人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用課程教學(xué)設(shè)計

蔣良群

（西華師范大學(xué) 國土資源學(xué)院，四川 南充 637002）

?

人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用課程教學(xué)設(shè)計

蔣良群

（西華師范大學(xué) 國土資源學(xué)院，四川 南充 637002）

摘要：在介紹地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用課程概況的基礎(chǔ)上，對該課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，并對其教學(xué)方法進(jìn)行探討與分析.以期為相關(guān)專業(yè)的地理信息系統(tǒng)教學(xué)提供借鑒與參考.

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；教學(xué)設(shè)計；人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)

地理信息系統(tǒng)（GIS）作為一門技術(shù)性科學(xué)，與地理學(xué)、地圖學(xué)、測繪科學(xué)、遙感科學(xué)與技術(shù)、計算機(jī)科學(xué)以及數(shù)學(xué)密切相關(guān)，涉及土地科學(xué)、資源學(xué)、環(huán)境科學(xué)和城鄉(xiāng)規(guī)劃等學(xué)科知識，是一門典型的交叉型學(xué)科，同時也是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科［1］.GIS在地球系統(tǒng)科學(xué)、資源與環(huán)境科學(xué)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、氣象、水文、城市與區(qū)域開發(fā)、海洋及測繪等學(xué)科和國民經(jīng)濟(jì)的重大領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用.

人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)是以人口、資源、環(huán)境與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展研究、應(yīng)用及管理為內(nèi)容的基礎(chǔ)性與應(yīng)用性相結(jié)合的專業(yè)［2］，是在原地理科學(xué)類下的資源環(huán)境和城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)調(diào)整的兩個專業(yè)之一［3］.目標(biāo)是培養(yǎng)具備人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理的基本理論、知識和技能，具有創(chuàng)新精神和實踐能力，接受嚴(yán)格科學(xué)思維的訓(xùn)練和良好的專業(yè)技能訓(xùn)練，立足于宏觀、中觀區(qū)域規(guī)劃和土地管理，從事城鄉(xiāng)建設(shè)與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃的研究、教學(xué)、開發(fā)或應(yīng)用的高素質(zhì)復(fù)合型專業(yè)人才［4］.它涉及地理科學(xué)、人文科學(xué)、城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃和地理信息系統(tǒng)管理等多個領(lǐng)域的內(nèi)容.該學(xué)科內(nèi)容具有復(fù)雜性、綜合性和動態(tài)性的特點(diǎn)，同時其應(yīng)用性非常強(qiáng)，與人們的日常生活及國家社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展等密切相關(guān).城市、區(qū)域尺度合理配置，有效利用空間資源是城市規(guī)劃的核心業(yè)務(wù)，GIS獨(dú)特的功能使得它和城市規(guī)劃有著天然的聯(lián)系，既為城市規(guī)劃提供分析手段，同時也促進(jìn)了城市規(guī)劃業(yè)務(wù)的信息化［5］39，為本專業(yè)的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市建設(shè)規(guī)劃、人口動態(tài)變化等提供強(qiáng)大高效的分析工具，其分析結(jié)果能夠為相關(guān)的決策人員提供有力參考.因此，GIS原理與應(yīng)用課程教學(xué)對該專業(yè)來說尤其顯得重要，讓學(xué)生掌握GIS的基礎(chǔ)理論知識和方法并能在本專業(yè)熟練應(yīng)用具有十分重要的意義.針對課程教學(xué)目的，結(jié)合西華師范大學(xué)國土資源學(xué)院人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)的實際情況，對GIS原理與應(yīng)用課程教學(xué)進(jìn)行設(shè)計.

1　GIS原理與應(yīng)用課程概況

GIS原理與應(yīng)用是人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課，在大二上期開設(shè)，共 64學(xué)時，其中48學(xué)時理論課，16學(xué)時上機(jī)實驗課，上機(jī)主要以ARCGIS作為軟件操作平臺.該課程以空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，介紹運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)和信息科學(xué)的理論與方法，進(jìn)行空間數(shù)據(jù)采集、處理、管理、分析與綜合研究，以及地理信息系統(tǒng)的初步建立和應(yīng)用［5］39.教學(xué)任務(wù)是使學(xué)生了解和掌握地理信息系統(tǒng)科學(xué)的基本理論與方法，培養(yǎng)學(xué)生初步應(yīng)用GIS工具分析和解決本專業(yè)實際問題的能力.通過GIS原理與應(yīng)用的理論教學(xué)和實驗教學(xué)，學(xué)生應(yīng)達(dá)到以下基本要求：（1）掌握地理信息系統(tǒng)的基本理論、方法、技術(shù)及其應(yīng)用實例；（2）掌握地理信息如何被存貯在計算機(jī)中，并可以進(jìn)行更新、查詢檢索、分析處理和綜合應(yīng)用；（3）理解GIS基本原理及方法；（4）理解計算機(jī)技術(shù)在地理信息系統(tǒng)中的重要作用.可見，GIS原理與應(yīng)用課程是理論與實踐相結(jié)合，實驗教學(xué)是GIS教學(xué)的重要環(huán)節(jié).

