高校GIS专业课程体系与精品课程建设.doc

高校GIS专业课程体系与精品课程建设陈颖彪 陈健飞 钱乐祥（广州大学地理科学学院，广州，510006）摘要：地理信息系统是20世纪80年代在我国兴起的一门应用技术和学科体系，目前在我国得到广泛的普及和应用，现全国已有100余所高校开设了地理信息系统本科专业，本文从GIS学科课程体系与精品课程建设二方面内容出发，分析了我国重点高校GIS专业的课程设置及学科体系，并对广州大学地理信息专业课程课程设置及精品课程建设的原则方法，主要思路及具体的课程设置内容进行了有益的探讨。关键词：GIS专业 课程设置 学科体系 精品课程1、引言地理信息系统(Geographical Information System,简称GIS)，是在计算机软件和硬件支持下，综合运用地理学、系统工程和信息科学的理论方法，具有获取、存贮、管理、传输、分析和输出地理空间数据的信息系统，是计算机和信息技术在地理科学中运用发展的产物。自从20世纪60年代问世以来，经过不到40年的发展，已从最初的某些科研部门和专业人员使用的专业软件系统，扩展到政府公共管理、城市规划、科学研究、资源开发利用、测绘、军事等各个应用领域；其内涵从狭义的专业信息系统，逐步形成一门集计算机科学、地理科学、测绘科学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学与管理科学等多门科学为一体的新兴综合性边缘学科地理信息科学1。特别是进入20世纪90年代以来，随着IT技术的发展和GIS应用技术的驱动如组件GIS、WebGIS技术、嵌入式GIS技术的发展，使GIS技术正溶入IT主流，从一个专业软件系统向产业化发展，并成为国家空间信息基础设施和数字城市建设的重要组成部分和关键技术。据初步统计估算，目前全球与地理信息系统相关的产业产值，包括硬、软件和数据服务等在内，已经超过100多亿美元；我国GIS产业与国外相比相对落后，但目前具有一定市场影响的国产软件品牌超过20个，国内从事地理信息系统服务的企业超过500家，国内GIS软件市场占有率达30%，与地理信息系统相关的产业产值已达1000万美元2、3。随着地理信息系统学科的快速发展和社会需求空间的增大，对地理信息系统人才的需求亦不断增加。1997年教育部对我国高等教育专业目录进行修订，对全国高校本科生部分专业进行压缩裁减，但在地理学下却新增了地理信息系统本科专业4，可以授予理学或工学学士学位。经过几年的探索与实践，我国高校GIS专业得到了迅速发展。目前，已有100多所高校经过教育部批准，依托原有的地理学、测绘工程、地质学、矿山冶金、计算机科学、环境学、农林或其它学科建立了地理信息系统本科专业。针对目前我校高校GIS专业发展的现状，本文从GIS专业课程体系与精品课程建设二方面探讨如何进行GIS相关课程专业的设置及通过精品课程网站的方式，适应在我国地理信息系统教育及其人才培养体系的多元化、层次化和规模化的发展格局，明确人才培养目标和培养模式，这些是我国GIS专业教育中急需解决的突出问题。2、我国高校GIS专业的课程设置分析根据GIS专业课程体系及其分类，本文以全国重点高校、综合性大学、理工科院校、师范院校GIS专业的课程设置为分析对象，主要集中讨论分析GIS专业基础课和专业课的设置，课程体系主要分为地理学、计算机科学、摄影测量与遥感、地理信息系统4个课程组，具体课程设置内容见表15。表1 我国部分高校GIS专业课程设置学校与院系名称GIS专业设置的主要课程名称北京大学遥感与地理信息系统研究所地球科学概论、环境与生态科学、城市与区域科学、地理科学概论、地学数学模型算法及数据结构、程序设计语言、计算概论、计算机图形学基础、数据库概论、软件工程原理测量与地图学、遥感概论、遥感应用、遥感数字图像处理、遥感图像处理实验、导航与通讯基础GIS概论、GIS设计和应用、网络基础与WebGIS、GIS工程、数字地形基础、数字地球武汉大学资源与环境科学学院地理信息科学系自然地理学、地貌学数据库原理与应用、数据结构、计算机图形学数字测图原理与方法、摄影测量学、测绘学概论、遥感技术与应用、地图投影与变换、地图设计与编绘、数字地图制图原理地理信息系统原理、GIS设计与应用、空间数据库系统北京师范大学资源与环境学系资源与环境学导论、地质学与地邈学、气象学与气候学、环境学、植物地理学、人文地理学、地理统计、地理文献阅读与写作、测量与地图数据结构、计算方法、数据库概论、计算机图形学遥感概论、图像理解与分析、数字图像处理、资源与环境遥感、定量遥感、3S应用地理信息系统原理、GIS软件分析、高级GIS专题、数字地面模型中国地质大学（武汉）信息工程学院自然地理学、地图概论计算机组成原理、操作系统、数据结构、数据库原理、计算机图形学、图形工程学、空间数据库遥感图像处理地理信息系统概论、地理信息系统设计与实现等通过对表1数据进行分析，我们可以看出以下特点： （1）不同院校GIS专业课程设置突出了自身的特色和优势，与GIS专业所依托学校原有的专业及学科发展方向具有紧密联系，这里我们以比较典型的4所大学GIS专业的课程设置进行分析。