地理信息系統實驗教學中的問題探討

連懿　劉朋飛　何龍　崔鐵軍　陳磊

【摘要】地理信息系統教學過程中，其實踐教學在整個課程體系設置中占有著重要的作用，是培養學生解決實際問題的有效途徑。本文總結了目前地理信息系統實驗課程教學中的三個問題：（1）對于專業軟件的過度依賴；（2）實驗教學缺乏特色；（3）學生缺乏主動性，并提出了相關的改進方案，以期達到提高地理信息系統教學和實驗教學的效果的目的。

【關鍵詞】地理信息系統 實驗教學

【中圖分類號】G633.55 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）09-0108-02

地理信息系統專業是一門極具有發展潛力的新興學科，其實以地理學、數學和計算機科學為基礎的，以相關的GIS數據采集方法、數據處理方法、數據表達方式和規劃為內容的學科。目前其主要的課程設置包括：地理學、地圖學、計算機科學與技術、地理信息系統基礎、測量學、地理信息系統設計與應用、地理信息系統二次開發等[1]。而實驗教學的安排通常是在其基礎上結合成熟的GIS軟件平臺，在了解了相關GIS基本概念，學習了GIS的基本理論，認識了GIS的數據結構，掌握了數據采集、處理和編輯的基礎上，根據實驗需求進行緩沖區分析、疊加分析、地形分析、網絡分析和地學是的模擬，加深學生對地理信息空間分析的認識，最終通過選址、土地評價、水文分析等加深學生的認識，使學生對GIS 數據的獲取、分析與應用有一個較為完整的認識。目前，國內大量的高校都加設了GIS專業，同時招生的數量也在逐年增長，這樣也造成了人才的激烈競爭[2-4]。然而，地理信息系統作為一個相對比較新的專業發展還不是很成熟，缺乏一個完整的可以借鑒的專業培養模式與方法[5]。本文對地理信息系統專業實踐教學體系及教學內容的規劃設計進行較詳細探討，以期對本專業人才培養和學科發展起到建設性作用。

一、 地理信息系統實驗教學中存在的問題

目前，地理信息系統教學中存在的問題主要體現在以下幾個方面：

1.對于專業軟件的過度依賴

在地理信息系統的實驗教學過程中，大多數高校還是基于ESRI開發的ArcGIS軟件實行教學，該軟件功能強大全面且運行穩定，無論是科研和教學都備受老師好評，在市場上也具有極高的占有率[6]。雖然該軟件能滿足現在GIS領域的大多數應用需求，但是由于該軟件作為實驗的主要平臺，造成了教學賽對地理信息認識的局限性，學生對于地理信息實踐的認識停留在對ArcGIS軟件的操作認知上了，作為教學輔助的地理信息軟件，成為了整個教學的主體，導致學生對地理信息系統的基礎理論沒有深入理解，地理信息的基本技能也僅僅停留在了ArcGIS軟件操作的基礎上，并沒有理解地理信息專業課的本質。

2.實驗教學缺乏特色

地理信息的應用體現在地理學、地質學、測繪科學、水利應用等多個方面，而不同的專業對于GIS的應用也是不一樣的，雖然本身的地理信息系統的基本概念和基本理論都是一致的，但是對于不同的研究方向其所體現不同應用角度，比如空間分析中的緩沖區份分析，其在水利方面可以用來考慮流域的影響范圍，在地理學的研究中用來研究環境污染的擴散區域，但是目前地理信息的授課很多是以基礎授課為主，不能很好的將地理信息系統與專業相結合，這樣學生的地理信息系統學習就與專業脫節，其學習的相關技能不能應用到學科特色的專業研究中。

3.學生缺乏主動性

在任何課程的學習中，其主題都是學生，而教師的教學的關鍵就是如何引導學生成為課堂的主體，尤其是在實驗教學中，發揮學生的主觀能動性，才是學生真正掌握好地理信息技能的關鍵。在整個實驗教學的過程中，其教學環境不同于平時的理論授課，學生要把理論可學到的地理信息基本理論，通過地理信息軟件以及編寫相關的代碼，來實現這些基本方法，從而加深對其基本理論的理解，這是一項手腦并用的實踐活動。但是在實踐過程中，學生往往過度依賴指導書，采用現成的數據，既定的方法和步驟去按部就班的操作，只重視實驗的結果，而缺乏對過程的理解和關注，能難通過實驗理解地理信息系統的基本理論。

