基于實踐應用能力培養(yǎng)的地理信息系統(tǒng)教學改革研究

張濤 殷紅 徐明潔 李秀芬

摘要：地理信息系統(tǒng)作為一門新興的綜合性應用學科，教學手段和方式也需與時俱進，而教學重點則應落在實踐教學環(huán)節(jié)。本文分析了地理信息系統(tǒng)的教學現狀及存在的若干問題，從課程體系構建、師資資源配置、考核制度建設等方面探討教學內容與方式的改革，提出地理信息系統(tǒng)教學的調整和改革方案，以提高教學質量，培養(yǎng)學生的實踐能力。

關鍵詞：地理信息系統(tǒng)；教學改革；實踐能力；培養(yǎng)方案

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）02-0122-02

一、引言

地理信息系統(tǒng)（GIS，Geographic Information System）是一門綜合性學科，是計算機科學、遙感與航測技術、計算機圖形學、應用數學、地理學、地圖學等學科綜合發(fā)展的產物，可應用于環(huán)境監(jiān)測、城市規(guī)劃、工程設計、土地利用、資源管理、管理決策等諸多領域，屬于應用學科、工具學科[1]。GIS具有傳統(tǒng)數據處理軟件無法比擬的強大的處理和分析空間數據的能力，是實現“數字地球”的重要技術保障[2]。目前，絕大多數高等學校的氣象、生態(tài)、農學、林學、工程測繪等相關專業(yè)均開設了GIS課程，并越來越受到學校和地方的重視[3]。

二、地理信息系統(tǒng)教學現狀及存在問題

1.先修基礎課程學習不足。GIS是計算機、遙感、地圖學等眾多學科的交叉學科，要求學生具有相關學科的基礎理論知識[4]。一般GIS專業(yè)必修課主要有：地理信息系統(tǒng)原理、GIS設計與應用、數據庫原理、地圖學、自然地理學、遙感數字圖像處理原理等。選修課程主要包括：環(huán)境與生態(tài)科學、城市與區(qū)域科學、測量學概論、計算機圖形學基礎、空間信息可視化等。然而對于非GIS專業(yè)，培養(yǎng)方案中課程設置及學時學分的安排，往往無法滿足學生前期基礎課程的學習，這也為后期GIS學習帶來了較多障礙[5]。

2.理論與實踐學時分配有待進一步調整。GIS是一門工具學科，以其他學科為基礎，同時更重要的最終目的是服務于其他學科[3]。因此對于GIS的學習，重在應用。在大多數高?，F行的本科生培養(yǎng)方案中，通常習慣性的將理論教學放在首位，GIS課程的理論學時往往高于實踐學時，有時甚至因為學校機房或教學軟件資源的限制，而只設置了理論課而無實踐教學環(huán)節(jié)。

3.師資資源造成的教學片面性。GIS是一項綜合性信息技術，授課過程也應盡量涉及各個領域[6]。然而任課教師的專業(yè)背景各不相同，其授課往往只局限于與自己專業(yè)相關的內容，側重于應用GIS解決自己專業(yè)領域內的實際問題。這對學生認識GIS、使用GIS，促進其多元化發(fā)展造成不利影響。另外，不同專業(yè)領域出身的教師，自身對GIS的認識也存在局限性。目前，人們對GIS主要有如下三種觀點：（1）地圖觀：利用GIS的相關功能對數據集進行操作和運算，就可以得到新的地圖；（2）數據庫觀：強調數據庫理論和技術方法對GIS設計、操作的重要性；（3）空間分析觀：強調空間分析和模擬的重要性。

4.教學軟件正版化。美國ESRI公司的ArcGIS系列軟件是目前使用較多的地理信息系統(tǒng)軟件之一。盡管價格較高，但很多高校和科研單位均購買了正版版權，供學生和工作人員學習和使用。在高校使用正版教學軟件則更為重要：首先，對學生起到了榜樣教育作用。自2001年國務院啟動政府機關軟件正版化工作以來，我國推進軟件正版化的工作力度從未放松。鼓勵全民使用正版軟件，從學生抓起。第二，利于教學工作順利開展。實驗機房一般有幾十臺電腦，而破解軟件過程較復雜且一般存在使用期限，會給實驗室管理人員帶來很多不便。一些軟件的突然到期，甚至會影響教學進程。

