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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(xué)科,具有較高的技術(shù)性和實踐性,已在城市規(guī)劃管理、交通運(yùn)輸、測繪、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、制圖等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用,取得了良好的經(jīng)濟(jì)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(zhì)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(dá)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(yīng)用研究水平的差距已顯著縮小,但要想促進(jìn)我國地理信息相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展、加快地理信息產(chǎn)品和服務(wù)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(guān)科研人員創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在科教興國、人才強(qiáng)國、建設(shè)創(chuàng)新型國家等一系列的重大戰(zhàn)略中,高等學(xué)校承擔(dān)著培養(yǎng)大批創(chuàng)新型人才的重任[4],GIS專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新能力的高低將直接關(guān)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(shè)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(chǔ)上,如何提高本科生的創(chuàng)新能力是GIS專業(yè)建設(shè)和發(fā)展的重要任務(wù)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(xué)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(xué)模式。總體而言,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(lǐng)域內(nèi)的研究現(xiàn)狀與趨勢是進(jìn)行創(chuàng)新的前提,進(jìn)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(lǐng)域處于引導(dǎo)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(dá)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(dǎo)致學(xué)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(guān)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(xué)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(xué)生學(xué)習(xí)興趣的部分。

2.學(xué)習(xí)主動性不足,創(chuàng)新意識不強(qiáng)

我國的教育模式和國外先進(jìn)教學(xué)模式的根本區(qū)別就在于是否鼓勵學(xué)生個性發(fā)展,自主學(xué)習(xí)[6]。興趣是調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性最好的東西,更是進(jìn)行創(chuàng)新的主要源動力之一。傳統(tǒng)的教學(xué)注重理論講授,多為“老師講,學(xué)生聽”的填鴨形式,缺少啟發(fā)式和討論式教學(xué),勢必壓抑學(xué)生獨立性和創(chuàng)造性的發(fā)揮[7]。限于現(xiàn)有的學(xué)生考核體系,學(xué)生被動地接收書本上的知識,不求甚解,嚴(yán)重缺乏對現(xiàn)有知識的質(zhì)疑和發(fā)散性思維。

此外,仍有一部分學(xué)生將考試及格作為學(xué)習(xí)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(yīng)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(shè)計題目由指導(dǎo)老師提供,學(xué)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(jī)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(dá)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(chǔ),而且要具備不同層面的實際動手能力。學(xué)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(qiáng)培養(yǎng)和鍛煉[8]。

此外,大部分學(xué)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(jī)課上用軟件進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)處理時,學(xué)生只要按照老師說的輸入幾個參數(shù)、點幾下鼠標(biāo)就能得出分類結(jié)果,但大多數(shù)學(xué)生缺乏主動性,不去探究點擊鼠標(biāo)的背后是怎樣的原理、怎樣的算法。本科階段學(xué)習(xí)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(yīng)用起來,把軟件當(dāng)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(lǐng)域最新國內(nèi)外動態(tài),補(bǔ)充到教學(xué)內(nèi)容中來。如,在幻燈片中增加時效性較強(qiáng)的內(nèi)容,帶動學(xué)生討論;向?qū)W生介紹國內(nèi)外認(rèn)可度較高的專業(yè)網(wǎng)站和論壇,引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí);推薦領(lǐng)域內(nèi)的經(jīng)典文獻(xiàn)和最新研究成果等,讓學(xué)生及時了解學(xué)科前沿。根本目的是使學(xué)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(xué)生具備創(chuàng)新的意識,最為重要的是幫助學(xué)生建立自主發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的思維模式。我學(xué)院針對本科三年級學(xué)生開設(shè)了科技論文寫作與專業(yè)文獻(xiàn)檢索課程,教會學(xué)生文獻(xiàn)檢索的基本方法,綜述和研究論文的寫作要求,讓學(xué)生自己檢索并閱讀文獻(xiàn),初步掌握學(xué)科動態(tài)。對于有能力的學(xué)生,教師可以推薦其閱讀英文文獻(xiàn),不僅能了解國外最新學(xué)科動態(tài),還可以提高自身英語水平。相應(yīng)地,學(xué)生要花時間、花精力認(rèn)真閱讀,并寫讀書筆記。

此外,鼓勵學(xué)生多去聽講座,聽各類講座。科研創(chuàng)新工作強(qiáng)調(diào)學(xué)科間的交織與借鑒,讓學(xué)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(xué)方法改革,提高學(xué)生創(chuàng)新主動性

現(xiàn)代教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主觀能動性,教學(xué)要以學(xué)生為中心,使學(xué)生處于主動的地位。教師應(yīng)當(dāng)結(jié)合實際,不斷完善教法、提高教學(xué)水平,調(diào)動學(xué)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(xué)生,產(chǎn)生積極影響。此外,我院探索性地進(jìn)行了本科生導(dǎo)師制的嘗試。學(xué)生選定導(dǎo)師后,可以盡早地了解到導(dǎo)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(xué)生參與導(dǎo)師的研究項目,在導(dǎo)師的引導(dǎo)下,他們可以自主地完成小任務(wù),并嘗試發(fā)現(xiàn)新的、尚未解決的新問題。

此外,向?qū)W生介紹各類項目申請書(如大學(xué)生創(chuàng)新項目)的背景和撰寫要求,積極鼓勵學(xué)生申報各類的大學(xué)生創(chuàng)新競賽。當(dāng)學(xué)生的身份由參與者變成了項目的負(fù)責(zé)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(jìn)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(qiáng)調(diào)動手能力,GIS專業(yè)培養(yǎng)的人才應(yīng)同時具備一定的理論基礎(chǔ)和不同層面的實踐能力。要達(dá)到這樣的要求,僅靠課堂教學(xué)是不夠的,只有通過實踐教學(xué)將理論與實際很好地結(jié)合,全面增強(qiáng)學(xué)生獨立分析和解決問題的能力、創(chuàng)造性思維能力,提高學(xué)生實際動手能力和團(tuán)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(chǔ)[9]。目前,新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)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(shè)計的“五位一體”實踐教學(xué)模式,并取得了較好的效果。近年來,新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)GIS專業(yè)的學(xué)生在老師指導(dǎo)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(xué)生獲得了工信部、測繪學(xué)會和中地數(shù)碼公司共同頒發(fā)的GIS應(yīng)用工程