人文地理與城鄉規劃專業地理信息系統課程實踐教學改革研究

周齡 于鳳永

摘 要：地理信息系統課程作為一門應用性較強的學科，需要加強實踐教學，以提升學生的實踐能力，培養出具有多元化素質的應用型人才。本文以赤峰學院人文地理與城鄉規劃專業為例，深入探討了地理信息系統課程的教學情況，通過優化課程結構、梳理教學資源、分析實踐教學重點、創新實踐教學模式、結合教學研究構建應用實踐教學環境以及探索思政教學內容等方面的探討，為人文地理與城鄉規劃專業地理信息系統課程的改革提供有力的指導。通過加強學生的實踐性和創新性，可以顯著提升以培養應用型人才為目標的地方本科院校的就業率。

關鍵詞：地理信息系統課程；實踐教學；赤峰學院

中圖分類號：G642.423? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2024）04-0082-05

作為一所綜合性本科高等學校，赤峰學院正在加快應用轉型的步伐，積極探索新的機制，建立高校、行業、企業和科研院所之間的聯合培養模式，以提升人才培養質量，推動學院高等教育體系的改革，為社會發展做出更大的貢獻。

赤峰學院資源環境與建筑工程學院擁有10多年的歷史，目前設置地理學、人文地理與城鄉規劃、人文地理學與城鄉規劃（AISEC）、土木工程、土木工程（ISEC）、建筑環境與能源應用工程6個本科專業，地理信息系統課程是其中部分專業的核心課程，也是學院課程的重要組成部分。地理信息系統是一門融合了地球科學、信息科學以及其他前沿領域的綜合性學科，它不僅可以幫助我們更好地了解自然環境，而且還能夠提供實用的技術支持。它廣泛應用于資源勘探、環境監測、城市規劃等領域。2020年自然資源部全面推進“一張圖”系統的建設，以GIS為核心，構建國土空間規劃信息平臺，以滿足國家發展的需求。在新的國家教育形勢下，為了滿足經濟與社會發展的需求，應該對實踐應用較強的地理信息系統進行課程改革，以“應用”二字為指導，全面提升教學水平，培養具有較強的社會適應能力和競爭力的高素質應用型人才，以此來體現時代精神和社會發展要求[1]。

隨著信息技術的發展，地理信息系統在城鄉規劃、區域規劃等領域取得了較廣泛的應用，而且高校GIS課程教學也引起了學界的討論[2]，1998年我國教育部增設了地理信息系統專業，后改為地理信息科學，目前全國有100多所高校開設了地理信息科學專業，地理信息系統作為一門應用技術與科學的課程在環境與資源領域的多個專業都有開設，其較強的實踐操作性成為該課程的亮點和學生走向工作崗位的必備技能，廣大高校教師對此有不同程度的研究，湖南農業大學資源環境學院謝紅霞等從人文地理與城鄉規劃專業角度對其實踐教學內容進行了研究探討；德州學院資源環境與規劃學院李洋洋等從地方型應用大學角度探討了該課程的實踐教學改革；西北農林科技大學陳濤等從農林角度研究了該專業的建設。由于不同高校均有其自身特點，對地理信息系統的認識不盡相同，因此對GIS本科生制定的教學內容也存在較大的差異，但將地理信息系統作為專業基礎課已達成共識，可見該課程的重要性[3]。隨著GIS技術的發展，高校GIS教育事業突飛猛進，隨之顯現的教學問題引起廣泛關注，但多數研究針對GIS專業，對于非GIS專業地理信息系統教學問題，尤其是實踐教學問題探討關注較少[4]。本文通過對赤峰學院非地理信息系統專業的地理信息系統課程的實踐教學改革進行深入研究，提出一些有效的解決方案與建議。

1 教學現狀

1.1 學時分配

地理信息系統課程作為專業基礎課于2010—2011學年第一學期開始開設，授課班級為08級人文地理與城鄉規劃本科班，總學時54學時，其中28學時為理論課，28學時為實踐課，2010—2011學年第二學期授課于08級地理科學班，從此之后GIS作為專業基礎必修課，在地理科學、人文地理與城鄉規劃和資源勘查專業開設，并且隨著社會應用需求的不斷發展變化，GIS技術在資源調查、環境評估、災害監測、交通運輸、空間選址、城鄉規劃等社會生活領域得到了廣泛應用，全國各高校在GIS專業和課程建設上都給予高度重視，我院GIS課程課時逐漸增多，從32學時增加到48學時，再增加到64學時，其中理論與實踐學時的分配是各占一半。

