“地理信息系統(tǒng)原理”課程教學(xué)改革與探索

劉賽艷 解陽陽，2

1.揚(yáng)州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院 江蘇揚(yáng)州 225009；2.揚(yáng)州大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)村水利研究院 江蘇揚(yáng)州 225009

一、概述

“地理信息系統(tǒng)原理”是水文與水資源工程專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課，兼具理論性、實(shí)踐性和技術(shù)性，主要介紹地理信息系統(tǒng)的基本原理、基礎(chǔ)理論及應(yīng)用方法。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠理解并掌握地理信息系統(tǒng)的基本理論和技術(shù)方法，掌握空間數(shù)據(jù)庫的理論和相關(guān)技術(shù)、空間分析的原理與分析方法。筆者采用的教材是由華一新、張毅、成毅等老師編著的《地理信息系統(tǒng)原理》第二版[1]，相關(guān)的參考教輔資料為康玲主編的《理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用》(高等學(xué)校水利學(xué)科專業(yè)規(guī)范核心課程教材·水文與水資源工程)。筆者根據(jù)近年來的教學(xué)實(shí)踐過程，根據(jù)課程特點(diǎn)和教學(xué)現(xiàn)狀，深入思考并探討了該課程教學(xué)改革工作面臨的主要問題和解決途徑，以期有效組織課程教學(xué)、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、積極提升教學(xué)效果，并為嚴(yán)峻復(fù)雜形勢(shì)下[2]的同類課程改革創(chuàng)新提供一些參考和借鑒。

二、課程特點(diǎn)

“地理信息系統(tǒng)原理”是一門典型的交叉性學(xué)科，綜合了地理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、測(cè)繪學(xué)、地圖學(xué)、管理學(xué)、信息科學(xué)等多學(xué)科的知識(shí)，因此只有在對(duì)相關(guān)課程或?qū)W科有一定了解的基礎(chǔ)上才能夠更深刻地理解本門課程[3]。課程內(nèi)容覆蓋面廣(如下表1所示)、知識(shí)點(diǎn)多、理論性強(qiáng)，涉及較多的概念和專業(yè)術(shù)語，由于這些概念和術(shù)語之間通常關(guān)聯(lián)性較弱、學(xué)術(shù)性較強(qiáng)，尤其很多概念或術(shù)語都是由英語直譯過來的，因此不易被理解和掌握，在相當(dāng)程度上打擊了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。比如，第3章中地理空間數(shù)據(jù)的概念模型有：對(duì)象模型、場(chǎng)模型和網(wǎng)絡(luò)模型。場(chǎng)模型中的“場(chǎng)”在漢字中往往表示為“場(chǎng)所、場(chǎng)地或某一個(gè)過程”，但是在該門課程中：場(chǎng)模型表示把地理空間中的現(xiàn)象作為連續(xù)的變量或體來看待，如大氣污染程度、地表溫度、土壤濕度、地形高度以及大面積空氣和水域的流速和方向等。不能直觀理解為某個(gè)場(chǎng)地的模型或者某個(gè)模型運(yùn)行過程，相較而言，此概念較為晦澀難懂。整門課程中諸如此類的概念和術(shù)語較多，不僅加大了學(xué)生理解課程的難度，而且容易打擊學(xué)生的自信心，削弱學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

其次，課程抽象性較強(qiáng)，內(nèi)容相對(duì)松散，章節(jié)自成體系，內(nèi)在邏輯不明顯，進(jìn)一步加大了教學(xué)的難度，導(dǎo)致難以實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化。此外，課程內(nèi)容復(fù)雜且較深，比如地圖投影變換、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型、數(shù)據(jù)編碼方式、空間數(shù)據(jù)處理等，往往存在著較多復(fù)雜難懂的公式和邏輯推理，綜合性和理論性都較強(qiáng)，這就要求學(xué)生必須具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和較強(qiáng)的理解能力，才能夠?qū)⒊橄蟮脑砼c實(shí)踐應(yīng)用貫通起來。

