應(yīng)急管理類專業(yè)GIS實驗教學(xué)改革與實踐

劉京會　李海君

[摘 要] 對應(yīng)急管理類專業(yè)地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用課程實驗教學(xué)內(nèi)容及模式進行改革與實踐探索，主要包括對課程實驗內(nèi)容進行梳理、設(shè)計與調(diào)整，使之更符合應(yīng)急管理類專業(yè)需求。在教學(xué)過程中采用“3+1”教學(xué)模式，便于鞏固學(xué)生所學(xué)內(nèi)容并形成專業(yè)應(yīng)用思路;引入在線討論答疑、實驗操作微課、聯(lián)機操作等教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主性，提高教學(xué)質(zhì)量和效果。

[關(guān)鍵詞] 應(yīng)急管理;地理信息系統(tǒng);教學(xué)改革;實驗

[作者簡介] 劉京會（1975—），女，博士，副教授，研究方向：災(zāi)害監(jiān)測與評估、災(zāi)害遙感與GIS應(yīng)用。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）25-0209-02? ? [收稿日期] 2020-02-02

2006年，在城市應(yīng)急救援輔助決策技術(shù)專業(yè)基礎(chǔ)上，防災(zāi)科技學(xué)院設(shè)立公共事業(yè)管理（應(yīng)急管理）專業(yè)。本專業(yè)要求學(xué)生具備應(yīng)用信息化手段進行災(zāi)害風(fēng)險量化表達與分析的能力，能應(yīng)用空間信息技術(shù)對突發(fā)事件應(yīng)對過程中各類信息進行收集、管理、分析，并能據(jù)此進行輔助決策，為從事應(yīng)急管理工作奠定基礎(chǔ)[1]。

地理信息系統(tǒng)（GIS）是用于空間數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、管理、分析和表達的信息系統(tǒng)[2]。目前，GIS廣泛應(yīng)用于資源調(diào)查、環(huán)境評估、災(zāi)害管理、國土管理、城市規(guī)劃、郵電通信、交通運輸、公安、水利、公共設(shè)施、商業(yè)金融等人們生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域[3]。

利用GIS可以實時跟蹤災(zāi)害發(fā)生、發(fā)展過程，對災(zāi)害進行快速分析、評價和模擬，并輔助開展災(zāi)后應(yīng)急和恢復(fù)工作[4]。災(zāi)害監(jiān)測階段，GIS在分析和確定災(zāi)害的類型、災(zāi)害的發(fā)生原因及將來的變化趨勢等方面起到了巨大作用;災(zāi)害發(fā)生后指揮救災(zāi)過程中，GIS與遙感數(shù)據(jù)結(jié)合，可以快速準(zhǔn)確地對受災(zāi)面積和范圍進行估算和預(yù)測，為救援工作設(shè)計救援路線和提供翔實準(zhǔn)確的數(shù)據(jù);災(zāi)情評估中，一方面在災(zāi)害發(fā)生后根據(jù)遙感數(shù)據(jù)、現(xiàn)場調(diào)查數(shù)據(jù)等對災(zāi)害損失進行全面核定，同時對災(zāi)民生活狀況做出評估，為災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建以及災(zāi)民生活救濟安排提供決策支持。另一方面在背景數(shù)據(jù)庫支持下，利用GIS綜合分析與統(tǒng)計分析方法，找出災(zāi)害發(fā)生地點、大面積災(zāi)情發(fā)生范圍及其受災(zāi)程度，同時給出不同土地類型的災(zāi)后損失狀況的詳細評估，并按不同級別的行政單位生成定性、定位、定量的圖件、匯總數(shù)據(jù)與統(tǒng)計報表等，提供給有關(guān)部門輔助決策。利用GIS可進行科學(xué)的災(zāi)后重建規(guī)劃及重建方案評價。

地理信息系統(tǒng)原理與方法是公共事業(yè)管理專業(yè)核心課，共48學(xué)時，課堂講授與課內(nèi)實驗分別占24學(xué)時。主要講授GIS基本概念、空間參考系統(tǒng)、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征，以及空間數(shù)據(jù)采集、編輯處理、空間數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、空間分析、空間數(shù)據(jù)可視化等內(nèi)容。課程實驗教學(xué)主要從以下幾方面進行優(yōu)化和改革。

