“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)探索與實(shí)踐

［摘 要］ 地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是“地理信息系統(tǒng)”課程教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，結(jié)合環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)特征，針對目前“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中存在的問題，開展課程教學(xué)改革探索，有助于激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，提升課程教學(xué)效果。以貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)為例，基于“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)設(shè)計的教學(xué)軟件選用、教學(xué)內(nèi)容及課時設(shè)置、教學(xué)方法優(yōu)化選擇、教學(xué)效果考核與評價等環(huán)節(jié)展開探索，以期為高校環(huán)境生態(tài)類專業(yè)“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)提供參考依據(jù)。

［關(guān)鍵詞］ 環(huán)境生態(tài)工程；地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)探索；教學(xué)實(shí)踐

［基金項(xiàng)目］ 2018年度貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科教學(xué)質(zhì)量提升工程項(xiàng)目“環(huán)境生態(tài)工程轉(zhuǎn)型試點(diǎn)專業(yè)建設(shè)”（〔2018〕131）

［作者簡介］ 李望軍（1986—），男，湖南長沙人，博士，貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院生態(tài)工程學(xué)院副教授，主要從事植被生態(tài)學(xué)研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）32-0119-05 ［收稿日期］ 2023-06-04

地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）是在計算機(jī)硬件、軟件系統(tǒng)的支持下，對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、處理、分析、建模和顯示的技術(shù)系統(tǒng)［1］。近年來，地理信息系統(tǒng)在自然資源調(diào)查、生態(tài)評價、城市規(guī)劃、植物病蟲害監(jiān)測等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，成為高校環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)普遍開設(shè)的重要課程［2-5］。地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是“地理信息系統(tǒng)”課程教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計有助于學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用技能的提升，對課程目標(biāo)的順利達(dá)成起著至關(guān)重要的作用。

不同專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的差異，決定了“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”課程的不同定位［6］。環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)旨在培養(yǎng)掌握環(huán)境生態(tài)工程的基本理論、基本知識及工程治理基本技能，能夠在環(huán)境與生態(tài)相關(guān)領(lǐng)域從事監(jiān)測與評價、恢復(fù)與治理、規(guī)劃與設(shè)計等方面工作的高素質(zhì)專業(yè)化應(yīng)用型人才。作為非地信類專業(yè)，環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”課程的開設(shè)，將適當(dāng)?shù)瘜δＰ徒！⑷S可視化和系統(tǒng)開發(fā)等復(fù)雜內(nèi)容的要求，更多地讓學(xué)生將地理信息系統(tǒng)軟件作為應(yīng)用工具，結(jié)合自身專業(yè)知識體系，解決與本專業(yè)相關(guān)的圖件制作和空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等方面的技術(shù)問題。本文以貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)為例，分析了目前“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中存在的問題，并基于“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)設(shè)計的教學(xué)軟件選用、教學(xué)內(nèi)容及課時設(shè)置、教學(xué)方法優(yōu)化選擇、教學(xué)效果考核與評價等環(huán)節(jié)展開探索，以期為高校環(huán)境生態(tài)類專業(yè)“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)提供參考依據(jù)。

一、“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中存在的問題

目前，高校在“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)條件、師資力量、教學(xué)內(nèi)容設(shè)置和教學(xué)方法選擇等方面仍存在一些問題。

（一）教學(xué)條件限制

良好的教學(xué)條件是教學(xué)質(zhì)量的重要保障，地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)對計算機(jī)配置及教學(xué)軟件的要求相對較高，部分地方本科院校受經(jīng)費(fèi)和場地等因素的限制，沒有建立充分滿足“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)需要的機(jī)房，或者因疏于維護(hù)管理、缺乏持續(xù)經(jīng)費(fèi)投入，未能對陳舊落后的設(shè)施進(jìn)行及時的維護(hù)和更新。

（二）師資力量薄弱

對于沒有開設(shè)地信類專業(yè)的院校而言，“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”課程的開設(shè)往往存在師資力量薄弱的問題。例如，環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)，教師多為生態(tài)類、環(huán)境類、生物類等相關(guān)專業(yè)畢業(yè)，極少有地信類專業(yè)背景的教師，這就導(dǎo)致“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)任務(wù)主要由其他專業(yè)背景的教師承擔(dān)，由于非地信專業(yè)教師可能缺乏對課程知識體系及學(xué)科領(lǐng)域前沿進(jìn)展的整體把握，將在一定程度上影響課程教學(xué)效果。

（三）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置不合理

地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)沒有完全統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)教程，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的來源十分廣泛，且開設(shè)該課程的專業(yè)差異明顯，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容很難緊扣專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行設(shè)置。不合理的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置會明顯降低該課程的實(shí)踐性和應(yīng)用性，學(xué)生很難基于“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”課程所學(xué)的知識，為自身專業(yè)知識學(xué)習(xí)過程中遇到的問題提供思路和方案。

（四）實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法單一

傳統(tǒng)的講述法和演示法是當(dāng)前“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”課程最常用的方法［7］，教學(xué)過程中學(xué)生多為被動地接受教師灌輸?shù)闹R點(diǎn)，機(jī)械地重復(fù)教程所示的操作步驟，存在學(xué)習(xí)效率偏低、課堂氣氛較為沉悶等問題，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。

二、課程教學(xué)改革探索

（一）教學(xué)軟件

ESRI公司開發(fā)的ArcGIS軟件是一款集成了數(shù)據(jù)輸入、編輯、查詢、空間分析和地理制圖等功能的應(yīng)用程序，該軟件用戶界面簡潔，操作方便，是目前應(yīng)用最為廣泛的GIS軟件平臺［8］。由于地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)中表現(xiàn)出明顯的應(yīng)用性和工具性特征，選用ArcGIS軟件的ArcMap模塊作為“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)的軟件操作平臺。

