環境GIS課堂理論與課后軟件實踐的融合探討

王汝幸 張業臣 張賀翔 姚靜靜

摘 要：環境GIS課程在環境類專業中是實踐性很強的課程。針對環境工程研究生環境GIS課程內容和GIS軟件的特點，分析課堂理論與課后軟件實踐之間存在的不足，在提高學生技術技能，拓寬空間思維，在分析實際環境問題的前提下提高教學質量的方法。

關鍵詞：GIS;環境工程;課后實踐

中圖分類號：G4???? 文獻標識碼：A??? ??doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2021.33.060

GIS稱之為地理信息系統或地理信息科學，以地理科學、測繪科學、計算機技術、數學為學科基礎的一門綜合性極強的信息技術科學，并在各領域應用廣泛。伴隨著GIS的迅速發展，相關GIS課程在地理類專業、環境類專業、生態類、旅游類專業、交通類專業、規劃類專業均有開設，并且各專業將GIS技術與自身專業特點緊密結合，不斷進行課程改革，以期增強學生的實踐能力，達到更好的教學效果。其中環境類專業開設的環境GIS課程是以地理信息系統、遙感和全球定位系統技術為手段，對空間環境信息的進行獲取、分析、處理、存儲和表達，并為環境保護工作提供環境空間信息支持和管理決策依據的計算機系統。

合肥學院環境工程研究生專業側重于環境工程技術應用，主要為環境保護及環境工程生產和管理單位、企業或工程建設管理部門培養能夠從事環境工程技術創新、污染防治與綜合利用的應用型、復合型、高層次環境工程技術和項目管理人才。作為非地理類專業的環境工程研究生專業，其開設GIS課程的目的是讓學生掌握地理信息系統的基礎理論和知識，通過課堂教學和課后自主實踐，培養學生利用地理空間思維，使學生更直觀地應用先進的GIS技術解決環境工程領域中的問題。

1 環境GIS課程內容

合肥學院環境工程研究生的專業環境GIS課程為專業選修課，總課時為21個課時，皆為理論課時，無實驗課程。理論課程內容主要包含了GIS的基本概念、基本功能、GIS軟件的介紹、數據結構、空間數據的處理、空間分析以及GIS在環境工程領域的應用案例。

2 現階段課程的不足

2.1 理論課時足夠，但無實驗課時

雖然環境GIS課程只安排了21課時的理論學習，但作為研究生課程，學生課堂的接受能力明顯高于本科生，從以往的教學效果上來看，理論課程課時完全足夠。限于人才培養方案總課時和選修課時，無法安排實驗課程，使得學生軟件基本上靠課后自主學習。

2.2 學生GIS水平參差不齊，適用的教材選擇困難

從近幾年的生源素質來看，學生本科階段學習過或者了解過GIS技術的研究生不超過四分之一。大部分學生本科專業為環境類專業，這部分學生來自不同的本科學校，不同的本科學校人才培養方案具有一定的差異，其中只有少部分學生本科階段系統性的學習過GIS課程和GIS軟件;本科階段為生物、化學、計算機的學生對GIS十分陌生。而地理類背景出身學生GIS運用較為熟練，有些學生甚至具備GIS程序開發能力，這類學生占學生總數比例的五分之一。

由于學生中GIS基礎差異很大，使得教材選擇比較困難，現階段該課程并沒有指定教材，主要以教師講義授課為主。針對沒有GIS基礎的學生，一般推薦在理論、實驗方面具有代表性、權威性的黃杏元的《地理信息系統概論》和湯國安的《ArcGIS地理信息系統空間分析實驗教程》進行課后自主學習。然而，該教材適用于本科階段學習，與環境工程專業聯系不夠緊密，直接作為研究生課程教材并不合適。

2.3 缺乏GIS專業教師

由于合肥學院生物食品與環境學院自身為開設地理類專業，導致了GIS專業教師較為缺乏，而旅游與會展學院則擁有地理與旅游專業，能承擔GIS課程教學的教師較多，近年來環境GIS課程皆為旅游與會展學院的教師進行跨學院授課，故還需要加強環境GIS相關師資建設，尤其在GIS在環境工程的應用領域，為未來實驗課的開設做準備。

2.4 課后GIS軟件自主學習質量很難把控

現階段該課程GIS軟件應用主要為教師布置任務，學生課后自主學習完成，包括污染數據的空間表達、緩沖區分析、疊合分析等空間分析的應用，由于各學生GIS基礎的差異，加上沒有上機的實驗課，部分學生在課后自主學習中的軟件應用水平較差，教師布置的任務完成情況不好，學習質量難以把控。

3 提高學生課后實踐能力的探討

3.1 組建課后學習小組

為提高GIS基礎薄弱學生的軟件操作能力，建立相關的學習小組，每組組長為本科階段具有地理類專業背景的學生，小組數量即該類學生的數量。每個小組課后GIS空間表達和空間分析的任務應有所區分，可設置不同的地理范圍的或不同污染類型。

3.2 改設部分實驗課時

針對研究生的環境GIS課程實踐性強、具備較強的自主學習特點，雖然無需組織大量的上機學習，但是仍需現場進行關鍵步驟操作指導，故可在總學時不變的情況下，可將其中三分之一課時改設為上機實驗課程，增加學生的實操能力、擴展其環境課程學習中的空間思維。

3.3 增強實踐案例的典型性

實踐課程的案例研究方面，一方面應鼓勵學生在論文選題中與GIS技術運用的結合，能夠為學生發表論文和畢業論文服務;若部分學生的課題與本課程聯系不大，則應推薦選擇與城市環境相關的空間表達和空間分析案例教學。

3.4 增配實踐指導教師

研究生招生人數和選課人數的不斷增加，教師的實踐指導能力有限，課下的監督的精力有限，無法保證指導的效果和需要增配專門的實踐指導教師或者助教。

4 結論

環境GIS是一門實踐性很強的課程，為提升環境工程專業的研究生運用地理空間思維來解決實際環境問題的能力。通過分析環境GIS課程中存在的不足，提出改進措施，從而提高教學質量，為培養應用型、復合型高層次環境工程技術和項目管理人才提供保障。