一、地理信息系统概述及创新的重要性

地理信息系统(GIS)是一门交叉学科,具有较高的技术性和实践性,已在城市规划管理、交通运输、测绘、环保、农业、地质、制图等领域发挥了重要作用,取得了良好的经济效益和社会效益,这使得社会对GIS专业人员的数量需求和质量要求在不断增加[1-3]。2012年底,我国地理信息产业产值已达到2000亿元,增长率超过30%。到“十二五”末期,产业总产值有望超过4000亿元。经过近20年的发展,我国与西方国家的GIS理论与应用研究水平的差距已显着缩小,但要想促进我国地理信息相关产业的快速发展、加快地理信息产品和服务的研发速度、提高我国地理信息企业国际竞争力,必须注重相关科研人员创新能力的培养。在科教兴国、人才强国、建设创新型国家等一系列的重大战略中,高等学校承担着培养大批创新型人才的重任[4],GIS专业大学生创新能力的高低将直接关系我国GIS产业的发展。自1999 年全国开始招收GIS本科专业以来,我国已有200多所高校开设了GIS 专业[5]。然而,在保证了我国地理信息系统发展后备人才数量优势的基础上,如何提高本科生的创新能力是GIS专业建设和发展的重要任务之一。

二、GIS专业本科生创新能力培养的制约因素

目前,国内高校在GIS专业本科生自主创新能力培养方面总体处于摸索阶段,尽管或多或少地为学生提供了各种载体和平台,但尚未从根本上突破传统的教学模式。总体而言,制约GIS本科生创新能力培养的包括:

1.与国际水平相差较大,知识获取滞后

了解领域内的研究现状与趋势是进行创新的前提,进而才能从中发现问题,寻找创新点。GIS起源于加拿大,美国、欧洲、日本发展迅速,在该领域处于引导地位。虽然近二十年来我国也取得了显着的成绩,但总体水平仍与欧美发达国家有一定差距。由于外语水平有限,教师不能及时地追踪国外最新研究成果,导致学生接收新知识的途径减少,无法及时掌握研究前沿。此外,现有的GIS相关教材较多,其中的基本概念、经典理论和方法等内容大同小异,各编者会根据自身所做实际科研工作完成教材中案例教学内容的编写。但所做工作从项目立项、实际开展到成果发表、出版成册,通常要经历2-5年左右的时间。因此,教材内容的时效性难以保证,不能够反映最新的动态,而这部分内容恰恰是教材中最能够引发学生学习兴趣的部分。

2.学习主动性不足,创新意识不强

我国的教育模式和国外先进教学模式的根本区别就在于是否鼓励学生个性发展,自主学习[6]。兴趣是调动学生学习积极性最好的东西,更是进行创新的主要源动力之一。传统的教学注重理论讲授,多为“老师讲,学生听”的填鸭形式,缺少启发式和讨论式教学,势必压抑学生独立性和创造性的发挥[7]。限于现有的学生考核体系,学生被动地接收书本上的知识,不求甚解,严重缺乏对现有知识的质疑和发散性思维。

此外,仍有一部分学生将考试及格作为学习的主要目的,对书本上的知识死记硬背,没有独立思考的过程,难以应用专业知识解决实际问题。如,目前尚有一部分本科生毕业设计题目由指导老师提供,学生只需选择题目,对选题的意义、数据的来源及处理等问题缺乏思考,最终只是机械地完成工作,老师怎么说就怎么做,整个过程对老师的依赖程度很大,没有达到锻炼的目的。

3.动手能力较差,阻碍创新实践

GIS专业培养的人才,不但要有一定的理论基础,而且要具备不同层面的实际动手能力。学生中存在创新的主观愿望,但不知道如何去创新,他们在直觉思维能力、逻辑思维能力、联想思维能力、发散思维能力、逆向思维能力等方面都还比较稚嫩,需要加强培养和锻炼[8]。

