GIS专业本科生开设“地球空间信息技术进展和行业应用”课程的教学思考

GIS专业本科生开设

“地球空间信息技术进展和行业应用”课程的教学思考

张 锦

太原理工大学测绘科学与技术系，太原，030024

【摘要】：对地理信息系统专业的人才素质特征从学科内涵、知识结构体系、素质教育和创新性能力培养，以及社会需求等方面进行了分析。通过地球空间信息技术进展和行业应用教学内容的分析，提出理解学科内涵、拓展专业知识、开拓专业视野、深化专业服务和积极探索课程体系的课程教学定位，从教学内容、教学方法、教学手段和教学过程等人才培养的重要环节改进课堂教学水平。

【关键词】：本科教育 地理信息系统专业 地球空间信息技术 行业应用

1、GIS专业人才的素质特征

（1） 学科内涵的理解和认识

源于测绘科学、地理科学和计算机科学的地理信息系统专业是一个跨学科专业，具有丰富的学科内涵，在国民经济各领域和社会大众服务领域具有广泛的应用。深刻认识地理信息系统的学科内涵，对于地理信息系统专业的办学特点、知识体系建立和毕业生就业具有重要意义。

（2）知识结构体系

由于地理信息系统专业办学时间普遍较短，在教学课程、知识体系、技能应用服务体系和素质、创新能力方面的培养设置认识不尽相同。我校地理信息系统专业确立的知识体系的主要原则是：基础知识的厚度、专业知识的宽度和专业能力的硬度有机结合，具有过硬的政治理论、法律知识；丰富的地球科学、人文、军事、社科、经济、心理学、管理科学知识；扎实的数学、外语、物理等基础知识；适用的计算机理论和应用技术；系统的地图制图、测绘数据处理、卫星全球定位、航空摄影测量和遥感专业基础知识；重要领域的地理信息系统行业应用背景知识，以及地理信息系统、航空摄影测量和遥感专业软件使用、应用专业开发能力。

（3）素质教育和创新性能力培养

大学生素质结构概括为思想道德素质、文化素质、业务素质和身心素质四个方面，创新能力是一个人全面发展的综合性能力，是具有发展性、创见性和开拓性的能力。温家宝总理在听取北京市部分教师代表对教育发展和教学改革的意见和建议后发表的讲话指出：“从国内外的比较看，中国培养的学生往往书本知识掌握得很好，但是实践能力和创造精神还比较缺乏。这应该引起我们深入的思考，也就是说我们在过去相当长的一段时间里比较重视认知教育和应试的教学方法，而相对忽视对学生独立思考和创造能力的培养。应该说，我们早就看到了这些问题，并且一直在强调素质教育。但是为什么成效还不够明显？我觉得要培养全面发展的优秀人才，必须树立先进的教育理念，敢于冲破传统观念的束缚，在办学体制、教学内容、教育方法、评价方式等方面进行大胆地探索和改革”。

地理信息系统是新兴的地球空间信息科学的重要分支学科，对于资源环境方面等问题的解决，具有较强的科学技术能力，并广泛应用于国民经济各领域和面向社会大众的服务

方面。地理信息系统专业的理论性、技术性和应用性均较强，没有扎实过硬的理论基础，学生的发展将会受到限制或制约；没有较强的技术应用能力，学生面向社会、面向应用解决问题的能力也无从谈起。当前由于受到地理信息产业发展规模和地理信息系统专业办学学校增速过快的影响，地理信息系统专业学生的就业出现了一些问题。突出的表现是地理信息企业规模不大，有影响、上规模的企业偏少，与传统产业比较产值偏低。这就给学生在直接相关的产业领域就业选择带来限制，使得大部分本科学生必须在关联产业、行业中做出就业选择。关联产业、行业的就业也是竞争性很强，多数用人单位强调学生的行业应用背景、行业实践应用能力，这使得作为普遍性培养的地理信息系统专业学生就业面临挑战。在这样的形势下地理信息系统专业素质教育和创新性能力培养更显迫切。

我校在地理信息系统专业的教学内容、教育方法、评价方式等方面进行了一些探索和实践，具体为：（1）完善教学体系，强化教学质量控制；（2）校外建设专业实习基地，完善基地设施。校内面向本科生开放地理信息系统实验室，提升实验教学水平，充实实验教学设备、数据资源和软件系统；（3）实行专业老师任兼职班级辅导员，加强学生与专业老师的交流；（4）扩大行业联系，与国土资源和测绘局共建专业实验基地，增强学生实践能力；（5）与企业全方位合作，建立现场创新性素质教育教学、科研和服务基地；（6）邀请知名学者、管理部门和企业领导为学生拓展知识领域、增强社会了解。

