地理科學(xué)專業(yè)中GIS課程教學(xué)方法探討

摘 要:地理信息系統(tǒng)已經(jīng)成為很多專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，針對(duì)不同的專業(yè)，課程教學(xué)與實(shí)踐的側(cè)重有很大的區(qū)別。探討了GIS在地理科學(xué)專業(yè)中的教學(xué)方法，對(duì)地理科學(xué)專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)GIS以及目前教學(xué)過程中存在的問題進(jìn)行了探討，并提出了一些針對(duì)性的解決方法。

關(guān)鍵詞:地理科學(xué);GIS;教學(xué)方法;實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào):G64

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1672-3198(2010)19-0259-02

0 引言

地理信息系統(tǒng)(Geographic information systems，GIS)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)地理信息采集、管理、分析和表現(xiàn)地理空間數(shù)據(jù)(Geo-spatial data)的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)空間決策支持。地理信息系統(tǒng)的定義是由兩個(gè)部分組成的。一方面，地理信息系統(tǒng)是一門學(xué)科，是描述、存儲(chǔ)、分析和輸出空間信息的理論和方法的一門新興的交叉學(xué)科;另一方面，地理信息系統(tǒng)是一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)，是以地理空間數(shù)據(jù)庫(Geospatial Database)為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，適時(shí)提供多種空間的和動(dòng)態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。

1 GIS與地理教學(xué)

既然GIS是地理科學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)必修課，與地理科學(xué)有著千絲萬縷的聯(lián)系。

1.1 GIS課程的特點(diǎn)

(1)GIS是多學(xué)科集成、滲透性強(qiáng)的學(xué)科。作為一門交叉性強(qiáng)的學(xué)科，還需要有厚實(shí)的計(jì)算機(jī)，地理，數(shù)學(xué)，測(cè)繪等學(xué)科知識(shí)作為鋪墊。

(2)GIS是理論性和應(yīng)用性并重的學(xué)科。GIS理論與GIS技術(shù)并存，理論需要技術(shù)的支撐，技術(shù)需要在理論的基礎(chǔ)上改進(jìn)。

(3)GIS具有發(fā)展速度快，內(nèi)容更新快的特點(diǎn)。

GIS經(jīng)歷了實(shí)驗(yàn)室GIS、企業(yè)化GIS和社會(huì)化GIS三個(gè)發(fā)展階段，社會(huì)化的GIS以廣泛提供地理信息服務(wù)為其特征，GIS應(yīng)用和其他應(yīng)用緊密結(jié)合在一起，已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活不可分離的一部分。

1.2 GIS在地理教學(xué)中的地位

地理學(xué)是一門研究人類賴以生存的空間科學(xué)。由于地球表面具有非均一性、空間變化的復(fù)雜性，又由于地表上的事物極其多樣，所以地理學(xué)的研究對(duì)象極為復(fù)雜。對(duì)于地理學(xué)家，以下三個(gè)問題是最基本的:(1)地理空間中地理現(xiàn)象發(fā)生的地點(diǎn);(2)現(xiàn)象的特征;(3)各種現(xiàn)象之間的空間關(guān)系。要回答這些問題，地理學(xué)家必須處理各種描述地理現(xiàn)象的地理數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)的最大特點(diǎn)是具有空間位置。因此，在地理研究中，形成了具有悠久傳統(tǒng)歷史的空間分析理論與方法，它為地理信息系統(tǒng)提供了有關(guān)空間分析的基本觀點(diǎn)與方法，成為地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論依托。而地理信息系統(tǒng)的發(fā)展也為地理問題的解決提供了全新的技術(shù)手段，并使地理學(xué)研究的數(shù)學(xué)傳統(tǒng)得到充分發(fā)揮，地理信息系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展與地理學(xué)有著十分密切的關(guān)系。

