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[摘要]结合多年的GIS专业建设实践，对当前GIS专业教学中的专业知识体系、课程内容、教材、实践教学、师资队伍建设中存在的主要问题进行了分析。针对这些问题，探讨了课程体系及课程内容的动态优化与调整、系统性的教材建设、教学团队建设、区域教学资源共享、导师制、系列实习基地建设等相应措施，以期为提高GIS专业的教学质量提供建议。
[关键词]GIS专业;教学;问题与对策
1.1 引言
GIS专业培养的人才质量直接关系到社会对该专业的信任，影响学生的就业与进一步深造，对GIS学科的发展具有重要影响。自1997年教育部设立地理信息系统本科专业以来，我国已有170多所高等院校相继开设了该专业[1]。2012年，教育部高等学校地球科学教学指导委员会将地理信息系统专业更名为“地理信息科学专业”。10多年来，有关GIS专业教学一直受到众多GIS专业教师、研究者的重视，曾分别从培养计划与教学大纲制订[2]、核心课程设置[3]、专业课程教学方法[4，5]、不同学科背景下GIS专业建设[6]等方面进行了探讨和交流，也建立了一些国家级的精品课程。2013年，汤国安等对我国GIS专业开设情况、教学团队情况、科研情况、教学成果、学生发展等作了调查，并做了深入的分析[1]。本文结合作者多年的GIS专业建设实践，对当前GIS专业教学过程中存在的一些问题及应对措施进行探讨。
1.2 GIS教学实践中存在的主要问题
GIS专业是一个多学科交叉与融合的专业，这些交叉学科的基础理论构成GIS的基础理论体系，形成GIS的理论基础、知识结构、技术体系和功能特征[2]。GIS学科具有的多学科交叉的特点，使得GIS专业教学与学生学习存在诸多困难。
1.2.1 学科知识体系的快速变化与教学计划的矛盾
GIS专业的培养方案和教学大纲是依据学科知识体系制订的。作为指导专业教学计划的基本文件，很多学校每隔4年修订培养方案和教学大纲。培养方案规定了专业教学的课程结构。通常，GIS专业包括三类课程，即公共必修课、专业基础课、专业课。根据各个学校的学科背景不同及特色，专业基础课、专业课的设置及教学内容有所差异。教学大纲规定了每门课程在整个教学计划中的地位和任务，明确了该课程的基本要求、重点和难点，要求有相对的稳定性，又要体现与本课程内容相关的新知识、新技术。
然而，GIS的学科知识体系、社会对GIS人才的要求在快速发展与变化之中，新理论、新技术、新方法不断涌现，既定的培养方案和教学大纲很难及时跟上这些变化。自GIS专业建立以来，GIS已经从单机版发展到WebGIS;从简单的矢栅数据模型发展到对象-关系数据模型、3D数据模型、时态数据模型;从强调数据处理，发展到空间数据分析及地理信息系服务;从2DGIS的发展到3DGIS甚至多维GIS;从商业GIS软件应用发展到应用型地理信息系统开发;系统集成技术及环境的不断进步和变化;甚至诸多技术细节的发展，等等。在这一过程中，很多课程显得过时或课程的内容、重点和难点发生了变化，实践教学环节的内容亦不合时宜，亦即教学内容与学科发展脱节。显然，针对所有的新理论或新技术专门开设课程并不现实，需要将这些内容融合到相关的课程中，及时调整课程的结构，重新规划课程之间的衔接关系。即便如此，在教学过程中也将受到学时数、教学管理制度的诸多制约。
1.2.2 课程地位和内容与GIS专业的关系不清楚
GIS涉及地理学、测绘学与遥感科学、计算机科学、数学等学科，GIS专业的课程大部分由此产生。与这些学科有关的课程绝大部分沿用了相关学科的内容，如自然地理学、地图学、数据库原理、数据结构、地理信息系统设计与开发（软件工程）。在教学过程中，体现不出这些课程与GIS专业的紧密联系，或者在专业知识体系中的作用，这使得学生在学习过程中十分茫然，梳理不出GIS学科的知识体系和内在的逻辑关系，目标不明确。
这种状况一方面导致教师觉得学生不好教，因为学生无法理解这些课程在GIS专业中的必要性或重要性，没有兴趣学，教师不知道如何激发学生对本课程学习的主动性和积极性;另一方面，学生觉得不好学或学不会，因为学生觉得这个专业的课程好像比较乱，有一定的跳跃性，刚刚学了一门学科的点滴，就转移方向了。