（二）課時及教學(xué)內(nèi)容設(shè)置

結(jié)合環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”課程目標(biāo)，“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”課程共設(shè)置24課時，包含22課時實(shí)驗(yàn)教學(xué)和2課時期末考查，具體課時分配和教學(xué)內(nèi)容設(shè)置見表1。

（三）教學(xué)方法

科學(xué)有效的教學(xué)方法有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)生動力，引起情感共鳴［9］。貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”課程組在課程教學(xué)過程中，始終秉持“以學(xué)生為中心”的OBE教學(xué)理念，結(jié)合具體課程內(nèi)容特點(diǎn)，選用合理的課堂教學(xué)方法，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，調(diào)動學(xué)習(xí)熱情。

演示法是指教師通過展示實(shí)和直觀的教具，進(jìn)行示范性的實(shí)驗(yàn)，或采取現(xiàn)代化視聽手段等指導(dǎo)學(xué)生獲得或鞏固知識的一種教學(xué)方法［10］。在一些基礎(chǔ)性較強(qiáng)的地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容教學(xué)過程中，這一相對傳統(tǒng)的課程教學(xué)方法發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。結(jié)合教師的逐步演示和講解，學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)過程中理解和消化每一個具體操作的原理、調(diào)用的工具、注意事項(xiàng)、可能出現(xiàn)的問題及相應(yīng)解決方案等。

啟發(fā)式教學(xué)法指教師基于課程教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合學(xué)生的知識基礎(chǔ)、接受能力和認(rèn)知水平，引入各種教學(xué)啟發(fā)手段，從而充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，發(fā)揮學(xué)生主體作用的一種教學(xué)方法［11］。在某些原理和步驟相對復(fù)雜的“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)過程中，教師需預(yù)先設(shè)置問題，基于問題層層點(diǎn)撥，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，鼓勵學(xué)生展開嘗試和探索，啟發(fā)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題。啟發(fā)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)法能夠?qū)鹘y(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生主動參與的互動式教學(xué)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

任務(wù)驅(qū)動法是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)方法，是將以講授知識為主的傳統(tǒng)教學(xué)理念轉(zhuǎn)變?yōu)橐越鉀Q問題、表達(dá)情境、完成任務(wù)為主的多維、互動式的教學(xué)理念［12］。任務(wù)驅(qū)動法要求學(xué)生在具體學(xué)習(xí)任務(wù)的驅(qū)動下，通過主動學(xué)習(xí)，結(jié)合已有的知識、技能和經(jīng)驗(yàn)提出方案，最終解決問題并從中獲取知識。在一些應(yīng)用性和綜合性較強(qiáng)的地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容教學(xué)過程中，教師需要將教學(xué)內(nèi)容分解成具體的學(xué)習(xí)任務(wù)，為學(xué)生創(chuàng)建真實(shí)的任務(wù)實(shí)施環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生通過探索達(dá)成任務(wù)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的應(yīng)用能力。

（四）考核評價

科學(xué)合理的課程考核評價體系，是課程教學(xué)質(zhì)量的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程考核要求，環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)評價成績=過程性評價（平時成績）×50％+終結(jié)性評價（期末考核成績）×50％，其中過程評價包括課堂筆記（10％）、實(shí)驗(yàn)報告（20％）和中期考核（20％）；終結(jié)性評價指本課程的期末考核（50％）。各項(xiàng)考核指標(biāo)對應(yīng)具體的課程目標(biāo)，考核結(jié)束后，教師基于指標(biāo)權(quán)重計算課程目標(biāo)達(dá)成度，撰寫達(dá)成度評價報告，分析課程目標(biāo)達(dá)成情況，查找課程教學(xué)過程中存在的問題，并提出持續(xù)改進(jìn)措施。

結(jié)語

“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”課程是地理信息系統(tǒng)教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、專業(yè)差異明顯、教學(xué)內(nèi)容靈活等特點(diǎn)。針對環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)優(yōu)化“地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”課程設(shè)置，豐富教學(xué)內(nèi)容，完善考核評價機(jī)制，這將有助于提高學(xué)生的軟件操作技能，提升課程教學(xué)效果，具有十分重要的理論價值和現(xiàn)實(shí)意義。

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Teaching Exploration and Practice of Geographic Information System Experiment Course： Taking the Environmental Ecology Engineering Major of Guizhou University of Engineering Science

as an Example

LI Wang-jun， HE Fang-wen

（College of Ecological Engineering， Guizhou University of Engineering Science， Bijie， Guizhou 551700， China）

Abstract： The experimental teaching is the crucial segment of the teaching of geographic information system course. Combining the characteristics of the environmental ecology engineering major， in accordance with the existing problems in the experimental teaching of geographic information system course， to explore the reformation of curriculum teaching will contribute to stimulate students’ subjective initiative and improve the effectiveness of curriculum teaching. Taking the environmental ecology engineering major of Guizhou University of Engineering Science as an example， this paper analyzes the problems of the experimental teaching of geographic information system and explores its selection of software， arrangement of contents and class hours， optimization of teaching methods， examination and evaluation of teaching effect， etc hoping to provide reference for the experimental teaching of geographic information system of the environmental ecology engineering major in colleges and universities.

Key words： environmental ecology engineering major; Geographic Information System Experiment; teaching exploration; teaching practice