大學生學習興趣和創新能力研究

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摘要：大學生創新能力的培養是目前高等教育改革的重中之重，學科競賽是培養大學生實踐創新能力的重要途徑。以地理信息科學專業為例，介紹了GIS學科競賽的特點、性質和能力要求，通過對GIS實踐教學中存在的問題進行分析，闡述了GIS學科競賽在推動GIS實踐教學改革、培養大學生學習興趣和創新能力的方法和途徑。

關鍵詞：創新能力；地理信息科學；學科競賽；實踐教學

創新是引領發展的第一動力，人才是創新的根基，創新驅動本質上是人才驅動。高等院校作為人才培養的搖籃，擔負著培養具有創新意識和創新實踐能力人才的重任。大學生是推動國家社會經濟發展的生力軍，大學生的創新能力是創新素質的直接體現，決定了國家和民族的創造力。創新是高等教育發展的生命線和原動力，高校越來越重視大學生創新能力的培養，將開展創新創業教育、培養創新意識和思維擺在學校教育的重要位置，將培養大批優秀創新型人才作為教學改革的目標和方向[1]。隨著社會競爭的日益激烈和就業壓力的增大，社會對大學生綜合能力提出了新的要求，用人單位更注重大學生的實踐創新能力。因此，如何培養大學生的學習興趣和創新能力，增加專業核心競爭力，需要深入廣泛的探討和實踐。地理信息科學（GeographicInformationScience，GIS）是一門集地理科學、計算機科學與技術、測繪科學與技術于一體的交叉學科，其在城市、區域、資源、環境、交通、人口、住房、土地、災害、基礎設施和規劃管理等領域具有極其廣泛的應用前景，是一門實踐性很強的應用型專業。鑒于GIS技術具有技術性、廣泛性、產業性等特點，社會對GIS的重視度與日俱增，隨著創新型國家建設成為國家發展戰略和抓手，地理信息行業發展迫切需要掌握先進技術、具有深厚專業基礎的多功能、創新型人才。近年來，互聯網、大數據、人工智能等現代地理信息技術快速發展，人才問題成為GIS產業發展遇到的最大瓶頸[2，3]?！?019中國地理信息產業發展狀況報告》顯示，截至2019年末，地理信息產業從業單位數量超過11.7萬家，從業人員超過285萬人，而每年培養的地理信息科學本科生3萬余名，研究生7000余名，專業人才缺口和人才培養滯后問題愈發凸顯。比如，企業及行業高質量、創新型人才不足、高校培養的GIS人才跟企事業單位實際需求脫節等問題普遍存在。行業發展離不開人才，而人才培養離不開高校。如何培養適應社會需求的具有創新意識和創業精神的高素質應用型GIS人才，如何改革人才培養體系，是高校需要解決的關鍵問題[4]。近年來，國家大力提倡高等教育實踐育人，各種創新教育理念和方法層出不窮。學科競賽作為課堂教學的延伸，以其特有的“創新性”“應用性”和“靈活性”成為激發學生學習興趣、提升學生實踐創新能力的重要途徑[5]。學科競賽能夠緊密結合課堂教學或新技術應用，以競賽的方式培養學生的綜合能力，引導學生在完成競賽任務的過程中主動發現并解決問題，增強學習興趣，培養團隊合作意識和創新精神[6]。學科競賽搭建了一座高校和社會之間的橋梁，以GIS學科競賽為驅動，探討培養大學生學習興趣和實踐創新能力，對于培養GIS創新型人才、提高GIS自主創新能力、促進我國地理信息產業發展等具有重要意義。

