地理科學專業中GIS課程教學方法探討

摘 要:地理信息系統已經成為很多專業的專業基礎課，針對不同的專業，課程教學與實踐的側重有很大的區別。探討了GIS在地理科學專業中的教學方法，對地理科學專業的學生學習GIS以及目前教學過程中存在的問題進行了探討，并提出了一些針對性的解決方法。

關鍵詞:地理科學;GIS;教學方法;實踐教學

中圖分類號:G64

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)19-0259-02

0 引言

地理信息系統(Geographic information systems，GIS)是利用計算機技術實現地理信息采集、管理、分析和表現地理空間數據(Geo-spatial data)的系統，實現空間決策支持。地理信息系統的定義是由兩個部分組成的。一方面，地理信息系統是一門學科，是描述、存儲、分析和輸出空間信息的理論和方法的一門新興的交叉學科;另一方面，地理信息系統是一個技術系統，是以地理空間數據庫(Geospatial Database)為基礎，采用地理模型分析方法，適時提供多種空間的和動態的地理信息，為地理研究和地理決策服務的計算機技術系統。

1 GIS與地理教學

既然GIS是地理科學專業的一門專業必修課，與地理科學有著千絲萬縷的聯系。

1.1 GIS課程的特點

(1)GIS是多學科集成、滲透性強的學科。作為一門交叉性強的學科，還需要有厚實的計算機，地理，數學，測繪等學科知識作為鋪墊。

(2)GIS是理論性和應用性并重的學科。GIS理論與GIS技術并存，理論需要技術的支撐，技術需要在理論的基礎上改進。

(3)GIS具有發展速度快，內容更新快的特點。

GIS經歷了實驗室GIS、企業化GIS和社會化GIS三個發展階段，社會化的GIS以廣泛提供地理信息服務為其特征，GIS應用和其他應用緊密結合在一起，已經成為人們日常生產和生活不可分離的一部分。

1.2 GIS在地理教學中的地位

地理學是一門研究人類賴以生存的空間科學。由于地球表面具有非均一性、空間變化的復雜性，又由于地表上的事物極其多樣，所以地理學的研究對象極為復雜。對于地理學家，以下三個問題是最基本的:(1)地理空間中地理現象發生的地點;(2)現象的特征;(3)各種現象之間的空間關系。要回答這些問題，地理學家必須處理各種描述地理現象的地理數據，而這些數據的最大特點是具有空間位置。因此，在地理研究中，形成了具有悠久傳統歷史的空間分析理論與方法，它為地理信息系統提供了有關空間分析的基本觀點與方法，成為地理信息系統的基礎理論依托。而地理信息系統的發展也為地理問題的解決提供了全新的技術手段，并使地理學研究的數學傳統得到充分發揮，地理信息系統的產生和發展與地理學有著十分密切的關系。

1.3 課堂教學內容

對于從未接觸地理信息系統理論、技術的地理本科學生來講，對地理信息系統這門課可以說腦子是空白的。在第一堂課上就要把這個名詞給學生講解清楚，并把地理信息系統的產生由來、發展過程及主要是用來解決和回答那些問題一一給學生介紹明白。

對于地理信息系統這門課程，我們給學生建立一個整體的概念，即建立一條主線，并沿著這條主線進行逐次分解教學。而且還要在講課過程中穿插更加易懂的實例來進行解釋。例依據地理信息系統的內容，我們可以將GIS生產過程簡單的用一個示意圖來表示。如圖1能夠較好反映整個地理信息系統的縱橫脈絡，按照這個框圖能夠使講課思路條理清晰，可以引導學生沿著這條主線，明白各部分的內容、目的、聯系與區別，正確把握本門課程的結構知識。除了用這樣的框圖外，還需要引進一個實例來講解，比如我們要劃分旅游景區的是否開放區域，我們可以在框圖的基礎上，用實例來進行講解。

1.4 多媒體與傳統方式相結合進行課堂教學

現代化教學設施的應用確實能為教學提供一些傳統教學方法不可比擬的優勢，可以減少大量的板書時間，大大增加教學內容，可以使一些教學內容更加生動、形象和直觀，可以通過圖、文、聲、像等多種方式同時刺激學生的視覺、聽覺和觸覺等多種感官，提高學生的接受和理解能力。一方面，現代化教學方法和傳統教學方法有機結合。

課堂授課時，應根據授課內容，選擇多樣合理的表達方式，以提高效果。課堂上一味地追求使用現代化的教學設施，將課堂講授內容不加區別地用投影儀顯示，時間一長，就會使學生眼睛疲勞、感覺單調乏味;因此，對于需要掌握的推導過程，用傳統的手工方法，減緩授課節奏，可以使學生印象更深，效果更佳。另一方面，現代化教學手段的應用易劃整為零。課堂上要把握好各類教學手段的使用方法和方式.

