GIS本科毕业设计选题特征分析——以武汉大学为例
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作者信息
任福，刘晓宇，石长虹，李连营
（武汉大学 资源与环境科学学院，湖北 武汉 430079）
【摘要】在教育部强调“新工科”“以本为本，四个回归”本科教学改革的背景下，加强对GIS专业本科生毕业设计的指导，培养GIS本科生的创新能力十分重要。以武汉大学资源与环境科学学院GIS专业本科生为研究对象，以其2005～2019年毕业设计选题信息为基础数据，从专业方向、研究性质和专业能力等视角探讨了选题的特征变化，从而剖析了GIS学科及其本科教育的发展现状。结合毕业设计选题过程中存在的实际问题，提出了一定的改进建议，为GIS本科教学改革提供参考。
【关键词】地理信息系统；毕业设计；选题；特征变化；学科发展
【中图分类号】G40-05 【文献标识码】A 【文章编号】1672-1586（2019）06-0129-04
引文格式：任福，刘晓宇，石长虹，等. GIS本科毕业设计选题特征分析——以武汉大学为例[J].地理信息世界,2019,26(6):129-132,138.
0 引言
GIS是一门综合性的技术, 它涉及到地理学、测绘学、计算机科学与技术等学科，具有多学科、多技术交叉融合等特点。近三十年来，GIS专业不断发展壮大，尤其是近十年，GIS学科发展迅猛，相关技术提升迅速，使得学科影响力不断增强，理论和实践水平大幅提升。与此同时，GIS也被广泛地应用到各行各业中, 为国家经济建设、国防建设、宏观决策、行业管理、企事业运行以及社会可持续发展的应用方面作出了贡献。然而，随着互联网时代变革，云计算、大数据、物联网等智能化技术的发展对测绘科学不断渗透，新媒体成为GIS专业学生快速增长知识与信息体量、迅速掌握专业方法技能的动态学习工具，使得测绘地理信息科学技术与产业都面临新的发展，相应地对GIS专业人才也提出新的要求。为了适应学科发展和社会需求，响应教育部“新工科”“以本为本，四个回归”等重要政策方针，解决高等教育存在的“理念相对滞后、投入不很到位、评价标准和政策机制导向不尽合理”等问题，培养和发掘GIS专业学生的科研及工作能力已经成为高校和学科领域的热点话题。
高校专业人才培养方案和核心课程体系是GIS专业本科教育的基石，也一直是本科教学改革研究的核心。许才军、秦咏梅以武汉大学测绘专业人才培养方案为例，探讨了在卓越工程师教育模式背景下培养“高品质、国际化、创新型”高级测绘工程专业人才的可行性。王永志等以卓越工程师教育培养计划为背景，提出了基于卓越测绘工程人才培养课程设置的保障体系及监督机制。赵玲等以中南大学GIS专业为例，探讨了大数据环境下GIS专业人才培养方案的改革思路。
作为GIS本科教育改革研究的内容之一，毕业设计模式也引起了广泛关注。赵玉玲等结合“互联网+测绘”背景，针对河北工程大学测绘工程专业本科毕业设计中存在的问题进行了分析，提出了基于成果导向教育(OBE)理念提高毕业设计质量的措施与方法。吉长东等探讨了测绘工程专业本科设计选题质量的影响因素，以及综合素质教育背景下毕业设计的改革方法和措施。赵东宝等分类归纳了我国地理信息科学专业本科毕业设计（论文）的选题类型，并整理和提出了一系列参考评分标准和考核要点。
GIS作为新兴的交叉学科专业，其本科教学模式依靠创新实践驱动，而毕业设计是本科教育的总结环节，是学生走入社会前的最终考核流程，其选题情况能够较为直接地体现学生和导师对学科方向的兴趣所在，从而反映GIS专业本科教育的现状，为学科发展和专业人才培养提供参考。武汉大学资源与环境科学学院的GIS专业一直具有很强的学科实力和专业基础，以其15年（2005～2019年）本科毕业设计选题信息为样本，能够较好地说明近年学生选题的特征变化，具有较好地代表性，对全国同类专业具有一定参考价值。
1 选题的3个视角
在许多高校，因为各种原因GIS专业的任课教师常常具有不同的学科背景，这使得当前GIS专业的本科毕业设计题目呈现为类型多样、来源多重、多学科交叉的特点。因此，从不同视角和维度出发，可以更为清晰地挖掘题目背后的隐藏信息。
GIS是一门交叉学科，涉及地理科学、地图学、测绘科学、遥感科学和计算机科学等多个学科，不同背景下发展起来的GIS可能会有不同的侧重点。本文将从专业方向（知识维）、研究性质（学术维）和专业能力（实践维）3个视角（维度）分析选题的特征变化，如图1所示，从而剖析其中所反映出的GIS学科及其本科教育的现状发展及未来方向。
图1 GIS专业本科毕业设计选题分析视角
