地理信息系統(tǒng)專業(yè)野外綜合實(shí)習(xí)教學(xué)模式初探

李功權(quán)，劉學(xué)鋒，何貞銘，龔文平

(長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

地理信息系統(tǒng)專業(yè)野外綜合實(shí)習(xí)教學(xué)模式初探

李功權(quán)，劉學(xué)鋒，何貞銘，龔文平

(長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

野外綜合實(shí)習(xí)作為長江大學(xué)地理信息系統(tǒng)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)，是培養(yǎng)學(xué)生空間認(rèn)知和地學(xué)素養(yǎng)的一門不可缺少的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。闡述了地理信息系統(tǒng)專業(yè)野外綜合實(shí)習(xí)的內(nèi)容和目的，分析了目前野外綜合實(shí)習(xí)中存在的問題，提出了對應(yīng)的改進(jìn)措施，旨在提高學(xué)生的地學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

理信息系統(tǒng)專業(yè)；野外綜合實(shí)習(xí)；教學(xué)模式

地理信息系統(tǒng)(GIS)是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件、數(shù)據(jù)和人員通過不同方法組成的系統(tǒng),該系統(tǒng)涉及空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分類、建模和顯示,以便解決涉及到空間信息的問題[1]?？臻g數(shù)據(jù)作為GIS的血液，空間數(shù)據(jù)的采集方法和手段也成為評(píng)價(jià)人才素質(zhì)不可忽視的一個(gè)重要指標(biāo)，也就是要求從業(yè)人員必須具備野外調(diào)查、觀測和熟練應(yīng)用地圖及遙感資料的能力。基于上述因素，地理信息系統(tǒng)專業(yè)開設(shè)了2周的野外綜合實(shí)習(xí)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)空間實(shí)體的位置、大小、形狀及其分布特征諸多方面信息的采集基本方法，提高學(xué)生野外實(shí)測資料的數(shù)據(jù)分析和處理能力，使學(xué)生正確掌握地學(xué)的基本知識(shí)、基本理論和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生對常見地學(xué)現(xiàn)象的分析及推理能力。由于野外實(shí)習(xí)是實(shí)踐教學(xué)的核心組成部分，是學(xué)生理解理論知識(shí)、形成主動(dòng)學(xué)習(xí)精神、鍛煉綜合素質(zhì)和能力的過程，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的重要途徑，因此備受很多地質(zhì)學(xué)、地理學(xué)專家們的重視。有的闡述了實(shí)習(xí)與學(xué)生能力培養(yǎng)之間的關(guān)系[2-3]，有的討論了提高實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量的方法[4-5],但由于GIS專業(yè)不同于地質(zhì)學(xué)專業(yè)和傳統(tǒng)的地理學(xué)專業(yè)，致使針對GIS專業(yè)開設(shè)的綜合野外實(shí)習(xí)也應(yīng)和地質(zhì)學(xué)實(shí)習(xí)和自然地理學(xué)實(shí)習(xí)有所區(qū)別。

1 野外綜合實(shí)習(xí)簡介

野外綜合實(shí)習(xí)是長江大學(xué)地理信息系統(tǒng)專業(yè)在第2學(xué)年結(jié)束后開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)習(xí)。在實(shí)施此次教學(xué)實(shí)習(xí)之前，已完成地球科學(xué)概論、自然地理學(xué)、地圖學(xué)等課程的室內(nèi)理論教學(xué)，即參加實(shí)習(xí)的學(xué)生應(yīng)已基本學(xué)完地理專業(yè)基礎(chǔ)課程和部分專業(yè)課程，掌握了一定的專業(yè)理論基礎(chǔ)知識(shí)。通過2周的路線考察和實(shí)地考察，讓學(xué)生親身體驗(yàn)野外工作方法，掌握野外調(diào)查與研究的基本技能，加深對課堂教學(xué)中所學(xué)的地學(xué)知識(shí)的理解，培養(yǎng)和提高學(xué)生對地理要素觀測、分析和綜合的能力，培養(yǎng)學(xué)生的互動(dòng)能力和科研能力，增強(qiáng)其創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力，提高學(xué)生的地學(xué)綜合素養(yǎng)。

1.1實(shí)習(xí)目的

野外綜合實(shí)習(xí)的目的是通過野外教學(xué)學(xué)習(xí)野外地學(xué)工作和實(shí)地?cái)?shù)據(jù)采集的基本方法，學(xué)會(huì)觀察地質(zhì)地理現(xiàn)象、收集資料、整理分析資料的實(shí)際野外工作方法，使學(xué)生將書本上的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，與實(shí)際事物、現(xiàn)象相結(jié)合，從而培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)際問題、分析問題、解決問題的專業(yè)研究能力，訓(xùn)練地理要素信息的采集及表征方法和空間感知，培養(yǎng)地學(xué)思維方法。

