科研项目式教学方法与创新能力培养模式研究
刘建华+杜明义+吕书强+赵江+洪庞蕾
[摘 要]本科培养阶段学生存在科研技能与创新能力薄弱等问题。创新性引入科研项目式课堂教学方法与培养模式，切实注重课程理论与工程实践相结合的基本原则，提升学生科研项目的组织管理与研发创新综合能力。教学实践表明，科研项目式教学方法与创新能力培养模式在学生研发技能与科研创新能力培养方面富有成效，教学效果反馈良好。
[关键词]科研项目式教学方法；培养模式；地理信息科学；教学改革
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）04-0029-02
大学生是大众创业、万众创新的生力军；深化高校创新创业教育改革，是推进高等教育综合改革的突破口，是加快实施创新驱动发展战略的迫切需要。日前，国务院办公厅印发《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》，全面部署深化高校创新创业教育改革工作，创新创业教育已成为深化高等教育综合改革的突破口。如何将创新创业精神融入大学课堂，重点在于课程体系整合以及教学过程建设，关键在于提升教师组织学生落实创新创业教育的教学能力，继而在高年级学习阶段实现专业教育向创新教育的跨越式发展。
GIS（Geographic Information Science，地理信息科学）专业高层次创新人才的培养需要制订与社会需求相适应的教学目标，更需要构建与专业特色相适宜的教育理念和培养模式。GIS学科是一个在不断发展和创新的交叉性学科，要求学生掌握的基础理论知识涉及面十分广泛，同时要求学生专业技能和创新能力亦要十分突出，以便应对行业应用的迅猛发展和不断涌现的特殊需求。本文以GIS专业高年级本科生的专业课程教学为实例，在充分调研分析GIS行业应用需求的基础上，以科研项目及工程实例为教学案例和依托，通过分析本科生现有知识结构和职业规划特点，针对大学生科研创新能力培养中所面临的突出问题，探索教研机制保障、导师督导角色扮演、学科优势资源主导等，充分挖掘利用课堂教学方法及科教资源，结合实际实践科研项目式教学方法与创新能力培养模式。
一、学生创新能力培养的设想与思路
为社会培养紧缺型高层次GIS创新创业人才，服务首都经济建设是我校GIS专业本科生培养的首要目标。围绕专业课程教学目标和大纲组织教学过程的科研项目式教学方法为GIS高层次创新人才的培养提供了一种行之有效的途径。GIS行业应用需求特点[1]决定了人才培养的方法和最优化模式。一般GIS专业应用主要围绕政府公众服务以及各行业专题需求，在学生专业基础理论素养培养的基础上，着力培养科研项目型GIS人才满足社会需求。科研项目式教学方法应遵循GIS项目运作的一般化规律，具体内容涉及有关可行性研究、需求分析、系统设计、系统实施与维护等关键教学环节；关键是要求授课教师将专业课理论讲授和实践技能等相关教学内容贯穿并整合到上述教学环节，重点培养学生通过科研项目实践提出问题和解决问题的创新能力。
教学过程中需要依托针对高年级专业课程的GIS科研项目与工程化成果实例，采用科研项目团队研发组织方式进行教学设计与实验安排。依托行业应用中的典型案例使学生努力践行GIS科研项目的各个环节，授课教师监督团队实施进度并随时指导出现的问题，实践科研院所以及公司的项目管理体制和实际运营方式。课程要在知识传授的基础上，着重引导学生通过科研项目实践并发现相关科学问题及关键技术，培养学生研究解决科学问题的兴趣和能力，着力提升学生科研项目的组织管理与开发创新综合能力，锻炼学生的实际工作能力和培养学生的创新性思维方式。
二、科研项目式教学方法与创新能力培养模式
（一）科研项目式教学方法