對于一些應用模型，算法之類，我們還需要用傳統的方法進行推導。但是在展示一個GIS的功能應用就可以用多媒體，更加形象生動。

1.5 GIS技術的實際應用

GIS技術的應用，狹義來講，GIS的軟件操作，也是地理課程教學中不可替代的重要組成部分。應用GIS技術手段解決地理學問題，是地理學研究方法上的一次質的飛躍。近年來，隨著計算機技術特別是軟件技術的發展，GIS已經與其它技術相融合成為一門綜合性的技術。GIS的教學不僅僅是讓學生了解一些理論和發展趨勢，更重要的是讓學生通過更多的實踐學習，培養自己利用現代高科技技術手段獲取地理信息、運用地理信息、處理地理信息的能力，為今后的工作和研究作技術上的準備，因此GIS實踐教學是課程教學中不可替代的重要組成部分，其課堂實驗教學時數應該占到總課時的三分之一甚至于一半以上。

實習具體內容有:(1)GIS工具型軟件的使用和基本操作練習(可以選擇多個軟件，讓學生進行分析比較它們的異同);(2)空間數據的采集和編輯(針對不同的數據源進行采集);(3)空間數據結構的轉換和多源空間數據的融合;(4)屬性數據庫的建立;(5)簡單地理信息查詢系統的建立;(6)設計與建立用戶界面和簡單應用系統(將計算機編程語言與GIS工具軟件相結合)。

我們在教學中可以采取理論與實踐相結合，采取演示驗證實驗教學法。也就是理論課的教學和實踐課的教學穿插進行，這種實驗教學方法一方面是教師的演示教學使學生初步了解使用技術的基本步驟和方法，另一方面是學生自己多操作、多運用，驗證教師的使用技術，訓練最基本的實驗方法和技能，最終達到熟能生巧。這樣可以使學生更好的理解GIS的基本理論、基本知識和基本的技術方法，熟悉GIS工具軟件的使用和操作方法。同時也培養了學生的學習興趣。

2 GIS教學中存在的問題

2.1 從學生方面

學生對于理論知識總是有種恐懼感，覺得這些知識過于晦澀難懂，或者由于太抽象，很難運用于實踐，于是忽視了對理論知識的掌握。在剛開始學習一門新的課程時，由于新鮮感的原因，會對課程產生濃厚的興趣，但在經過一段時間后，特別是當這門課程理論知識很多，比較抽象難懂時，學生往往會逐漸失去學習的興趣。作為一門多種學科交叉的課程，地理信息系統中大量的理論知識涉及了測量學、地圖制圖學、計算機科學、地理學、管理科學、數學等。大部分理論知識難免枯燥，晦澀難懂。

2.2 對老師而言

現在學校的地理專業基礎課程設置存在缺陷。地理信息系統的邊緣性與交叉性意味著其教學過程離不開相關學科基礎理論的支撐，GIS的基礎理論涉及計算機專業、測量遙感專業和地理專業。

計算機科學與計算機應用是所有從事理工科專業的學生都必須學習的課程，在GIS系統開發方面具優勢;測繪遙感專業在數據獲取、處理、加工和顯示方面有測繪和制圖的優勢，在GIS建立數據庫，保證數據質量方面有特色;地理專業在GIS空間分析、綜合決策等方面有自己的長處。

地理專業基礎課設置體現了地理學綜合性與區域性的學科特點，開設了與GIS直接相關的高等數學、統計學、地圖學與遙感技術等專業基礎課，為GIS課程教學打下前期基礎。當前存在的關鍵問題是這些基礎課程安排的課時偏少，實驗課時更少，達不到GIS課程教學的基本要求，尤其是計算機專業課程，沒有開設基礎語言、數據庫技術、多媒體技術和網絡技術等基礎理論課，很難掌握GIS的基本原理，更本談不上系統開發。此外，忽視GIS課程與專業基礎課的銜接，排課先后順序倒置。

3 教學反思

不同于GIS專業的學生，地理科學本科學生學習GIS似乎是憑空蓋樓，不要地基只要高層。因此，我們只能盡最大努力讓學生去理解去應用。

3.1 多與學生進行溝通

由于GIS固有的特點，在教學過程中教師與學生必須進行多方面的溝通，比如，可以采用錄象、網絡、E-mail、BSS等方式實現師生交流，讓教師可以得到學生的反饋意見，及時的調整教學方案。用學生更加易懂的方式進行講解。

3.2 采用啟發式的教學方式

在教學過程中要想方設法調動起學生的學習積極性，提高他們的學習興趣，使學生變被動學習為主動學習。通過運用多種教學方式，比如啟發式教學，這是一種鼓勵學生提出問題，思考問題的方法。在啟發式教學中，教師用通俗簡單方法啟發學生，讓學生建立一定的自信心，不被問題嚇倒，不怕失敗，并嘗試去分析問題，解決問題。

3.3 重視實驗環節

學習地理信息系統課應重視實習環節，可以說實習環節組織的好壞直接影響學習的效果，切實摒棄重理論、輕實踐的錯誤教學思想，否則學生對地理信息系統的理解僅停留在一個感性認識上。

3.4 教學過程多采用形象化的例子

教學過程多采用形象化的例子，這也是教GIS幾年來學生最大的期望，特別是針對我們地理科學學生高中學習的文科，大學歸到理科以后，對他們來說最大的難點。了解到學生學習的興趣點，在教學過程中多用形象化的例子，收到了很大的效果。

3.5 做到及時總結

在教完一屆學生后，要將這門課的知識進行歸納、捋順，找出教學中存在的不足及需要改進的地方，了解學生對本門課反映的熱點問題、難點問題，為以后教學的改進奠定基礎。

4 結語

針對目前GIS教學過程中存在的問題進行了探討，并且提供了一些可以借鑒的經驗。在教學過程中不斷探索新的方法，特別是適合地理本科學生學習的教學方法，是一個持續的過程。在總結經驗學習先進知識的基礎上進行歷練。相信地理本科的學生也一樣會學好GIS。

參考文獻

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[3]向衛俊.高師地理專業GIS實踐教學的探討[J].湘潭師范學院學報(自然科學版)，2003，3(9):98-101.