基于實(shí)踐應(yīng)用能力培養(yǎng)的地理信息系統(tǒng)教學(xué)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(yīng)用學(xué)科，教學(xué)手段和方式也需與時(shí)俱進(jìn)，而教學(xué)重點(diǎn)則應(yīng)落在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。本文分析了地理信息系統(tǒng)的教學(xué)現(xiàn)狀及存在的若干問題，從課程體系構(gòu)建、師資資源配置、考核制度建設(shè)等方面探討教學(xué)內(nèi)容與方式的改革，提出地理信息系統(tǒng)教學(xué)的調(diào)整和改革方案，以提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；教學(xué)改革；實(shí)踐能力；培養(yǎng)方案

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)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(xué)科，是計(jì)算機(jī)科學(xué)、遙感與航測技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、地理學(xué)、地圖學(xué)等學(xué)科綜合發(fā)展的產(chǎn)物，可應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、城市規(guī)劃、工程設(shè)計(jì)、土地利用、資源管理、管理決策等諸多領(lǐng)域，屬于應(yīng)用學(xué)科、工具學(xué)科[1]。GIS具有傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理軟件無法比擬的強(qiáng)大的處理和分析空間數(shù)據(jù)的能力，是實(shí)現(xiàn)“數(shù)字地球”的重要技術(shù)保障[2]。目前，絕大多數(shù)高等學(xué)校的氣象、生態(tài)、農(nóng)學(xué)、林學(xué)、工程測繪等相關(guān)專業(yè)均開設(shè)了GIS課程，并越來越受到學(xué)校和地方的重視[3]。

二、地理信息系統(tǒng)教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題

1.先修基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)不足。GIS是計(jì)算機(jī)、遙感、地圖學(xué)等眾多學(xué)科的交叉學(xué)科，要求學(xué)生具有相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)理論知識(shí)[4]。一般GIS專業(yè)必修課主要有：地理信息系統(tǒng)原理、GIS設(shè)計(jì)與應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫原理、地圖學(xué)、自然地理學(xué)、遙感數(shù)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(xué)、城市與區(qū)域科學(xué)、測量學(xué)概論、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)、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(shè)置及學(xué)時(shí)學(xué)分的安排，往往無法滿足學(xué)生前期基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，這也為后期GIS學(xué)習(xí)帶來了較多障礙[5]。

2.理論與實(shí)踐學(xué)時(shí)分配有待進(jìn)一步調(diào)整。GIS是一門工具學(xué)科，以其他學(xué)科為基礎(chǔ)，同時(shí)更重要的最終目的是服務(wù)于其他學(xué)科[3]。因此對于GIS的學(xué)習(xí)，重在應(yīng)用。在大多數(shù)高校現(xiàn)行的本科生培養(yǎng)方案中，通常習(xí)慣性的將理論教學(xué)放在首位，GIS課程的理論學(xué)時(shí)往往高于實(shí)踐學(xué)時(shí)，有時(shí)甚至因?yàn)閷W(xué)校機(jī)房或教學(xué)軟件資源的限制，而只設(shè)置了理論課而無實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

3.師資資源造成的教學(xué)片面性。GIS是一項(xiàng)綜合性信息技術(shù)，授課過程也應(yīng)盡量涉及各個(gè)領(lǐng)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(guān)的內(nèi)容，側(cè)重于應(yīng)用GIS解決自己專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際問題。這對學(xué)生認(rèn)識(shí)GIS、使用GIS，促進(jìn)其多元化發(fā)展造成不利影響。另外，不同專業(yè)領(lǐng)域出身的教師，自身對GIS的認(rèn)識(shí)也存在局限性。目前，人們對GIS主要有如下三種觀點(diǎn)：（1）地圖觀：利用GIS的相關(guān)功能對數(shù)據(jù)集進(jìn)行操作和運(yùn)算，就可以得到新的地圖；（2）數(shù)據(jù)庫觀：強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)庫理論和技術(shù)方法對GIS設(shè)計(jì)、操作的重要性；（3）空間分析觀：強(qiáng)調(diào)空間分析和模擬的重要性。

4.教學(xué)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(jià)格較高，但很多高校和科研單位均購買了正版版權(quán)，供學(xué)生和工作人員學(xué)習(xí)和使用。在高校使用正版教學(xué)軟件則更為重要：首先，對學(xué)生起到了榜樣教育作用。自2001年國務(wù)院啟動(dòng)政府機(jī)關(guān)軟件正版化工作以來，我國推進(jìn)軟件正版化的工作力度從未放松。鼓勵(lì)全民使用正版軟件，從學(xué)生抓起。第二，利于教學(xué)工作順利開展。實(shí)驗(yàn)機(jī)房一般有幾十臺(tái)電腦，而破解軟件過程較復(fù)雜且一般存在使用期限，會(huì)給實(shí)驗(yàn)室管理人員帶來很多不便。一些軟件的突然到期，甚至?xí)绊懡虒W(xué)進(jìn)程。

