GIS 專業地理基礎類課程教學內容的改革

安聰榮

(中國石油大學 (華東)地球資源與信息學院,山東青島 266555)

GIS 專業地理基礎類課程教學內容的改革

安聰榮

(中國石油大學 (華東)地球資源與信息學院,山東青島 266555)

地理基礎類課程為地理信息系統 (GIS)提供了有關空間分析的基本觀點與方法,是GIS專業基礎課程。根據地理基礎類課程的特點,研究符合課程發展規律及適應GIS技術應用需求的新型教學模式,將大大促進地理信息技術的推廣與普及。

GIS;地理基礎類課程;教學改革

地理信息系統 (Geographic Information System)專業雖自上個世紀九十年代末才誕生,但卻在這十余年間得到了迅猛的發展,目前已有眾多高校經過教育部批準,依托原有的地理學、地質學、建筑規劃、礦山冶金、環境學、農林、計算機科學、測繪工程或其它學科建立了此專業。由此可見,GIS是集地理學、計算機科學、測繪學、空間科學、信息科學和管理科學等學科為一體的邊緣學科,它的發展和應用具有多學科交叉的顯著特征,其中地理學中的空間分析正是GIS的核心,它為GIS空間數據建模和引導空間分析提供了理論、方法和思路,因而成為GIS的核心學科[1]。

從目前我國高校GIS教育的現狀來看,雖然已有了一定的基礎,但是對地理基礎類課程的講授仍大多簡單承襲地理學專業中該類課程的教學內容和教學方式,并且還普遍存在課程教材缺乏、實踐教學滯后等問題。這種教學特點極大地加重了學生學習負擔,同時又無法有效地體現與GIS專業的聯系。因此,現行的該類課程的教學模式已不適合高等院校GIS專業的教學要求,設法提高我國高校GIS專業地理基礎類課程的教學質量已是亟待解決的問題。

本文在介紹地理基礎類課程對于 GIS專業人才培養重要性內容的基礎上,結合我國 GIS專業教育的現狀,提出部分觀點和建議,以期促進我國GIS專業建設的發展與人才的培養。

1 GIS專業中地理基礎類課程及其地位

1.1 地理學與GIS

GIS具有典型的多學科交叉特性,包括地理基礎類、測繪遙感與地圖類、計算機與信息技術類、地理信息類、應用領域知識類。鄔倫等在《GIS原理、方法與應用》一書中對GIS與地理學的關系進行了詳細的論述,認為“自然界與人類存在著深刻的信息聯系,地理學家所面對的是一個形體的,即自然的地理世界,而感受到的卻是一個地理信息世界。地理研究實際上是基于這個與真實世界并存而且在信息意義上等價的信息世界,GIS以地理信息世界表達地理現實世界,可以真實、快速地模擬各種自然的過程和思維的過程,對地理研究和預測具有十分重要的作用”[2]。換言之,地理學為 GIS提供了有關空間分析的基本觀點與方法,是GIS的基礎理論依托,而GIS的發展也為地理學問題的解決提供了全新的技術手段,并使地理學研究進入了更深、更廣闊的領域。由此可見,地理基礎課程在GIS本科人才培養課程體系中處于基礎核心的位置,目前我國很多高校如武漢大學、中國石油大學(華東)GIS專業主干及核心課程中都包括地理基礎類課程。

1.2 地理基礎類課程

地理基礎類主要包括的課程為自然地理學、經濟地理學和人文地理學。但不同高校因其發展GIS教育的依托學科、專業定位、師資力量與教學設施條件等方面的差別,在具體的課程設置方面可能存在明顯的差異。如武漢大學、中國石油大學(華東)GIS專業主干及核心課程中地理基礎類課程包括自然地理學、人文地理學、經濟地理學和自然地理實習(表1)。

表1 中國石油大學(華東)GIS專業地理基礎類課程(2005版培養計劃)

