《地理信息系統》課程教學方法改進方法探討

馬勇剛

摘要：本文以新疆大學地理信息科學專業為例，分析課程教學過程中存在的問題，結合教學過程實際經驗，從理論和實踐教學，師資建設及創新創業訓練計劃方面，探討進一步改進教學方法，提升教學效果的思路。

關鍵詞：地理信息系統；教學改革；教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）32-0197-02

隨著我國信息化產業技術的革新與業務領域的不斷發展，以地理信息系統為代表的空間信息技術領域自21世紀以來蓬勃發展。2010年以來，隨著國家“一帶一路”倡議的實施和對地觀測計劃如高分專項工程的有序實施，利用空間信息技術做到先知先覺已經成為大尺度區域最主要的信息獲取方式和決策支持工具。2015年后，遙感大數據、空間大數據的提出和技術革新使空間信息技術得到迅速發展；此外，隨著國家現代化治理體系的不斷推進，國內從事地理信息系統工程開發的高科技企業的增多和發展壯大，對該專業人才的需求也不斷激增。當前和未來一段時間的地理空間信息產業將為本專業學子提供更多現代化的、高收入的、令人羨慕同時也是高要求的就業崗位。《地理信息系統》課程在高校教育不斷改革和優化的過程中，必須與時俱進做出適合時代的調整。如何在課程教學中，既讓學生牢固掌握地理信息系統的基礎理論原理，又能對當前學科發展前沿的方向有準確的認識；既能夠在有限的課堂時間完備地講授預計的課程內容，又能夠讓學生全程參與并融入學習，避免“填鴨式”的被動，一直是地理信息系統課程的核心問題[1]。

新疆大學資源與環境科學學院本科地理信息系統原理課程，共有64學時，其中課堂講授32學時，實驗實踐環節32學時，本專業必修課程為大二第二學期，先修課程為地圖學、自然地理學、數據庫原理等。下面就本校該課程的教授情況進行探討。

一、地理信息系統原理課程特點

1.涉及多學科、多領域。地理信息系統課程需要有一定的基礎課程鋪墊，特別是地圖學、地理學、數據庫、編程語言和計算機網絡等課程。同時，在條件允許下，可以與遙感、測繪測量等課程進行并行授課，提升教學效果。但是，由于本課程涉及領域較多，對學生的要求也較高，課程教學過程中，一方面，要緊緊抓住相關原理進行講解，另一方面，在配套的實驗過程中也要進行技術應用，學生在理論和實驗雙重要求下，個體差異明顯。

2.課程的行業應用沒有專一性。當前高校大學生普遍具有較高的就業導向性。即，認為此課程對就業有用就認真學習，認為沒什么用就比較放任。地理信息系統課程本身具有很廣泛的就業面，從這一方面看是本課程的巨大優勢。但是部分本科生追求較為單一的就業面，有的學生畢業預期是水文水資源領域，則對水文學課程青睞有加。本身具有最廣泛的行業應用性的地理信息系統課程反而被學生看得沒有那么重要。

3.注重實踐操作，與生產單位連接緊密。地理信息系統既要求理論扎實，又要做到技術過硬。以我院本科生地理信息系統實訓基地為例，本科生前往實訓基地進行直面業務需求的技術操作時，很多不規范、不專業的行為十分明顯。但是在經過1—3個月的專業訓練后，都能夠達到較好的輔助教學效果。只有不斷強化理論修養，才能在實踐操作時知行合一；只有不斷地提高技術水平，才能有新領悟。

4.知識更新快、技術更新快。從知識層面上講，地理大數據、空間大數據、地理知識挖掘等概念不斷提出和更新，這就要求在地理信息系統課程講授過程中，適度穿插和更新相關知識；從技術角度上看，21世紀初為人津津樂道的ESRI的COVRAGE的格式，目前已基本被地理空間數據庫所取代，新一代開源統計繪圖R等開源編程語言也都能協同ARCGIS進行數據分析，傳統的單機運算已趨向于集群計算形勢。這些理論和技術層面的更新換代，一方面對教師的講授提出了更高的要求，另一方面也十分有利于學生拓寬知識面，緊跟學科前沿。

二、當前教學模式的一些缺點

1.學生參與度不高。當前地理信息系統課程的上課形式還是以教師講授為主，雖然教師在講授過程中，盡其所能通過提問、舉例等方式讓學生盡量參與進來，但是效果不明顯。筆者上課間隙曾做過調查，得到的反饋是，本課程的理論部分抽象化程度高，理解難度大。