GIS专业涉及较多的计算机科学领域的课程，大部分学生对这些课程感到困难，尤其是系统开发工具的学习，导致开发能力偏弱。这一现象通过毕业设计（论文）的选题就可以看出，大部分学生选择与地理学、遥感科学相关的课题，这些课题一般不需要进行系统设计与开发，通过软件应用就可以解决大部分问题。这些课程的实践性很强，且受学时数的限制，课堂教学并不能保证学生在课堂上完全理解这些课程的内容，需要学生在课余花費大量的时间进行自主学习，并且得到必要的指导。
1.2.3 适合GIS专业教学的教材不足
GIS专业相对年轻，与一些传统的专业相比，没有成熟的教材体系。GIS专业采用的教材大部分是关联学科的教材，缺乏针对性和GIS特色。教材之间没有联系，内容重复，系统性较差。很多教材注重理论与技术的论述，没有配套的实例或案例，学生理解起来困难。现有教材的更新速度跟不上GIS的发展，不能反映新理论、新技术。只有少量课程有实验教材，实验教材建设尤其没有受到足够的重视。
1.2.4 实践与创新教学不足
近年来，尽管很多学校在实验室建设的硬件上投入很多，但是相应的软件建设、实验设计、实验内容建设没有受到重视。具有良好设计的、能够让学生得到全面锻炼的综合性、开放性、创新性实验很少。专职的实验教师严重缺乏，目前实验教学任务基本上由任课教师承担，实验设备、软件、数据的维护，以及实验指导书、实验的准备、指导都需要任课教师花费大量的精力和时间。面对众多的学生，教师很难全面、细致地指导学生实验。 实习是教学过程中非常重要的环节，但是建设使GIS专业学生能够得到系统锻炼的各种实习基地十分困难。GIS专业的实习应该是（部分）综合性的，涉及多个方面，而目前很多实习只是根据相关企业的生产现状，仅限于GIS专业的某一方面，与实习目的相去甚远。此外，大量学生进入实习单位，在场地、现场技术人员的教学指导、管理等方面造成了很重的负担，所以很多企业只愿意接收少量的学生。
若没有得到很好的实践锻炼，既影响了学生对专业知识的理解，也使学生的学习兴趣显著下降。
1.2.5 师资队伍
GIS专业起步晚、发展迅速，且具有交叉性的特征，某种程度上造成了教师学科背景较为复杂，部分教师专业知识积淀需进一步加强[1]。近年来，进入GIS专业的大部分教师具有博士学位，在GIS某些领域的研究具有较高水平，但是从教学的角度来看，缺少对GIS专业课程体系、课程地位的整体性认识，系统性的GIS工程建设实践经验较少。一些新进教师在没有得到教学训练的情况下承担了太多的教学任务。近几年，受人才引进评价考核机制的影响，GIS及具有工程实践经验的教师引进困难，这将严重影响GIS专业师资队伍的建设与教学效果。
3 GIS专业发展与建设的措施
3.1 不断优化课程体系与课程内容
基于GIS学科、专业的内涵，强化GIS专业课程体系的主线，使学生明确GIS专业的培养目标，理解各课程之间的内在逻辑关系。加强课程建设，尽量使用“GIS语言”进行教学，亦即贴近GIS专业的培养目标，使课程内容与GIS联系起来。
根据理论与技术的发展，适当调整课程体系结构与课程内容，这种调整应从课程体系的角度出发，具有系统性，而不仅仅限于一门课程，避免重复和知识脱节。
在强调课程体系主线的同时，应开设不同方向的专业选修课，有所侧重，以适应不同能力和兴趣的学生的需要，体现专业特色，分类培养，达到因材施教的目的，也可以适应社会对不同GIS专业人才的需求。
3.2 进行系统的教材建设
一个成熟的专业应该具有一系列得到广泛认可的教材，并且有丰富的学术论著作为参考书。GIS专业的教材建设需要GIS教学、研究工作者的广泛参与，对教材进行深入讨论和详细规划。加强GIS专业教材的系统性和针对性，不是简单地将相关学科的理论、技术、方法照搬过来，而是将其与GIS融合，表现为具有GIS特色的理论、技术和方法。对一些学科的知识不必贪大求全（如计算机科学类课程），满足GIS专业的需要即可。注重理论联系实际，增加实际案例，以方便学生学习和理解。成功的教材编写依赖于一批高水平GIS专业人才和良好的组织协调。
3.3 建立系统性的实践教学环节体系
GIS专业的实验涉及各个相关学科，应尽量减少演示性实验，适当增加创新性实验，力求学生独立完成实验，提高学生的动手能力。改变授课方式，有些开发类课程的内容可以在实验室边讲解边实验。
