基于OBE 理念的土地信息系統實驗課程教學改革

劉敬杰

（1.滁州學院 地理信息與旅游學院，安徽 滁州 239099）

OBE（outcome based education）是成果導向教育的簡稱，又稱為能力導向教育、目標導向教育或需求導向教育[1]，OBE 教育理念是一種以成果為目標導向、以學生為本，采用逆向思維的方式進行的課程體系的建設理念，是一種先進的教育理念[2]。OBE 培養模式包括預期成果、學習內容、教學策略和學生評價4 方面，強調以學生為主、合作學習，以實現預期學習結果為目的，突出培養學生受教育后獲得的技能與能力。國內眾多學者通過國內評估要求和現狀，將OBE 進行了“本國化”，多應用于醫藥學[3-4]、微生物[5-6]、工程專業等課程評估領域[7-9]，重點針對土地信息系統實踐性課程教學改革的研究相對較少。

因此，本文嘗試將OBE教育理念應用土地信息系統實驗課程教學中，采用調查與訪談法對該實驗課程教學現狀以及課程內外部的需求進行分析，構建適用于地理科學專業土地信息系統實驗課程改革模式，對提高教學質量、增強學生應用知識能力、實踐能力與創新能力的培養具有重要意義。

1 研究對象

滁州學院地理科學專業隸屬地理信息與旅游學院，是安徽省省級專業綜合改革試點專業和地理學國內一流學科，采取“專業—行業—職業”三位一體的人才培養模式，培養具備地理科學基本理論知識，掌握土地整治工程技術手段和土地整治工程項目基礎測繪、規劃設計、項目實施、信息化管理等能力的交叉復合型專門人才?！锻恋匦畔⑾到y》是地理科學專業大四上學期所學專業課程，旨在引導地理科學專業學生學習土地信息系統的相關理論與方法，分8 章、共計48 課時（理論課程32 課時、實驗課程16 課時）?！锻恋匦畔⑾到y》實驗課程重點強調學生實際動手能力的培養，結合GIS、ENVI等專業軟件，重點進行土地評價、土地規劃、地籍管理等土地科學問題的分析，掌握土地信息化管理技術。

2 基于OBE理念的土地信息系統實驗課程教學現狀分析

《土地信息系統實驗》是以地理信息系統為技術支撐，在地理科學學科下設計的專業選修課程，根據滁州學院地理科學專業培養方案，該門課程于第7 學期完成（大學四年級上學期）。由于地理科學專業學生所學課程繁雜，土地方面的基礎知識相對欠缺，且課程設置的8 個實驗操作專題很難涵蓋土地方面的所有內容。因此，根據對以往任課教師和地科18級學生的調查走訪，土地信息系統實驗課程教學過程中還存在諸多問題，并從OBE理念視角分析這些問題、提出解決路徑。

2.1 課程前導知識欠缺

滁州學院地理科學專業以國家土地整治戰略和土地整治行業需求為導向，以產學研合作為主要路徑，掌握地理科學和土地整治基本理論知識和技能，具備基礎地理數據采集處理和綜合分析、土地整治工程規劃與項目管理能力的高素質應用型專門人才。地理科學專業培養方案設定了土地整治學、土地生態學、土地復墾學、土地利用規劃學等土地方面課程以及遙感概論和地理信息系統原理2 門計算機技術課程，但學生地理信息系統課程多為理論知識，與土地規劃、土地整治、土地管理方面內容銜接不暢。課堂實驗教學部分內容學生難以理解。OBE教育理念注重目標導向，若想將學生培養成應用型人才，本課程的前導課程尤其是土地整治方面的前導課程應該補充。

2.2 實驗教學內容仍需調整

土地信息系統理論課程教學對學科知識體系的完整性方面考慮較多，為輔助其理論課程教學，土地信息系統實驗課程涵蓋內容也較多，但都重點關注于計算機應用、軟件操作和數據處理等技術層面，對學生將來就業的需要考慮較少，學生也僅僅是根據實驗指導書機械地完成實驗報告。但目前學生的學習應該接受就業市場的指導，迫切提高自身土地整治工程規劃與土地項目管理能力。OBE 教育理念強調以學生為本，現有實驗教學內容無法滿足，因此，應對實驗教學內容進行調整，滿足提升學生能力的需要，加大土地信息處理與管理能力的力度。