此外，該門課程雖然為水文與水資源工程的學(xué)科基礎(chǔ)課程，但是涉及水文與水資源工程專業(yè)相關(guān)方面的知識(shí)和技術(shù)較少。如下表所示，課程僅在第9章簡(jiǎn)單地介紹了地理信息原理在水文及水資源領(lǐng)域的應(yīng)用，在課時(shí)緊湊的情況下，想要深入講解一些相關(guān)知識(shí)和應(yīng)用，也顯得心有余而力不足。這就導(dǎo)致理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用存在“兩張皮”的現(xiàn)象，即理論不能較好地指導(dǎo)專業(yè)相關(guān)實(shí)踐活動(dòng)，實(shí)踐也不能進(jìn)一步促進(jìn)理論知識(shí)的消化和吸收。如果要達(dá)到課程目標(biāo)和學(xué)習(xí)效果，就需要學(xué)生花費(fèi)更多的課外時(shí)間去進(jìn)一步了解和學(xué)習(xí)，也進(jìn)一步反映和說明理論課程效果不能達(dá)到預(yù)期。

課程教學(xué)章節(jié)和教學(xué)內(nèi)容表

三、課程線上線下教學(xué)現(xiàn)狀

(一)課時(shí)設(shè)置不合理，重點(diǎn)難點(diǎn)不突出

根據(jù)揚(yáng)州大學(xué)水文與水資源工程專業(yè)培養(yǎng)方案，“地理信息系統(tǒng)原理”課程理論教學(xué)為32學(xué)時(shí)，而這其中還包含兩次教學(xué)實(shí)驗(yàn)課。一是課程內(nèi)容多且雜、課時(shí)卻相對(duì)較少(見上表)，課程重點(diǎn)難點(diǎn)不突出，也沒有相對(duì)多的時(shí)間理解消化，只能囫圇吞棗一帶而過。二是這門課實(shí)踐性和技術(shù)性很強(qiáng)，僅僅依靠有限的課堂講解和屈指可數(shù)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，難以滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需求，理論與實(shí)踐不能緊密結(jié)合，也使得抽象的理論教學(xué)效果受到一定的影響。三是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，課程多是通過屏幕共享方式、直播課堂或者播放相關(guān)視頻演示，然后同學(xué)們只需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)，進(jìn)行簡(jiǎn)單操作即可，不涉及到進(jìn)一步地探索和深入學(xué)習(xí)；尤其是線上教學(xué)期間，不能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，無法保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，對(duì)提高學(xué)生相關(guān)技能和綜合能力有一定負(fù)面影響。

(二)課程教學(xué)方法單一，教學(xué)資源更新不足

“地理信息系統(tǒng)原理”課程教學(xué)主要采用傳統(tǒng)的課堂講授法進(jìn)行授課，學(xué)生自主思考、自主學(xué)習(xí)意識(shí)較弱。作為一門實(shí)踐性和技術(shù)性較強(qiáng)的課程，機(jī)械式的教學(xué)、枯燥無味的理論知識(shí)以及簡(jiǎn)單的演示實(shí)驗(yàn)往往難以實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的融會(huì)貫通。其次，除了課堂教學(xué)和專門的答疑時(shí)間外，師生間互動(dòng)性不足。尤其是線上課程隔空教學(xué)，課堂節(jié)奏比較單一，導(dǎo)致師生之間、學(xué)生之間、同伴之間無法有效交流互動(dòng)，學(xué)生不能深入思考。課程結(jié)束后，師生間也大都是簡(jiǎn)單互動(dòng)，無法了解具體的學(xué)習(xí)狀況。因此，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，難以達(dá)到理想的教學(xué)效果。第三，隨著地理信息技術(shù)發(fā)展迅速、更新?lián)Q代快，學(xué)科前沿知識(shí)呈爆炸式增加，然而“地理信息系統(tǒng)原理”課程沿用的多是“十五”或“十二五”時(shí)期的教材，教學(xué)內(nèi)容更新明顯不足，導(dǎo)致所學(xué)知識(shí)與應(yīng)用實(shí)踐脫節(jié)，不利于學(xué)生今后發(fā)展。

