一、地理信息系統(tǒng)概述及創(chuàng)新的重要性
地理信息系統(tǒng)(GIS)是一門交叉學科,具有較高的技術性和實踐性,已在城市規(guī)劃管理、交通運輸、測繪、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、地質、制圖等領域發(fā)揮了重要作用,取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益,這使得社會對GIS專業(yè)人員的數(shù)量需求和質量要求在不斷增加[1-3]。2012年底,我國地理信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已達到2000億元,增長率超過30%。到“十二五”末期,產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值有望超過4000億元。經(jīng)過近20年的發(fā)展,我國與西方國家的GIS理論與應用研究水平的差距已顯著縮小,但要想促進我國地理信息相關產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展、加快地理信息產(chǎn)品和服務的研發(fā)速度、提高我國地理信息企業(yè)國際競爭力,必須注重相關科研人員創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在科教興國、人才強國、建設創(chuàng)新型國家等一系列的重大戰(zhàn)略中,高等學校承擔著培養(yǎng)大批創(chuàng)新型人才的重任[4],GIS專業(yè)大學生創(chuàng)新能力的高低將直接關系我國GIS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。自1999 年全國開始招收GIS本科專業(yè)以來,我國已有200多所高校開設了GIS 專業(yè)[5]。然而,在保證了我國地理信息系統(tǒng)發(fā)展后備人才數(shù)量優(yōu)勢的基礎上,如何提高本科生的創(chuàng)新能力是GIS專業(yè)建設和發(fā)展的重要任務之一。
二、GIS專業(yè)本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的制約因素
目前,國內(nèi)高校在GIS專業(yè)本科生自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面總體處于摸索階段,盡管或多或少地為學生提供了各種載體和平臺,但尚未從根本上突破傳統(tǒng)的教學模式�？傮w而言,制約GIS本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的包括:
1.與國際水平相差較大,知識獲取滯后
了解領域內(nèi)的研究現(xiàn)狀與趨勢是進行創(chuàng)新的前提,進而才能從中發(fā)現(xiàn)問題,尋找創(chuàng)新點。GIS起源于加拿大,美國、歐洲、日本發(fā)展迅速,在該領域處于引導地位。雖然近二十年來我國也取得了顯著的成績,但總體水平仍與歐美發(fā)達國家有一定差距。由于外語水平有限,教師不能及時地追蹤國外最新研究成果,導致學生接收新知識的途徑減少,無法及時掌握研究前沿。此外,現(xiàn)有的GIS相關教材較多,其中的基本概念、經(jīng)典理論和方法等內(nèi)容大同小異,各編者會根據(jù)自身所做實際科研工作完成教材中案例教學內(nèi)容的編寫。但所做工作從項目立項、實際開展到成果發(fā)表、出版成冊,通常要經(jīng)歷2-5年左右的時間。因此,教材內(nèi)容的時效性難以保證,不能夠反映最新的動態(tài),而這部分內(nèi)容恰恰是教材中最能夠引發(fā)學生學習興趣的部分。
2.學習主動性不足,創(chuàng)新意識不強
我國的教育模式和國外先進教學模式的根本區(qū)別就在于是否鼓勵學生個性發(fā)展,自主學習[6]。興趣是調動學生學習積極性最好的東西,更是進行創(chuàng)新的主要源動力之一。傳統(tǒng)的教學注重理論講授,多為“老師講,學生聽”的填鴨形式,缺少啟發(fā)式和討論式教學,勢必壓抑學生獨立性和創(chuàng)造性的發(fā)揮[7]。限于現(xiàn)有的學生考核體系,學生被動地接收書本上的知識,不求甚解,嚴重缺乏對現(xiàn)有知識的質疑和發(fā)散性思維。
此外,仍有一部分學生將考試及格作為學習的主要目的,對書本上的知識死記硬背,沒有獨立思考的過程,難以應用專業(yè)知識解決實際問題。如,目前尚有一部分本科生畢業(yè)設計題目由指導老師提供,學生只需選擇題目,對選題的意義、數(shù)據(jù)的來源及處理等問題缺乏思考,最終只是機械地完成工作,老師怎么說就怎么做,整個過程對老師的依賴程度很大,沒有達到鍛煉的目的。