在实习基地建设方面，针对实习基地的特点，选择一批单位，建立能够使学生得到综合锻炼的相互衔接的连续性实习基地。可通过区域性的高校联合，实现实践教学资源共享。
增强实验教师师资队伍建设，提高实验教师的综合素质，力求实验教师能够全面掌握GIS专业的软件、技术，具有较高的开发能力，在实验室对学生开放的同时，使学生能够得到指导。
3.4 加强教研室教学活动和高校GIS专业之间的教学交流
通过教研室教学活动，增强教师对GIS课程体系的认识，相互交流课程内容和授课方式，不断总结经验，提高师资队伍的教学水平。
目前高校之间的教学交流仅是通过少量的教学会议进行，学习一些教学水平较高的高校的经验需要面对面的交流、观摩和学习，才能达到实际效果。
3.5 加强对学生的课外指导
现在的学生与教师的交流较少，教师对学生的指导大部分仅限于课堂教学，不利于学生的成长。可建立本科学生的导师制，对学生的课外学习进行指导，积极组织学生申请校内外的科研项目，参加各种GIS竞赛。吸收一部分学生参与到教师的科研项目中，培养学生的科研能力和创新能力。
3.6 建立灵活的学生成绩考核机制
GIS专业是一个实践性很强的专业，为反映学生对课程知识的理解程度，体现学生的能力，可改变传统的书面考试方式，比如采用课程答辩、专题研究、综合实验考核等方式对学生进行评价。课程考核的方式应根据课程的特点进行。
4 结束语
GIS专业是一个相對年轻的专业，其成熟的教学体系的形成是一个不断探索的过程，虽然在10多年的教学过程中取得了一些经验和成绩，但是对于专业的知识体系、教材、教师队伍等方面还需进一步改进和提升。GIS专业建设需要教师花费大量的时间和精力，同时需要得到政策引导和经费的支持。
参考文献
[1]汤国安，董有福，唐婉容，李辛.我国GIS专业高等教育现状调查与分析.中国大学教学，2013，（6）：26-31.
[2]李满春，戴崴巍，赵勇.GIS专业人才的素质特征、知识结构与培养方案研究.地理与地理信息科学，2004，20（2）：26-28.
[3]秦其明.中国高校GIS专业核心课程设置问题的探讨.地理信息世界，2003，1（4）：1-7.
作者简介
张海荣，1968年3月生，男，江苏海门人，博士，副教授，主要从事地理信息系统开发、教学工作。
基金项目
中国矿业大学教改项目（2015YB21）
[关键词]GIS专业;教学;问题与对策
1.1 引言
GIS专业培养的人才质量直接关系到社会对该专业的信任，影响学生的就业与进一步深造，对GIS学科的发展具有重要影响。自1997年教育部设立地理信息系统本科专业以来，我国已有170多所高等院校相继开设了该专业[1]。2012年，教育部高等学校地球科学教学指导委员会将地理信息系统专业更名为“地理信息科学专业”。10多年来，有关GIS专业教学一直受到众多GIS专业教师、研究者的重视，曾分别从培养计划与教学大纲制订[2]、核心课程设置[3]、专业课程教学方法[4，5]、不同学科背景下GIS专业建设[6]等方面进行了探讨和交流，也建立了一些国家级的精品课程。2013年，汤国安等对我国GIS专业开设情况、教学团队情况、科研情况、教学成果、学生发展等作了调查，并做了深入的分析[1]。本文结合作者多年的GIS专业建设实践，对当前GIS专业教学过程中存在的一些问题及应对措施进行探讨。
1.2 GIS教学实践中存在的主要问题
GIS专业是一个多学科交叉与融合的专业，这些交叉学科的基础理论构成GIS的基础理论体系，形成GIS的理论基础、知识结构、技术体系和功能特征[2]。GIS学科具有的多学科交叉的特点，使得GIS专业教学与学生学习存在诸多困难。
1.2.1 学科知识体系的快速变化与教学计划的矛盾
GIS专业的培养方案和教学大纲是依据学科知识体系制订的。作为指导专业教学计划的基本文件，很多学校每隔4年修订培养方案和教学大纲。培养方案规定了专业教学的课程结构。通常，GIS专业包括三类课程，即公共必修课、专业基础课、专业课。根据各个学校的学科背景不同及特色，专业基础课、专业课的设置及教学内容有所差异。教学大纲规定了每门课程在整个教学计划中的地位和任务，明确了该课程的基本要求、重点和难点，要求有相对的稳定性，又要体现与本课程内容相关的新知识、新技术。
