“地理信息系統(tǒng)原理”實(shí)踐教學(xué)改革探討

靖娟利+王永鋒

【摘 要】實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、理解和鞏固課程理論知識(shí)的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)作者多年從事地理信息系統(tǒng)原理（Geographical Information System，GIS）實(shí)踐教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，以桂林理工大學(xué)為例，分析該課程實(shí)踐教學(xué)中存在的主要問題，研究探討了實(shí)踐教學(xué)改革的思路與措施，以期為GIS人才培養(yǎng)提供參考。

【關(guān)鍵詞】地理信息系統(tǒng)原理；實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)改革

地理信息系統(tǒng)（GIS）是集地理科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、測(cè)繪科學(xué)、遙感科學(xué)、信息科學(xué)和管理科學(xué)等學(xué)科為一體的邊緣學(xué)科。隨著GIS不斷發(fā)展壯大，GIS人才培養(yǎng)已逐步呈現(xiàn)多元化、層次化和規(guī)模化的發(fā)展格局。GIS技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于資源調(diào)查、環(huán)境評(píng)估、國(guó)土管理、城市規(guī)劃、農(nóng)林牧業(yè)等幾乎所有的國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)部門。

一、實(shí)踐教學(xué)中存在的主要問題

桂林理工大學(xué)GIS專業(yè)開設(shè)的GIS原理課程共80學(xué)時(shí)，其中實(shí)踐教學(xué)40學(xué)時(shí)。實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容主要包括“空間數(shù)據(jù)獲取與編輯（空間數(shù)據(jù)采集、編輯）”、“空間數(shù)據(jù)處理（誤差校正、投影變換、裁剪、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化）”、“空間數(shù)據(jù)入庫(kù)（數(shù)據(jù)分幅入庫(kù)）”和“空間分析（緩沖區(qū)分析、疊加分析、網(wǎng)絡(luò)分析、三維分析）”4大部分，實(shí)踐教學(xué)軟件主要運(yùn)用MapGIS和ArcGIS軟件，實(shí)踐教學(xué)過程以教師指導(dǎo)為主。通過對(duì)目前實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀的分析，發(fā)現(xiàn)存在以下問題：

1.實(shí)踐教學(xué)過程中弱化了學(xué)生的主體地位

實(shí)踐教學(xué)過程中沒有充分重視學(xué)生的實(shí)踐能力。具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目由教師寫好指導(dǎo)書，學(xué)生按照指導(dǎo)書完成實(shí)驗(yàn)。學(xué)生主要是被動(dòng)的學(xué)習(xí)，缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，沒有突出學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)中的主體地位。

2.實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目之間缺乏系統(tǒng)性

GIS原理實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)缺乏系統(tǒng)性，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間相互獨(dú)立，各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間不能形成有機(jī)的結(jié)合，不利于學(xué)生綜合能力的逐步提高。課程設(shè)計(jì)的4大部分實(shí)踐內(nèi)容，第一部分至第三部分主要在MapGIS軟件中完成，第四部分在ArcGIS軟件中完成，每部分指導(dǎo)教師提供的練習(xí)數(shù)據(jù)各不相同，這樣學(xué)生在做完每一個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)之后，對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間的內(nèi)在聯(lián)系缺乏明確認(rèn)識(shí)，看似對(duì)GIS軟件的功能已經(jīng)基本掌握，但在后續(xù)運(yùn)用GIS技術(shù)分析、解決實(shí)際問題時(shí)就會(huì)出現(xiàn)一系列問題。

二、實(shí)踐教學(xué)改革的思路與措施

1.精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，完善實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

根據(jù)社會(huì)對(duì)GIS人才的需要，設(shè)計(jì)滿足培養(yǎng)不同層次人才的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置時(shí)，可以分為“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”三大模塊。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包括運(yùn)用GIS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、編輯、處理、建庫(kù)、分析、專題制圖等環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)主要鍛煉學(xué)生的基本技能；該實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)在具體實(shí)施過程中應(yīng)考慮實(shí)驗(yàn)所用數(shù)據(jù)的一致性，保證各個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)之間的系統(tǒng)性，確保學(xué)生能夠系統(tǒng)地掌握GIS的基本功能。綜合實(shí)驗(yàn)注重綜合運(yùn)用GIS技術(shù)解決實(shí)際問題，例如，選址分析、農(nóng)作物適宜區(qū)分析、土壤侵蝕評(píng)價(jià)等，該環(huán)節(jié)主要培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題、解決問題的能力，讓學(xué)生將所學(xué)知識(shí)能夠系統(tǒng)地梳理，從而達(dá)到融會(huì)貫通。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)主要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神，學(xué)生可以以組為單位自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線，分工協(xié)作完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；該環(huán)節(jié)不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