2.3 實驗教學設施有待建設

土地信息系統實驗課程具有很強的專業應用特色，只有通過實踐教學，才能使學生掌握和鍛煉操作技能。但現有的教學數據多來源于任課教師已有的用于科學研究的數據，土地整治項目數據、土地利用規劃數據、土地利用管理數據等更貼合實踐教學和就業需求的數據平臺比較欠缺。OBE 理念注重依托實際，但是實驗課教學過程中因缺少完整項目的依托，使學生學習新技能缺乏整體感，很難體驗所學知識在實際工作中的重要作用。因此，急需加大本實驗教學所需數據方面的投入建設，構建完善系統的數據平臺，讓學生在實踐中學習理論和技術。

3 基于OBE理念的土地信息系統實驗課程需求分析

通過對地理科學專業教師和學生的調查可知，無論是從教師教授內容安排還是學生接納程度，都存在較大的問題。因此，迫切需要貫徹OBE理念，從現有培養體系和學生個人發展兩方面分析土地信息系統實驗課程的內部需求；從社會實踐應用方面分析該課程的外部需求。

3.1 現有培養體系需求

在地理科學專業現有培養方案中有兩類重要的課程值得重視：①《地理信息系統（GIS）原理課程》。一年級開設，該課程可以使學生系統了解地理信息系統的產生背景、功能、應用領域及發展方向，掌握GIS 的基本概念、數據結構、數據輸入存儲編輯方法、空間分析方法等理論知識點，懂得如何利用GIS去解決實際問題的思路。此課程重在方法的數學推導及與實際問題的聯系能力培養。②土地方面課程包括《土地整治學》《土地復墾學》《土地利用規劃學》，二年級和三年級開設，系統學習未利用、未合理利用和損毀土地特征、成因及治理潛力，以及土地利用總體規劃、土地利用詳細規劃和土地利用專項規劃的基本理論和方法。

這兩方面的課程，都是從單一視角向學生講授GIS 軟件和土地方面的理論知識，迫切需要一門結合“土地課程”與“地理信息系統”的綜合性課程，可以利用地理信息系統軟件對土地方面的具體整治或規劃數據進行管理。因此，土地信息系統實驗課程的開設是現有培養方案的需求。

3.2 學生個人發展需求

對于地理科學專業畢業生來說，個人發展有2 條路可選：①在國土、城建、農業等領域和相關部門從事土地整治工程項目工作。就學生個人發展而言，要想在土地整治、土地規劃以及十四五期間各地火熱編制的國土空間規劃行業站穩腳跟，既需要掌握該行業的專業知識，也需要學會利用GIS 等軟件進行數據處理、規劃編制和動態監測管控。②考取研究生?？蛇x擇土地管理、城鄉規劃、人文地理、自然地理等相關專業，無論選擇在哪個方向繼續深造，基本理論知識和熟練的技術應用技巧都是必不可少的。因此，綜合理論和技術的土地信息系統實驗課程安排可以滿足學生個人發展的需求。

3.3 社會實踐應用需求

土地是一種稀缺資源，隨著國土空間規劃的編制以及國家“一張圖”工程的實施，土地數據的信息數字化管理日益受到重視。國土信息數字化平臺初步建立，新技術及新理論的廣泛使用，要求土地信息系統實驗設計與國土行業信息化建設實際應用緊密結合，設計實驗內容要緊跟行業發展需求。摒棄傳統觀點中認為的實驗課附屬于理論課，通過“背”和“機械操作”的方式完成實驗報告，要注重培養學生創新性思維能力和解決問題的能力。因此，需要創新土地信息系統實驗課程改革模式，以適應行業發展和社會實踐應用的需求。

4 基于OBE理念的土地信息系統實驗課程改革模式設計

為滿足培養方案、學生個人發展以及社會實踐的需求，遵循OBE理念，按照“學習目標設定—學習內容重構—學習途徑創新”的思路，以學生的預期學習成果為起點，構建地理科學專業土地信息系統實驗課程改革模式。