一、GIS學科競賽的特點

GIS學科競賽是由中國地理信息產業協會和國內外著名軟件公司發起、面向高等院校和科研機構在校學生的GIS專業大賽，影響范圍廣，示范作用強，已經成為全國GIS相關院校中影響最大的賽事之一，深受廣大師生的重視和歡迎[7]。目前，最具代表性的國家級GIS學科競賽包括中國地理信息產業協會發起的“全國大學生GIS應用技能大賽”、ESRI中國（北京）有限公司發起的“ESRI杯中國大學生GIS軟件開發大賽”、北京超圖軟件股份有限公司發起的“Supermap杯高校GIS大賽”、武漢中地數碼有限公司發起的“全國高校GIS技能大賽”等（表1）。從表1可以看出，各個GIS學科競賽在大賽組別設置、平臺、評價方式等方面各有側重，也對參賽學生和團隊提出了不同的要求。在組別設置上，全國大學生GIS應用技能大賽主要考查學生對空間數據的收集、編輯、處理、分析、制圖以及應用系統的設計能力；全國高校GIS技能大賽設置了操作技能組（矢量制圖組、遙感處理組、三維建模組）和二次開發組（初級開發組和高級開發組），以2020年為例，競賽題目緊跟時事，以疫情為切入點，參賽選手可對武漢地區進行專題地圖繪制、遙感影像解譯、三維景觀建模，或開發智能疫情服務平臺系統。相比之下，ESRI杯和Supermap杯在比賽組別設置上更加豐富全面，并且考核重點和方向不斷調整和更新。2019年ESRI杯中國大學生GIS軟件開發大賽分為個人挑戰賽和分組作品賽，選手可根據情況同時參加多個項目，并且每個組別都有詳盡的作品提交要求和評審標準；2020年ESRI杯比賽增加了地圖故事組，以在線制作地圖故事為主要比賽內容，競賽方式不斷創新。Supermap杯高校GIS大賽除了制圖、分析、開發組之外，還設置了論文組，旨在考查學生應用相關產品進行科學研究、技術應用撰寫論文的能力。競賽包括自由命題、半命題和固定命題等多種形式，基本涵蓋了GIS專業所有主體學習內容，適合各年級所有學生參加。從軟件平臺上看，競賽主要分為兩種類型，一種是指定軟件及平臺，另一種是不指定軟件。其中ESRI杯地圖故事組、地理設計組和GIS應用開發組要求使用ArcGIS平臺中的相關產品技術，遙感應用組使用ENVI軟件；Supermap杯要求作品必須基于SuperMap系列軟件完成；全國高校GIS技能大賽必須使用MapGIS軟件及平臺進行；而全國大學生GIS應用技能大賽則不指定軟件平臺。學科競賽多元化的軟件平臺，給學生提供了豐富的參賽機會，參賽選手可根據自己對相關軟件的掌握程度選擇感興趣的競賽，充分發揮創造力和主觀能動性。從競賽方式看，全國大學生GIS應用技能大賽采用現場競賽的方式，參賽選手必須以團隊形式參賽，所有參賽團隊均使用相同參賽題目與數據。競賽分上午和下午兩個時段（時常各3個小時）進行，在規定時間內解決兩個實際問題，并需要對整個操作過程進行歸納總結，撰寫文檔材料，然后由專家現場打分，側重考查參賽選手的團隊協作和綜合分析解決問題的能力。ESRI杯、Supermap杯和全國高校GIS技能大賽在網上提交作品進行評價，部分組別（比如開發組）要求進行現場答辯確定最終名次，比賽對實踐創新、軟件操作、綜合分析等能力提出了較高的要求，同時也鍛煉了參賽選手團隊協作、溝通表達、邏輯思維等綜合能力。

二、從學科競賽看教學實踐存在的問題

筆者所在的鄭州師范學院屬于地方性、應用型師范院校，本院的地理信息科學專業于2014年9月開始正式招生。作為新設專業，學院通過培養和引進高層次人才和有豐富教學工作經驗的教師進入教學第一線，加強對學生專業理論和實踐操作能力的培養。本院以學科競賽作為提高學生實踐創新能力的抓手，積極組織動員學生參與各級各類學科競賽，形成了省級和國家級競賽并舉，注重學科交叉融合和資源合理調配，學科競賽在參賽面和專業覆蓋面上不斷擴大。近年來，本院每年參加學科競賽的學生參與人數不斷增加，獲獎人數從2016年的8人增加到2018年的31人，參賽類型廣泛，包括“SuperMap杯”第十四屆、十五屆、十六屆全國高校GIS大賽、“金鵬杯”河南省首屆地圖制圖與應用專業競賽、“新蟻族杯”第四屆中國高校地理科學展示大賽等。參賽作品更加多樣化，包括三維應用組、專業制圖組、Web與Online開發組、創意地圖組、人文地理組等，學生對學科競賽的認可度和積極性逐漸提升。學科競賽在培養學生創新創業精神、實踐應用能力及團隊合作能力方面發揮著不可替代的作用，但通過連續參加GIS學科競賽，也暴露出了專業實踐教學存在一些問題，主要有：

（一）實踐教學相對滯后，缺乏系統性實踐教學體系

隨著信息技術發展，新的理論和技術層出不窮，GIS學科競賽的組別設置也隨之不斷更新，但部分專業課程的實踐教學內容相對滯后，更新程度較慢，沒有與技術更新保持同步。此外，實踐環節設置多基于該門課程內容進行，缺乏綜合應用能力培養和鍛煉，忽略了實踐教學體系的系統性，學生對實踐課程的消化和吸收有限，大部分屬于被動實踐，學習興趣和創新能力有待提高。

（二）學科競賽體系不健全，激勵機制不完善

近年來，學院主要組織了省級和國家級的部分GIS學科競賽，院級幾乎沒有組織過專業技能相關競賽，校級層面的創新創業訓練項目參與學生有限，大多數學生沒有進行有效的創新實踐訓練，缺乏參賽經驗和熱情。在管理上缺乏針對學科競賽的組織管理機制，對參賽獲獎教師和學生的激勵措施不完善，競賽帶來的影響范圍有限，教師和學生重視程度和參與率有待進一步提高，學風需要引導。

