GIS国家特色专业人才培养协同创新探索

张传喜，刘耀林

（1.武汉大学 资源与环境科学学院,湖北 武汉 730079）

地理信息产业自形成以来，始终处于加速发展的状态。随着信息产业本身及其带动的相关产业的技术演进和产业变革，对创新型GIS人才的特殊要求也在不断变化。高校特别是研究型大学应充分利用优势学科的支撑、科技创新体系和科研创新成果，充分发挥集“创新性、行业性、协同性”于一体的资源优势，协同创新促进人才的培养。近年来，武汉大学的GIS专业在人才培养协同创新方面进行了有益的探索。

武汉大学GIS专业是国家特色专业，是武汉大学较为独特、成色较高的专业，具有品牌效应[1]。经过多年的建设，建立了以地理信息获取、管理、更新、分析、处理、可视化和应用等的专业建设主线，教学科研相长的具有特色的地理信息系列课程体系、实践体系，形成了面向国家需求和学科发展的理工结合的GIS专业人才培养体系；建立了良好的实验教学环境和条件，与国际一流大学有着良好的学生及教师持续培养和交流项目渠道。武汉大学GIS专业的建设已经被国内外同行作为中国地理信息技术教育发展述评的典型案例和依据，具有示范作用。

1 GIS专业人才培养模式的协同创新设计

根据地理信息学科理工结合的特点和社会对GIS人才的需求，结合学科的理论和技术发展，GIS专业创新人才的培养模式和方案应从人才的知识结构、能力和素质来设计理工结合的创新人才，一方面要突出人才的地理信息科学的基础理论，另一方面，要注重人才的地理信息系统技术技能[2]。学生应具备的知识结构可概括为：地理信息获取的方法和技术、地理信息管理与处理方法和技术、地理信息分析技术和方法、地理信息可视化技术与方法和地理信息应用领域的知识；学生应具备的能力为GIS的综合设计能力、创新设计能力和工程实践能力，要培养学生掌握高于知识和技能的思维方式和方法，以及获得知识的再学习能力，独立进行GIS设计和开发；GIS专业人才应具备的素质有探究精神、团队协作意识和国际视野。

GIS专业课程体系优化设计坚持将新的学科理论与方法、新的科研成果和行业需求贯穿课程体系设计中，坚持“夯实专业基础、协调主干课程、拓展个性方向、丰富实践环节”的课程体系建设目标，构建科学合理的“系列-模块-群”课程体系，突出“通识教育与专业教育相结合、理论教学与实践教学相结合、校内教学与校外实践相结合、教学过程与科研项目相结合”的理工结合特点，体现“厚基础、宽口径、重实践、强能力”的理工结合课程体系特色。

2 工程化的专业实践教学体系协同创新建设

GIS专业是一门与工程实践相结合的学科。建设理论教学与实践教学的一体化实习体系是专业建设的重要目标。需要将“脑力思维能力与动手操作能力”有机结合，形成理工结合的实验实习教学体系。实践证明，参与的实验教学协同创新建设取得了显著效果，建成了GIS实验教学湖北省示范中心，2012年首批入选国家级工程实践教育中心，为国家特色专业增添了浓墨重彩的一笔。

1）建立了注重创新能力培养的地理信息系列课程实践教学体系。GIS 学科是一门实践性很强的高新技术学科，理论教学与实验教学的共同发展是GIS 学科发展和人才培养的必经途径。在多年实践的基础上，总结和凝炼出了“验证实验、综合实验与创新实验有机结合，室内实验与野外实验有机结合，实体实验与虚拟实验有机结合，集中指导实验与学生课后自主实验有机结合，校内实验与在校外实践基地实验有机结合”的实验教学体系，取得了显著的效果[3]。

2）建立了具有特色的实践教学课程内容体系。实践教学的内容始终围绕着人才培养方案，并紧跟技术发展的前沿，瞄准国内外专业发展的趋势。实践教学的内容体系，既有随理论教学的课间实习、集中教学实习，又有毕业设计和大学生科研；既有验证性实习，又有设计性、创新性实习；既有专项实习，又有综合实习；既有基本能力训练，又有综合技能提高。实践教学内容按照地理信息处理的流程组织，包括数据的获取、存储、管理、分析、应用以及专业应用软件的开发等。我们建立的实践教学内容体系采用国际引进与消化吸收相结合，以国际一流大学先进的实践教学思想，面向中国的具体应用特点，将GIS作为一种技术手段应用到国土、规划和工程建设等实际领域中，培养学生将行政手段、经济手段、法律手段与技术手段相结合的能力。同时确保理论教学、集中实践教学、综合实习和毕业设计之间，有相对完整的知识结构；确保各课程课间教学实践、集中教学实践之间内容和技术方面的协调[4]。