然而，GIS的学科知识体系、社会对GIS人才的要求在快速发展与变化之中，新理论、新技术、新方法不断涌现，既定的培养方案和教学大纲很难及时跟上这些变化。自GIS专业建立以来，GIS已经从单机版发展到WebGIS;从简单的矢栅数据模型发展到对象-关系数据模型、3D数据模型、时态数据模型;从强调数据处理，发展到空间数据分析及地理信息系服务;从2DGIS的发展到3DGIS甚至多维GIS;从商业GIS软件应用发展到应用型地理信息系统开发;系统集成技术及环境的不断进步和变化;甚至诸多技术细节的发展，等等。在这一过程中，很多课程显得过时或课程的内容、重点和难点发生了变化，实践教学环节的内容亦不合时宜，亦即教学内容与学科发展脱节。显然，针对所有的新理论或新技术专门开设课程并不现实，需要将这些内容融合到相关的课程中，及时调整课程的结构，重新规划课程之间的衔接关系。即便如此，在教学过程中也将受到学时数、教学管理制度的诸多制约。
1.2.2 课程地位和内容与GIS专业的关系不清楚
GIS涉及地理学、测绘学与遥感科学、计算机科学、数学等学科，GIS专业的课程大部分由此产生。与这些学科有关的课程绝大部分沿用了相关学科的内容，如自然地理学、地图学、数据库原理、数据结构、地理信息系统设计与开发（软件工程）。在教学过程中，体现不出这些课程与GIS专业的紧密联系，或者在专业知识体系中的作用，这使得学生在学习过程中十分茫然，梳理不出GIS学科的知识体系和内在的逻辑关系，目标不明确。
这种状况一方面导致教师觉得学生不好教，因为学生无法理解这些课程在GIS专业中的必要性或重要性，没有兴趣学，教师不知道如何激发学生对本课程学习的主动性和积极性;另一方面，学生觉得不好学或学不会，因为学生觉得这个专业的课程好像比较乱，有一定的跳跃性，刚刚学了一门学科的点滴，就转移方向了。
GIS专业涉及较多的计算机科学领域的课程，大部分学生对这些课程感到困难，尤其是系统开发工具的学习，导致开发能力偏弱。这一现象通过毕业设计（论文）的选题就可以看出，大部分学生选择与地理学、遥感科学相关的课题，这些课题一般不需要进行系统设计与开发，通过软件应用就可以解决大部分问题。这些课程的实践性很强，且受学时数的限制，课堂教学并不能保证学生在课堂上完全理解这些课程的内容，需要学生在课余花費大量的时间进行自主学习，并且得到必要的指导。
1.2.3 适合GIS专业教学的教材不足
GIS专业相对年轻，与一些传统的专业相比，没有成熟的教材体系。GIS专业采用的教材大部分是关联学科的教材，缺乏针对性和GIS特色。教材之间没有联系，内容重复，系统性较差。很多教材注重理论与技术的论述，没有配套的实例或案例，学生理解起来困难。现有教材的更新速度跟不上GIS的发展，不能反映新理论、新技术。只有少量课程有实验教材，实验教材建设尤其没有受到足够的重视。
1.2.4 实践与创新教学不足
近年来，尽管很多学校在实验室建设的硬件上投入很多，但是相应的软件建设、实验设计、实验内容建设没有受到重视。具有良好设计的、能够让学生得到全面锻炼的综合性、开放性、创新性实验很少。专职的实验教师严重缺乏，目前实验教学任务基本上由任课教师承担，实验设备、软件、数据的维护，以及实验指导书、实验的准备、指导都需要任课教师花费大量的精力和时间。面对众多的学生，教师很难全面、细致地指导学生实验。 实习是教学过程中非常重要的环节，但是建设使GIS专业学生能够得到系统锻炼的各种实习基地十分困难。GIS专业的实习应该是（部分）综合性的，涉及多个方面，而目前很多实习只是根据相关企业的生产现状，仅限于GIS专业的某一方面，与实习目的相去甚远。此外，大量学生进入实习单位，在场地、现场技术人员的教学指导、管理等方面造成了很重的负担，所以很多企业只愿意接收少量的学生。
若没有得到很好的实践锻炼，既影响了学生对专业知识的理解，也使学生的学习兴趣显著下降。
1.2.5 师资队伍
GIS专业起步晚、发展迅速，且具有交叉性的特征，某种程度上造成了教师学科背景较为复杂，部分教师专业知识积淀需进一步加强[1]。近年来，进入GIS专业的大部分教师具有博士学位，在GIS某些领域的研究具有较高水平，但是从教学的角度来看，缺少对GIS专业课程体系、课程地位的整体性认识，系统性的GIS工程建设实践经验较少。一些新进教师在没有得到教学训练的情况下承担了太多的教学任务。近几年，受人才引进评价考核机制的影响，GIS及具有工程实践经验的教师引进困难，这将严重影响GIS专业师资队伍的建设与教学效果。