1.2 教學方法

在教授GIS課程10余年的經歷中，我們不斷探索和嘗試GIS課程理論和實踐技能課的多種教學方式和方法，并緊跟時代發展步伐，將社會日常應用GIS最新發展理念和應用方向融入課程中，以學生就業上崗必備技能為目標，結合所研課題，嘗試改變和運用新的教學方法講授本課程。GIS課程概括起來內容包括空間數據的定位、圖形數據的表達和屬性數據的管理。在每一學期課程開設中，在課程設計上將4學時連上，前2學時講授GIS理論基礎，后2學時進行實踐操作，這種授課方式能讓學生將所學理論和實踐結合起來，在掌握原理的基礎上進行上機實踐，進而解決實際的問題。

1.3 考核方式

在課程評定方式上，經歷過幾輪調整，從最初的閉卷筆試到筆試與機試結合，到現在的過程性考核，始終與學校發展相對應，與課程建設相對應。目前的過程性考核若干環節也在不斷調整變化中，以適應社會對人才的需求。

2 實踐教學面臨的重點問題

GIS課程匯集了多學科的知識，包括計算機、遙感、應用數學、信息科學和地理學，旨在培養學生的全面素質和創新能力。隨著墨子號衛星帶領的量子通訊、北斗衛星系統互聯網、大數據技術的迅猛發展，我國新一輪國土空間規劃迫切需要這樣一門科學和技術進行空間數據的管理、分析和制圖應用，如資源環境、區域規劃、災害預警和緊急救援等。GIS的發展速度驚人，應用范圍極為廣泛，其影響力也遠超其他地理學科。根據最新的調查結果，許多高校都將GIS課程納入了城市和農村規劃、地理信息系統等專業的教學內容。

GIS作為強有力的技術工具在新一輪國土空間規劃實踐需求中得以廣泛應用，是我校相關專業學生走出校園應必備的專業技能，可以在授課環節中將社會需求和課程內容設計結合起來，并從中探索全新的教學方法。人文地理與城鄉規劃專業開設地理信息系統課程的目的是讓學生在掌握城鄉規劃有關理論和技術的基礎上，繼續深入理解地理信息系統的相關知識，利用地理信息系統專業軟件，解決與人文地理與城鄉規劃相關的問題，培養學生利用地理信息系統這一工具分析和解決問題的能力[5]。GIS課程目前所要解決的重點問題是突破課本內容的局限，將當前最新應用發展需求融入課堂，將空間規劃視角從原來的二維拓展到三維至思維，將規劃與可持續發展理念、責任擔當、和諧價值、人生價值及創新設計結合起來。

3 教學改革對策與建議

在進行GIS課程教學改革中，最重要的環節是教學內容與社會最新應用相結合，以科技革命和行業發展為驅動，順應高等教育改革大勢，著力提高課程在人才培養中的基礎性作用[6]。從這個角度出發，在教學中將嘗試以下幾個層次的改革探索。

3.1 課程結構的優化和實踐教學的加強

地方性應用型本科院校在培養人才時，不僅需要注重理論課程，還必須充分發揮其專業特長，以滿足社會對應用型人才的需求。資源和環境領域的實踐性和應用性極強，因此，在地理信息系統的教學過程中，將實踐教學納入課程體系，以培養學生的專業技能，使他們具備將所學知識運用到實際工作和社會服務的能力至關重要。為了提高學生的學習能力和就業機會，需要不斷調整培養計劃和課時安排，并逐步增加實踐課的時間。過去3年里，GIS課程的課時從48調整至64，而實踐教學的課時則從原有的24調整至32，因此，在保持總體課時不變的前提下，實踐教學的比重應該進一步提高。對人文地理與城鄉規劃專業而言，可以全面開設獨立的GIS實踐教學課程。根據專業的不同，教學內容也會有所差異。在人文地理與城鄉規劃專業中，課程內容主要包括：數據收集、編輯、空間參照和變換，還有區域分析和規劃模擬，城鄉資源和環境規劃，以及人文經濟影響因素的研究。

3.2 教學資源的梳理

赤峰學院在積極建設赤峰大學的過程中，正加大師資隊伍、提升學科和專業發展建設，近幾年學校增加引進專業人才數量，提升專業人才崗位職級。師資隊伍是培養高素質人才的關鍵，是實現教育產業可持續發展的保證。資源環境與建筑工程學院擁有75位專業教師，其中擁有4位教授和21位副教授，為學院的發展提供了強大的支持；教師中有19位擁有博士學位，39位擁有碩士學位，這兩類教師的比例接近77%，教師們來自多個領域，為學院發展做出了重要貢獻。教師的年齡分布合理，學科和學緣結構優化，滿足教學需求。是一支規模適當、素質良好、富有活力、勇于創新、適應社會發展需要的高水平師資隊伍。