（三）創新實踐能力培養缺乏，實踐經驗有待提高

學校沒有設置針對創新能力的評價與考核標準，學生對創新能力的重視程度不夠，缺乏主動創新意識。競賽指導教師中青年教師居多，實踐經驗不足，業務能力和整體素質有待進一步提高。

三、以學科競賽為驅動培養大學生學習興趣和創新能力

（一）以學科競賽為驅動，進行GIS教學改革

針對地理信息科學專業實踐性強的特點，在人才培養方案中融入學科競賽，體現出專業辦學特色、人才培養目標、創新能力培養等方面，將教學計劃與學科競賽活動相互融合、相互滲透，根據各項學科競賽在大學生素質培養中側重點的不同和大學生知識結構發展狀況和認知能力成長水平，在教學內容和課程設置上做到厚基礎、寬口徑、重實踐。在課程體系中植入學科競賽的教學內容，將學科競賽機制貫穿教學始終，以學科競賽的內容作為教學案例，將其有機地反映到相關專業課堂教學中，啟發學生以相關專業知識破解學科競賽難題，充分調動學生的積極性。同時，以學科競賽方式設計實驗課程教學，增加設計性實驗的比重，打通教學與競賽的互通渠道，以賽促學，以賽促教，培養學生實踐創新能力。

（二）以學科競賽為驅動，完善學科競賽體系

通過以主流GIS學科競賽為契機，構建院－校－省－國家四級學科競賽體系，探索分層次、分階段的競賽實施辦法，使大學生從入校開始，即可在教師和高年級學生的引導下，參與多個學科競賽項目的實踐訓練，真正達到“全程參與”的目標和效果。例如在第一學年學生學習地理學、計算機輔助制圖、測量學等基礎課程，學院可開展測繪技能競賽、地圖制作比賽、GIS知識競賽等，引導學生進入GIS世界，激發學生的學習興趣。第二學年側重培養學生的軟件操作與數據處理分析能力，能夠運用GIS技術解決實際問題，引導學生參加校級創新創業訓練項目。同時，可以與主流GIS企業結合開展多級學科競賽，讓學生提前了解企業需求和前沿熱點問題，提高師生的參與度和競賽影響力。第三學年系統化學習GIS關鍵技術及系統開發和集成應用，學生可根據對軟件的熟練程度和個人特長與興趣，選擇相應的競賽類型和組別，尤其是一些創新設計類項目，對學生綜合能力要求較高，學生通過解決比賽過程中遇到的各種問題，充分發揮主觀能動性和自主學習能力。

（三）以學科競賽為驅動，建立“導師+競賽+團隊”師生協同創新機制

學校設立創新學分模塊，學生參加學科競賽和創新創業項目是獲得創新學分的重要途徑。積極推行“導師+競賽+團隊”師生協同創新機制，在導師的指導下，立足于多級學科競賽和創新訓練項目，鼓勵學生跨年級、跨學科自由組隊，組建創新興趣小組，引導學生自主探究和學習，提高參與的主動性和積極性，促進梯隊建設，為創新人才的不斷涌現創造條件；通過校企結合，讓企業參與教學與實踐指導和評價，開展公司軟件培訓，參與生產實踐和創新創業模擬訓練；在競賽驅動下教師也應及時更新教學理念，與時俱進，進一步提升整體專業素質和業務水平，打造“雙師型”教學團隊，探索具有地方特色的GIS類課程實踐教學模式。對指導教師和學生建立創新激勵措施，將創新學分與評先評優、畢業論文等掛鉤，加大獲獎宣傳與獎勵力度，擴大影響范圍，引導形成優良學風。

四、結束語

GIS學科競賽是推動高校GIS類課程實踐教學改革，發現自身存在問題的重要途徑。近年來，筆者所在院校以GIS學科競賽為驅動，將學生、高校和社會需求作為一個有機的整體，以GIS行業適應于河南省經濟、社會、科技、教育的快速發展為背景，以培養地方本科高校GIS專業應用型創新人才為主線，通過對GIS學科競賽的特點、性質和能力要求的分析，結合本校的實際情況和專業特點，將學科競賽有機地融入人才培養方案、課堂教學及考核機制，滲透到實驗課、課程設計、實習以及畢業設計（論文）等實踐教學環節，建立和完善GIS實踐教學的體系和模式，充分調動學生的學習興趣，為更多學生創新活動搭建平臺，以期形成一整套行之有效的基于學科競賽的實踐教學體系。因此，隨著地理信息產業和地理信息技術的快速發展，人才知識結構和能力結構的要求也會隨之改變，以學科競賽為驅動，進一步探索適應社會需求的、具有創新精神的高素質應用型GIS人才培養，具有重要的借鑒價值和現實意義。

參考文獻：

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作者：宋辛辛 張大磊 單位：鄭州師范學院地理與旅游學院