GIS科研项目运作的一般化规律是各行业GIS项目工程化经验的总结与概括，是科研项目式教学方法遵循的基本依据。GIS科研项目式教学遵循GIS项目运作的一般化规律，在实践中不断创新发展，教学过程涉及可行性研究、需求分析、系统设计、系统实施与维护等环节，同时重点需要将专业课程知识的学习和应用融入这些实践环节，强调专业知识和技能转化为学生动手解决实际问题的能力。
授课教师依据教学大纲需要完成的教学内容进行课程整体设计，同时依托具有代表性的科研项目案例进行讲授。高年级专业课程的授课单元一般包括理论讲授、课程实验以及实践教学三个模块。理论讲授和课程实验的课时量一般按照1∶1的比例进行分配；在理论讲授阶段，主要围绕教学大纲内容开展理论知识的学习，引导学生广泛涉猎课程专业基础知识；在课程实验阶段，学生主要完成有关专业课理论知识的验证性实验以及基础技能的训练。实践教学课时量一般为期2周，需要配备专业的实习机房，学生依据自由选定的科研项目来组建科研实习团队，在授课老师的指导下集中完成专业课程知识的实践以及具体科研项目的研发等学习任务。
在科研项目式教学方法中，强调学生是完成教学任务的主体，授课教师主要起到引导和辅助学生的作用。授课教师需要在教学大纲的基础上进行课程设计和代表性科研项目选题，同时将上述教学环节和教学任务合理贴切的引入课堂，重点要将所涉及的理论知识和专业技能进行穿插并有机整合到专业实践过程之中，并要以提升学生科研项目的组织管理与开发创新综合能力为最终目标。
（二）创新能力培养模式
创新能力培养模式是在一定的教学机制条件下，以学生为教学主体，以教师讲授引导为辅，以学生科研项目团队为实践组织形式，以完成有关专业课程知识实践应用以及具体科研项目的研发等学习任务为评价机制，以提升学生科研项目的组织管理与研发创新综合能力为最终目标的开放式教学模式。创新能力培养模式的建立与形成，重点在于课程体系整合以及教学过程建设，关键在于提升教师组织学生落实创新创业教育的教学能力，着力保障学生在高年级学习阶段实现专业基础向创新创业的跨越式发展。
学生创新能力培养模式的形成需要建立在专业课程体系优化设置以及教学方法与手段创新的基础之上，同时最优化培养模式的构建与发展需要在实践中不断探索和完善。以学生为教学主体就是要突出学生在完成整个教学过程中的主导作用，教学过程要围绕以提升学生自主创新意识和能力的培养为主。授课教师自身的专业素养和技能培养是实现创新能力培养模式的重要影响因素；在教师自身不断学习完善的基础之上，在当前教育体制条件下对青年教师的培养保障机制建设亦十分重要。[2]
三、学生培养效果及思考
GIS科研项目式教学方法与培养模式为学生创新能力的培养提供了一种途径，以提升学生科研项目的组织管理与创新研发综合能力为目标的教学实践已经取得了良好的培养效果，学生对专业知识有了较好的掌握并学会了把技能运用在实际科研项目中。目前在已经开展的实践教学过程中，学生已获得1项现代城市测绘国家测绘地理信息局重点实验室开放基金项目资助、4项大学生科技立项项目资助、5项“鲁班杯”及“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品，同时获得了6项软件著作权等教学成果。借鉴科研院所以及行业公司中科研项目管理体制和实际运营模式，并引入课堂教学，为学生将来就业营造了较为真实的场景，学生能在学业完成之际带着自己的研究成果或作品走向社会，初步实现了自己的创新创业梦。[3]
科研项目式教学方法与其他教学方法的协同运用研究仍处于探索阶段，提高学生技能与创新能力将是一个逐步探索并不断创新的历程，需要授课教师不断优化教学过程，适应“学院派”高校教师向“实战导师”角色的转变，实现教研理论意义和实践意义的发展。
[ 注 释 ]
[1] 边馥苓.我国高等GIS教育：问题、创新与发展[J].地理信息世界，2007（2）.
[2] 李德仁.发展我国GIS高等教育的思考[J].测绘科学，2003（4）.
[3] 苗东利，雷佑安.研讨式教学在高校教学中的应用[J].大学教育，2003（1）：31.