一、課程實驗教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

本課程實踐性很強，授課中重視培養(yǎng)學(xué)生對GIS數(shù)據(jù)處理整個流程的把握和理解，突出與專業(yè)密切相關(guān)的內(nèi)容。空間分析是本課程的重要內(nèi)容，應(yīng)用性強，授課中結(jié)合應(yīng)急管理各階段開展的工作，聯(lián)系實際補充了大量災(zāi)害及應(yīng)急管理案例分析，引導(dǎo)學(xué)生理解掌握各種分析方法的原理和應(yīng)用;對于數(shù)據(jù)處理如投影變換、空間插值、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換等講清楚原理及應(yīng)用，具體方法的詳細推導(dǎo)過程適當(dāng)略講，數(shù)據(jù)庫原理部分有前期課程作基礎(chǔ)也選擇略講。

優(yōu)化的實驗授課內(nèi)容包括：專題地圖制作、地圖配準(zhǔn)與校正、要素輸入編輯、要素高級編輯、圖形拓撲編輯、屬性數(shù)據(jù)輸入編輯、數(shù)據(jù)處理（裁剪、插值、壓縮等）、柵格與矢量數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)分析和疊合分析、三維表面分析等。

授課中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生初次接觸課程不太適應(yīng)，很多同學(xué)需要較長時間才能理解所學(xué)內(nèi)容的原理及應(yīng)用。同時注意到空間數(shù)據(jù)是GIS操作對象，首先讓學(xué)生認識空間數(shù)據(jù)，可以培養(yǎng)學(xué)生興趣，進而引導(dǎo)他們自己輸入、處理、分析空間數(shù)據(jù)。鑒于此，在開始接觸、熟悉軟件的過程中，直接下發(fā)數(shù)據(jù)由學(xué)生制作專題地圖，一方面學(xué)生很有成就感，另外也有助于學(xué)生對GIS數(shù)據(jù)的理解，有助于后續(xù)內(nèi)容開展。實踐證明，將專題制圖內(nèi)容提前，授課效果明顯提高。

授課中既注重GIS基本內(nèi)容的練習(xí)和掌握，同時注重結(jié)合專業(yè)應(yīng)用進行拓展，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。注重專業(yè)應(yīng)用體現(xiàn)在兩個方面，一方面是實踐教學(xué)中結(jié)合專業(yè)相關(guān)核心課程，精選多個典型的突發(fā)事件應(yīng)急管理案例，通過實驗操作，結(jié)合河北省及京津冀地理空間數(shù)據(jù)，借助ArcGIS軟件，結(jié)合專業(yè)軟件主要功能和使用方法的掌握過程，學(xué)習(xí)利用GIS技術(shù)管理應(yīng)急空間信息的方法和技術(shù)，解決現(xiàn)實應(yīng)急管理中遇到的問題;另一方面結(jié)合具體區(qū)域災(zāi)害風(fēng)險評價的任務(wù)，以課外作業(yè)或?qū)I(yè)實習(xí)的方式讓學(xué)生進行系統(tǒng)完整的操作。

GIS實驗授課還準(zhǔn)備了很多可選內(nèi)容，供感興趣和學(xué)有余力的學(xué)生選擇練習(xí)。如測量點數(shù)據(jù)批量轉(zhuǎn)入、從谷歌地圖采集數(shù)據(jù)、ArcGIS在線服務(wù)平臺使用、地圖符號制作、空間圖解建模等內(nèi)容。