3.動手能力較差,阻礙創(chuàng)新實踐
GIS專業(yè)培養(yǎng)的人才,不但要有一定的理論基礎,而且要具備不同層面的實際動手能力。學生中存在創(chuàng)新的主觀愿望,但不知道如何去創(chuàng)新,他們在直覺思維能力、邏輯思維能力、聯(lián)想思維能力、發(fā)散思維能力、逆向思維能力等方面都還比較稚嫩,需要加強培養(yǎng)和鍛煉[8]。
此外,大部分學生實際動手能力欠缺,缺乏創(chuàng)新技能,即便有了好的想法,但不具備實現(xiàn)的途徑,逐漸失去了信心與熱情。在上機課上用軟件進行圖像數(shù)據(jù)處理時,學生只要按照老師說的輸入幾個參數(shù)、點幾下鼠標就能得出分類結果,但大多數(shù)學生缺乏主動性,不去探究點擊鼠標的背后是怎樣的原理、怎樣的算法。本科階段學習的一個重要目的是要知其然且要知其所以然,只有主動地多問一些問什么,多思考、多動手,才能真正把知識應用起來,把軟件當成一個工具,而不是為了用軟件而用軟件。
三、對策與建議
1.創(chuàng)造接觸新知識的平臺和途徑
鑒于書本知識更新較慢的現(xiàn)狀,GIS專業(yè)教師需及時追蹤本領域最新國內(nèi)外動態(tài),補充到教學內(nèi)容中來。如,在幻燈片中增加時效性較強的內(nèi)容,帶動學生討論;向學生介紹國內(nèi)外認可度較高的專業(yè)網(wǎng)站和論壇,引導學生自主學習;推薦領域內(nèi)的經(jīng)典文獻和最新研究成果等,讓學生及時了解學科前沿。根本目的是使學生接收新知識的來源多元化,做到“眼觀六路,耳聽八方”。
“授人以魚,不如授人以漁”,為使學生具備創(chuàng)新的意識,最為重要的是幫助學生建立自主發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的思維模式。我學院針對本科三年級學生開設了科技論文寫作與專業(yè)文獻檢索課程,教會學生文獻檢索的基本方法,綜述和研究論文的寫作要求,讓學生自己檢索并閱讀文獻,初步掌握學科動態(tài)。對于有能力的學生,教師可以推薦其閱讀英文文獻,不僅能了解國外最新學科動態(tài),還可以提高自身英語水平。相應地,學生要花時間、花精力認真閱讀,并寫讀書筆記。
此外,鼓勵學生多去聽講座,聽各類講座�？蒲袆�(chuàng)新工作強調學科間的交織與借鑒,讓學生不要局限于自己的專業(yè),而要拓展視野、開闊思路,這有助于創(chuàng)新想法的形成。
2.教學方法改革,提高學生創(chuàng)新主動性
現(xiàn)代教學模式強調學生的主觀能動性,教學要以學生為中心,使學生處于主動的地位。教師應當結合實際,不斷完善教法、提高教學水平,調動學生的積極性。我校定期舉辦教師授課、說課競賽,鼓勵教師間的技能切磋和經(jīng)驗交流,最終作用于學生,產(chǎn)生積極影響。此外,我院探索性地進行了本科生導師制的嘗試。學生選定導師后,可以盡早地了解到導師在做什么研究工作,為什么做,怎么做,并逐漸熟悉科研工作的基本流程、概念和一些具體環(huán)節(jié)。吸納有能力的學生參與導師的研究項目,在導師的引導下,他們可以自主地完成小任務,并嘗試發(fā)現(xiàn)新的、尚未解決的新問題。
此外,向學生介紹各類項目申請書(如大學生創(chuàng)新項目)的背景和撰寫要求,積極鼓勵學生申報各類的大學生創(chuàng)新競賽。當學生的身份由參與者變成了項目的負責人,勢必會滿足他們的好奇心,讓他們獲得成功的體驗,樹立自信心,今后進行自主探索和創(chuàng)新的動力大大提升。
3.提高實際動手能力,多參與科研實踐
有了好的想法還需要去實現(xiàn),實現(xiàn)創(chuàng)新過程,需要有一定的實踐能力作為支撐。GIS專業(yè)尤其強調動手能力,GIS專業(yè)培養(yǎng)的人才應同時具備一定的理論基礎和不同層面的實踐能力。要達到這樣的要求,僅靠課堂教學是不夠的,只有通過實踐教學將理論與實際很好地結合,全面增強學生獨立分析和解決問題的能力、創(chuàng)造性思維能力,提高學生實際動手能力和團隊合作精神,建立獨立的科研和工作方法體系,才能為將來工作和走向社會奠定了堅實的基礎[9]。目前,新疆農(nóng)業(yè)大學GIS專業(yè)已初步建立了課堂實踐、野外實踐、科研實踐、競賽實踐和畢業(yè)設計的“五位一體”實踐教學模式,并取得了較好的效果。近年來,新疆農(nóng)業(yè)大學GIS專業(yè)的學生在老師指導下自主選題、刻苦鉆研,多次在“全國GIS操作技能大賽”等各類專業(yè)技能大賽上獲獎。此外,三十余名學生獲得了工信部、測繪學會和中地數(shù)碼公司共同頒發(fā)的GIS應用工程
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