Fig.1 Analysis perspectives of graduation thesis subject selection
从专业方向视角看，可以发掘目前GIS领域科研的热点话题，反映学生专业知识兴趣；从研究性质视角看，可以对比理论研究及应用研究的受关注程度，反映学生学术兴趣；从专业能力视角看，可以发现科研和应用对GIS专业本科生的能力需求，反映学生实践兴趣。
2 选题特征分析
2.1 专业方向视角
从专业方向视角来看，论文题目分为地图制图（A1）、地理信息（A2）、遥感应用（A3）和其他（A4）四类，见表1，其总体特征变化如图2所示。
表1 论文选题专业方向调查统计表
Tab.1 Statistical results of thesis subject direction
图2 选题专业方向变化柱形图（左）、选题专业方向占比变化折线图（右）
Fig.2 Histogram of changes in subject direction (left), line chart of changes in subject direction proportion (right)
近15年来，地图制图（A1）方向选题数量从少于地理信息（A2）方向到逐渐持平，最近几年甚至有略微反超的趋势，而地理信息（A2）方向选题数量呈现一定的下降趋势，相对的遥感应用（A3）方向的选题数量略有上升。此外，其他方向（主要包括土地管理等）的选题数量有一定的波动，但其占比一直维持在很低的水平。这些变化反映了GIS教学及行业在近年的大致发展方向：
1）地理信息作为一个在地图学及地理学基础上发展起来的新兴专业，吸引了更多地理、地图相关学科学生选题的兴趣，而地图学是一个相对成熟的学科，因此学生在选题数量上也较稳定，在近几年甚至有上升趋势，充分说明传统地图行业的发展被重新重视起来，地理信息将会取代传统地图的说法也不攻自破。
2）在地理信息方向选题数量下降的同时，涉及遥感应用方向的选题越来越多，这也是地理信息作为新兴学科科研“爆炸”后的必然结果，可以预见的是地理信息领域的相关问题将继续下降并趋于稳定，而话题将会更多地转向遥感等跨学科领域的相关问题。
3）其他专业方向选题占比一直较低说明学生选题越来越注重本专业领域的相关问题，这也是学生毕业要求上升，本科生论文水平提高的重要标志。此外，近两年的波动现象说明GIS研究中存在一定的学科交叉，这也是GIS行业发展的必然趋势。
2.2 研究性质视角
从研究性质的视角来看，论文题目分为理论研究（B1）和应用研究（B2）两类，见表2，其总体特征变化如图3所示。
表2 选题研究性质调查统计表
Tab.2 Statistical results for research categories
图3 选题研究性质变化柱形图（左）、选题研究性质占比变化折线图（右）
Fig.3 Histogram of changes in research categories (left), line chart of changes in research categories proportion (right)
近15年在导师命题的基础上，理论研究（B1）虽然始终少于应用研究（B2），却一直呈上升趋势，相应地应用研究在近几年呈明显的下降趋势。这样的特征在一定程度上反映了GIS学科的侧重点变化：
1）GIS专业更加侧重于实践应用，虽然该专业学生分为工学和理学两部分，但在选题上，应用研究更符合学科定位。
2）GIS应用在近几年日渐成熟，而对空间理论、算法实践的研究却稍显薄弱，使得导师开始更多地倾向于理论方向的研究课题。同时，理论研究的上升虽然在一定程度上说明了基础理论的重新被重视，但是也反映了当下本科教学中存在的实践性较弱、与实际工程应用脱节的现象。通常，高校与企业的联系并不是十分密切，使得高校及教师对学科领域的工程应用热点话题和就业市场所需要的专业能力有所忽视。
2.3 专业能力视角
专业方向和研究性质表现了论文立意的特点及研究方式，但很多时候，本科毕业设计可以更多地反映学生在科研中掌握的方法和能力。因此，从专业能力视角将论文题目分为综合研究（C1）、数据分析与表达（C2）、数据处理与管理（C3）、软件开发（C4）、软件使用（C5）、地图编制（C6）六类，见表3，其特征变化如图4和图5所示。
表3 专业能力调查统计表
Tab.3 Statistical results of professional abilities
图4 专业能力变化柱状图（左）、选题表现能力占比变化折线图（右）