二、地理信息系統實驗教學的相關建議

針對上訴問題，本文提出了以下方法以期改善地理信息實踐教學的不足：

1.采用多樣化的手段和工作展開教學工作

由于目前地理信息系統教學中，對于專業軟件的過度依賴，本文建議應在地理信息系統實踐教學的過程中采用多樣化的手段，弱化軟件在教學中的作用，讓學生僅僅把地理信息軟件作為其學習和解決問題的工具，而不是學習的主體。同時在平臺選取上，也應當采取多樣化的軟件平臺，比如國內的MapGIS，SuperMap等安排實驗的課程。對于同一個問題可采用不同平臺結果，讓學生的關注點從哪個工具實現該功能，轉變為通過那些實驗步驟實現了該功能。比如設置空間參考，地圖配準，地圖矢量化等，從利用不同軟件的操作過程中，理解不同地理信息軟件的優點和缺點，加深對于學科的理解。

2.從專業特色出發開展地理信息實驗教學

老師在專業課程的教學中，如果沒有做好科研工作，是不可能講好這門課的，科研在教學的過程中占有著重要的地位，實驗教學是地理信息系統專業教學的一種重要方式，如果該教學過程中與專業研究聯系不緊密和實際問題脫軌，這樣將會造成比較嚴重的后果。因此，這也要求現在的高校教授必須具備相關的科研能力，從科研的實際問題出發開展實驗教學工作，通過實驗教學，讓學生的科研能力得到提高。比如地理信息統計分析中的空間插值，研究中利用空間分析的克里金插值等方式很容易把離散點的矢量數據柵格化，得到最終的結果。但是在實際應用著，氣象數據的插值是一個十分嚴謹的過程，在獲得了空間離散點數據之后，首先要采用探索性的數據分析方法檢查數據，研究數據的特點，然后在選擇時才采用哪種差值方式，并且對插值結果進行精度評價，才能最終使用。在這樣的過程中，需要對學生進行科學的引導，從簡單的地理信息系統方法，讓學生了解科學的思路與方法，而不僅僅是讓學生實現了簡單的功能。

對于地理信息系統專業的學生來說，教學過程中要采用多學科普及的思想，將地理學、地質學、環境科學中的知識融匯到地理信息實驗教學中去，而對于非地理信息系統專業的學生而言，則在教學過程中采用專業特色的思想，目的是深入挖掘地理信息技術在該專業領域的深入應用。

3.注重實驗教學中學生的主動型

對于從高中進入大學階段的學生而言，往往重視的是理論的學習，也缺乏來自實際科研問題中的壓力，可能造成了對實驗課的不重視，認為實驗就是老師指導下完成指導書中的步驟，只在意結果，對于是否真正掌握和抱著無所謂的態度，缺乏主動性。要提高實驗教學中學生的主動性包括兩個方面：首先需要改變實驗教學的常規模式，采用啟發式教學，不直接給出實驗步驟，而是通過提出科學問題，介紹科學問題給出解決方法，在老師的指導下完成具體的過程，教學過程中更加強調師生之間的互動以及教師的作用；然后就是改變實驗課程的考核方式，增加實驗課的考核的比重，激發學生的學習熱情。

三、結論

地理信息系統專業作為一門極具有發展潛力的新興學科，其實以地理學、數學和計算機科學為基礎的，以相關的GIS數據采集方法、數據處理方法、數據表達方式和規劃為內容的學科，其實踐教學在整個課程體系設置中占有著重要的作用，是培養學生解決實際問題的有效途徑。本文總結了目前地理信息系統實驗課程教學中的三個問題，提出了相關的改進方案，希望將有助于地理信息系統教學工作的發展和提高實驗教學的效果。

參考文獻：

[1]湯國安， 周衛.“地理信息系統”課程的設計與實踐[C]// 地圖學與gis學術會議，2004：65-69.

[2]鄭貴洲， 晁怡， 肖啟芝. 地理信息系統課程教學研究與實踐[C]// 創新與發展2006高校GIS論壇，2006.

[3]田雨， 盧秀山. 地理信息系統課程教學內容研究[J]. 海洋測繪， 2002， 22（3）：55-57.

[4]李小根，張俊峰，孫大鵬.地理信息系統研發在教學實踐中的應用[J]. 華北水利水電大學學報（社會科學版）， 2013， 29（1）：189-190.

[5]王小東，張剛.地理信息系統課程實驗教學方法研究[J]. 測繪與空間地理信息， 2015（8）：4-6.

[6]劉學鋒，陳波， 何貞銘，等.地理信息系統專業實踐教學規劃與設計[J]. 地理空間信息，2004， 2（3）：46-48.

天津師范大學教改項目：任務驅動方式的《GIS設計與開發》教學研究。