資源環境與建筑工程學院現有5個可支撐地理信息科學專業建設的基礎教學科研實驗室，包括遙感與地理信息系統實驗室、規劃與設計實驗室、自然地理綜合實驗室、土壤環境與植物營養實驗室、測量與數字化分析實驗室，具備可進行地質、測量、氣象、地圖遙感、水文類、土壤、環境等專業方向的科研及教學用的基礎及高端儀器設備，配備有ArcGIS、ENVI、ERDAS、eCognition、MapGIS、SuperMap等地理信息系統和遙感軟件，教學科研設備齊全，能夠滿足本科教學及科研需求。通過遙感與地理信息系統實驗室、赤峰市生態環境監測與保護院士專家工作站、國土空間規劃與地理信息系統研究所等平臺，積極從事教學研究和科學研究，在權威和核心刊物發表與地理信息科學相關或作為技術支撐的論文，申請國家級和省部級相關課題。

3.3 實踐教學重點的分析

GIS課程既是一門基本理論學科，又是一門應用性較強的技術學科，因此在教學中必須非常重視實踐，加強學生工程能力、實踐能力和創新能力的培養[7]。通過全面深入探索，為GIS課程的理論和實踐教學提供了有力的支持和保障。

學院教師以地理信息系統作為當前熱門就業方向，精心挑選授課內容，將重點放在GIS理論的實踐應用上，并且盡可能地滿足GIS課程的深入性與復雜性，具體實踐教學內容如表1。人文地理與城鄉規劃專業的學生應該掌握空間數據采集、編輯、維護和管理的基本技能，并能夠將所學知識應用到實際的數據分析中，包括空間分析的基本概念、技術流程以及數據處理的實踐操作等。在教學過程中，將重點放在培養學生對GIS分析工具的熟練使用，以及將其應用于實際規劃中的能力，而非僅僅局限于復雜的空間算法和技術。除了制作專題圖、進行3D分析和簡單建模外，還應該深入探索大數據發現和數據挖掘技術，并且加強對遙感基礎知識的學習和掌握。教學方法采用豐富的圖像內容以及圖標信息，利用多媒體進行教學。在教學過程中加強課堂約束力，改善教學氛圍，引導學生自主學習，促進學生全面發展。

3.4 實踐教學模式的創新

3.4.1 實行多層次教學法

將學生劃分為三個層次：基礎理論、實踐操作和項目設計，讓每位學生都發揮出最大的潛力并從中受益。學生們按照自己的喜好，將課程安排好，然后通過小組合作的方式，一起完成相關的任務。為了更好地滿足教學的需求，基本理論組將重點關注GIS的基本理論、基本知識和基本技術方法，并采用閉卷考試或提交學習筆記和GIS相關論文的方式進行考核；軟件應用組學生需要熟悉一至兩個GIS專用軟件的基本應用知識，可以熟練地使用它們處理地學中的復雜問題，并可以制作基本的圖形，為更好地考核學生的水平，還需要設置上機實驗的課程，考核方法主要是制作專門的地理專題圖形；項目設計組旨在考察學習者的綜合技能，如使用GIS工具軟件、團隊合作、協同創造等，以及提供項目成果材料的技能。

教學方式上重視對學生思想和創新能力的訓練，運用問題和小組討論的方式，改變了學生死記硬背的思維習性，以培養學生的學習興趣，并調動了學生的學習激情。在課程實施中，給學生留出一部分的想象空間，并指導學生獨立思維，培養學生的創造思維。

3.4.2 強化案例教學法

20世紀初，哈佛大學推出了案例教學法，旨在幫助學員更好地掌握知識，將日常生活中的經歷、事件、矛盾等進行典型化，并將其轉換為可供學習者進行深入思考、分析、探索、決策的案例，從而增強學習者的分析、解決問題的能力。通過案例教學法，學生們不僅會更加熱衷于GIS，而且還會更加熟練地運用它來分析、解決復雜的現實問題。通過實施GIS案例教學，將基本概念和操作融入一個有序、多樣的案例體系中，以此來構建一個完整的教學過程，使學習者能夠更加深入地理解、掌握和運用GIS技術，從而提高學習效果。教學方法上使用問題創設方法，激發學生GIS課程的學習興趣，小組討論的教學方法，激發學生的學習思維，促進學生之間的交流，構建和諧的課堂氛圍。

3.5 教學研的結合

隨著中國城市化的推進和地理信息產業的迅速發展，各地對具備高素質的應用型人才的需求日益增長。作為一個具有創新精神的應用型本科院校，校企合作至關重要，積極推進產教學的融合，不斷擴大實踐教學的范圍，并利用GIS技術，讓學生在企業、政府機構、社區、企業等多個領域獲得更多的實踐機會，從而提升他們的實踐技能。

