地理科學(xué)專業(yè) GIS課程教學(xué)方法研究*

柯新利,黃莉敏,劉蓉霞

(咸寧學(xué)院 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,湖北 咸寧 437100)

地理科學(xué)專業(yè) GIS課程教學(xué)方法研究*

柯新利,黃莉敏,劉蓉霞

(咸寧學(xué)院 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,湖北 咸寧 437100)

地理信息技術(shù)的發(fā)展,是地理學(xué)進入 21世紀高科技時代的入場券.以遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)為代表的地理信息技術(shù)已成為地理學(xué)數(shù)據(jù)獲取與數(shù)據(jù)分析的重要手段,是現(xiàn)代地理學(xué)不可或缺的工具.本文在分析地理科學(xué)專業(yè)對 GIS技能需求的基礎(chǔ)上,研究地理科學(xué)專業(yè)地理信息系統(tǒng)課程設(shè)置、地理信息系統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容的安排和地理信息系統(tǒng)技能培養(yǎng)體系,構(gòu)建了理論與實踐緊密結(jié)合的課程體系和教學(xué)方法.

地理科學(xué)專業(yè);地理信息系統(tǒng);教學(xué)方法

20世紀 60年代以來,遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)的出現(xiàn),使地理學(xué)的方法、手段信息化、現(xiàn)代化、高技術(shù)化,技術(shù)的革命推動了理論的革命,從而促進了地理學(xué)的新發(fā)展.21世紀是高技術(shù)全面發(fā)展的世紀,地理信息技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展,是地理學(xué)進入 21世紀高科技時代的入場券,地理學(xué)不僅應(yīng)是理論科學(xué)而且也應(yīng)是一門強有力的技術(shù)科學(xué),這樣才能在國民經(jīng)濟各部門中發(fā)揮積極作用.

目前,地理信息技術(shù)已經(jīng)在農(nóng)林、交通、電力、水利等各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用.因此,地理信息技術(shù)教學(xué)不僅要求學(xué)生掌握基本原理與基本方法,而且要求學(xué)生能夠把地理信息技術(shù)應(yīng)用于某個領(lǐng)域解決實際問題.在地理信息技術(shù)課程教學(xué)中,結(jié)合學(xué)生所學(xué)專業(yè),注重實踐的教學(xué)環(huán)節(jié)尤為重要.趙春燕等針對目前地理信息技術(shù)實驗教學(xué)存在的問題,對實驗教學(xué)提出了幾點建議[1].王劍等分析了旅游管理專業(yè)開設(shè)地理信息技術(shù)實踐課程的特殊性,并從實驗課教學(xué)、生產(chǎn)實踐、項目實踐和課程設(shè)計四個方面探討了地理信息技術(shù)實踐課的構(gòu)建體系及授課內(nèi)容[2].李亦秋等針對非地理信息系統(tǒng)專業(yè)的特點,提出基于MAPGIS的地理信息技術(shù)實驗設(shè)計,將相關(guān)理論、算法、過程和結(jié)果輸出與顯示的一系列基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗、設(shè)計性實驗得以實現(xiàn)[3].田雨等針對地理信息技術(shù)發(fā)展快、理論與實踐緊密結(jié)合的特點,在 GIS課程實踐教學(xué)的基礎(chǔ)上,探討并提出了 GIS課程實驗教學(xué)的教學(xué)目標和教學(xué)方法設(shè)計[4].

肖化順等根據(jù)地理信息技術(shù)專業(yè)課程設(shè)置,確定地理信息技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)的目標和內(nèi)容,構(gòu)建了林業(yè)院校GIS專業(yè)的綜合實驗教學(xué)體系[5].陳建針對資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)的專業(yè)特點,將 GIS課程的實驗教學(xué)內(nèi)容分成訓(xùn)練性實驗、綜合性實驗和分析性實驗三部分,運用案例教學(xué)的形式,采用啟發(fā)式教學(xué)的方法,著重訓(xùn)練學(xué)生的實際應(yīng)用能力[6].