2.教學形式上。多媒體的輔助有得有失，筆者嘗試用PPT和板書的形式進行課后評估，結果發現板書的效果竟然比PPT還要好。學生給出的答案是PPT太固化，一眼全看到了，而板書則是一條一條書寫，有一種探索的愿望。此外，PPT能夠通過老師拷貝，以后可以慢慢看，無須記筆記。板書則需要記筆記，在記錄的過程中，有些知識也就記下來。近年來，慕課、翻轉課堂等新興的教學手段提升教學效果已經被廣泛認可[2，3]，但是在高校重科研輕教學的大環境下仍然缺乏足夠支撐，應用十分有限。

3.實踐操作上。當前學生實踐操作能力主要通過實驗課程進行構建和強化，但是由于實踐操作大多以固定實驗為目的，繼而通過教師全程逐步操作講解，學生只得其一，實際上并沒有建立自行通過GIS技術解決問題的能力。

三、對地理信息系統課程教學方法的一些建議

1.注重理論的系統認知，在理論講述過程中，應當融入地理學的基本原理。學生在地理信息系統的理論學習中，常常會對課堂的部分內容感到迷茫。比如說，在地理信息系統課程的地統計分析部分，在講到空間插值的原理和技術方法部分，學生往往對插值的方法能夠理解，但對插值方法的理論背景并不清楚。事實上，插值部分直接對應于地理學第一定律空間相關性的內容。筆者在當前主要的地理信息系統教材中沒有發現有單獨將地理學第一定律進行闡述的內容，但通過上課效果的比較，提前講授地理學第一定律或者讓學生自行做好該內容的預習工作后，學生對反距離權重法或者克里格插值均能有較好的理解，顯著提升上課效果。

2.注重實地實踐教學。地理信息系統算法庫巨大，不同算法庫中的多種參數的設置也涉及很多知識，在具體應用時，學生往往認識不清，無從下手。這樣學生即使完成了實驗操作，但達不到靈活運用、完全掌握的最終目的。以本課程緩沖區分析模型為例，常用的線性模型、指數模型和冪函數模型，學生在實際操作中很難了解其背后存在的含義。以此為例，我們在課程中進行戶外實踐教學，讓班級每一位學生手持噪聲分析儀對烏魯木齊某施工點開展不同距離的噪聲測量，在進行數據整理后讓學生自行開展施工點噪聲傳播緩沖區模型構建。通過事后評估這種形式，既讓所有學生對該算法的不同參數有了清晰的認識，又增加了學習的興趣。

3.加強高校教師教學能力建設。在當前高校重科研輕教學的整體大環境下，數量上以青年教師為主的科研能力強的教師常常在教學環節差強人意，而一些有較長教學時間和經驗的老師在知識更新、教學形式革新等方面存在惰性，由此看來，高校教師科研、教學能力并舉的教師比例不高。所以，強化支持在職教師參加GIS技能培訓，提升自身技術水平勢在必行。在學校的人才引進上，根據學校學科發展需要引進合適的人才。在人才引進過程中，不能只看科研，在符合學校總體條件基礎上，應引進具有豐富GIS實踐經驗的、應用技術水平高、講課水平達標的人才，尤其是要引進GIS開發經驗豐富的人才。此外，在慕課、翻轉課堂等現代化教學手段的支持力度上也要加大。

4.用好創新創業訓練計劃項目。目前，我校本科生可以申請國家級、自治區級、校級大學生創新創業訓練計劃項目。通過創新創業訓練項目，可以較早地讓地理信息系統專業本科生參與到教師的科研工作中來，并通過閱讀文獻、教師指導以及自身的努力，找到一個小微的研究方向，實現首個以自己為主角的項目執行工作。學生從申報書的撰寫、科研實踐的計劃與執行到論文的構思及發表全過程，能夠明顯增強實踐創新能力、團隊合作意識與協作精神，為今后的就業奠定良好基礎。

綜上，本文對新疆大學地理信息系統課程教學全過程中的一些問題進行了分析，也對教學環節的得失進行了反思，給出了在理論澆筑、實踐鍛煉方面提升教學效果的一些思路和辦法，同時對從師資能力建設方面和創新創業訓練計劃項目上協作提升學生學習效果進行了探討。由于相關分析和結論是從一個學校的部分班級學習中進行分析得出的，難免有管中窺豹之嫌，但仍希望能給相關同仁一些借鑒。

參考文獻：

[1]孔維華，曲國慶.《地理信息系統》課程教學改革研究[J].測繪科學，2006，31（6）：167-168.

[2]邵軍波，楊明，樸太淑，等.慕課在地理信息系統課程改革中的應用研究[J].人力資源管理，2017，（8）：277-278.

[3]李慧，余明，葉金玉.翻轉課堂在地理信息系統導論課程實驗教學中的實踐研究[J].教育教學論壇，2018，（23）.