4.1 學習目標設定

通過對地理科學專業教師進行調研，根據實驗課程需求，分析地理科學專業土地信息系統實驗課程對應的需求、能力和知識構成（見表1）。其中，根據現有地理科學專業培養體系需求，學生需掌握GIS 軟件理論知識能力，但目前《土地信息系統》實驗課程以操作為主，《地理信息系統基本技能》《土地信息系統》理論課程應系統講解；根據個人發展需求，學生需掌握專業GIS 軟件應用能力，包括數據處理、數據分析、數據庫構建、制圖等知識，這些知識不需要學生的計算機水平達到程序開發標準，可以通過本實驗課程掌握；根據社會實踐需求，國土信息數字化平臺的建立需要學生具備數據信息化管理能力，掌握大數據平臺創建、數據庫構建與維護等方面知識。因此，根據需求分析，形成地理科學專業土地信息系統實驗課程的學習目標：熟練掌握土地數據處理、數據分析、數據管理等技術，注重提高實踐動手能力、分析與解決問題的能力。

表1 實驗課程需求、能力和知識構成

4.2 學習內容重構

現有《土地信息系統》實驗教學內容體系共包括初識國土系統（2 學時）、農村土地利用數據入庫（2 學時）、農村土地利用數據屬性編輯（4學時）、登記發證（4學時）和農村土地利用管理（4學時）5個實驗項目，實驗數據為教師根據自己的科研項目所提供的“河北省2020 年中國土地利用數據”“雄安新區縣界”“宜興市官林鎮前城村農村居民點現狀數據”等，5 個實驗項目內容不成體系、數據互不相關?；谡n程需求和學習目標分析，在前期的理論課程設立基礎上，重構為數據處理、數據分析、數據管理三大實驗教學內容模塊。

4.2.1 數據處理模塊

數據處理是學生在收集數據的基礎上需要掌握的最基本的技能，數據處理模塊可分為數據收集與分類、數據匯交與融合、數據處理與存儲3 個部分。其中，數據收集與分類是一項很重要的基礎工作，通過訪問調查法、實驗法等收集數據并按照矢量數據、柵格數據、統計數據等進行分層分類；數據匯交以三維時空大數據為基礎，對研究區域的各類數據進行數據匯聚，通過遙感影像與數字線畫圖（DLG）、數字地形模型（DEM）、數字柵格圖（DRG）等GIS多源數據的融合；經坐標系轉換、數據格式轉換、圖像配準、屬性數據上圖、要素匹配與編碼等手段，進行數據輸入與編輯、構建數據庫。

4.2.2 數據分析模塊

數據分析是GIS的重要組成部分，基于空間數據的分析技術，以地球科學原理為依托，通過分析算法，從空間數據中獲取有關地理對象的空間位置、空間分布、空間形態、空間構成、空間演變等信息，其目的在于通過對空間數據的深加工，獲取新的地理信息。常用的空間分析算法有數字地形模型分析算法、空間疊合分析算法、空間鄰近度分析算法等。

4.2.3 數據管理模塊

為推進數據的統籌統監、共建共享，在數據處理及數據分析的基礎上，對其進行全生命周期管理，實現數據的統一管理。我國土地信息系統的發展已由檔案管理導向、日常辦公導向發展為以辦公—決策—服務為導向的綜合、多層次信息系統。結合地理科學專業發展特色，根據管理服務范圍，重要的數據管理模塊主要有綜合性土地管理信息系統、農村宅基地管理信息系統、土地調查信息系統等。

4.3 學習路徑創新

為提高數據處理、數據分析和數據管理各模塊的學習效率，依托滁州學院地理信息與旅游學院專業建設和平臺建設優勢，《土地信息系統》實驗課程學習創新路徑主要有以下幾種：信息中心機房實操、重點實驗室平臺共享、教學科研互動、各類大賽參與、畢業論文設計等。