[责任编辑：钟 岚]
[摘 要]本科培养阶段学生存在科研技能与创新能力薄弱等问题。创新性引入科研项目式课堂教学方法与培养模式，切实注重课程理论与工程实践相结合的基本原则，提升学生科研项目的组织管理与研发创新综合能力。教学实践表明，科研项目式教学方法与创新能力培养模式在学生研发技能与科研创新能力培养方面富有成效，教学效果反馈良好。
[关键词]科研项目式教学方法；培养模式；地理信息科学；教学改革
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）04-0029-02
大学生是大众创业、万众创新的生力军；深化高校创新创业教育改革，是推进高等教育综合改革的突破口，是加快实施创新驱动发展战略的迫切需要。日前，国务院办公厅印发《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》，全面部署深化高校创新创业教育改革工作，创新创业教育已成为深化高等教育综合改革的突破口。如何将创新创业精神融入大学课堂，重点在于课程体系整合以及教学过程建设，关键在于提升教师组织学生落实创新创业教育的教学能力，继而在高年级学习阶段实现专业教育向创新教育的跨越式发展。
GIS（Geographic Information Science，地理信息科学）专业高层次创新人才的培养需要制订与社会需求相适应的教学目标，更需要构建与专业特色相适宜的教育理念和培养模式。GIS学科是一个在不断发展和创新的交叉性学科，要求学生掌握的基础理论知识涉及面十分广泛，同时要求学生专业技能和创新能力亦要十分突出，以便应对行业应用的迅猛发展和不断涌现的特殊需求。本文以GIS专业高年级本科生的专业课程教学为实例，在充分调研分析GIS行业应用需求的基础上，以科研项目及工程实例为教学案例和依托，通过分析本科生现有知识结构和职业规划特点，针对大学生科研创新能力培养中所面临的突出问题，探索教研机制保障、导师督导角色扮演、学科优势资源主导等，充分挖掘利用课堂教学方法及科教资源，结合实际实践科研项目式教学方法与创新能力培养模式。
一、学生创新能力培养的设想与思路
为社会培养紧缺型高层次GIS创新创业人才，服务首都经济建设是我校GIS专业本科生培养的首要目标。围绕专业课程教学目标和大纲组织教学过程的科研项目式教学方法为GIS高层次创新人才的培养提供了一种行之有效的途径。GIS行业应用需求特点[1]决定了人才培养的方法和最优化模式。一般GIS专业应用主要围绕政府公众服务以及各行业专题需求，在学生专业基础理论素养培养的基础上，着力培养科研项目型GIS人才满足社会需求。科研项目式教学方法应遵循GIS项目运作的一般化规律，具体内容涉及有关可行性研究、需求分析、系统设计、系统实施与维护等关键教学环节；关键是要求授课教师将专业课理论讲授和实践技能等相关教学内容贯穿并整合到上述教学环节，重点培养学生通过科研项目实践提出问题和解决问题的创新能力。
教学过程中需要依托针对高年级专业课程的GIS科研项目与工程化成果实例，采用科研项目团队研发组织方式进行教学设计与实验安排。依托行业应用中的典型案例使学生努力践行GIS科研项目的各个环节，授课教师监督团队实施进度并随时指导出现的问题，实践科研院所以及公司的项目管理体制和实际运营方式。课程要在知识传授的基础上，着重引导学生通过科研项目实践并发现相关科学问题及关键技术，培养学生研究解决科学问题的兴趣和能力，着力提升学生科研项目的组织管理与开发创新综合能力，锻炼学生的实际工作能力和培养学生的创新性思维方式。
二、科研项目式教学方法与创新能力培养模式
（一）科研项目式教学方法
GIS科研项目运作的一般化规律是各行业GIS项目工程化经验的总结与概括，是科研项目式教学方法遵循的基本依据。GIS科研项目式教学遵循GIS项目运作的一般化规律，在实践中不断创新发展，教学过程涉及可行性研究、需求分析、系统设计、系统实施与维护等环节，同时重点需要将专业课程知识的学习和应用融入这些实践环节，强调专业知识和技能转化为学生动手解决实际问题的能力。