1.2實(shí)習(xí)內(nèi)容

主要包括：地形圖野外使用方法、GPS 野外數(shù)據(jù)采集方法訓(xùn)練、實(shí)習(xí)區(qū)自然地理要素( 氣候、植被、土壤)觀察、野外地質(zhì)現(xiàn)象的觀察及推理、遙感影像室內(nèi)解析及野外實(shí)地評(píng)估、專題地圖的編制方法等。主要通過路線教學(xué)、資料收集、分析整理、編寫實(shí)習(xí)報(bào)告等教學(xué)環(huán)節(jié)來貫徹和實(shí)施。

2 野外綜合實(shí)習(xí)存在的問題

松滋市劉家場實(shí)習(xí)基地是長江大學(xué)的綜合地質(zhì)實(shí)習(xí)基地，GIS專業(yè)的野外綜合實(shí)習(xí)也在此進(jìn)行。經(jīng)過多年的基地建設(shè)，實(shí)習(xí)內(nèi)容經(jīng)過不斷地補(bǔ)充和完善，實(shí)習(xí)區(qū)的地理、地質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、人文等多方面的資料非常詳實(shí)，為GIS專業(yè)野外綜合實(shí)習(xí)提供了基礎(chǔ)。但由于該專業(yè)野外綜合實(shí)習(xí)的特殊性，還有些問題需要進(jìn)一步解決。

2.1學(xué)生對地質(zhì)地理實(shí)習(xí)的重要性認(rèn)識(shí)不足

這個(gè)問題可以說一個(gè)老問題，雖然在一年級(jí)開設(shè)了專業(yè)導(dǎo)論的課程，但由于對其認(rèn)識(shí)不足，再加上地質(zhì)地理認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)由于偏重于基礎(chǔ)地質(zhì)地理方面的知識(shí)，與GIS專業(yè)之間尚有一定距離，學(xué)生一般不大清楚該實(shí)習(xí)與后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課學(xué)習(xí)之間的關(guān)系以及在將來學(xué)習(xí)和工作中的用途，從而在實(shí)習(xí)中常感到比較盲目, 以致對該實(shí)習(xí)的興趣也受到影響，甚至認(rèn)為野外實(shí)習(xí)就是旅游觀光，游山玩水，聽老師講一講就行了。同時(shí)由于天氣炎熱，長途跋涉比較辛苦，有的學(xué)生只是走馬觀花，不積極進(jìn)行觀察和測量，甚至不進(jìn)行野外記錄。

2.2實(shí)習(xí)內(nèi)容以認(rèn)知型、驗(yàn)證型為主

目前的地質(zhì)地理野外實(shí)習(xí)多是一種認(rèn)知型、驗(yàn)證型和器材應(yīng)用實(shí)習(xí)，即側(cè)重于書本知識(shí)的野外感性認(rèn)識(shí)，驗(yàn)證前人的結(jié)論，使用GPS等基本測量工具，但對于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的書本知識(shí)和理論，分析解釋現(xiàn)實(shí)中的自然現(xiàn)象、地貌特征等，進(jìn)而解決GIS中地理要素的表達(dá)以及地理現(xiàn)象建模分析方面的鍛煉較少，沒有把地學(xué)的思維方式、自主分析能力和解決生活中實(shí)際問題的能力提到一個(gè)應(yīng)有的高度，沒有很好地實(shí)現(xiàn)由知識(shí)到能力的有效遷移，制約了學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的發(fā)展。

2.3觀察點(diǎn)之間的聯(lián)系性不強(qiáng),缺少線路考察和區(qū)域研究

由于野外實(shí)習(xí)線路的組織以交通是否為同一條路線來組織觀察點(diǎn)，也就是以觀察點(diǎn)為主來組織實(shí)習(xí)內(nèi)容，觀察點(diǎn)之間的實(shí)習(xí)內(nèi)容缺乏有機(jī)的聯(lián)系。一般采用在A 點(diǎn)觀察實(shí)習(xí)甲內(nèi)容，B 點(diǎn)觀察實(shí)習(xí)乙內(nèi)容，每個(gè)點(diǎn)的實(shí)習(xí)內(nèi)容有的單一，有的很多。缺乏點(diǎn)、線、面的有機(jī)結(jié)合，不利于培養(yǎng)學(xué)生綜合認(rèn)識(shí)自然界中各地理要素間的有機(jī)聯(lián)系，理解地理現(xiàn)象的綜合成因；不利于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