Fig.4 Histogram of changes in professional abilities (left), line chart of changes in professional abilities proportion (right)
图5 C11&C12、C21&C22、C41&C42专业能力变化统计图
Fig.5 Chart of changes in professional abilities (for C11&C12, C21&C22, C41&C42)
显然，数据分析与表达（C2）所占比重最大，且有上升的趋势。地图编制（C6）所占比重次之，且相对稳定。软件开发（C4）所占比重明显下降，尤其是底层开发（C41）方面下降趋势明显。其他方面数值均相对较低，数据处理与管理（C3）、综合研究（C1）相对稳定，但学科交叉（C11）和软件使用（C5）方面逐年减少，相对地，遥感数据（C22）呈上升趋势。这些特征充分表明了GIS学科对学生能力要求的变化：
1）学生最需要的是数据分析能力，这与本科毕业设计选题越来越多源于实践项目有一定的关系，学生在解决实际问题的过程中需要分析各类数据。同时，近年来地理数据量大幅增长，大数据改革深入人心，导致了近几年数据分析与表达能力需求急剧提升。
2）地图编制能力是容易被忽视的一点，制图软件的普遍应用，导致了学生地图编制能力的下降，尤其是2010～2013年呈局部下降的趋势。但是，在实践中更多的政府部门和行业单位已经意识到毕业生地图编制能力的缺失，近几年，我国地图市场回暖，地图编制能力重新得到重视，2014～2019年的回升趋势也体现了这样的改变。
3）开源的GIS平台和代码共享使得软件开发更为便捷，但与之相反的是学生对软件开发的认可度降低了，尤其是底层开发方面，更多学生倾向于利用现有的功能甚至直接使用专业的软件解决实际问题，而不是自行设计功能性系统。
4）比重较小的综合研究能力和软件使用能力间接体现了选题的趋向性较为明显，除遥感应用以外，学生对于某个软件的使用或者某种具体理论的研究关注度并不高。
此外，一篇论文可以体现学生的多项能力，因而所有专业能力的占比总和大于1，但总比重没有明显变化，保持在1.1附近。说明学生论文选题的思路更加专一，研究更加深入，也是学科理论与实践同步深入的必然结果。
3 意见及建议
根据GIS专业本科生毕业设计选题的现状特征，可从多个角度考虑改进方向：
1）从导师来看，根据其研究方向及相关科研项目拟题的选题模式指定了比较明确的方向，使学生对整个研究过程有比较清晰的思路，降低了毕业设计的难度，但这种模式限制了自发性思考和创新，导致学生对题目兴趣不高。因此，导师应给予学生一定的发挥空间，指定大致的研究方向，通过给学生安排文献阅读任务，拓宽知识面，引导其发掘自身兴趣。导师应着重启发学生选题思路，通过指导选题过程，提升学生的自主创新能力。此外，应鼓励把导师的科研成果转化为毕业设计的教学内容，不断开发新选题，淘汰知识陈旧的老选题、严重脱离实际的旧选题。
2）从本科生自身来看，建议其根据自己感兴趣的研究方向选择指导老师，这样有利于挖掘最适合的题目，在进行毕业设计的过程中也会更加主动活跃。学生也应积极加强自身的实践能力，多阅读文献材料，积累知识点，打好选题的基础。此外，学生还应参考未来的发展方向去确定毕业设计内容的侧重点，根据科研和工作的不同权衡理论和实践的关系，关注学科领域科学研究和工程应用的热点话题。
3）从高校和学院来看，应给毕业设计选题安排充足的时间，以便导师和学生进行较为完善的选题工作；通过增强鼓励机制，鼓励导师和学生进行更加具有创新性的课题研究，对学生选题过程进行适当的指导和辅助，从而提升导师和学生对选题工作的积极性。同时，应持续跟进本科毕业设计工作，根据存在的问题实施相应的课程改革。此外，高校应加强和企业的联系及合作，通过毕业设计与企业、社会需求相结合，使学校和学生均能够及时了解社会急需的人才类型，有助于调整专业与课程设置、学习方法和知识结构。
4 结束语
本文通过对武汉大学资源与环境科学学院GIS专业本科生毕业设计选题的特征分析，探讨了当前GIS行业发展背景下，GIS专业本科生毕业设计的选题现状及其反映出的学科发展变化，以及教学过程中存在的实际问题，对高校和GIS专业及相关理工科专业的教学研究具有一定的指导意义。在当今大数据正热、信息快速更新的时代，怎样正确引导学生进行毕业设计选题，从而发掘和培养学生的专业能力，为国家输送具有创新能力的人才，是值得教育界、GIS行业和各大高校深刻思考和讨论的话题。
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