從已有的研究可以看出,地理信息技術(shù)已經(jīng)在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用.很多學(xué)者針對不同專業(yè)的特點,對各專業(yè)中地理信息技術(shù)實驗教學(xué)進行了研究.從地理科學(xué)專業(yè)來看,學(xué)生 GIS技能的培養(yǎng)已經(jīng)引起了廣泛的重視.然而,對地理科學(xué)專業(yè) GIS課程設(shè)置及技能培養(yǎng)的研究較少.本文針對地理科學(xué)專業(yè)的特點及其對 GIS技能的需求,在分析地理科學(xué)專業(yè)對 GIS技能需求的基礎(chǔ)上,從地理科學(xué)專業(yè) GIS課程設(shè)置、課程教學(xué)內(nèi)容、技能培養(yǎng)等方面論述高校地理科學(xué)專業(yè) GIS課程教學(xué)方法.

1 地理科學(xué)專業(yè)對 GIS課程的需求

地理科學(xué)是一門研究地球表層自然要素與人文要素相互作用與關(guān)系及其時空規(guī)律的科學(xué),具有鮮明的區(qū)域性和綜合性[7].地理類專業(yè)培養(yǎng)的方向包括[8]:(1)科學(xué)研究型.此層次屬高級人才,適宜在地理、環(huán)保、國土、綜合考察、水利、測繪等有關(guān)研究單位和高等院校從事基礎(chǔ)理論等方面的教學(xué)和研究工作.(2)中學(xué)教學(xué)型.地理科學(xué)教育包含地理專業(yè)教育和普及教育兩大部分,其中前者培養(yǎng)地理專業(yè)人才,通過大學(xué)地理教育實現(xiàn);后者則是普通大眾知識體系的最重要部分,主要通過中學(xué)地理教育和社會地理科普教育實現(xiàn).因此,培養(yǎng)優(yōu)秀的中學(xué)教學(xué)型人才到各級中學(xué)從事地理教學(xué)工作,是保障我國全民地理素養(yǎng)提升的重要途徑.(3)技術(shù)應(yīng)用型.本層次人才掌握了扎實的地理基本理論和技術(shù)技能,主要是測繪、環(huán)保、土地、城市、水利、地震、交通等事業(yè)單位和專業(yè)公司從事技術(shù)性或者管理性工作.(4)開拓發(fā)展型.此層次人才主要是通過自己所掌握的地理科學(xué)知識和價值觀念,到社會上去開創(chuàng)性的發(fā)現(xiàn)并從事一些工作.

新時期要求地理人才熟練運用遙感和地理信息系統(tǒng)等實驗技術(shù),初步具有地理考察能力和地理科學(xué)研究能力[9].可見,高校地理科學(xué)專業(yè)要求學(xué)生掌握地理信息的采集、量測、存儲、分析、管理、顯示、傳播和應(yīng)用.其中,空間數(shù)據(jù)的采集、量測與存儲是地理科學(xué)專業(yè)對地理信息系統(tǒng)的最基本要求,空間數(shù)據(jù)的分析、管理、顯示、傳播與應(yīng)用是地理科學(xué)專業(yè)對地理信息系統(tǒng)課程教學(xué)的根本目的,其中空間分析、地理模型的應(yīng)用是地理科學(xué)專業(yè)地理信息系統(tǒng)課程的核心內(nèi)容.