4.3.1 信息中心機房實操

滁州學院地理信息與旅游學院在地信樓、土木樓擁有11 000 m2的實驗場地，建有多個空間數據采集、應用技能訓練等專業教學實驗室13個，學生實驗機房4 個，軟硬件設備齊全，且擁有大量基礎實驗數據，可廣泛開展信息采集、制圖、研究等工作。學生可利用實驗室軟硬件設備和數據，開展《土地信息系統》實驗課程學習。

4.3.2 重點實驗室平臺共享

滁州學院地理信息與旅游學院擁有實景三維重點實驗室，下設60 個校內實驗分室，建設近10 個研究中心，擁有大容量磁盤陣列、計算刀片、機架式服務器、工程繪圖儀、無人機平臺、全站儀、GNSS、多核計算機、ArcGIS、Cass 等教學軟硬件設備，教學科研條件在全省處于領先水平。承接增減掛鉤、宅基地調查、宅基地房地一體管理、管線管理等數據平臺構建項目。學生可依托此平臺完成課程內容的學習。

4.3.3 教學科研互動

將教學與科研相結合，有計劃地組織學生參與科研項目中，任課教師在堅持搞好《土地信息系統》實驗課程教學的同時，還承擔和參與了大量的土地信息技術科研實踐，包括基于多智能體的農村土地利用布局優化研究、村鎮土地承載力評價等多項國家重點研發專項、國家自然科學基金等縱向科研項目，此外還承擔了耕地占補平衡指標交易國家統籌、全域土地綜合整治等多項橫向項目，為實驗課程教學提供了大量的案例和實驗數據。學生可以參與到感興趣的課題中，鍛煉自己數據收集處理、數據分析等能力。

4.3.4 各類大賽參與

地理科學專業學生依托專業優勢，可參加全國高校GIS技能大賽、中國“互聯網+”大學生創新創業大賽、“挑戰杯”安徽省大學生創業計劃競賽、安徽省大學生GIS 技能大賽、滁州學院大學生創新創業計劃書設計大賽等相關賽事。這些賽事是促進大學生參與科研、學以致用的重要手段，參賽作品需自選題目、自行設計實施方案。學生可組隊參賽，讓其認識到“工欲善其事，必先利其器”，樹立科研先導意識；通過實施方案設計可鍛煉學生學以致用、理論聯系實際的能力。

4.3.5 畢業論文設計

畢業設計是大學本科四年中最大規模的一次綜合考查，也是走上工作崗位前的最后一次技術練兵。學生全面、靈活運用所學專業知識，面向實際應用，探索技術方法，達到分析問題和解決問題的目的。畢業論文的選題一般都是超越書本的知識，最大限度反映學科的發展前沿，或重點鉆研學科領域內某一方向，學生可在老師指導下自主選題。根據滁州學院地理科學專業學生培養方案（2020版），《土地信息系統》實驗課程為大四上學期開設，正值畢業論文選題階段。學生可參考實驗課程學習目標和學習內容，選取研究內容和研究方法，設定技術方案，初步掌握獨立解決專業內的科學和技術問題。

5 結果與結論

本文嘗試將OBE教育理念應用到土地信息系統實驗課程教學中，采用調查與訪談法對該實驗課程教學現狀以及課程內外部的需求進行分析，構建適用于地理科學專業土地信息系統實驗課程改革模式。研究結果如下：

1）通過設計問卷，對以往任課教師和地科18 級學生的調查走訪發現，土地信息系統實驗課程教學過程中存在課程前導知識欠缺、實驗教學內容仍需調整、實驗教學設施有待建設等問題。

2）通過對地理科學專業教師和學生的調查，綜合理論和技術的土地信息系統實驗課程，是現有培養體系的需求，且可以滿足學生個人發展；創新的土地信息系統實驗課程改革模式，也是行業發展和社會實踐應用的需求。

3）為滿足培養方案、學生個人發展以及社會實踐的需求，遵循OBE理念，按照“學習目標設定—學習內容重構—學習途徑創新”的思路，以學生的預期學習成果為起點，通過設定學習目標、重構學習內容、創新學習路徑，構建了地理科學專業土地信息系統實驗課程改革模式。

研究結果對提高教學質量、增強學生應用知識能力、實踐能力與創新能力的培養具有重要意義。