二、課程教學(xué)模式改革

針對學(xué)生已有基礎(chǔ)、操作能力，確定授課思路如下：首先鞏固基礎(chǔ)內(nèi)容，進而通過綜合操作拓展能力。在教學(xué)中探索采用了“3+1”教學(xué)模式，“3”是指學(xué)生接觸三遍基本內(nèi)容、基本操作。第一遍教師錄制操作視頻發(fā)放給學(xué)生，學(xué)生提前預(yù)習(xí);第二遍課堂上教師講解基本內(nèi)容和操作;第三遍學(xué)生操作練習(xí)，完成預(yù)定任務(wù)。三遍的學(xué)習(xí)和操作后，學(xué)生比較熟練的掌握了基本方法和技能，在此基礎(chǔ)上再進行一遍綜合性、設(shè)計性實驗，即文中提到的“1”。綜合性、設(shè)計性實驗和專業(yè)緊密結(jié)合，根據(jù)實際情況選用，可選內(nèi)容包括洪災(zāi)損失評估、地震風(fēng)險評價、災(zāi)害脆弱性評價、森林火災(zāi)分析、應(yīng)急能力評價等，從數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)錄入、處理分析到結(jié)果輸出，由學(xué)生獨立完成，較好的鍛煉了學(xué)生操作和專業(yè)應(yīng)用的能力。具體實踐中，針對應(yīng)急信息管理方向的學(xué)生計算機基礎(chǔ)較好的特點，以課堂和課下作業(yè)的形式完成。對于應(yīng)急管理方向的學(xué)生，目前主要通過課程之后的專業(yè)實習(xí)來完成。

三、改進課程教學(xué)手段和教學(xué)方法

采用多種教學(xué)手段相結(jié)合的方式授課，如多媒體展示、聯(lián)機授課、學(xué)生操作、錄制軟件操作微課、利用雨課堂預(yù)習(xí)復(fù)習(xí)及討論等，多種教學(xué)手段和教學(xué)方法綜合使用，想方設(shè)法調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生易于掌握和理解。

采用啟發(fā)式和參與式相結(jié)合的教學(xué)方法，通過微信、QQ以及在雨課堂設(shè)置討論區(qū)，隨時與學(xué)生討論互動，回答同學(xué)疑難問題，提倡同學(xué)間的討論和互幫互助;聯(lián)機授課中隨機抽取學(xué)生演示操作或展示成果，為學(xué)生展現(xiàn)自我創(chuàng)造機會，也形成一種壓力，督促學(xué)生認真練習(xí);實驗和理論課程交替進行，每次實驗課后的理論課都會展示部分學(xué)生的實驗作品，由全體同學(xué)客觀的比較，分析每項成果的優(yōu)缺點，大家積極參與、主動反饋，加深了印象，強化了學(xué)習(xí)內(nèi)容;教學(xué)過程中注重培養(yǎng)學(xué)生動手、動腦能力，培養(yǎng)學(xué)生實際操作能力。

編寫了應(yīng)急管理類專業(yè)上機操作教程，每個實驗練習(xí)都配有相應(yīng)數(shù)據(jù)，錄制了實驗操作視頻，并配備了拓展練習(xí)項目、內(nèi)容和配套數(shù)據(jù)。授課中針對學(xué)生反饋和要求組建興趣小組，引導(dǎo)學(xué)生參與教科研項目。另外也進行了試題庫建設(shè)，在考核評價方式上探索過程性考核與階段性終結(jié)考核相結(jié)合，同時積極建設(shè)數(shù)字教學(xué)資源平臺，充分利用開放實驗強化練習(xí)。

參考文獻

[1]李海君，于汐，楊月巧，等.應(yīng)急管理特色專業(yè)遙感課程教學(xué)創(chuàng)新探索[J].教育教學(xué)論壇，2017，（35）：199-201.

[2]張新長，等.地理信息系統(tǒng)概論[M].北京：高等教育出版社，2017：13-25.

[3]趙龍山，侯瑞.“地理信息系統(tǒng)”課程教學(xué)改革探索——以貴州大學(xué)水土保持與荒漠化防治專業(yè)為例[J].中國林業(yè)教育，2017，35（05）：66-69.

[4]王飛，鄭曉翠，袁宏永，等.應(yīng)急空間信息學(xué)實驗[M].北京：清華大學(xué)出版社，2016：6-30.

Abstract：This paper explores the reform and practice of the experimental teaching content and model of Principles and Applications of Geographic Information System for emergency management-related majors.The main contents include combing，designing and adjusting the experimental content of the course to make it more in line with the needs of emergency management-related majors，adopting the "3 + 1" teaching model in the teaching process to consolidate the contents learned by students and help them form professional application ideas，and applying new teaching methods to the teaching process，such as online discussion，recording micro lecture of experiment operations and online operations to stimulate students' learning enthusiasm and autonomy and improve the teaching quality and effect.

Key words：emergency management;geographic information system;teaching reform;experiment