2.4理論課程與野外實(shí)習(xí)鏈接不緊密，實(shí)踐教學(xué)手段缺乏多元化

課堂教學(xué)與野外實(shí)習(xí)相隔時(shí)間較長，不利于知識(shí)的鞏固和加深。2門基礎(chǔ)課安排在二年級(jí)第1學(xué)期講授，而實(shí)習(xí)則放在第2學(xué)期結(jié)束后的暑假進(jìn)行，時(shí)間相隔半年。學(xué)生在課堂上所學(xué)的知識(shí)掌握不牢固，實(shí)習(xí)時(shí)能回憶起來的內(nèi)容少之又少，老師只好重復(fù)講授，影響了實(shí)習(xí)的進(jìn)度和效果。目前野外實(shí)習(xí)一般采取教師定點(diǎn)講解， 學(xué)生記筆記、整理筆記、編寫實(shí)習(xí)報(bào)告的模式，勤奮好學(xué)的同學(xué)會(huì)主動(dòng)思考，而多數(shù)同學(xué)則是嚴(yán)格記錄老師的講述內(nèi)容，對地質(zhì)地理現(xiàn)象的來龍去脈不去消化和吸收。這對學(xué)生觀察能力的培養(yǎng)、地學(xué)分析技能的培養(yǎng)、科學(xué)思維方法和專業(yè)思想熏陶不利。

3 野外綜合實(shí)習(xí)教學(xué)模式

3.1激發(fā)興趣，教學(xué)方法多樣化

1)引導(dǎo)啟發(fā)教學(xué)法 受多種因素的影響，學(xué)生到一個(gè)觀察點(diǎn)后不一定能意識(shí)到該觀察點(diǎn)需要考察什么知識(shí)，這時(shí)候采用引導(dǎo)啟發(fā)教育的方法有利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題。在講解的過程中，先講解一些基本知識(shí)，然后讓學(xué)生自己觀察, 自己分析, 教師只在必要時(shí)加以引導(dǎo)啟發(fā)。由教師提問的單向提問模式，轉(zhuǎn)變成教師和學(xué)生互相提問的雙向提問模式，讓學(xué)生由被動(dòng)的接受轉(zhuǎn)為主動(dòng)的參與，教學(xué)效果因而大不相同。這有利于營造一個(gè)良好的教學(xué)氛圍，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力。

2)推理分析法 地質(zhì)地理實(shí)習(xí)的一個(gè)主要目的是對學(xué)生進(jìn)行分析問題和解決問題的能力培養(yǎng), 加深對地學(xué)現(xiàn)象的形成和演變過程的理解, 而不僅僅是讓學(xué)生學(xué)會(huì)觀察描述一些具體的地質(zhì)現(xiàn)象。比如在水巖屋觀察點(diǎn)地層中有石鹽假晶，讓學(xué)生解釋石鹽的形成，假晶的形成過程，最后推理得出形成于干旱的蒸發(fā)環(huán)境。

3)聯(lián)系應(yīng)用法 只有和GIS專業(yè)的實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來，實(shí)習(xí)內(nèi)容才有豐富的內(nèi)涵。如在介紹地形圖判讀時(shí)，不僅介紹地形圖中的一些基本知識(shí)，還介紹地圖作為地理信息的載體在GIS中的應(yīng)用情況。

3.2豐富和完善實(shí)習(xí)內(nèi)容，適當(dāng)增加探索型實(shí)習(xí)內(nèi)容

實(shí)習(xí)內(nèi)容雖然在原有地質(zhì)學(xué)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了取舍和擴(kuò)展，如增加了溝谷地貌和巖溶地貌等實(shí)習(xí)內(nèi)容，但與地質(zhì)地理要素的諸多內(nèi)容相比，還需增加土壤基本特征的實(shí)習(xí)內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上，開展土地的分級(jí)、分類及評(píng)價(jià)實(shí)習(xí)。這可以作為線路考察的實(shí)習(xí)內(nèi)容。

