, 實(shí)習(xí)結(jié)束時(shí), 組織一次實(shí)習(xí)答辯, 由4名實(shí)習(xí)指導(dǎo)老師來擔(dān)任評(píng)委, 針對(duì)每個(gè)學(xué)生所完成的任務(wù)提兩個(gè)問題, 以便更好地檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)所做內(nèi)容的理解。
實(shí)習(xí)報(bào)告:占總成績(jī)的30%, 實(shí)習(xí)結(jié)束每組需要根據(jù)小組的實(shí)習(xí)成果完成一份實(shí)習(xí)報(bào)告, 實(shí)習(xí)報(bào)告要求:
(1) 文檔重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)整個(gè)作業(yè)流程的設(shè)計(jì)和設(shè)置, 而不是操作步驟;
(2) 文檔書寫規(guī)范:所有截圖需要電腦全屏截圖, 圖片要清晰, 圖片寬度應(yīng)是文檔寬度;打印要墨跡清晰;按照實(shí)習(xí)報(bào)告模板來組織實(shí)習(xí)報(bào)告, 避免大家相互之間抄襲;
(3) 實(shí)習(xí)報(bào)告要邏輯清晰, 層次清楚。
實(shí)習(xí)成果:占總成績(jī)的50%, 實(shí)習(xí)結(jié)束后每組需要提交實(shí)習(xí)成果一份, 實(shí)習(xí)成果要求:
(1) 加載所有成果數(shù)據(jù)的MXD地圖文檔, 并配置成相對(duì)路徑;
(2) 所有的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)到地理空間數(shù)據(jù)庫中;
(3) 地物勾畫準(zhǔn)確, 與影像有很好的貼合度;
(4) 數(shù)據(jù)沒有拓?fù)溴e(cuò)誤和屬性錯(cuò)誤;
(5) 地圖配置美觀、合理。
3 教學(xué)效果
經(jīng)過兩年的實(shí)踐, 取得明顯的教學(xué)效果, 學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、學(xué)習(xí)能力等都有明顯的提高。經(jīng)過該實(shí)習(xí)的訓(xùn)練, 學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的同學(xué), 在參加全國(guó)GIS技能大賽中獲得三等獎(jiǎng), 參加過該實(shí)習(xí)的同學(xué)評(píng)價(jià):“該實(shí)習(xí)在時(shí)間、地點(diǎn)、實(shí)習(xí)步驟上都沒有過多的限制, 通過小組討論、網(wǎng)絡(luò)搜索、查閱規(guī)范等方式完成該實(shí)習(xí), 自己的學(xué)習(xí)能力、查找資料、分析問題和解決軟件問題的能力獲得明顯提升。”
4 應(yīng)用推廣建議
通過2年的教學(xué)探索, 為了達(dá)到更好的教學(xué)效果, 在教學(xué)過程中還應(yīng)該注意以下幾個(gè)問題: (1) 工程實(shí)踐項(xiàng)目的選擇:項(xiàng)目選取要難度適中, 過于簡(jiǎn)單, 無法培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力;過于難, 學(xué)生無從下手, 規(guī)定時(shí)間內(nèi)無法完成實(shí)習(xí)任務(wù); (2) 要提供所需的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范, 讓學(xué)生的每一步設(shè)置都有理有據(jù); (3) 注重階段性檢查, 防止學(xué)生在開放的實(shí)習(xí)環(huán)境下, 產(chǎn)生偷懶的心理, 最后草草完成實(shí)習(xí)任務(wù)。
5 結(jié)論
實(shí)踐證明, 本文提出的面向地理信息科學(xué)專業(yè)的計(jì)算機(jī)制圖實(shí)習(xí)改革模式是行之有效的, 不僅增強(qiáng)學(xué)生探索專業(yè)問題的興趣, 還提高學(xué)生的自學(xué)能力, 為學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生提供更加廣闊的空間, 使學(xué)生更好地掌握計(jì)算機(jī)制圖的相關(guān)知識(shí), 熟悉和理解GIS行業(yè)數(shù)據(jù)生產(chǎn)的流程, 更加關(guān)注數(shù)據(jù)生產(chǎn)細(xì)節(jié)帶來的數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)生產(chǎn)效率的差別, 提高了學(xué)生工程實(shí)踐的能力。該模式特別適用在綜合性強(qiáng)、集中實(shí)踐的課程中進(jìn)一步推廣, 如“三維建模實(shí)習(xí)”、“GIS開發(fā)實(shí)習(xí)”“地理空間數(shù)據(jù)庫實(shí)習(xí)”等, 同時(shí)對(duì)其他專業(yè)的類似課程也會(huì)起到一定的借鑒作用。
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