地理信息系統(tǒng)原理課程教學(xué)問題與思考

丁麗霞　陳永剛　王懿祥

摘要回顧總結(jié)多年的GIS原理課程教學(xué)中存在的不足與問題，文章針對GIS原理課程具有學(xué)科交叉性、發(fā)展速度快、實踐性強、開設(shè)專業(yè)多等特點，提出相應(yīng)改革措施與建議。

關(guān)鍵詞地理信息系統(tǒng)教學(xué)問題思考

0引言

地理信息系統(tǒng)是在計算機硬件、軟件系統(tǒng)支持下，對空間地理數(shù)據(jù)采集、儲存、管理、處理、分析、建模和顯示的計算機系統(tǒng)。①自1963年第一個地理信息系統(tǒng)（GIS）出現(xiàn)至今已有近50年的歷史，隨著GIS行業(yè)的發(fā)展和GIS專業(yè)人才需求的增加，GIS高等教育發(fā)展也十分迅速，從1998年教育部設(shè)立GIS本科專業(yè)至今，我國已有超過200多所高等院校開辦了GIS專業(yè)，開設(shè)GIS原理課程的非GIS專業(yè)就更多了。②浙江農(nóng)林大學(xué)于2001年陸續(xù)在資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃、環(huán)境科學(xué)、測繪工程、生態(tài)學(xué)、林學(xué)等6個專業(yè)開設(shè)GIS原理課程，已有10多年的開課歷史且于2005年起開辦GIS專業(yè)。與此同時，教師在GIS原理課程教學(xué)方面積累了一些經(jīng)驗，學(xué)生的GIS理論水平和應(yīng)用技能逐年提高。但在教學(xué)過程的各個環(huán)節(jié)上仍有許多不足之處，為提高教學(xué)質(zhì)量，本文重點談?wù)劷虒W(xué)過程中出現(xiàn)的一些問題與教學(xué)改革的想法。

1教學(xué)中的問題與不足

回顧多年的教學(xué)實踐，我校地理信息系統(tǒng)原理教學(xué)從一門課開始到開辦一個專業(yè)，實驗教學(xué)經(jīng)歷了實驗室從無到有，軟件平臺從1個到3個、實驗內(nèi)容從僅有驗證性實驗發(fā)展到基礎(chǔ)型、綜合型、設(shè)計型實驗全部開出。實驗內(nèi)容不斷豐富，難度不斷加大，教學(xué)的質(zhì)量不斷提高，為社會輸送了許多優(yōu)秀的GIS技術(shù)人才。但隨著GIS技術(shù)的快速發(fā)展與人才市場需求的變化，GIS人才培養(yǎng)的過程中仍存在一些問題。

1.1學(xué)生學(xué)習(xí)被動，主動性差

在理論教學(xué)中，一些教師為了在有限時間里完成教學(xué)內(nèi)容，教師講授的教學(xué)內(nèi)容很豐富；而學(xué)生以聽講為主，以致課堂上互動不足、氣氛平淡，常出現(xiàn)學(xué)生打瞌睡、看課外書、玩手機等現(xiàn)象。在實驗教學(xué)過程中，學(xué)生常常是參照教師的示范進行模擬實驗，甚至教師一邊操作、學(xué)生一邊模仿。整個教學(xué)過程學(xué)生沒有自主性，始終處在一種被動狀態(tài)，創(chuàng)造性和分析能力不能得到訓(xùn)練。

1.2理論與實踐教學(xué)學(xué)時搭配不合理

GIS理論教學(xué)與實驗教學(xué)基本同步，每一章理論課相應(yīng)安排至少一次實驗，因而實驗內(nèi)容量大，需要合理安排理論教學(xué)與實驗教學(xué)的學(xué)時比例。從多數(shù)高校GIS精品課程理論教學(xué)與實驗教學(xué)學(xué)時比例來看，多數(shù)都在3∶2左右，有的甚至達到1∶2，③④而我校多年來這個比例一直是2∶1，且從學(xué)生的反饋與實際教學(xué)過程也反映了實驗教學(xué)時數(shù)偏少的問題。實驗教學(xué)時數(shù)偏少會造成教學(xué)節(jié)奏偏快，理論與實踐教學(xué)不能很好地銜接，部分學(xué)生感覺理論課枯燥乏味，實驗課不能完成實驗?zāi)繕?biāo)，致使其有很強的挫敗感。