三、地理信息系統(tǒng)教學改革的幾點思考

1.針對不同培養(yǎng)目標，設計不同培養(yǎng)方案。GIS是眾多學科綜合發(fā)展的產物，對其進行系統(tǒng)的學習也要建立在掌握多學科的理論基礎知識之上[1]。對于GIS專業(yè)，首先，應加強先修課程理論知識的學習，為GIS相關理論學習打下基礎；第二，系統(tǒng)學習GIS的原理和方法，打下堅實的理論功底；第三，理論聯系實際，將所學的原理和方法應用到各個領域，服務于實踐活動，創(chuàng)造價值。整個教學過程應“理論與實踐并重”。對于理論的學習，應系統(tǒng)而全面。而在應用層面，則可考慮“廣而淺”的學習方法，盡量涉獵更多的應用領域，培養(yǎng)全面的GIS綜合性應用人才[4]。這批GIS人才走向工作崗位，均能較快的適應多種崗位需求；若從事高校老師，則會較有效的解決前邊提出的“師資資源造成的教學片面性”的相關問題。

對于非GIS專業(yè)，則可將GIS僅視為一門工具學科，強調其應用性?？紤]到學時學分的限制，因此可適當弱化理論學習，強化實踐應用能力的培養(yǎng)。在課時分配上，可考慮將理論與實踐教學環(huán)節(jié)的課時比設為3∶7，理論教學只介紹基本理論概念即可，無需深入介紹更多算法。甚至可直接將理論部分取消，理論講解可滲透于實踐教學環(huán)節(jié)之中，同步進行。

在實踐教學過程中，可秉承“前期弱化學科差異，后期加強學科差異”的原則。即在前期主要進行基本上機操作練習，熟悉操作界面及各種空間分析工具的使用。培養(yǎng)學生利用“GIS思維”去分析問題、解決問題以及將復雜問題分解為若干簡單問題并加以解決的能力，培養(yǎng)學生利用GIS解決實際問題的基本意識。后期則應針對學生所學專業(yè)，側重于GIS在所學專業(yè)領域內的應用，解決專業(yè)領域內的實際問題。

2.合理配置師資結構。基于“前期弱化學科差異，后期加強學科差異”的GIS教學理念，師資配置也應分為GIS專業(yè)背景的教師和其他專業(yè)背景的教師兩部分。GIS專業(yè)背景的教師主要負責前期教學工作，使學生從整體上較全面的認識GIS，掌握GIS。后期教學工作則主要由本專業(yè)教師負責，指導學生如何利用GIS解決與本專業(yè)相關的實際問題。然而這種師資分配僅由一個專業(yè)來完成，壓力較大，且容易造成教學資源的浪費。因此，需要學校進行統(tǒng)一協(xié)調?；纠碚摵蛯嶒炚n由學校GIS學部統(tǒng)一承擔，后期實踐教學環(huán)節(jié)可回歸到各專業(yè)，由各專業(yè)教師分別負責。這種“一對多”的樹形層次教學，可優(yōu)化學生獲得知識的渠道，取各教師之所長，同時也使教學資源得到合理而充分的利用[6]。

3.多種考核制度相結合。對于GIS這樣一門新興學科，傳統(tǒng)的單一筆試試卷考核存在較大弊端，很難真正反映出學生的學習效果[7]。實踐教學環(huán)節(jié)是GIS課程的重要組成部分，需要通過上機操作來進行考核。為避免學生以背題庫的方式來應付考試，上機考試內容應每年更新。此外，學生平時上課的表現情況、實驗報告的完成情況均應納入考核范圍，從整體上合理評價學生對該門課程的學習情況。這里我們提出“40%上機+30%試卷+20%實驗報告+10%平時表現”的考核方案。

四、結語

地理信息系統(tǒng)是大學課程中最具實用性的課程之一，是一項學生們走到工作崗位便能立即派上用場的技能。地理信息系統(tǒng)教學講求時效性和應用性，目標在于培養(yǎng)學生利用GIS解決實際問題的能力。與一般理論課不同，地理信息系統(tǒng)需要更為合理的師資配置和課程結構，并通過多元化的考核指標，充分調動學生的主觀學習能動性，才能達到理想的教學效果，為社會培養(yǎng)出實踐能力更強的合格人才。

參考文獻：

[1]楊樹文，閆浩文，孫建國.地理信息系統(tǒng)專業(yè)教學實踐與改革探索[J].測繪科學，2011，36（1）：226-228.

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[3]尹娟，王可耀.GIS技術在氣象領域中的應用[J].環(huán)球人文地理，2017，（4）：309.

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[5]張梅.非GIS專業(yè)地理信息系統(tǒng)課程教學改革探討[J].高師理科學刊，2016，36（9）：98-100.

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[7]高良博.地理信息系統(tǒng)課程考試改革實踐與探索[J].科教文匯，2015，（11）：66-67.

Abstract：As a new integrated application subject，the GIS should keep pace with the times，and the teaching activies should put focus on the training of GIS practices.This article reviewed the present teaching satatus and the the existing problems in GIS education.In addtion，the authors proposed a teaching reform plan in order to improve the effectiveness of teaching and clutivate the practice abilitily of students.The reform plan invloved several aspects，such as the construction of corriculum system，the compersition of teching team and the system of examination and assessment.

Key words：GIS；educational reform；practical ability；training scheme