2 地理科學(xué)專業(yè) GIS課程設(shè)置

地理信息系統(tǒng)是一種特定而又十分重要的空間信息系統(tǒng),它以采集、存儲、管理、分析和描述整個或部分地球表面要素和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng),是地理學(xué)分析和應(yīng)用的有力工具.地理信息系統(tǒng)涉及測量學(xué)、地圖學(xué)、計算機科學(xué)、地理學(xué)等多學(xué)科的內(nèi)容.同時,地理信息系統(tǒng)作為地理科學(xué)專業(yè)重要的技術(shù)手段,可以提高學(xué)生地理數(shù)據(jù)管理以及分析問題和處理問題的能力.因此,在地理科學(xué)專業(yè)設(shè)置地理信息系統(tǒng)課程需要以相關(guān)課程為先導(dǎo),要求學(xué)生掌握相關(guān)的基礎(chǔ)理論,具備相關(guān)的背景知識,才能取得較好的教學(xué)效果.具體而言,地理科學(xué)專業(yè)地理信息系統(tǒng)開設(shè)之前,需要學(xué)生掌握的基礎(chǔ)課程包括:自然地理學(xué)、測量學(xué)、地圖學(xué)、計算機基礎(chǔ)、數(shù)學(xué)、空間分析等.然而,地理信息系統(tǒng)中有些十分重要的理論方法如數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機程序設(shè)計等在地理科學(xué)專業(yè)的課程體系中并沒有體現(xiàn),需要在課程體系設(shè)置和課程教學(xué)予以補充.在先導(dǎo)課程開設(shè)的基礎(chǔ)上,應(yīng)盡量提前開設(shè)地理信息系統(tǒng)課程,為相關(guān)的課程提供先進的技術(shù)手段和分析方法,促進相關(guān)課程的教學(xué)效果.這些課程主要包括:水文學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟地理學(xué)、氣象氣候?qū)W、環(huán)境科學(xué)、資源科學(xué)、區(qū)域分析與規(guī)劃等.

在學(xué)時安排上,目前國家培養(yǎng)本科生的原則是加強基礎(chǔ)教育、淡化專業(yè)和拓寬口徑,并要求壓縮總體教學(xué)時間,為學(xué)生留取更多的自由活動空間.目前地理科學(xué)專業(yè)本科教學(xué)總學(xué)時數(shù)約為 2500左右,其中必修課控制在 1250學(xué)時左右.綜合考慮地理信息系統(tǒng)課程的特點及地理科學(xué)專業(yè)對地理信息系統(tǒng)課程的需要,地理信息系統(tǒng)課程總學(xué)時數(shù)應(yīng)為 90學(xué)時左右,其中實踐教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時數(shù)占總學(xué)時數(shù)的 40%以上.

3 地理科學(xué)專業(yè) GIS課程教學(xué)內(nèi)容

地理信息系統(tǒng)的主要內(nèi)容是空間數(shù)據(jù)的采集、存儲、管理、分析和描述等.不同的專業(yè)對地理信息系統(tǒng)要求的側(cè)重點也有所不同,空間數(shù)據(jù)的采集是所有專業(yè)應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ),地理科學(xué)專業(yè)對地理信息系統(tǒng)的核心要求是空間數(shù)據(jù)分析與表達.空間數(shù)據(jù)的存儲和管理雖然不是地理科學(xué)專業(yè)對地理信息系統(tǒng)的本質(zhì)要求,但是空間數(shù)據(jù)的組織與管理等內(nèi)容對全面認識地理信息系統(tǒng)的功能、提高地理科學(xué)專業(yè)學(xué)生地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用能力具有重要的意義.針對地理科學(xué)專業(yè)對地理信息系統(tǒng)的要求,地理科學(xué)專業(yè)地理信息系統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置如表 1.

4 地理科學(xué)專業(yè) GIS技能培養(yǎng)體系

(1)地理科學(xué)專業(yè) GIS實踐教學(xué)

地理信息系統(tǒng)是一門實踐性很強的課程,要求學(xué)生掌握主流 GIS軟件的操作,并熟練利用主流 GIS軟件實現(xiàn)地理科學(xué)相關(guān)問題分析.因此,要加強地理科學(xué)專業(yè) GIS實踐教學(xué),促進學(xué)生對 GIS課程的理解和掌握,提高地理科學(xué)專業(yè)學(xué)生使用 GIS工具分析問題和解決問題的能力.針對地理科學(xué)專業(yè)的特點,GIS課程的實踐教學(xué)應(yīng)貫穿于 GIS課程的各個環(huán)節(jié),重點加強空間數(shù)據(jù)的采集與質(zhì)量評價、空間數(shù)據(jù)的處理、空間分析與空間數(shù)據(jù)的可視化表達等方面,其中空間分析是地理科學(xué)專業(yè) GIS課程實踐教學(xué)的核心.由于 GIS課程的特殊性,實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)時數(shù)應(yīng)至少占到課程總學(xué)時數(shù)的五分之二以上.在實踐教學(xué)過程中,應(yīng)以問題導(dǎo)向為主,通過某一具體的問題,引導(dǎo)學(xué)生通過數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量評價、數(shù)據(jù)空間化、空間數(shù)據(jù)處理、空間分析、空間數(shù)據(jù)可視化表達一套完整的實踐操作,掌握采用 GIS工具分析地理科學(xué)具體問題的能力.