(三)師資隊(duì)伍建設(shè)不足，難以保證教學(xué)效果

“地理信息系統(tǒng)原理”課程師資隊(duì)伍主要由青年教師組成，教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足，往往使得他們對(duì)課程教學(xué)難點(diǎn)和重點(diǎn)把握不全面。其次，作為一門學(xué)科基礎(chǔ)課程，承擔(dān)教學(xué)任務(wù)的教師不乏非地學(xué)專業(yè)出身的青年教師，本身地學(xué)知識(shí)背景的不足，使得他們對(duì)于課程的認(rèn)識(shí)多停留在學(xué)習(xí)層面，加之缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，往往會(huì)陷入照本宣科的理論教學(xué)境地。尤其是線上教學(xué)缺乏和學(xué)生面對(duì)面的交流和互動(dòng)，進(jìn)一步加劇了課堂教學(xué)的枯燥無味，從而導(dǎo)致學(xué)生參與性和積極性不高、教學(xué)效果差。

(四)學(xué)生功利性的學(xué)習(xí)觀，導(dǎo)致課程學(xué)習(xí)的重視度不足

現(xiàn)今00后的大學(xué)生是伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展而成長(zhǎng)的新興一代。研究表明[6]，受互聯(lián)網(wǎng)普及和傳播的多元文化影響，00后的大學(xué)生具有發(fā)散、形象、直覺等的新思維模式。同時(shí)，受應(yīng)試教育的影響，他們的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)往往具有較強(qiáng)的功利性和現(xiàn)實(shí)性[5]，加之就業(yè)壓力的影響，導(dǎo)致學(xué)生們的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)大多與近期目標(biāo)相關(guān)聯(lián)，比如順利通過課程考試、獲得獎(jiǎng)學(xué)金或榮譽(yù)稱號(hào)、順利畢業(yè)或就業(yè)，缺乏對(duì)學(xué)習(xí)的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃。這也使得同學(xué)們對(duì)枯燥無味的理論教學(xué)產(chǎn)生不良情緒，課堂抬頭率不高，多沉迷于短視頻或社交媒體。尤其是線上教學(xué)期間進(jìn)行隔空學(xué)習(xí)，很多同學(xué)雖然在上網(wǎng)課，但是缺乏對(duì)課程學(xué)習(xí)的重視程度和嚴(yán)謹(jǐn)性，大都抱著考前突擊學(xué)習(xí)，課程順利通過即可的學(xué)習(xí)態(tài)度，缺乏對(duì)課程重要性的理解和長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，難以達(dá)到理想的課程教學(xué)目標(biāo)。

四、改革的措施和方法

針對(duì)“地理信息系統(tǒng)原理”課程教學(xué)現(xiàn)狀，提出以下改革措施和方法：

(一)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，合理安排教學(xué)內(nèi)容

調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，合理安排教學(xué)內(nèi)容主要包括這兩個(gè)方面的改進(jìn)。第一，根據(jù)教學(xué)效果，合理安排理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，同時(shí)修改教學(xué)大綱，增加專門的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合、適時(shí)穿插，讓學(xué)生在實(shí)踐過程中深化理論知識(shí)的理解，提高學(xué)習(xí)效率、提升教學(xué)效果。第二，根據(jù)課程定位，厘清課程與其他專業(yè)課之間的關(guān)聯(lián)性，梳理知識(shí)架構(gòu)，突出教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)，尤其注重地理信息系統(tǒng)在水文及水資源領(lǐng)域的應(yīng)用和實(shí)例分析，比如可設(shè)置流域水系提取、流域空間分析等相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，讓同學(xué)們實(shí)際操作，加深學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)和課程應(yīng)用的理解，充分發(fā)揮課程在專業(yè)人才培養(yǎng)中的作用。