1.3 課堂教學(xué)內(nèi)容

對(duì)于從未接觸地理信息系統(tǒng)理論、技術(shù)的地理本科學(xué)生來講，對(duì)地理信息系統(tǒng)這門課可以說腦子是空白的。在第一堂課上就要把這個(gè)名詞給學(xué)生講解清楚，并把地理信息系統(tǒng)的產(chǎn)生由來、發(fā)展過程及主要是用來解決和回答那些問題一一給學(xué)生介紹明白。

對(duì)于地理信息系統(tǒng)這門課程，我們給學(xué)生建立一個(gè)整體的概念，即建立一條主線，并沿著這條主線進(jìn)行逐次分解教學(xué)。而且還要在講課過程中穿插更加易懂的實(shí)例來進(jìn)行解釋。例依據(jù)地理信息系統(tǒng)的內(nèi)容，我們可以將GIS生產(chǎn)過程簡(jiǎn)單的用一個(gè)示意圖來表示。如圖1能夠較好反映整個(gè)地理信息系統(tǒng)的縱橫脈絡(luò)，按照這個(gè)框圖能夠使講課思路條理清晰，可以引導(dǎo)學(xué)生沿著這條主線，明白各部分的內(nèi)容、目的、聯(lián)系與區(qū)別，正確把握本門課程的結(jié)構(gòu)知識(shí)。除了用這樣的框圖外，還需要引進(jìn)一個(gè)實(shí)例來講解，比如我們要?jiǎng)澐致糜尉皡^(qū)的是否開放區(qū)域，我們可以在框圖的基礎(chǔ)上，用實(shí)例來進(jìn)行講解。

1.4 多媒體與傳統(tǒng)方式相結(jié)合進(jìn)行課堂教學(xué)

現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)施的應(yīng)用確實(shí)能為教學(xué)提供一些傳統(tǒng)教學(xué)方法不可比擬的優(yōu)勢(shì)，可以減少大量的板書時(shí)間，大大增加教學(xué)內(nèi)容，可以使一些教學(xué)內(nèi)容更加生動(dòng)、形象和直觀，可以通過圖、文、聲、像等多種方式同時(shí)刺激學(xué)生的視覺、聽覺和觸覺等多種感官，提高學(xué)生的接受和理解能力。一方面，現(xiàn)代化教學(xué)方法和傳統(tǒng)教學(xué)方法有機(jī)結(jié)合。

課堂授課時(shí)，應(yīng)根據(jù)授課內(nèi)容，選擇多樣合理的表達(dá)方式，以提高效果。課堂上一味地追求使用現(xiàn)代化的教學(xué)設(shè)施，將課堂講授內(nèi)容不加區(qū)別地用投影儀顯示，時(shí)間一長(zhǎng)，就會(huì)使學(xué)生眼睛疲勞、感覺單調(diào)乏味;因此，對(duì)于需要掌握的推導(dǎo)過程，用傳統(tǒng)的手工方法，減緩授課節(jié)奏，可以使學(xué)生印象更深，效果更佳。另一方面，現(xiàn)代化教學(xué)手段的應(yīng)用易劃整為零。課堂上要把握好各類教學(xué)手段的使用方法和方式.

對(duì)于一些應(yīng)用模型，算法之類，我們還需要用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行推導(dǎo)。但是在展示一個(gè)GIS的功能應(yīng)用就可以用多媒體，更加形象生動(dòng)。

1.5 GIS技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

GIS技術(shù)的應(yīng)用，狹義來講，GIS的軟件操作，也是地理課程教學(xué)中不可替代的重要組成部分。應(yīng)用GIS技術(shù)手段解決地理學(xué)問題，是地理學(xué)研究方法上的一次質(zhì)的飛躍。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)特別是軟件技術(shù)的發(fā)展，GIS已經(jīng)與其它技術(shù)相融合成為一門綜合性的技術(shù)。GIS的教學(xué)不僅僅是讓學(xué)生了解一些理論和發(fā)展趨勢(shì)，更重要的是讓學(xué)生通過更多的實(shí)踐學(xué)習(xí)，培養(yǎng)自己利用現(xiàn)代高科技技術(shù)手段獲取地理信息、運(yùn)用地理信息、處理地理信息的能力，為今后的工作和研究作技術(shù)上的準(zhǔn)備，因此GIS實(shí)踐教學(xué)是課程教學(xué)中不可替代的重要組成部分，其課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)數(shù)應(yīng)該占到總課時(shí)的三分之一甚至于一半以上。

