摘要:一流地学人才培养及专业建设的关键约束在于课程层面的多要素协同。本成果面向国际一流的Web地理信息课程建设,开展队伍整合、教材研发、课程创新、平台构建、科教融合“五位一体”的教学研究与实践,打造了一支具有国际视野、学术水平高、政治素质过硬的Web 地理信息课程团队;开发出追踪国际技术前沿的中外文9个版次教材,获得省首届教材一等奖;科教融合,及时将获得的国家和省级科技成果奖融入教学内容,创造性地建立起Web GIS技术体系和课程知识体系,获评省线上一流本科课程;率先创建Web GIS国际联合虚拟教研室,建构了基于多种智能化信息平台的课程集成服务模式和新型教学研究组织模式。研发的中外文教材课程使用遍布全球各地,推动了我国Web地理信息课程建设水平质量的显著提升。
从2017年开始,国家教育部等先后出台建设一流大学、一流学科、一流专业、一流课程、一流人才的重大战略举措。在“五个一流”的逻辑关系中,课程是专业的基本要素和人才培养的基本载体,是其他“四个一流”的关键和突破点。Web GIS课程是国家本科质量标准规定的地理类专业的核心课程,是信息时代GIS技术的新形式,涵盖了基于网络的地理信息的收集、存储、编辑、处理、管理、分析、共享和可视化等内容,在一流课程建设中具有综合性、代表性。本研究在国家双语教学示范课程(2010)、河南大学和河南省重点教改项目(2018,2019)支持下,历经10余年的研究与实践,取得系列重要成果,发挥了显著的人才培养效益。
一、问题与方法
河南大学地学专业创始于1923年,50年代院系调整成为国家在中南大区重点建设的地理人才培养基地。在新时代国家“双一流”建设中,地理学成为河南省政府打造“双航母”的一流学科,一流课程建设面临着特殊任务和使命。如何集聚一流要素,协同教师、教材、平台、实践、创新、服务,成为一流课程建设面临的重大问题。
1、跨界优化整合,打造一流Web地理信息课程教学团队。联合组建具有国际视野、技术水平高、思想素质过硬的Web GIS教学团队,为一流课程建设提供的坚强支撑。
2、产学研用一体化,创新Web地理信息课程知识与技术体系。面向国际前沿,产学研用相结合,将重大成果及时融入教材,课程同步建设,构建具有科学性、系统性、完整性、思想性的课程内容。
3、多要素综合集成,实现Web地理信息课程教学资源有机融合。以Web GIS国际联合虚拟教研室为集成平台,集成各类优质教学资源,提升教师的学术水平和教学能力,为学生深入掌握知识技能、开展实践创新提供优质条件。
4、理论与实践相结合,深化Web地理信息课程教学改革与创新。在理论上,完善Web GIS学术体系和教学体系;在实践上,建设一流线上课程、线上线下课程;指导学生基于Web GIS开展实践创新,参加全国性专业竞赛等,深化理论研究和教学实践。
5、应用-评价-反馈-改进,推动Web地理信息课程教学质量的持续提升。按照“服务主体—服务资源—服务载体—服务客体—应用实践”的整个环节,构建动态的反馈和改进闭合链条,推动课程教学质量的持续提升。
二、内容与成果
1、打造了一流Web地理信息课程教学团队。由国家万人计划教学名师(2018)和国际华人地理信息科学协会主席联合牵头,打造了全国高校“黄大年式”地理学教师团队(2018)、《万维网GIS》国家双语教学示范课程团队(2010)、教育部地理科学专业教学团队(2010)及省地理信息课程思政团队(2021)。
2、研发了国际领先的中外文Web GIS系列教材。基于美国环境系统研究所软件技术平台和中国国家地球系统科学数据共享服务平台,自2010年开始相继推出Web GIS: Principles and Applications(英文版2010,俄文版2011),《Web GIS原理与应用》(2012),Getting to Know Web GIS(2015,2016,2018,2020),《Web GIS原理与技术(第二版)》(2018;2022)等共9个版次的Web GIS系列教材(图1),并建立起了中、外文教材交替更新机制,成为国际上地学类教材更新速度最快的教材之一。2018版教材被列入河南省“十四五”重点修订教材,被评为河南省首届教材建设一等奖。
图1 研发的Web GIS中英文系列教材