1.3考核重理論，輕實踐

GIS實驗教學(xué)附屬于理論課程，僅僅是理論課程的驗證和延伸，考核的重點是知識點的記憶而不是實踐應(yīng)用。目前GIS原理課程的考核仍以期末試卷成績?yōu)橹鳎瑢嶒灲虒W(xué)部分的考核成績包含在平時成績里，而平時成績只占總評成績的30%，除去平時成績里的作業(yè)與考勤部分，實驗部分的成績所占比例更少了，致使部分學(xué)生對實驗的重視程度降低。

1.4GIS實驗教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)結(jié)合不緊密

目前多數(shù)實驗教材設(shè)計的內(nèi)容都是分章節(jié)、針對單一目標(biāo)設(shè)計的，未考慮前后實驗內(nèi)容的連續(xù)性，缺乏一個把所有知識點串起來的綜合案例，尤其缺乏針對專業(yè)設(shè)計的案例。文獻中已有這方面的探索，但在教材編寫上幾乎是完全處于空白狀態(tài)。④⑤

1.5國產(chǎn)GIS軟件平臺不足

目前流行的GIS軟件有ARCGIS、MAPINFO、MAPGIS、SUPERMAP等。前兩個是美國產(chǎn)軟件，在國內(nèi)應(yīng)用廣泛影響大而深遠(yuǎn)。后兩個是國產(chǎn)軟件，目前在土地規(guī)劃管理、地質(zhì)等許多行業(yè)占領(lǐng)了應(yīng)用市場。ARCGIS、MAPINFO軟件的實驗教程較多，且多數(shù)教師熟悉這兩款軟件。我校GIS課程所使用的軟件平臺也以這兩種軟件為主，國產(chǎn)軟件較少使用。為了適應(yīng)GIS人才市場需求，擴大學(xué)生就業(yè)面，GIS實驗教學(xué)應(yīng)增強國產(chǎn)主流GIS軟件的培訓(xùn)，為學(xué)生進入國產(chǎn)GIS軟件設(shè)計開發(fā)領(lǐng)域做些必要的準(zhǔn)備。

2教學(xué)改革建議與措施

2.1注重學(xué)生專業(yè)特點，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣

GIS原理是各專業(yè)本科生學(xué)習(xí)GIS知識的入門課程，有些專業(yè)的學(xué)生上這門課之前對GIS原理是不了解的，認(rèn)為與所學(xué)本專業(yè)無關(guān)，產(chǎn)生了學(xué)習(xí)GIS原理沒用的看法。這就需要針對不同專業(yè)特點設(shè)立不同的教學(xué)目標(biāo)，從第一堂課就開始借助實例講授GIS技術(shù)在學(xué)生所學(xué)專業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用，并結(jié)合GIS課程在不同專業(yè)培養(yǎng)中的地位與作用，組織設(shè)計與學(xué)生專業(yè)相關(guān)的理論與實驗教學(xué)內(nèi)容。例如，城市規(guī)劃本科生的培養(yǎng)目標(biāo)是能夠運用GIS解決規(guī)劃數(shù)據(jù)管理、分析、制圖的需要，就需要制圖方面增加實踐教學(xué)內(nèi)容；而地理信息系統(tǒng)專業(yè)的學(xué)生則需要增加在GIS開發(fā)設(shè)計方面的教學(xué)內(nèi)容。從而使學(xué)生逐漸認(rèn)識到GIS原理與所學(xué)專業(yè)的相關(guān)性，并通過實驗教學(xué)使學(xué)生理解GIS技術(shù)在所學(xué)專業(yè)中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)GIS原理的興趣。

2.2加強互動教學(xué)，活躍課堂氣氛

GIS原理的理論教學(xué)可充分利用提問式、啟發(fā)式、案例式、實習(xí)式等各種教學(xué)方法，加強師生互動，讓學(xué)生充分參與課堂教學(xué)，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、提高學(xué)生學(xué)習(xí)的注意力和改善課堂教學(xué)的效果。