表1 地理科學(xué)專業(yè)地理信息系統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容

(2)GIS技能大賽

GIS技能大賽是提高地理科學(xué)專業(yè)學(xué)生 GIS技能的重要手段.咸寧學(xué)院資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院從 2005年以來,積極參加第三屆、第五屆和第八屆“超圖杯”全國 GIS大賽.通過參加全國 GIS大賽,學(xué)生在暑假期間接受了系統(tǒng)集中的 GIS技能訓(xùn)練,使學(xué)生的 GIS技能得到了迅速提高.結(jié)果顯示,參賽學(xué)生的 GIS技能和應(yīng)用 GIS工具分析問題和處理問題的能力顯著高于未參賽的學(xué)生.

此外,咸寧學(xué)院資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院自 2007年以來,將 GIS技能大賽作為院學(xué)生素質(zhì)提高的常規(guī)活動,每年舉辦一次.通過學(xué)院 GIS技能大賽,帶動地理科學(xué)專業(yè)本科生學(xué)習(xí)地理信息系統(tǒng),提高他們應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的能力.

對地理科學(xué)專業(yè)的學(xué)生來說,參與 GIS技能大賽的形式和內(nèi)容需要多樣化,以帶動更多學(xué)生更有針對性地學(xué)習(xí)地理信息技術(shù).在參賽內(nèi)容方面,地理科學(xué)專業(yè)的本科學(xué)生應(yīng)減少參加 GIS開發(fā)組的比賽,增加遙感數(shù)據(jù)處理、GIS空間分析組別的比賽,以比賽促進學(xué)習(xí)、促進技能提高.在學(xué)院 GIS技能大賽的項目設(shè)置方面,應(yīng)與地理科學(xué)專業(yè)緊密結(jié)合,貼近地理科學(xué)專業(yè)對 GIS課程的需要.在參賽形式方面,學(xué)校應(yīng)加強支持力度,支持盡可能多的學(xué)生參與到全國GIS大賽中;學(xué)院應(yīng)為學(xué)生參加全國 GIS大賽創(chuàng)造條件,提供必要的實驗條件及技術(shù)指導(dǎo);學(xué)生通過多種渠道參與到全國 GIS大賽中,提高 GIS技能;應(yīng)盡可能將學(xué)院 GIS大賽與全國 GIS大賽結(jié)合起來,通過參與全國 GIS大賽帶動學(xué)院 GIS技能大賽的開展,通過學(xué)院 GIS技能大賽為全國 GIS大賽打下基礎(chǔ).

5 結(jié)語

以遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)為代表的地理信息技術(shù)是現(xiàn)代地理學(xué)不可或缺的工具.采用與地理信息系統(tǒng)或者遙感相近的方式培養(yǎng)地理科學(xué)專業(yè)學(xué)生的 GIS技能已經(jīng)不再適應(yīng)地理科學(xué)專業(yè)的需求.本文在分析地理科學(xué)專業(yè)對 GIS技能需求的基礎(chǔ)上,研究地理科學(xué)專業(yè)地理信息系統(tǒng)課程設(shè)置、地理信息系統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容的安排和地理信息系統(tǒng)技能培養(yǎng)體系,構(gòu)建了理論與實踐緊密結(jié)合的課程體系和教學(xué)方法,力爭實現(xiàn)地理科學(xué)專業(yè)地理信息系統(tǒng)課程教學(xué)改革,培養(yǎng)掌握現(xiàn)代地理信息技術(shù)的地理科學(xué)人才,提升地理信息系統(tǒng)在地理教學(xué)和研究中的應(yīng)用.

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G42

A

1006-5342(2011)06-0106-03

2011-05-11

咸寧學(xué)院 2010年校級教學(xué)研究項目;咸寧學(xué)院校級科研項目(KY09062)