3 GIS专业发展与建设的措施
3.1 不断优化课程体系与课程内容
基于GIS学科、专业的内涵，强化GIS专业课程体系的主线，使学生明确GIS专业的培养目标，理解各课程之间的内在逻辑关系。加强课程建设，尽量使用“GIS语言”进行教学，亦即贴近GIS专业的培养目标，使课程内容与GIS联系起来。
根据理论与技术的发展，适当调整课程体系结构与课程内容，这种调整应从课程体系的角度出发，具有系统性，而不仅仅限于一门课程，避免重复和知识脱节。
在强调课程体系主线的同时，应开设不同方向的专业选修课，有所侧重，以适应不同能力和兴趣的学生的需要，体现专业特色，分类培养，达到因材施教的目的，也可以适应社会对不同GIS专业人才的需求。
3.2 进行系统的教材建设
一个成熟的专业应该具有一系列得到广泛认可的教材，并且有丰富的学术论著作为参考书。GIS专业的教材建设需要GIS教学、研究工作者的广泛参与，对教材进行深入讨论和详细规划。加强GIS专业教材的系统性和针对性，不是简单地将相关学科的理论、技术、方法照搬过来，而是将其与GIS融合，表现为具有GIS特色的理论、技术和方法。对一些学科的知识不必贪大求全（如计算机科学类课程），满足GIS专业的需要即可。注重理论联系实际，增加实际案例，以方便学生学习和理解。成功的教材编写依赖于一批高水平GIS专业人才和良好的组织协调。
3.3 建立系统性的实践教学环节体系
GIS专业的实验涉及各个相关学科，应尽量减少演示性实验，适当增加创新性实验，力求学生独立完成实验，提高学生的动手能力。改变授课方式，有些开发类课程的内容可以在实验室边讲解边实验。
在实习基地建设方面，针对实习基地的特点，选择一批单位，建立能够使学生得到综合锻炼的相互衔接的连续性实习基地。可通过区域性的高校联合，实现实践教学资源共享。
增强实验教师师资队伍建设，提高实验教师的综合素质，力求实验教师能够全面掌握GIS专业的软件、技术，具有较高的开发能力，在实验室对学生开放的同时，使学生能够得到指导。
3.4 加强教研室教学活动和高校GIS专业之间的教学交流
通过教研室教学活动，增强教师对GIS课程体系的认识，相互交流课程内容和授课方式，不断总结经验，提高师资队伍的教学水平。
目前高校之间的教学交流仅是通过少量的教学会议进行，学习一些教学水平较高的高校的经验需要面对面的交流、观摩和学习，才能达到实际效果。
3.5 加强对学生的课外指导
现在的学生与教师的交流较少，教师对学生的指导大部分仅限于课堂教学，不利于学生的成长。可建立本科学生的导师制，对学生的课外学习进行指导，积极组织学生申请校内外的科研项目，参加各种GIS竞赛。吸收一部分学生参与到教师的科研项目中，培养学生的科研能力和创新能力。
3.6 建立灵活的学生成绩考核机制
GIS专业是一个实践性很强的专业，为反映学生对课程知识的理解程度，体现学生的能力，可改变传统的书面考试方式，比如采用课程答辩、专题研究、综合实验考核等方式对学生进行评价。课程考核的方式应根据课程的特点进行。
4 结束语
GIS专业是一个相對年轻的专业，其成熟的教学体系的形成是一个不断探索的过程，虽然在10多年的教学过程中取得了一些经验和成绩，但是对于专业的知识体系、教材、教师队伍等方面还需进一步改进和提升。GIS专业建设需要教师花费大量的时间和精力，同时需要得到政策引导和经费的支持。
参考文献
[1]汤国安，董有福，唐婉容，李辛.我国GIS专业高等教育现状调查与分析.中国大学教学，2013，（6）：26-31.
[2]李满春，戴崴巍，赵勇.GIS专业人才的素质特征、知识结构与培养方案研究.地理与地理信息科学，2004，20（2）：26-28.
[3]秦其明.中国高校GIS专业核心课程设置问题的探讨.地理信息世界，2003，1（4）：1-7.
作者简介
张海荣，1968年3月生，男，江苏海门人，博士，副教授，主要从事地理信息系统开发、教学工作。
基金项目
中国矿业大学教改项目（2015YB21）