3、创新了一流线上课程教学内容体系。在教材研发的基础上, 2019年Web GIS原理与应用课程在中国大学MOOC上线,已经开设6期。随着信息技术的迅猛发展,及时将云计算、物联网、大数据和人工智能等融入课程内容,创新实验教程,探索科学有效的教学方法(图2)。2021年被评为河南省一流线上本科课程,目前正在参评国家一流线上课程。
图2 创建Web GIS技术体系与知识体系
4、率先创立了Web GIS国际联合虚拟教研室。联合美国Esri、澳大利亚皇家理工大学、中国科学院地理科学与资源研究所等国内外一流人才培养机构,成立Web GIS国际联合虚拟教研室。2020年试运行,2021河南大学和河南省教育厅批复正式运行。探索出了互联互通、协作共享、高效运行的教学组织模型和运行机制。
5、建立了全方位信息化的综合课程服务模式。以Web GIS课程团队为服务主体,面向对象(同行教师、线上线下学生和社会专业人员),提供全方位课程服务(图3)。服务目标:一流地理信息人才 ;服务主体:一流的教学队伍 ;服务内容:优质教材、实验数据、软件技术、创新项目 ;服务平台:技术平台(Arc GIS Online)、数据平台(国家地球系统科学数据中心)、 课程平台(中国大学MOOC) ;服务对象:相关专业师生和社会技术人员 ;服务机制:应用-评价-反馈-改进 。
图3 Web地理信息课程服务模式
6、实现了课程技术与知识体系的融合创新。结合Web地理信息技术,先后承担 30余项相关科研项目,相继获得河南省科技进步一等奖(2010,2013)、二等奖(2019,2020,2021)、国家科技进步二等奖(2021)等,将技术引用成果应用与课程教学,构建了Web GIS完整的知识体系和技术体系。
三、特色与创新
1、聚焦国际一流Web地理信息课程建设,以培养地理信息科学一流人才为目标,创建了“五位一体”教学研究与实践模式。
2、引领国际技术前沿,开发中外文多版本教材并交替更新,教材和课程同步建设,创建了Web地理信息课程完整的理论体系、知识模块和实践项目。
3、集成国内外优质科研教学资源,创建了Web GIS国际联合虚拟教研室,创新教学组织与教学研究范式。
4、基于国际领先的GIS技术软件平台和国家地球系统科学数据共享平台,通过中国大学MOCC课程平台,创建了Web地理信息课程全方位、立体化、信息化服务模式。
三、全球应用及评价
1、成果使用遍布全球各地。通过创建Web地理信息网络,推广教材,全国使用本教材的高校达130多所。通过中国地理学会和教育部教指委向全国推广在线课程,新冠疫情期间被广泛使用。通过中国大学MOOC,开课7期选修人数9500人。通过中美ArcGIS教学与应用研究中心(河南大学),推广教材课程,欧美使用高校超过61所。通过监测网址(https://learngis.maps.arcgis.com/home/webmap/viewer.html?webmap=272acf82a8a24be0b0453322130409b7)可以看到,教材和课程使用者遍布全球各地。
2、国内外高校和专家对教学成果给予高度评价。一是研发的多版本教材面向技术前沿,涵盖了Web GIS完整的知识体系和技术架构。二是一流在线课程讲授理论与技术原理,设计科学,讲解清楚。三是提供配套的PPT和数据服务,易学易用。四是学生知识技能掌握扎实,融会贯通。
3、学生实践创能力显著提升。学生共提交包括Web GIS定制开发、人生与经济故事地图等 100余项课程实践练习,参加中国地理科学展示大赛、全国GIS应用技能大赛、科技部“共享杯”科技资源共享服务创新大赛,获得奖励50项。其中,2017-2019连续三年获得中国地理科学展示大赛一等奖,2019-2021连续三年获得全国GIS应用技能大赛一等奖。
四、结束语
面向国际一流课程建设,十余年来,持续开展“五位一体” 的要素集成与协同创新,在一流教材、一流平台、一流团队和一流服务方面取得系列标志性成果,推动我国Web地理信息课程建设水平质的跃升,为世界一流地学课程建设探索出一条新路径。我们将持续创新实践,为地理学一流课程建设、一流人才的培养贡献力量。
(成果网站:https://cep.henu.edu.cn/webgis.htm)