此外,大部分学生实际动手能力欠缺,缺乏创新技能,即便有了好的想法,但不具备实现的途径,逐渐失去了信心与热情。在上机课上用软件进行图像数据处理时,学生只要按照老师说的输入几个参数、点几下鼠标就能得出分类结果,但大多数学生缺乏主动性,不去探究点击鼠标的背后是怎样的原理、怎样的算法。本科阶段学习的一个重要目的是要知其然且要知其所以然,只有主动地多问一些问什么,多思考、多动手,才能真正把知识应用起来,把软件当成一个工具,而不是为了用软件而用软件。

三、对策与建议

1.创造接触新知识的平台和途径

鉴于书本知识更新较慢的现状,GIS专业教师需及时追踪本领域最新国内外动态,补充到教学内容中来。如,在幻灯片中增加时效性较强的内容,带动学生讨论;向学生介绍国内外认可度较高的专业网站和论坛,引导学生自主学习;推荐领域内的经典文献和最新研究成果等,让学生及时了解学科前沿。根本目的是使学生接收新知识的来源多元化,做到“眼观六路,耳听八方”。

“授人以鱼,不如授人以渔”,为使学生具备创新的意识,最为重要的是帮助学生建立自主发现问题、解决问题的思维模式。我学院针对本科三年级学生开设了科技论文写作与专业文献检索课程,教会学生文献检索的基本方法,综述和研究论文的写作要求,让学生自己检索并阅读文献,初步掌握学科动态。对于有能力的学生,教师可以推荐其阅读英文文献,不仅能了解国外最新学科动态,还可以提高自身英语水平。相应地,学生要花时间、花精力认真阅读,并写读书笔记。

此外,鼓励学生多去听讲座,听各类讲座。科研创新工作强调学科间的交织与借鉴,让学生不要局限于自己的专业,而要拓展视野、开阔思路,这有助于创新想法的形成。

2.教学方法改革,提高学生创新主动性

现代教学模式强调学生的主观能动性,教学要以学生为中心,使学生处于主动的地位。教师应当结合实际,不断完善教法、提高教学水平,调动学生的积极性。我校定期举办教师授课、说课竞赛,鼓励教师间的技能切磋和经验交流,最终作用于学生,产生积极影响。此外,我院探索性地进行了本科生导师制的尝试。学生选定导师后,可以尽早地了解到导师在做什么研究工作,为什么做,怎么做,并逐渐熟悉科研工作的基本流程、概念和一些具体环节。吸纳有能力的学生参与导师的研究项目,在导师的引导下,他们可以自主地完成小任务,并尝试发现新的、尚未解决的新问题。

此外,向学生介绍各类项目申请书(如大学生创新项目)的背景和撰写要求,积极鼓励学生申报各类的大学生创新竞赛。当学生的身份由参与者变成了项目的负责人,势必会满足他们的好奇心,让他们获得成功的体验,树立自信心,今后进行自主探索和创新的动力大大提升。

3.提高实际动手能力,多参与科研实践

有了好的想法还需要去实现,实现创新过程,需要有一定的实践能力作为支撑。GIS专业尤其强调动手能力,GIS专业培养的人才应同时具备一定的理论基础和不同层面的实践能力。要达到这样的要求,仅靠课堂教学是不够的,只有通过实践教学将理论与实际很好地结合,全面增强学生独立分析和解决问题的能力、创造性思维能力,提高学生实际动手能力和团队合作精神,建立独立的科研和工作方法体系,才能为将来工作和走向社会奠定了坚实的基础[9]。目前,新疆农业大学GIS专业已初步建立了课堂实践、野外实践、科研实践、竞赛实践和毕业设计的“五位一体”实践教学模式,并取得了较好的效果。近年来,新疆农业大学GIS专业的学生在老师指导下自主选题、刻苦钻研,多次在“全国GIS操作技能大赛”等各类专业技能大赛上获奖。此外,三十余名学生获得了工信部、测绘学会和中地数码公司共同颁发的GIS应用工程

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