2　教材選擇及教學(xué)基本內(nèi)容設(shè)計

目前，國內(nèi)GIS教材普遍以理論為主，極少有理論與實踐相結(jié)合.綜合考慮各教材的側(cè)重點(diǎn)及人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)的特點(diǎn)，GIS原理與應(yīng)用課程擬選擇以西南大學(xué)田永中［6］等編寫的《地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)與實驗教程》為主要參考教材.該教材從有利于教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)為基本出發(fā)點(diǎn)，將GIS的基本理論與實踐有機(jī)結(jié)合起來，符合教師教學(xué)以及學(xué)生學(xué)習(xí)的需要.同時結(jié)合《地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論》［7］、《地理信息系統(tǒng)概論》［8］、《地理信息系統(tǒng)教程》［9］和《地理信息系統(tǒng)實習(xí)教程（Arc GIS 10 for Desktop）》［10］等進(jìn)行知識點(diǎn)的補(bǔ)充與拓展.

課程以空間數(shù)據(jù)處理為主線，圍繞空間數(shù)據(jù)處理設(shè)計其主要教學(xué)內(nèi)容.理論內(nèi)容包括：GIS的基本概念與知識、空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)知識、數(shù)據(jù)的輸入與處理、空間數(shù)據(jù)的組織與管理、空間查詢與分析、制圖輸出及應(yīng)用與發(fā)展等七大內(nèi)容.根據(jù)這七大核心內(nèi)容及專業(yè)特點(diǎn)，考慮學(xué)生的興趣及學(xué)科背景，具體設(shè)計每一小節(jié)的知識結(jié)構(gòu)及實驗內(nèi)容（見表1）.

表1 地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用教學(xué)內(nèi)容及實驗設(shè)計

3　教學(xué)方法

3.1 理論教學(xué)方法

3.1.1 多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合 課程的理論教學(xué)主要采用多媒體形式，包括地理現(xiàn)象的基本圖片展示與數(shù)據(jù)表達(dá)、環(huán)境變化等的動畫模擬和數(shù)據(jù)處理等的PPT課件演示等.同時輔以教學(xué)微視頻的方式進(jìn)行重點(diǎn)、難點(diǎn)的突破，如在講解四叉樹編碼時可以提前錄制小視頻，讓學(xué)生先預(yù)習(xí)，課堂上著重對難懂的知識點(diǎn)進(jìn)行講解.重要的知識點(diǎn)和課程內(nèi)容的基本框架則用傳統(tǒng)的板書方式寫出來，方便學(xué)生的理解和記憶.

3.1.2 啟發(fā)式教學(xué)及課堂討論 涉及到對具體實際問題的解決則采用啟發(fā)式的教學(xué)方式，如講解數(shù)據(jù)處理基本內(nèi)容的格式變換和數(shù)據(jù)裁剪時，可以先提問：假設(shè)現(xiàn)在有幾種類型的數(shù)據(jù)，shape file格式、DWG格式和tiff格式，那么如何在ARCGIS平臺導(dǎo)入使用；現(xiàn)在有四川省的人口密度分布圖，只需要南充市轄范圍內(nèi)的人口密度分布圖，需要進(jìn)行什么樣的數(shù)據(jù)處理，如何實現(xiàn).通過這樣的方式引發(fā)學(xué)生的思考，進(jìn)而通過課件演示和講解完成這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí).對于一些綜合性問題的處理（如城市道路與交通規(guī)劃方面的問題），則可以采用課堂討論的方式進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生可以針對目前某城市的道路交通情況，討論存在的問題，借助GIS工具如何去解決，需要哪些方面的數(shù)據(jù)，如何獲取，怎樣進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，需要進(jìn)行哪些方面的空間分析，后期如何進(jìn)行合理規(guī)劃等.

3.1.3 分階段分配學(xué)習(xí)任務(wù) 在整個教學(xué)過程中，圍繞1～2個專題內(nèi)容（如城市道路交通規(guī)劃、人口動態(tài)變化）對GIS的基本原理和方法進(jìn)行講解.同時對每一章節(jié)內(nèi)容分小組進(jìn)行分階段任務(wù)的分配，由學(xué)生通過上網(wǎng)及文獻(xiàn)閱讀的方式了解其基本思路并對其解決方案進(jìn)行設(shè)計，然后在課堂上進(jìn)行交流討論.通過與幾屆學(xué)生的交流與調(diào)查，學(xué)生普遍反映學(xué)完這門課程后基本沒有多大印象，其中一個重要原因就是沒有相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)需要完成，他們就覺得缺乏目標(biāo)，不清楚GIS的作用以及怎么實現(xiàn).如果每一部分理論知識都有相應(yīng)的任務(wù)去完成，他們就會有極大的學(xué)習(xí)興趣，同時完成后也會覺得有成就感，這樣無形之中就培養(yǎng)了他們自主學(xué)習(xí)、相互討論的好習(xí)慣.

