森林工程專業(yè)地理信息系統(tǒng)課程教學(xué)改革探索

侯衛(wèi)萍　薛偉　邢艷秋

摘要 結(jié)合森林工程專業(yè)學(xué)習(xí)地理信息系統(tǒng)課程的教學(xué)要求，提出課程教學(xué)改革具體目標(biāo)，從森林工程專業(yè)GIS課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容體系改革和考核方法改革等方面進(jìn)行總結(jié)分析，實踐表明，教學(xué)改革取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞 森林工程；地理信息系統(tǒng)；教學(xué)改革

中圖分類號 S-01 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）19-384-02

地理信息系統(tǒng)（GIS，Geographic Information System）是一門結(jié)合地理學(xué)與地圖學(xué)以及遙感和計算機(jī)科學(xué)的綜合性學(xué)科，廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域，是用于輸入、存儲、查詢、分析和顯示地理參照數(shù)據(jù)的計算機(jī)系統(tǒng)[1]。隨著計算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)在最近30年內(nèi)取得了迅速發(fā)展，廣泛應(yīng)用于環(huán)境評估、災(zāi)害預(yù)測、國土管理、城市規(guī)劃、交通運輸、軍事公安、商業(yè)金融、公共設(shè)施管理、農(nóng)林牧業(yè)等幾乎所有領(lǐng)域。

目前，我國很多高校都開設(shè)了地理信息系統(tǒng)專業(yè)。很多非GIS專業(yè)，如森林工程專業(yè)由于應(yīng)用方面的需求也開設(shè)了地理信息系統(tǒng)課程。但是由于該課程是一門綜合性學(xué)科，森林工程專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)時經(jīng)常會抓不住重點或與專業(yè)聯(lián)系不夠緊密，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不太理想。

1 森林工程專業(yè)GIS課程教學(xué)目標(biāo)

當(dāng)前，我國不同專業(yè)的地理信息系統(tǒng)課程存在不同的培養(yǎng)方式[2]，如表1所示。

地理信息系統(tǒng)課程的教學(xué)目的是培養(yǎng)GIS專業(yè)人員，包括可以完成基本GIS操作的一般操作人員；從事GIS應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)開發(fā)人員；從事GIS應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型設(shè)計、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計等的項目設(shè)計人員；還有從事GIS的基礎(chǔ)研究，能發(fā)現(xiàn)和解決GIS問題的GIS研究人員等。

森林工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是為我國林業(yè)工程領(lǐng)域輸送高級工程技術(shù)人員，因此森林工程專業(yè)地理信息系統(tǒng)課程的教學(xué)目標(biāo)是：以林業(yè)知識為基礎(chǔ)，培養(yǎng)GIS應(yīng)用，設(shè)計和開發(fā)人員。

2 教學(xué)內(nèi)容體系改革

根據(jù)森林工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，以及地理信息系統(tǒng)課程理論性、實踐性都較強(qiáng)的特點，需要對課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行很好的規(guī)劃。如森林工程專業(yè)學(xué)生與GIS專業(yè)學(xué)生相比，知識結(jié)構(gòu)不夠完整，缺少對地圖學(xué)、測繪學(xué)、地理學(xué)等課程的學(xué)習(xí)，因此如何在有限的學(xué)時內(nèi)讓學(xué)生更好地掌握GIS理論與應(yīng)用是教學(xué)內(nèi)容體系改革的目標(biāo)。

為了能夠與專業(yè)更好的結(jié)合，在介紹GIS基本知識和基本理論的基礎(chǔ)上要突出應(yīng)用，特別是能夠解決森林工程專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)問題方面的應(yīng)用。經(jīng)過多年的教學(xué)探索，該課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置為：GIS基本概念，地理參照數(shù)據(jù)基本概念，坐標(biāo)系統(tǒng)與地圖投影相關(guān)知識，地理關(guān)系矢量數(shù)據(jù)模型、面向?qū)ο笫噶繑?shù)據(jù)模型和柵格數(shù)據(jù)模型的建立，空間數(shù)據(jù)輸入與編輯，空間數(shù)據(jù)探查，矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)分析，空間數(shù)據(jù)顯示與地圖制圖，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、遙感與地理信息系統(tǒng)融合技術(shù)等。

教材的選擇對于學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和教師的授課效果也有直接的影響。通過對不同地理信息系統(tǒng)教材進(jìn)行比較，筆者選擇了美國愛達(dá)荷大學(xué)地理系張康聰（Kang-tsung Chang）教授撰寫的《地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論》（第三版）的雙語版教材作為課程主要教材。該教材最大的優(yōu)勢在于著者的編寫理念符合GIS技術(shù)的教學(xué)規(guī)律，在教材編寫中概念和實踐并重；著者將其多年教學(xué)過程中收集和積累的GIS數(shù)據(jù)及其應(yīng)用案例以數(shù)據(jù)光盤形式提供給讀者共享，使讀者可以通過實際操作來體會GIS原理、方法和應(yīng)用。同時還選擇了湯國安主編的《地理信息系統(tǒng)》、孫家抦主編的《遙感原理與應(yīng)用》作為輔本教材，補(bǔ)充原教材中的GIS基本理論與原理部分，以及遙感部分的內(nèi)容。另外實驗部分的教材選擇湯國安主編的《ArcGIS地理信息系統(tǒng)空間分析實驗教程》，該教材和原教材中的實踐部分可以很好地互相補(bǔ)充。