2、地球空间信息技术进展和行业应用课程主要内容

(1) 测绘科学与技术学科内涵和地理信息系统专业素质特征，主要包括内容：

测绘科学与技术学科内涵----大地测量学与测量工程学科、摄影测量与遥感学科和地图制图学与地理信息工程学科。

地理信息系统专业素质特征---基础知识体系、专业知识体系、实践环节、综合能力培养环节和创新性培养环节。

(2) 地球空间信息技术进展和应用，主要包括内容：

地球空间信息技术进展---地理信息系统GIS技术进展，卫星全球导航定位系统GNNS进展和遥感RS技术进展。

地球空间信息技术应用---建立国家或区域基础地理信息框架，基础地理信息数据采集、生产、管理和应用，数字城市建设和服务，地理信息系统矿山灾害监测和预警预报应用，国土资源管理中的应用和地理信息系统在交通运输领域的应用。

(3)GPS参考站技术进展和应用

GPS参考站技术进展---Trimble GPS参考站技术、Leica GPS参考站技术、Topcon GPS参考站技术和OpenGPS技术和资源。

GPS参考站技术应用---基础测绘中的应用、工程测量中的应用和矿山测量中的应用，气象预报应用和地壳运动形变监测中的应用。

(4)地球空间信息技术和应用演示，主要包括：

城市基础测绘和数字城市建设演示，GPS参考站建设、应用和服务演示，地球空间信息集成技术应用演示和地球空间信息集成技术在矿山地面精准形变监测和灾害预警应用演示。

(5)空间数据处理理论和应用，主要内容包括：

现代测量数据处理理论和方法、空间数据不确定性处理理论和影像数据处理理论。

(6)多尺度空间数据库计算、管理和应用，主要内容包括：

多尺度空间数据库计算、多尺度空间数据库管理和多尺度空间数据库应用；

多尺度空间数据库计算、建库、管理演示---基于约束和整体最优求解的GIS空间目标计算演示和ArcGIS环境多尺度空间数据库建库和管理演示。

(7)地理空间基准和坐标系统，主要内容包括：

国家坐标系统基准、投影特性和应用，地方独立坐标系统、大地水准面精化，以及应用演示。

(8)讨论课，主要讨论议题：

地理信息系统专业的知识体系、地理信息系统专业行业应用和就业，地理信息系统专业研究生培养和对本课程教学内容、方法建议。

(9)3DGIS技术现状、发展和应用，主要内容包括：

3DGIS模型理论、3DGIS技术发展；

3DGIS主要应用---在矿山中的应用、在城市中的应用等。

3D激光扫描技术---地面3D激光扫描技术、航空LIDAR技术；

3D激光扫描技术应用---矿山地表边坡、沉降监测中的应用，工业设备安装和技术改造中的应用和古建筑和文物保护中的应用。

(10) MobileGIS和WebGIS技术和应用，主要内容包括：

MobileGIS的主要实现技术和技术特征、MobileGIS实现和MobileGIS应用

WebGIS技术体系、WebGIS构建方法和技术，以及WebGIS应用。

(11)地理信息服务平台技术和应用，主要内容包括：

空间数据互操作方法和技术、空间数据库建库和管理，基于SOA的企业级地理信息服务技术，地理信息公共信息平台构建技术和地理信息服务平台技术和应用。

(12)GIS行业应用分析和实例演示，主要内容包括：

金土工程建设GIS应用实例分析和演示，数字城市、数字矿山公共信息平台技术体系分析和应用演示，地球空间信息技术精准监测和灾害预警的技术体系和数据处理方法演示。

(13)课程总结

3、课程讲授体会

本课程的定位为理解学科内涵、拓展专业知识、开拓专业视野、深化专业服务。具体

为通过本课程的学习，让学生系统学习地理信息系统专业的内涵、技术体系和应用体系，并明确地理信息系统专业人才的素质要求和社会责任，为下学期毕业论文选题、调研提供必要的知识基础。

学生对课程的学习表现了浓厚的兴趣，通过课堂讲解、演示和讨论交流，学生对专业的认识更明确了，对社会需求、应用服务和个人责任的理解更深入了。学生对课堂讲解、演示实验和讨论交流的教学模式给予肯定。

通过一段时间的教学实践，也有一些问题需今后进行改进。比如，建议通过专业教学委员会评估议定一些专题，聘任校外的专家、学者、行业重大项目负责人和技术领先的产业界的工程技术人员，面向本科生开设专题讲座，进行互动。一些专题采用现场示范、讲解的方式，增强学生对专业问题的了解、认识和掌握能力等。

4、结论和建议

地理信息系统专业是一个年轻的专业，具有勃勃朝气，同时也面临很多问题。对地理信息系统专业人才素质特征的理解、认识是办好地理信息系统专业的基础。完善教学体系、强化教学质量控制，提升实践环节建设服务水平，增强应用实践训练，强化人才的创新性培养是人才质量工程的要求。积极探索课程体系的教学内容、教学方法、教学手段和教学过程是人才培养的重要环节和时代的要求。

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