3）支撑GIS专业的教学资源建设。地理信息系列课程的教学需要大量的计算机、图形输入输出设备，有许多设备价格相当昂贵。通过学科建设和科研项目，带来了办学条件的改善和教学环境的优化。目前我校已拥有高档工作站组成的计算机网络及地理信息处理、可视化、管理用户端，还有价值300多万的Barco虚拟现实设备、50万元的平台绘图机、10万元的喷墨绘图机，以及扫描仪、数字化仪、地理信息采集的测量仪器等硬件，购买了GIS软件、土地信息系统软件、图形处理软件等。针对专业的特点，对专业教学资源进行建设。①组建教学、科研一体化的特色实验室,为地理信息系列课程的理论教学、实践教学和科学研究、培养特色人才提供了基础和基地。②为满足教学和实践的需要，加强了应用软件库建设,购置了GIS基础和专业软件ArcGIS、MapInfo、Geo-Star、MapGIS等,地理信息处理和图形图像软件CorelDRAW、Adobe Illustrator、AutoCAD、Adobe Photoshop、Aldus FreeHand 、Erdas等,地理信息采集和数字测图软件CASS5.0、清华三维、瑞得测图等,遥感影像地理信息获取软件ERDAS、ENVY、Ecognition等；并自行研究集生产和教学于一体的软件，如数字高程建模、电子地图、地图自动综合、在线专题制图、土地规划管理信息系统、土地定级与基准地价评估等，数据库软件有Oracle、 SQL Server等。实现数据采集、处理、分析到应用连续完整的实验数据流[5]。③建立了稳定的实践教学基地，包括庐山地理野外实习基地、深圳土地信息系统设计与应用推广实习基地、中国地图出版社工程实践教学基地和湖北省测绘局GIS实习基地等[6]。

3 教学与科研协同互动，促进人才的培养

在做好GIS教学的同时，教学人员还积极承担和参与国家自然科学基金、国家863计划项目、国家973项目和国家科技支撑计划等大量的地理信息领域的课题，课题经费过亿元。近年来获得了多项国家和省部级科技进步奖，开发了多个GIS软件，申请了多项专利和软件著作权登记。这些科研成果逐步转换到教材建设、案例教学、实践教学等各个环节中，提高了人才培养的质量。鼓励学生积极参与教师承担的科研课题，使学生对课堂所学的理论知识有了更多的实践机会，科研促进了学生创新精神和实践能力的培养。本科生毕业设计和毕业论文的选题来自科研项目和工程实践的比例已达到80%以上。本科学生在老师指导下，利用本实验室或实验中心的仪器设备完成课程设计或毕业论文。在这一过程中，学生初步了解了相关学科前沿，以及课题申请、论证、立项的过程，科研兴趣与科研创新意识得到了全面培养与提高。这种新的教学方式改变了课程学习与科研实践、工程实际脱节的现象，使教师由课堂的实施者变为批判分析者，让学生自行设计实验方案，然后分组讨论评价实验结果，提高了学生独立分析问题和解决问题的能力[7]。

鼓励学生积极参加各种学术活动和科学研究，支持学生社会实践和科技创新活动，固定举办有影响力的大型学生科技活动，如举办大学生科技创新节、科技作品展、科技论坛等系列科技活动，邀请知名学者、专家到校进行科技讲座，为学生搭建自我创新、自我展示的平台，使学生在良好的科技氛围中更加关注对科技创新问题的解析。还要求学生结合教学内容撰写论文、读书报告、文献综述。学校和学院还设立了大学生科研创新基金，对学生开展学术研究和社会实践考察，进行课题立项，给予经费支持，并且指派老师进行指导。通过教学与科研互动，学生的能力得到全面提升，多名本科生在核心期刊上公开发表学术论文，10多名学生获得湖北省学位论文一等奖，在“超图杯”全国GIS大赛以及“挑战杯”全国大赛中屡获大奖。

4 GIS专业的国际化视野和办学环境

作为国家特色专业，我校不断推进人才培养的国际化进程，拓展国际化视野。教师团队中有多名成员是海外留学归国人员，多人在国际地图制图协会、国际摄影测量与遥感学会等国际一级学术组织中任职，这为学生和教师的国际交流等提供了渠道。通过与国外高水平大学的学术交流活动，团队成员的教学研究水平有了质的飞跃。在国际化人才培养环境的建设中，采取了双语教学、全英文授课、本科2+2联合培养课程，推进学分互认、建立联合交换人才培养平台等多种手段推进教学环节的国际化进程。另外，采取研究生联合培养以及国家留学基金资助、自费留学、接受留学生和海外实习生等多种形式，通过走出去、请进来，使教学团队很好地融入国际教育大环境。广泛的国际交流使本专业成为国际GIS教育重要的人才培养基地。目前已经和加拿大、美国、德国等大学建立了本科层次2+2等联合课程，和荷兰、德国、法国等大学建立了联合交换人才培养平台。通过培养方案共享、交换学生、学分互认、互开课程等多种方式，使本科教育的国际化程度大大提高。

研究型大学有其学科专业门类齐全、研究基础雄厚、人才云集的独特优势，在人才培养方面应主动建立协同创新战略联盟，使其真正成为知识创新策源地、教育教学改革试验田。通过武汉大学GIS专业建设的探索，高校特色专业的建设要将协同创新理念注入到人才培养、科学研究、文化传承创新等各个环节，系统谋划，以创新的思路和发展的办法，积极推进与人才培养各主体的合作，寻找更广泛的协同创新领域。

[1]王保华，张婕.关于特色专业建设的几个理论问题[J].中国大学教学，2012(5)：30-33

[2]刘耀林，刘艳芳.GIS专业人才培养方案的优化设计[J].地理信息世界，2003(4)：14-16

[3]杜清运，蔡忠亮，任福.电子地图设计课程多媒体情境教学研究[J].地理空间信息，2009，7(1)：31-33

[4]刘耀林. 地理信息系统[M]. 北京：中国农业出版社，2010

[5]程雄，王红. GIS软件应用[M]. 武汉：武汉大学出版社，2008

[6]李艳红，张根寿,李海亭.庐山地理野外创新实践教学研究[J].高等理科教育，2011(4)：143-145

[7]刘耀林，胡石元，刘艳芳，等.土地信息系统课程实践教学改革探讨[J].地理空间信息，2008，6(1)：24-26