授课教师依据教学大纲需要完成的教学内容进行课程整体设计，同时依托具有代表性的科研项目案例进行讲授。高年级专业课程的授课单元一般包括理论讲授、课程实验以及实践教学三个模块。理论讲授和课程实验的课时量一般按照1∶1的比例进行分配；在理论讲授阶段，主要围绕教学大纲内容开展理论知识的学习，引导学生广泛涉猎课程专业基础知识；在课程实验阶段，学生主要完成有关专业课理论知识的验证性实验以及基础技能的训练。实践教学课时量一般为期2周，需要配备专业的实习机房，学生依据自由选定的科研项目来组建科研实习团队，在授课老师的指导下集中完成专业课程知识的实践以及具体科研项目的研发等学习任务。
在科研项目式教学方法中，强调学生是完成教学任务的主体，授课教师主要起到引导和辅助学生的作用。授课教师需要在教学大纲的基础上进行课程设计和代表性科研项目选题，同时将上述教学环节和教学任务合理贴切的引入课堂，重点要将所涉及的理论知识和专业技能进行穿插并有机整合到专业实践过程之中，并要以提升学生科研项目的组织管理与开发创新综合能力为最终目标。
（二）创新能力培养模式
创新能力培养模式是在一定的教学机制条件下，以学生为教学主体，以教师讲授引导为辅，以学生科研项目团队为实践组织形式，以完成有关专业课程知识实践应用以及具体科研项目的研发等学习任务为评价机制，以提升学生科研项目的组织管理与研发创新综合能力为最终目标的开放式教学模式。创新能力培养模式的建立与形成，重点在于课程体系整合以及教学过程建设，关键在于提升教师组织学生落实创新创业教育的教学能力，着力保障学生在高年级学习阶段实现专业基础向创新创业的跨越式发展。
学生创新能力培养模式的形成需要建立在专业课程体系优化设置以及教学方法与手段创新的基础之上，同时最优化培养模式的构建与发展需要在实践中不断探索和完善。以学生为教学主体就是要突出学生在完成整个教学过程中的主导作用，教学过程要围绕以提升学生自主创新意识和能力的培养为主。授课教师自身的专业素养和技能培养是实现创新能力培养模式的重要影响因素；在教师自身不断学习完善的基础之上，在当前教育体制条件下对青年教师的培养保障机制建设亦十分重要。[2]
三、学生培养效果及思考
GIS科研项目式教学方法与培养模式为学生创新能力的培养提供了一种途径，以提升学生科研项目的组织管理与创新研发综合能力为目标的教学实践已经取得了良好的培养效果，学生对专业知识有了较好的掌握并学会了把技能运用在实际科研项目中。目前在已经开展的实践教学过程中，学生已获得1项现代城市测绘国家测绘地理信息局重点实验室开放基金项目资助、4项大学生科技立项项目资助、5项“鲁班杯”及“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品，同时获得了6项软件著作权等教学成果。借鉴科研院所以及行业公司中科研项目管理体制和实际运营模式，并引入课堂教学，为学生将来就业营造了较为真实的场景，学生能在学业完成之际带着自己的研究成果或作品走向社会，初步实现了自己的创新创业梦。[3]
科研项目式教学方法与其他教学方法的协同运用研究仍处于探索阶段，提高学生技能与创新能力将是一个逐步探索并不断创新的历程，需要授课教师不断优化教学过程，适应“学院派”高校教师向“实战导师”角色的转变，实现教研理论意义和实践意义的发展。
[ 注 释 ]
[1] 边馥苓.我国高等GIS教育：问题、创新与发展[J].地理信息世界，2007（2）.
[2] 李德仁.发展我国GIS高等教育的思考[J].测绘科学，2003（4）.
[3] 苗东利，雷佑安.研讨式教学在高校教学中的应用[J].大学教育，2003（1）：31.
[责任编辑：钟 岚]