實(shí)習(xí)具體內(nèi)容有:(1)GIS工具型軟件的使用和基本操作練習(xí)(可以選擇多個(gè)軟件，讓學(xué)生進(jìn)行分析比較它們的異同);(2)空間數(shù)據(jù)的采集和編輯(針對(duì)不同的數(shù)據(jù)源進(jìn)行采集);(3)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換和多源空間數(shù)據(jù)的融合;(4)屬性數(shù)據(jù)庫的建立;(5)簡(jiǎn)單地理信息查詢系統(tǒng)的建立;(6)設(shè)計(jì)與建立用戶界面和簡(jiǎn)單應(yīng)用系統(tǒng)(將計(jì)算機(jī)編程語言與GIS工具軟件相結(jié)合)。

我們?cè)诮虒W(xué)中可以采取理論與實(shí)踐相結(jié)合，采取演示驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)教學(xué)法。也就是理論課的教學(xué)和實(shí)踐課的教學(xué)穿插進(jìn)行，這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法一方面是教師的演示教學(xué)使學(xué)生初步了解使用技術(shù)的基本步驟和方法，另一方面是學(xué)生自己多操作、多運(yùn)用，驗(yàn)證教師的使用技術(shù)，訓(xùn)練最基本的實(shí)驗(yàn)方法和技能，最終達(dá)到熟能生巧。這樣可以使學(xué)生更好的理解GIS的基本理論、基本知識(shí)和基本的技術(shù)方法，熟悉GIS工具軟件的使用和操作方法。同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2 GIS教學(xué)中存在的問題

2.1 從學(xué)生方面

學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)總是有種恐懼感，覺得這些知識(shí)過于晦澀難懂，或者由于太抽象，很難運(yùn)用于實(shí)踐，于是忽視了對(duì)理論知識(shí)的掌握。在剛開始學(xué)習(xí)一門新的課程時(shí)，由于新鮮感的原因，會(huì)對(duì)課程產(chǎn)生濃厚的興趣，但在經(jīng)過一段時(shí)間后，特別是當(dāng)這門課程理論知識(shí)很多，比較抽象難懂時(shí)，學(xué)生往往會(huì)逐漸失去學(xué)習(xí)的興趣。作為一門多種學(xué)科交叉的課程，地理信息系統(tǒng)中大量的理論知識(shí)涉及了測(cè)量學(xué)、地圖制圖學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、管理科學(xué)、數(shù)學(xué)等。大部分理論知識(shí)難免枯燥，晦澀難懂。

2.2 對(duì)老師而言

現(xiàn)在學(xué)校的地理專業(yè)基礎(chǔ)課程設(shè)置存在缺陷。地理信息系統(tǒng)的邊緣性與交叉性意味著其教學(xué)過程離不開相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)理論的支撐，GIS的基礎(chǔ)理論涉及計(jì)算機(jī)專業(yè)、測(cè)量遙感專業(yè)和地理專業(yè)。

計(jì)算機(jī)科學(xué)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用是所有從事理工科專業(yè)的學(xué)生都必須學(xué)習(xí)的課程，在GIS系統(tǒng)開發(fā)方面具優(yōu)勢(shì);測(cè)繪遙感專業(yè)在數(shù)據(jù)獲取、處理、加工和顯示方面有測(cè)繪和制圖的優(yōu)勢(shì)，在GIS建立數(shù)據(jù)庫，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量方面有特色;地理專業(yè)在GIS空間分析、綜合決策等方面有自己的長(zhǎng)處。