三、地理信息系統(tǒng)教學(xué)改革的幾點(diǎn)思考

1.針對不同培養(yǎng)目標(biāo)，設(shè)計(jì)不同培養(yǎng)方案。GIS是眾多學(xué)科綜合發(fā)展的產(chǎn)物，對其進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)也要建立在掌握多學(xué)科的理論基礎(chǔ)知識(shí)之上[1]。對于GIS專業(yè)，首先，應(yīng)加強(qiáng)先修課程理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，為GIS相關(guān)理論學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)；第二，系統(tǒng)學(xué)習(xí)GIS的原理和方法，打下堅(jiān)實(shí)的理論功底；第三，理論聯(lián)系實(shí)際，將所學(xué)的原理和方法應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，服務(wù)于實(shí)踐活動(dòng)，創(chuàng)造價(jià)值。整個(gè)教學(xué)過程應(yīng)“理論與實(shí)踐并重”。對于理論的學(xué)習(xí)，應(yīng)系統(tǒng)而全面。而在應(yīng)用層面，則可考慮“廣而淺”的學(xué)習(xí)方法，盡量涉獵更多的應(yīng)用領(lǐng)域，培養(yǎng)全面的GIS綜合性應(yīng)用人才[4]。這批GIS人才走向工作崗位，均能較快的適應(yīng)多種崗位需求；若從事高校老師，則會(huì)較有效的解決前邊提出的“師資資源造成的教學(xué)片面性”的相關(guān)問題。

對于非GIS專業(yè)，則可將GIS僅視為一門工具學(xué)科，強(qiáng)調(diào)其應(yīng)用性。考慮到學(xué)時(shí)學(xué)分的限制，因此可適當(dāng)弱化理論學(xué)習(xí)，強(qiáng)化實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)。在課時(shí)分配上，可考慮將理論與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的課時(shí)比設(shè)為3∶7，理論教學(xué)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(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)之中，同步進(jìn)行。

在實(shí)踐教學(xué)過程中，可秉承“前期弱化學(xué)科差異，后期加強(qiáng)學(xué)科差異”的原則。即在前期主要進(jìn)行基本上機(jī)操作練習(xí)，熟悉操作界面及各種空間分析工具的使用。培養(yǎng)學(xué)生利用“GIS思維”去分析問題、解決問題以及將復(fù)雜問題分解為若干簡單問題并加以解決的能力，培養(yǎng)學(xué)生利用GIS解決實(shí)際問題的基本意識(shí)。后期則應(yīng)針對學(xué)生所學(xué)專業(yè)，側(cè)重于GIS在所學(xué)專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，解決專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際問題。

2.合理配置師資結(jié)構(gòu)。基于“前期弱化學(xué)科差異，后期加強(qiáng)學(xué)科差異”的GIS教學(xué)理念，師資配置也應(yīng)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(fù)責(zé)前期教學(xué)工作，使學(xué)生從整體上較全面的認(rèn)識(shí)GIS，掌握GIS。后期教學(xué)工作則主要由本專業(yè)教師負(fù)責(zé)，指導(dǎo)學(xué)生如何利用GIS解決與本專業(yè)相關(guān)的實(shí)際問題。然而這種師資分配僅由一個(gè)專業(yè)來完成，壓力較大，且容易造成教學(xué)資源的浪費(fèi)。因此，需要學(xué)校進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)。基本理論和實(shí)驗(yàn)課由學(xué)校GIS學(xué)部統(tǒng)一承擔(dān)，后期實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)可回歸到各專業(yè)，由各專業(yè)教師分別負(fù)責(zé)。這種“一對多”的樹形層次教學(xué)，可優(yōu)化學(xué)生獲得知識(shí)的渠道，取各教師之所長，同時(shí)也使教學(xué)資源得到合理而充分的利用[6]。

3.多種考核制度相結(jié)合。對于GIS這樣一門新興學(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)效果[7]。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是GIS課程的重要組成部分，需要通過上機(jī)操作來進(jìn)行考核。為避免學(xué)生以背題庫的方式來應(yīng)付考試，上機(jī)考試內(nèi)容應(yīng)每年更新。此外，學(xué)生平時(shí)上課的表現(xiàn)情況、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成情況均應(yīng)納入考核范圍，從整體上合理評價(jià)學(xué)生對該門課程的學(xué)習(xí)情況。這里我們提出“40%上機(jī)+30%試卷+20%實(shí)驗(yàn)報(bào)告+10%平時(shí)表現(xiàn)”的考核方案。

四、結(jié)語

地理信息系統(tǒng)是大學(xué)課程中最具實(shí)用性的課程之一，是一項(xiàng)學(xué)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(xué)講求時(shí)效性和應(yīng)用性，目標(biāo)在于培養(yǎng)學(xué)生利用GIS解決實(shí)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(jié)構(gòu)，并通過多元化的考核指標(biāo)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀學(xué)習(xí)能動(dòng)性，才能達(dá)到理想的教學(xué)效果，為社會(huì)培養(yǎng)出實(shí)踐能力更強(qiáng)的合格人才。

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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