完成教學(xué)內(nèi)容改革后，該課程可以做到全面、系統(tǒng)，重點突出，并且緊密結(jié)合林業(yè)特色。在GIS中，空間分析是核心內(nèi)容，而該技術(shù)在林業(yè)生產(chǎn)中也有廣泛的應(yīng)用，如森林資源調(diào)查、森林類型分類、森林保護(hù)區(qū)建立、林區(qū)道路規(guī)劃設(shè)計等。改革后的課程突出了在林業(yè)方面應(yīng)用的特色（表2），使學(xué)生在學(xué)習(xí)基本理論的同時，提高實踐能力和綜合素質(zhì)。

3 教學(xué)模式改革

森林工程專業(yè)作為國家重點專業(yè)，希望培養(yǎng)的學(xué)生立足于國內(nèi)并具有國際化視野。而地理信息系統(tǒng)技術(shù)在國際上飛速發(fā)展，迫切需要有一批國際化人才去學(xué)習(xí)、研究和借鑒該領(lǐng)域的新方法和新技術(shù)，因此在森林工程專業(yè)開展地理信息系統(tǒng)雙語教學(xué)是非常有必要的。

根據(jù)我國高校目前的實際情況以及森林工程系學(xué)生的英語水平現(xiàn)狀，在地理信息系統(tǒng)雙語教學(xué)中，筆者采用過渡式雙語教學(xué)模式，即教材、板書、筆記、作業(yè)、考試等均用英語完成，授課采取英語授課與中文授課相結(jié)合的形式。課程開始時對于地理信息的專業(yè)詞匯，專業(yè)技術(shù)，不易理解的難點、重點等在英語講解的基礎(chǔ)上輔助中文講解。到課程中后期逐步加大英語授課的比例，對于淺顯易懂的內(nèi)容用英語講解，逐步減少中文解釋比例，逐步向沉浸式雙語教學(xué)模式過渡[3]。

除了進(jìn)行雙語教學(xué)模式改革外，該課程還嘗試多媒體教學(xué)、討論互動和實踐教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)形式，使學(xué)生更好地掌握課程內(nèi)容。

在多媒體課件制作過程中，將圖形、圖像資料和相關(guān)錄像資料與理論知識相結(jié)合，可以使枯燥抽象的知識變得形象生動，讓學(xué)生更直觀地接受所學(xué)內(nèi)容。同時針對不同的學(xué)習(xí)目標(biāo)，選擇適合的教學(xué)方式，如大量應(yīng)用具體案例來說明抽象的理論、多引入與該專業(yè)密切相關(guān)的案例等。在介紹案例時，采取互動、討論式教學(xué)方法，讓學(xué)生充分發(fā)表自己的見解，既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和探索精神，又能幫助學(xué)生進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識。

實踐教學(xué)是地理信息系統(tǒng)課程學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)，在理論學(xué)習(xí)中所有的問題和想法都可以在實踐中利用ArcGIS軟件得到解決和實現(xiàn)。實驗設(shè)計除了包括GIS中最基礎(chǔ)的如數(shù)據(jù)采集、編輯、空間分析、專題地圖制作等內(nèi)容，還要與專業(yè)緊密結(jié)合，以學(xué)生所學(xué)專業(yè)問題為實驗?zāi)繕?biāo)。改革后的實驗方案設(shè)計不僅有助于學(xué)生掌握地理信息系統(tǒng)的基本功能，更重要的是使學(xué)生學(xué)會用GIS解決該專業(yè)實際問題的方法，真正做到學(xué)以致用。

4 考核方法改革

鑒于課程本身綜合性強(qiáng)、重于實踐的特點，傳統(tǒng)的期末考試確定學(xué)生成績的考核方法顯得非常不合理。為了培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、動手實踐能力和創(chuàng)新能力，必須進(jìn)行考核方法的改革，使考核方法靈活多樣，包括研究報告、小組討論、實驗報告、案例分析等。同時為了加強(qiáng)課程的過程控制、改變學(xué)生平時不努力學(xué)習(xí)、期末考試前突擊復(fù)習(xí)過關(guān)的不良學(xué)風(fēng)，該課程還在期中增加一次階段考試，具體考核方法以及各種考核方式占總評成績的比例見表3。

考試內(nèi)容也做出新的調(diào)整，除了考察基本概念和基本原理以外，加大應(yīng)用分析類題目的分值能夠更好的反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

實踐表明，考核方法改革能夠更好地促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，較好地體現(xiàn)教學(xué)效果。

5 結(jié)語

當(dāng)前，我國的GIS教育正在蓬勃發(fā)展，對于GIS的理論和應(yīng)用的掌握，不同專業(yè)和技術(shù)背景的學(xué)生有一定的差別。培養(yǎng)既熟悉林業(yè)生產(chǎn)過程，又掌握GIS應(yīng)用技術(shù)的高級人才是森林工程專業(yè)的責(zé)任。基于此，該文對于森林工程專業(yè)GIS課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容體系改革和考核方法改革等方面進(jìn)行了分析總結(jié)，力求不斷完善教學(xué)體系并改進(jìn)教學(xué)方法，培養(yǎng)出能夠利用GIS技術(shù)解決林業(yè)生產(chǎn)實際問題的專業(yè)人才。

參考文獻(xiàn)

[1] CHANG K T.Introduction to geographic information systems [M].Boston：McGraw-Hill Higher Education，2006：1.

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[3] 侯衛(wèi)萍，薛偉，辛穎.森林工程專業(yè)地理信息系統(tǒng)課程雙語教學(xué)的探討[J].森林工程，2013（5）：145-147.