3.2 實驗教學(xué)方法

上機(jī)實踐教學(xué)既是對理論知識的理解與鞏固，又是對數(shù)據(jù)處理方法的具體實現(xiàn)，在GIS的教學(xué)中具有重要意義.采用先布置作業(yè)，再上機(jī)講解，最后學(xué)生提交實踐成果的方式.根據(jù)理論課上布置的任務(wù)對設(shè)計好的解決方案進(jìn)行軟件實現(xiàn)：從空間數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)的編輯與處理、數(shù)據(jù)分析和制圖輸出，緊跟理論教學(xué)的每一個進(jìn)度，最后實現(xiàn)一個完整的任務(wù)流程.這樣有利于學(xué)生從總體上把握數(shù)據(jù)處理的基本流程，每一個階段的任務(wù)又相互聯(lián)系、互不脫節(jié).

由于實踐課時較少，沒有充足的時間在課堂上讓學(xué)生進(jìn)行全面的練習(xí)，所以在課堂上主要以問題答疑為主，個別不會的學(xué)生進(jìn)行重點(diǎn)輔導(dǎo).在這之前同樣需要錄制實驗操作視頻，讓學(xué)生課前進(jìn)行練習(xí)及課后自行完成基礎(chǔ)實驗內(nèi)容.

4　結(jié)語

通過對GIS原理與應(yīng)用的理論教學(xué)與實踐教學(xué)，使學(xué)生掌握GIS的基礎(chǔ)理論知識與原理，并能運(yùn)用GIS技術(shù)解決本專業(yè)的實際問題.隨著信息技術(shù)應(yīng)用的廣泛深入，GIS課程在人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)中的作用日趨重要，對專業(yè)教師及學(xué)生將提出更高的要求.因此，教師在今后的教學(xué)實踐中，要結(jié)合國內(nèi)外科研和教學(xué)成果，及時更新知識，總結(jié)經(jīng)驗，不斷完善課程內(nèi)容以及教學(xué)方式，提高教學(xué)水平，使學(xué)生能夠更好地掌握GIS基礎(chǔ)知識并能熟練應(yīng)用.

參考文獻(xiàn)：

［1］ 沈婕，湯國安，楊紅，等.我國地理信息系統(tǒng)專業(yè)教材建設(shè)應(yīng)用與發(fā)展［J］.地球信息科學(xué)，2007，9（4）：94-99

［2］ 百度百科.人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)［EB/OL］.（2016-02-27）［2016-03-18］.http：//baike.baidu.com/view/9696280.htm

［3］ 中華人民共和國教育部.教育部關(guān)于印發(fā)《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄（2012年）》《普通高等學(xué)校本科專業(yè)設(shè)置管理規(guī)定》等文件的通知［EB/OL］.（2012-09-14）［2016-03-18］.http：//www.moe.gov.cn/publicfiles/ business/ htmlfiles/ moe/ s3882/201210/xxgk_143152.html

［4］ 西華師范大學(xué)國土資源學(xué)院.人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)本科培養(yǎng)方案［EB/OL］.（2010-08-30）［2016-03-18］.http：//lr.cwnu.edu.cn/article.php？id=288

［5］ 宋小冬，鈕心毅.以實踐為導(dǎo)向的地理信息系統(tǒng)“逆向”教學(xué)模式［J］.地理信息世界，2008，4（2）：38-41

［6］ 田永中，徐永進(jìn)，黎明，等.地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)與實驗教程［M］.北京：科學(xué)出版社，2013

［7］ Kang-tsung Chang.地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論［M］.陳健飛，譯.北京：科學(xué)出版社，2003

［8］ 黃杏元，馬勁松.地理信息系統(tǒng)概論［M］.3版.北京：高等教育出版社，2008

［9］ 湯國安，劉學(xué)軍，閭國年，等.地理信息系統(tǒng)教程［M］.北京：高等教育出版社，2007

［10］ 宋小冬，鈕心毅.地理信息系統(tǒng)實習(xí)教程（Arc GIS 10 for Desktop）［M］.北京：科學(xué)出版社，2013

Teaching design of course about principle and application of geographical information system in the professional of human geography and urban and rural planning

JIANG Liang-qun
（School of Land and Resource，China West Normal University，Nanchong 637002，China）

Abstract：Based on the introduction of the geographical information system course overview，designs in detail to the content of the course and discusses and analyzes the teaching methods.It will provide the reference for the teaching of geographical information system in the relevant professional.

Key words：geographical information system；design of teaching；professional of human geography and urban and rural planning

中圖分類號：K909∶G642.0

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.3969/j.issn.1007-9831.2016.05.030

文章編號：1007-9831（2016）05-0105-03

收稿日期：2016-03-20

基金項目：四川省教育廳自然科學(xué)重點(diǎn)項目（15ZA0150）；西華師范大學(xué)2015年校級精品課程項目（40）

作者簡介：蔣良群（1978-），女，四川廣安人，副教授，碩士，主要從事地理信息系統(tǒng)教學(xué)與應(yīng)用方面的研究.E-mail：gis_jlq@126.com