2.3注重各章節(jié)的聯(lián)系，把握課程主線

由于學(xué)科的交叉性，GIS原理教學(xué)內(nèi)容會涉及地理學(xué)、測繪、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)值算法、遙感等多學(xué)科內(nèi)容。這些知識點分散于各個章節(jié)中，極易使學(xué)生感覺不同章節(jié)的跨度大、關(guān)聯(lián)性差、內(nèi)容龐雜且不易把握。教師需要有意識地引導(dǎo)學(xué)生從整體把握教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生梳理前后章節(jié)內(nèi)容的邏輯關(guān)系，使學(xué)生理解整個教學(xué)內(nèi)容都是圍繞對空間數(shù)據(jù)的采集、存儲、編輯、分析、輸出這一條主線。如地理空間數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、空間數(shù)據(jù)模型、空間數(shù)據(jù)的組織與管理均是闡述空間數(shù)據(jù)是怎么存儲的。學(xué)生掌握這一主線，再由主線發(fā)散到各章節(jié)的知識點，就不會感覺教學(xué)內(nèi)容的分散了。

2.4合理安排理論與實踐教學(xué)時間，提高學(xué)習(xí)效率

GIS技術(shù)是以計算機與GIS軟件為基礎(chǔ)來解決各應(yīng)用領(lǐng)域的空間地理數(shù)據(jù)獲取、管理、分析、制圖等任務(wù)的重要工具。因而學(xué)生能夠使用1～2種典型的GIS軟件解決與專業(yè)相關(guān)的簡單問題是GIS教學(xué)的重要任務(wù)。通過48～52個課時的學(xué)習(xí)，使學(xué)生既要理解GIS基礎(chǔ)理論，又要掌握軟件的使用，對于非地理信息系統(tǒng)專業(yè)的學(xué)生，學(xué)生學(xué)習(xí)起來有畏難情緒。為了幫助學(xué)生能夠在有限的課堂時間內(nèi)更快更好地消化吸收所教授的學(xué)習(xí)內(nèi)容，需要充分發(fā)揮理論與實踐教學(xué)的相互促進作用。一方面，安排足夠的實踐教學(xué)時間，另一方面合理安排理論教學(xué)與實踐教學(xué)教學(xué)時間的前后順序。比如，空間數(shù)據(jù)模型的理論課教授時，如果能先上實踐課，學(xué)生對空間數(shù)據(jù)有了直觀的認(rèn)識，那么理論教學(xué)時，學(xué)生就不會感到因為課程內(nèi)容太抽象而理解困難，既能提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，還能激發(fā)學(xué)生深入學(xué)習(xí)的欲望。

2.5加大實踐教學(xué)力度，培養(yǎng)實踐能力

當(dāng)前，GIS應(yīng)用已由專業(yè)化向社會化方向發(fā)展，GIS專業(yè)的人才需求與培養(yǎng)都傾向于實用化階段。⑥因此在GIS實踐教學(xué)過程中需注重培養(yǎng)學(xué)生GIS技術(shù)的應(yīng)用能力，將實踐教學(xué)的各環(huán)節(jié)與專業(yè)培養(yǎng)方向緊密結(jié)合，提高學(xué)生綜合分析問題的能力。一方面增加與學(xué)生專業(yè)相關(guān)的綜合型、設(shè)計型實踐教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計一些工程類的任務(wù)布置給學(xué)生；另一方面，為學(xué)生開放實驗室，給學(xué)生創(chuàng)造良好平臺與更多的實踐機會。比如給一幅遙感圖像，要求學(xué)生提取專題信息并制作專題圖這樣一個大作業(yè)，由學(xué)生獨立完成，在我校的城規(guī)專業(yè)GIS教學(xué)中取得了很好的效果。

2.6利用網(wǎng)絡(luò)平臺，促進信息化

充分利用網(wǎng)絡(luò)課堂，運用多媒體技術(shù)將實踐教學(xué)內(nèi)容制作實驗操作過程的演示課件與交互型實驗教學(xué)多媒體課件，提供學(xué)生自學(xué)平臺。供學(xué)生在課外時間復(fù)習(xí)提供一個方便的學(xué)習(xí)環(huán)境。此外，還可利用網(wǎng)絡(luò)課堂與QQ等的聊天工具加強與學(xué)生交流，及時了解學(xué)生學(xué)習(xí)動態(tài)，針對學(xué)生掌握的情況調(diào)節(jié)課程進度與節(jié)奏。

2.7注重教師自身的學(xué)習(xí)，補充新的教學(xué)內(nèi)容

GIS技術(shù)發(fā)展更新速度很快，為滿足社會需求、提高學(xué)生就業(yè)競爭力，GIS實踐教學(xué)需要不斷吸納GIS發(fā)展的新手段、新方法，充實到實驗教學(xué)內(nèi)容里，使學(xué)生不僅了解GIS發(fā)展的趨勢，而且能夠掌握與應(yīng)用最新的GIS技術(shù)手段與方法。