地理專業(yè)基礎(chǔ)課設(shè)置體現(xiàn)了地理學(xué)綜合性與區(qū)域性的學(xué)科特點(diǎn)，開設(shè)了與GIS直接相關(guān)的高等數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、地圖學(xué)與遙感技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)課，為GIS課程教學(xué)打下前期基礎(chǔ)。當(dāng)前存在的關(guān)鍵問題是這些基礎(chǔ)課程安排的課時(shí)偏少，實(shí)驗(yàn)課時(shí)更少，達(dá)不到GIS課程教學(xué)的基本要求，尤其是計(jì)算機(jī)專業(yè)課程，沒有開設(shè)基礎(chǔ)語言、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等基礎(chǔ)理論課，很難掌握GIS的基本原理，更本談不上系統(tǒng)開發(fā)。此外，忽視GIS課程與專業(yè)基礎(chǔ)課的銜接，排課先后順序倒置。

3 教學(xué)反思

不同于GIS專業(yè)的學(xué)生，地理科學(xué)本科學(xué)生學(xué)習(xí)GIS似乎是憑空蓋樓，不要地基只要高層。因此，我們只能盡最大努力讓學(xué)生去理解去應(yīng)用。

3.1 多與學(xué)生進(jìn)行溝通

由于GIS固有的特點(diǎn)，在教學(xué)過程中教師與學(xué)生必須進(jìn)行多方面的溝通，比如，可以采用錄象、網(wǎng)絡(luò)、E-mail、BSS等方式實(shí)現(xiàn)師生交流，讓教師可以得到學(xué)生的反饋意見，及時(shí)的調(diào)整教學(xué)方案。用學(xué)生更加易懂的方式進(jìn)行講解。

3.2 采用啟發(fā)式的教學(xué)方式

在教學(xué)過程中要想方設(shè)法調(diào)動(dòng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高他們的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。通過運(yùn)用多種教學(xué)方式，比如啟發(fā)式教學(xué)，這是一種鼓勵(lì)學(xué)生提出問題，思考問題的方法。在啟發(fā)式教學(xué)中，教師用通俗簡(jiǎn)單方法啟發(fā)學(xué)生，讓學(xué)生建立一定的自信心，不被問題嚇倒，不怕失敗，并嘗試去分析問題，解決問題。

3.3 重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

學(xué)習(xí)地理信息系統(tǒng)課應(yīng)重視實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，可以說實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)組織的好壞直接影響學(xué)習(xí)的效果，切實(shí)摒棄重理論、輕實(shí)踐的錯(cuò)誤教學(xué)思想，否則學(xué)生對(duì)地理信息系統(tǒng)的理解僅停留在一個(gè)感性認(rèn)識(shí)上。

3.4 教學(xué)過程多采用形象化的例子

教學(xué)過程多采用形象化的例子，這也是教GIS幾年來學(xué)生最大的期望，特別是針對(duì)我們地理科學(xué)學(xué)生高中學(xué)習(xí)的文科，大學(xué)歸到理科以后，對(duì)他們來說最大的難點(diǎn)。了解到學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣點(diǎn)，在教學(xué)過程中多用形象化的例子，收到了很大的效果。

3.5 做到及時(shí)總結(jié)

在教完一屆學(xué)生后，要將這門課的知識(shí)進(jìn)行歸納、捋順，找出教學(xué)中存在的不足及需要改進(jìn)的地方，了解學(xué)生對(duì)本門課反映的熱點(diǎn)問題、難點(diǎn)問題，為以后教學(xué)的改進(jìn)奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

針對(duì)目前GIS教學(xué)過程中存在的問題進(jìn)行了探討，并且提供了一些可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。在教學(xué)過程中不斷探索新的方法，特別是適合地理本科學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)方法，是一個(gè)持續(xù)的過程。在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)先進(jìn)知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行歷練。相信地理本科的學(xué)生也一樣會(huì)學(xué)好GIS。

參考文獻(xiàn)

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