2.改革傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)思想、方法

改革傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)思想，轉(zhuǎn)變學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)中的“被動(dòng)接受”為“主動(dòng)學(xué)習(xí)”。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生動(dòng)手操作的積極性。根據(jù)上文設(shè)計(jì)的三種不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目類型，指導(dǎo)教師分類進(jìn)行指導(dǎo)。

1）基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K最為重要，是后續(xù)兩個(gè)模塊得以順利實(shí)施的基礎(chǔ)；教師在具體指導(dǎo)過程中無需為學(xué)生提供詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，只需告訴學(xué)生具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟，同時(shí)為學(xué)生提供可供參考的資料，確保每個(gè)學(xué)生能夠掌握GIS的基本功能。

2）綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)K旨在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用GIS技術(shù)綜合分析、解決某一領(lǐng)域的具體問題的能力。指導(dǎo)教師可以選擇一些典型的案例，要求學(xué)生分析需要哪些數(shù)據(jù)、給出解決問題的技術(shù)路線、闡述用到哪些空間分析方法，并結(jié)合GIS軟件的具體實(shí)現(xiàn)過程。綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的合理設(shè)計(jì)有助于學(xué)生系統(tǒng)地掌握此類問題的解決思路，并能夠熟練運(yùn)用GIS的相關(guān)軟件工具進(jìn)行實(shí)例分析。例如，以某研究區(qū)的土壤侵蝕評(píng)價(jià)為例，學(xué)生在分析需要哪些數(shù)據(jù)時(shí)，首先需要知道影響土壤侵蝕的相關(guān)因素，假設(shè)影響土壤侵蝕的因素有土地利用類型、坡度、土壤類型、降雨強(qiáng)度4個(gè)因子，如此才能回答出需要哪些數(shù)據(jù)的問題；學(xué)生在設(shè)計(jì)具體實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線時(shí)，需要具備扎實(shí)的GIS理論知識(shí)，同時(shí)還應(yīng)具備較強(qiáng)的軟件操作能力，這樣才能設(shè)計(jì)出合理的技術(shù)路線。如果學(xué)生能夠順利設(shè)計(jì)出技術(shù)路線，證明學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K中的內(nèi)容掌握比較扎實(shí)，而且具備熟練的GIS軟件操作技能，那么后續(xù)的問題就會(huì)迎刃而解。通過該模塊的實(shí)施，可以使學(xué)生將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K中所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題、解決問題的思路。

3）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)K的設(shè)置重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神。該模塊是綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)K的延伸，可以作為課后的實(shí)踐環(huán)節(jié)。學(xué)生以團(tuán)隊(duì)為單位自主選擇感興趣的研究題目，教師可以不定期對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，也可以通過多種方式與學(xué)生進(jìn)行溝通。通過該模塊的設(shè)置不僅可以增進(jìn)教師、學(xué)生之間的互動(dòng)，及時(shí)了解課題的研究進(jìn)展，同時(shí)可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性。

3.制定合理的實(shí)踐教學(xué)考核方法

實(shí)踐教學(xué)課程的考核從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：1）態(tài)度及遵守紀(jì)律情況，占總成績(jī)的10%；2）專業(yè)能力情況，占總成績(jī)的50%，包括：①軟件運(yùn)用的熟練性；②數(shù)據(jù)獲取、處理、分析的準(zhǔn)確性、完整性；③成果圖的整潔性與美觀性；④分析問題、解析問題的能力。3）實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況，占總成績(jī)的10%；4）實(shí)驗(yàn)考試，占總成績(jī)的30%。指導(dǎo)教師根據(jù)以上環(huán)節(jié)，綜合評(píng)定最終成績(jī)。

三、結(jié)束語

實(shí)踐教學(xué)是理論教學(xué)的拓展和深化，合理設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)模塊，改變傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)方法，確立學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)中的主體地位，不僅有利于學(xué)生深入理解和把握課堂所學(xué)的基本理論和方法，系統(tǒng)掌握GIS技術(shù)，而且拓展了學(xué)生的知識(shí)面，激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)熱情和積極性，提高了教學(xué)質(zhì)量，真正達(dá)到學(xué)以致用的目的。

【參考文獻(xiàn)】

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（基金項(xiàng)目：廣西高等教育教學(xué)改革工程項(xiàng)目（2014JG

B150），桂林理工大學(xué)校級(jí)教改工程立項(xiàng)項(xiàng)目（2014A34）。）

（作者單位：桂林理工大學(xué)測(cè)繪地理信息學(xué)院）