北京大学遥感与地理信息系统研究所，其研究领域在遥感和GIS方面在全国高校中处于领先地位，同时传统的地理学研究在全国也是最好的，近年来在与计算机技术结合进行GIS工程实践与软件开发上也做了大量的工作，因此课程设置在地理学、计算机科学、摄影测量与遥感、地理信息系统，课程设置比为5：6：6：6，处于均衡发展状态。武汉大学资源与环境科学学院地理信息科学系是从原武汉测绘科技大学合并后而成立的新学院，主要人员为原武汉测绘科技大学教师，而武汉测绘科技大学是我国在测绘科学领域最具权威的学术机构，所以在课程设置上摄影测量与遥感课程达7门，突出了原有的办学特点，计算机科学与地理信息系统课程分别为3门，而传统地理学课程只开设2门。北京师范大学资源与环境学系GIS专业是在原地理系基础上组建的，其传统的研究学科强项是地理学，同时在遥感基础研究和应用研究处于全国领先水平，因此在课程设计上重点突出了传统地理学在GIS专业上的优势，其开设的地理学课程为9门，摄影测量与遥感为6门，而计算机科学与地理信息系统分别是4门课程。中国地质大学是一所工科院校，早在80年代就开发了计算机制图软件MAPCAD，用于地质图的绘制，之后随着计算机技术的飞速发展，开发了大型地理信息系统软件开发平台MAPGIS，其市场份额处于国产GIS软件中领先地位，所以在课程设置上计算机课程所占的比重最大达50%以上，主干课程达7门，而地理学为2门，摄影测量与遥感为1门，地理信息系统为2门，突出工科院校的工程实用技能训练（图1）。 图1 我国4所高校GIS专业课程设置对比综合上述分析我们可以看出，在北京大学这种各学科都比较强的学校，GIS专业开设的课程比较均衡，而在测绘类院校中如武汉大学（原武测部分），开设课程侧重于摄影测量与遥感专业，而在师范院校，一般是由地理系承办GIS专业，在课程设置上突出了地理科学的学科优势，而在工科院校以中国地质大学为代表，则突出了计算机科学在GIS专业中的优势地位。（2）GIS和遥感课程得到重视。虽然各高校课程设计上根据各学校的办学特点和学科特色在专业设置上有所差别，但对地理信息系统和遥感的专业课程都十分重视，几乎所有的高校都开设了遥感概论、遥感数字图像处理课程，少数院系开设了图像理解与分析、摄影测量等课程，在GIS专业课程中都突出GIS软件应用、设计与开发的课程学习，进一步与市场接轨。在计算机课程设计上，突出数据库原理与应用、计算机程序设计、数据结构等课程的学习，因为这些课程是学生毕业后从事GIS相关的工程开发与应用实践的主要课程。3、广州大学GIS专业的课程设置及就业市场分析针对上述重点高校的课程设计特点，笔者认为在课程设计上要力争突出广东地区高校办学特点，并与广东整体经济发展形势相适应，办出特色，办出水平。当前广州地区软件产业发展迅速，软件产业产值列居全国第2位，仅天河软件园区软件企业就达920家，年产值超过100亿元，而我国目前软件工程师及相关的软件高级应用人员大量缺乏，这为GIS专业毕业生在IT企业就职，从事与空间信息产业相关的行业和部门就业，提供了广阔的发展空间；此外广东地区学生的特点是动手能力强，对感性东西认识深刻，学习目标明确，这样可多开设一些计算机图形图像处理的课程，增加学生的学习兴趣，目前广州大学GIS专业开设的主要课程如表2所示。表2 广州大学GIS专业部分课程设置课程组GIS专业设置课程名称地理学自然地理学、经济地理学、人文地理学计算机科学数据库原理及应用、操作系统、VC+编程技术、VB 程序设计、计算机辅助设计、数据结构、计算机图象处理、计算机网络摄影测量与遥感地图学、遥感概论、测量学、遥感数字图象处理地理信息系统地理信息系统原理、GIS软件应用与空间分析方法、GIS设计与开发、GIS项目组织及工程实践、地图编制与设计从GIS专业的办学实际情况来看，广州大学GIS专业还没有硕士学位点，培养的人才应以社会所需的应用驱动型人才和地理信息系统产业化人才为主，学生毕业后从事与空间信息有关的产业和行业就业，因而在GIS专业相关课程设置上，以计算机科学所开专业课程数目最多，达到8门，地理信息系统为5门，摄影测量与遥感专业课程为4门，地理学专业为3门，这与当前广东省及广州市对IT技术型及应用人才的需求是一致，符合当前市场的需求，同时对地理信息系统与摄影测量与遥感专业课程基本持平，反映了在未来工作中地理信息系统和遥感都应是该专业学生必备的应有基础工具，同时对传统的地理学课程如自然地理、经济地理、人文地理作为对学生全面的知识掌握也起到很大的推动作用，总体感觉课程设置能满足学生的就业需求和实际工作中的需要。