GIS作為一門與資源環境領域溝通的語言，是一種深入探索、發掘、分析、評估的有效工具，在學習過GIS的基礎理論、基礎知識以及實用技能之后，通過實踐活動的探索，使學生深刻地意識到GIS的重要性[8]，并且激發他們的學習熱情。教法方法采用實際操作法，讓學生進入到教師的科研課題任務環節中，完成部分專業領域的工作，學生將所學知識與實踐結合起來，為學生走進工作崗位奠定理論和實踐基礎。

3.6 創造應用實踐教學環境

通過參加學科競賽，不僅能夠深入研究課程的基礎知識，還能夠把握最新的專業發展動態，并且能夠在實踐中運用。采用“以賽促學”學科競賽的方式，可以有效激發學生的學習熱情，讓他們從被動學習轉變為主動學習。資源環境與建筑工程科學院致力于GIS/RS技術的發展，并設立了兩個全國性的認證考試點，即GIS應用水平、MAPGIS工程師認證，以滿足學生的學術需求，并且為他們的專業實踐、職業發展提供良好的環境。

學生的參賽（如GIS應用技能大賽和MAPGIS工程師考試）成績也能反映教學的合理性。打造一個能夠實現信息快速傳遞、培養具有實際應用能力的人才、實現產教學研一體化、并能夠進行大規模協作的校企合作項目環境。

近年來，隨著地理信息技術的飛速發展，對于應用型人才的需求也在不斷攀升，因此，作為一所地方性的高等院校，要更加注重培養這一領域的人才，并且積極推進實踐教學與實習活動的開展。隨著時代的發展，通過頂崗實習、寒暑期兼職等方式，不斷擴大校外實訓基地，為企業和事業單位提供更多的實用型人才。資源環境與建筑工程學院與中地數碼集團、赤峰市華地方圓規劃設計院、清華同衡規劃設計院、赤峰市自然資源局共建的“人才培養工程”，根據協議共建單位負責向下屬企事業單位推薦學生完成專業實習、生產實習和畢業生就業工作。為了更好地幫助人文地理與城鄉規劃的學生，組織他們到相關實習基地進行實習，打破傳統的分散式實習方式。通過擴大實訓基地，為學生提供了更多的實際操作機會，并為他們的專業發展打開大門。

3.7 思政教學內容的探索

地理信息科學專業以其特有的時空表達與空間分析功能為“思政進課堂”提供了廣闊平臺[9]。

3.7.1 責任擔當和感恩社會

培養學生應用現代高科技技術，綠色環境可持續發展理念及富有情懷的全局系統思想。通過案例分析，培養學生一絲不茍的工作作風和責任擔當精神，技術精湛的工匠精神，體悟勞動付出的辛苦，培養大學生學會理解和感恩社會的思想意識。

3.7.2 圖是簡練的宇宙

在GIS理念與思維引導中，理解圖是簡練的宇宙，宇宙無一不是由圖形描述簡單的幾何，囊括了復雜萬象，生活的幾何體現了極致之美。我們的生活處處以幾何為支撐，這是自然界本身的規律法則，GIS的世界給我們帶來了方便、舒心和快樂，通過案例的演示，激發學生的學習興趣和熱愛的情趣。

3.7.3 圖是凝縮的文明

圖形元素是表達萬物形態、原理、結構的基本要素，在建設、設計物質世界的同時，人是主宰，符合自然規律、珍惜生命、熱愛環境、和諧相處是所有人應該遵循的發展理念，人類的包容品質是我們古圣先賢的美德，在建設物質世界過程中，充分體現了這一點，通過案例分析，發現在我們生活的周圍，時時處處體現著包容和奉獻。

3.7.4 創新設計思政元素

通過先進的計算機制圖技術，潛移默化培訓學生的創新精神和不忘初心的責任價值，通過創作產品，我們可以展現創造美好未來的愿望，展現設計者的勞動價值及成果的使用價值，以及設計者的人生價值。

4 結語

地理信息系統不僅僅是一門技術，更是將當下的社會發展和資源環境聯結起來的橋梁，因此，為了讓這門具有重要實際意義的課程更好地發揮作用，教師們必須不斷嘗試多種有效的教學模式，在不斷更新教學內容的基礎上，著力于探究本專業的社會實踐應用，并且強調實踐教學的有效性，努力提升實踐教學的質量，從而使課程教學體系得到優化，最終達到培養應用型人才的目的，這也是當前地方高校創新發展的方向。

參考文獻：

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