(二)豐富教學(xué)手段，優(yōu)化考核模式

突破傳統(tǒng)教學(xué)模式，充分發(fā)揮多媒體教學(xué)優(yōu)勢(shì)，結(jié)合專業(yè)圖片、音頻、視頻等影像資料，豐富教學(xué)手段，增加“地理信息系統(tǒng)原理”課程的趣味性和藝術(shù)性。同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生收集和閱讀相關(guān)文獻(xiàn)資料，分享并展示對(duì)課程相關(guān)內(nèi)容的理解和看法，課堂內(nèi)外注重學(xué)生創(chuàng)新思維的鍛煉，真正做到以學(xué)生為中心，提高學(xué)生學(xué)習(xí)自主性，提高學(xué)生創(chuàng)新能力。其次，還可以根據(jù)00后大學(xué)生的思維活躍的特點(diǎn)，開展“翻轉(zhuǎn)課堂”等教學(xué)實(shí)踐，鼓勵(lì)同學(xué)們自己動(dòng)手搜集相關(guān)材料，并對(duì)某個(gè)章節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行講解，不僅可以激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，還可以提升同學(xué)們收集材料以及當(dāng)眾講演的能力，達(dá)到以講促學(xué)、以講促教、以講促內(nèi)在提升的積極效果。第三，課程結(jié)束后，還可以請(qǐng)同學(xué)們參與相關(guān)教學(xué)反饋調(diào)查，請(qǐng)同學(xué)積極建言，為課程的講解提供自己的思路，也進(jìn)一步促進(jìn)教師思考，如何有效教學(xué)過程。此外，要優(yōu)化考核方式，注重綜合素質(zhì)考核。例如，課程考核方式可以采用“平時(shí)到課率+課程筆記+課后習(xí)題+實(shí)驗(yàn)操作演算+課程個(gè)人展示(表現(xiàn))+期末閉卷考試成績(jī)”相結(jié)合的方式，最終通過加權(quán)平均得到學(xué)生課程成績(jī)。既保證了到課率，又考查了學(xué)生理論和實(shí)踐知識(shí)掌握程度。

(三)加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，更新教學(xué)內(nèi)容

首先，可以通過組織觀看教學(xué)比賽視頻、青年教師試講課、老中青教師結(jié)對(duì)指導(dǎo)以及教學(xué)過程中教學(xué)督導(dǎo)巡視等手段，積極提升青年教師教學(xué)實(shí)踐、豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。其次，實(shí)施“走出去”和“引進(jìn)來”雙向政策：加強(qiáng)院校交流、共享教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、探討教學(xué)改革方式，并且引進(jìn)相關(guān)地學(xué)專業(yè)人才，促進(jìn)課程師資隊(duì)伍建設(shè)。再次，積極組織教學(xué)團(tuán)隊(duì)開展相關(guān)教學(xué)研討，把握課程最新發(fā)展動(dòng)向、及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容。第四，深入挖掘課程思政元素[4]，大力開展“地理信息系統(tǒng)原理”課程線上線下(Off-Line to On-Line，O2O)混合教學(xué)模式[5]，積極應(yīng)對(duì)嚴(yán)峻復(fù)雜形勢(shì)下可能面臨的教學(xué)困境，提升教學(xué)效果，促進(jìn)培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的高素質(zhì)人才。

結(jié)語

青年興則國(guó)家興，青年強(qiáng)則國(guó)家強(qiáng)，青年成長(zhǎng)則國(guó)家成長(zhǎng)。嚴(yán)峻復(fù)雜形勢(shì)時(shí)期，如何提高教學(xué)質(zhì)量、保證教學(xué)效果、培養(yǎng)高素質(zhì)人才是高校教育面臨的主要困境。作為高校教師，不僅要清醒地意識(shí)到課程教學(xué)面臨的問題，積極探索并提出相應(yīng)的改革措施，同時(shí)也要不斷學(xué)習(xí)，更新專業(yè)知識(shí)，提高個(gè)人教學(xué)和科研水平，積極踐行為黨育人、為國(guó)育才的使命。