3.3利用虛擬和可視化技術(shù)加強(qiáng)實(shí)習(xí)準(zhǔn)備和實(shí)習(xí)成果展示

在野外綜合實(shí)習(xí)前，教師可以利用Google Earth 向?qū)W生直觀清晰地介紹實(shí)習(xí)區(qū)域內(nèi)的自然地理環(huán)境狀況及社會(huì)人文情況，為野外實(shí)習(xí)做好前期準(zhǔn)備工作。 實(shí)習(xí)結(jié)束后，把實(shí)習(xí)線路、實(shí)習(xí)內(nèi)容、照片、影像等編成KML文件，加載到Google Earth上，這樣能使整個(gè)野外綜合實(shí)習(xí)過程精確生動(dòng)地再現(xiàn)，加深學(xué)生的印象和記憶，也可以增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，提高學(xué)習(xí)效率。同時(shí)，筆者還開發(fā)了虛擬地質(zhì)地理實(shí)習(xí)平臺(tái)系統(tǒng)。借助于強(qiáng)大的GIS功能，豐富多樣的多源、多尺度數(shù)據(jù)的融合方法，以虛擬場景方式展現(xiàn)劉家場區(qū)域的地形地貌特征，通過虛擬實(shí)習(xí)功能，讓學(xué)生既可以選擇指定的實(shí)習(xí)路線上的觀察點(diǎn)上的實(shí)習(xí)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，也可以通過圖查屬性、屬性查圖等查詢功能查詢所有觀察點(diǎn)的內(nèi)容；同時(shí)，學(xué)生也可以借助該平臺(tái)的多媒體功能來理解地質(zhì)地理現(xiàn)象，測試相關(guān)的理論知識(shí)。這樣增大了實(shí)習(xí)內(nèi)容，增強(qiáng)了實(shí)習(xí)的綜合性，多次實(shí)習(xí)，彌補(bǔ)由于天氣等因素造成的無法較好觀察的缺憾，可以取得更好的教學(xué)效果。

3.4成績評(píng)定方法

野外實(shí)習(xí)的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)特點(diǎn)與校內(nèi)大不相同，需要對學(xué)生嚴(yán)格要求，一方面保證學(xué)生的實(shí)習(xí)安全，另一方面保證教學(xué)質(zhì)量。除在實(shí)習(xí)動(dòng)員大會(huì)上強(qiáng)調(diào)紀(jì)律外，還制定了一些相應(yīng)的制度和措施，和實(shí)習(xí)成績的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)一一對應(yīng)，將學(xué)生的實(shí)習(xí)成績分為4個(gè)方面來進(jìn)行考評(píng)，加大野外記錄的分值。

1)野外記錄占35% 野外記錄是學(xué)生在野外觀察描述各種地質(zhì)地理現(xiàn)象的一項(xiàng)重要的原始材料，最能反映學(xué)生在野外實(shí)習(xí)的認(rèn)真程度。因此，要求學(xué)生的野外記錄首先要應(yīng)書寫認(rèn)真、規(guī)范，回到實(shí)習(xí)基地要整理當(dāng)天的實(shí)習(xí)內(nèi)容，對每天的野外記錄進(jìn)行檢查批改，不認(rèn)真的同學(xué)第2天要重點(diǎn)督促。

2)圖件質(zhì)量占分15% 制圖是野外地地理質(zhì)實(shí)習(xí)的一個(gè)重要組成部分，圖件質(zhì)量是衡量學(xué)生對待野外地質(zhì)實(shí)習(xí)認(rèn)真程度以及應(yīng)用圖件表達(dá)地理要素能力的一個(gè)重要方面。地質(zhì)地理實(shí)習(xí)中有兩大類圖件，一類是野外地質(zhì)地理現(xiàn)象素描，一個(gè)是用GPS采集數(shù)據(jù)繪制的劉家場鎮(zhèn)的交通圖。要求學(xué)生繪圖應(yīng)盡可能做到準(zhǔn)確、規(guī)范和美觀。

3)實(shí)習(xí)報(bào)告占分30% 實(shí)習(xí)報(bào)告作為學(xué)生野外地質(zhì)地理實(shí)習(xí)的最終成果，是學(xué)生整合野外實(shí)習(xí)素材的專項(xiàng)訓(xùn)練，是提高學(xué)生寫作能力和綜合分析能力的重要一環(huán)。在實(shí)習(xí)報(bào)告中要求按照地層特點(diǎn)、地貌類型和控制因素來編寫實(shí)習(xí)報(bào)告，要求盡可能做到全面、系統(tǒng)、準(zhǔn)確地應(yīng)用實(shí)習(xí)收集的素材。

4)實(shí)習(xí)期間表現(xiàn)占20% 該項(xiàng)成績的評(píng)定主要依據(jù)學(xué)生在實(shí)習(xí)期間的野外表現(xiàn)和違紀(jì)情況。規(guī)定凡無故缺勤一次者, 成績以不及格論；凡有打架斗毆或其他嚴(yán)重違紀(jì)行為者，成績同樣以不及格論。

這些規(guī)定對學(xué)生的學(xué)習(xí)還是有積極作用。通過多年的實(shí)習(xí)結(jié)果來看，絕大多數(shù)學(xué)生的野外記錄不僅全面準(zhǔn)確，而且書寫認(rèn)真，但也有個(gè)別學(xué)生的記錄比較潦草。在圖件方面，絕大多數(shù)學(xué)生都能獨(dú)立認(rèn)真完成，野外素描圖的數(shù)量也能保質(zhì)保量完成。

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[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.11.058

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16731409(2012)11N17603