4、广州大学GIS专业精品课程的建设广州大学地理信息系统专业精品课程目前已成为广州校级精品精课程，目前正在积极申报市级精品课程，并获得广州市多媒体教育软件开发一等奖，是地理学院该专业教师多年劳动的结果，在结构设计上主要突出以下几个特点：表3 地理信息系统精品课程网站设计原则及内容结构项目编号设计原则及内容结构1界面友好，操作方便，具有原创性2方便学习，链接方便3设有专题资源、学习资料库，便于学生学习4结构层次清楚，人性化设计5配有双语教学资源6资源丰富（包括音频、视频、图像、声音、文字等7是一个自主学习型网站，具备课堂教学的绝大部分功能，以及课堂教学所不包含的功能8教育性特征，包括教学目标、教学大纲、双语教学等教学内容组织方式上，在地理信息系统课程教学过程中，将GIS理论与实践相结合，内容组织上将理论与上机实践环节各安排一半的课时，使学生有充分的上机实践机会，同时配合本课程的多媒体教学网站，使学生可方便下载所需的学习资源和练习数据和相关的练习软件，通过上述的方法使学生在教学过程中，受益匪浅，并对地理信息系统学科本身有了一个很好的理解和认识。在实践性教学的设计上，要求学生在掌握基本理论知识的同时，通过相关的GIS软件应用学习，循序渐进地掌握地理信息系统的基本功能，特别是通用的空间分析功能。在教学中，采用美国ESRI公司的ARCVIEW软件产品及其空间扩展模块，并配有练习数据、文字教材及小型应用程序。练习的主要内容包括：空间、属性信息查询、专题地图显示、数据输入、地图输出、邻近分析、叠合分析、网络分析等，通过上述课程安排，使学生在最短时间内对GIS的理论、技术与方法有一个全面而深刻的认识，具体的课程内容体系结构如下：表4 地理信息系统精品课程网站课程内容体系结构编号课程内容结构（理论部分）课程内容结构（实践部分）实验性质1地理信息系统概论空间要素的输入、编辑验证性2空间数据获取与处理属性数据编辑、维护及连接验证性3空间数据结构要素及属性数据的查询演示性4GIS空间分析与可视化表达专题地图显示演示性5GIS、RS、GPS地图布局与地图输出演示性6数字地球邻近区、服务区空间分析创新性7GIS系统平台最佳路径、最近设施分析、交通分析设计性8GIS应用开发多边形叠合分析设计性9地理信息系统新技术栅格数据及其专题图生成设计性10三维GIS及可视化地表模型生成、显示设计性11GIS标准基于网络的设施服务水平分析创新性在教学方法上，采用理论教学与上机实验相结合，多媒体教学与课程网站相结合等多种教学手段与方法的运用。教学手段100%采用多媒体课堂教学与上机实验教学，教学形式灵活，教学方法多样，完全可以满足学生的学习需求。同时拟建立的地理信息系统课程门户网站，将全部的教学资源均放于网上，方便学生远程访问本课程的教学资源，方便学生的学习，具体的精品课程设置界面如下图所示：图2 地理信息系统精品课程界面设计参考文献1 王平、刘慧平等.中国地理信息系统教育现状分析与政策建议J.地理信息世界，2003（4）：7-122 朱晓华，闾国年. 地理信息系统技术在我国的应用与存在的问题J.高技术，2001（5）：37-593 景贵飞.当前网络空间信息技术发展的战略需求分析和建议J. 地理信息世界，2003（6）：5-114 中华人民共和国教育部.关于印发“普通高等学校本科专业目录”（1998年颁布）等文件的通知Z.29/wreports/index.htm,1998-07-065 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（4）：1-7Analysis of Lesson Architecture and Excellent Lesson Development of GIS Major in UniversityYingbiao Chen Jianfei Chen Lexiang Qian（School of Geographical Sciences