2 地理基礎類在GIS專業教學中存在的問題

GIS是一門以計算機技術為支持的新型學科,其技術更新與前沿拓展很快,在地理基礎類的教學中存在的問題也日漸突顯,主要體現在下面幾點。

2.1 課程定位不準確

對于地理基礎類課程的定位目前存在兩種極端狀態:一種是直接沿襲該類課程在地理學專業的定位,這種定位簡單追求“厚基礎”,忽略了專業背景,它不但極大地加重了學生學習負擔,并且還無法有效地體現與專業的結合;另一種狀態就是輕視地理基礎類課程的教學,具體表現是縮減地理基礎類課程并壓縮課程學時。出現這種現象的原因在于只是單純從技術、軟件角度去認識GIS,忽略了地理基礎類課程是GIS的基礎理論依托這一事實,在GIS專業培養計劃制定中過于強調軟件應用與系統開發培養。這兩種定位模式由于都未能準確體現地理學與GIS的關系,直接影響地理基礎類課程的教學效果和質量。

2.2 教學內容、方式無規可循

對地理基礎類課程的教學更多只是簡單套用地理學專業的教學體系和方式。從教學內容上看,要求學生掌握的地理類基礎知識和地理學專業相差無幾,這對學生的學習精力形成了挑戰,而另一方面,又缺乏與3S技術的聯系,使得學生只具備基本的理論知識,缺乏與自己專業的結合,導致學生學習積極性差。

2.3 缺乏合適的教材

目前教學中地理基礎類課程普遍采用地理學等專業使用的教材,盡管這些教材在基本原理與基本方法等知識點銜接方面非常適用,但一個重要的問題在于教材內容體系、知識點銜接與GIS的需求缺乏有機關聯,某一特定教材在GIS專業教育中的目標、地位不具體。

2.4 缺乏高素質的專業教師隊伍

要承擔該專業地理基礎類的課程,除了要求教師必須具備深厚扎實的地理學方面知識外,還需要非常熟練地掌握3S技術在地理學中的應用,這對承擔該類課程的教師提出了很高的要求。當前從事地理基礎類課程教學的教師多是青年教師,這些教師專業背景各異,很多對地理學的研究能力特別是GIS技術在地理學領域的應用較為欠缺。

2.5 實驗設施不足

實驗設備不足及實驗室設備老化,使得實驗教學受限,特別是基于測繪科學建立的GIS專業,造成學生動手能力不足,難以達到實踐應用能力的培養。

3 GIS專業地理基礎類課程教學探討

3.1 教學培養目標的確定

2006年,美國大學地理信息科學聯盟 (University Consortium of Geographical Information Science)制訂了《地理信息科學與技術知識體系》(《Geographic Information Science and Technology Body of Knowledge》)一書,將地理信息科學與技術知識體系劃分為分析方法、概念基礎、地圖學與可視化、設計問題、數據建模、數據操作、地理計算、地理空間數據、地理信息科學技術與社會、組織和制度視角十大模塊[3]。基于空間思維是地理信息科學的基石這一基本觀點,地理學基礎 (Geographic foundations)被列為概念基礎模塊 (CF,Conceptual Foundations)的重要內容,其目的是在本體和認知論的層次上對地理環境中的空間和時空要素進行認知和鑒別,作為構建地理數據分析環境的基礎[4]。以此為依據,同時需要充分考慮GIS自身的特征,可將地理基礎類課程定位于為GIS提供了有關空間分析的基本觀點與方法,為GIS奠定理論基礎,通過地理基礎類課程的學習使得學生能夠在本體和認知論的層次上對地理環境中的空間和時空要素進行認識和鑒別,了解地理研究中對于GIS技術需求。

3.2 教學內容改革與教材建設

教學內容方面不能照搬地理學專業的教學內容,概念部分應適當減少,深度適度降低,另外強調地理研究對于3S技術的需求,從需求分析的角度講解,增加3S技術在地學領域應用案例,并且增加定量研究技術。

與教學內容相適應,教材方面應加大改革。教材是教師教和學生學的信息載體。GIS教材的質量直接影響GIS專業人才的素質,鑒于GIS專業地理基礎類教材的現狀,從專業知識體系結構出發去組織和策劃地理基礎類教材內容,即目前采用的是按照教材實施教學的模式,顯然有必要變其為按照教學目標編寫教材的模式。作者從事GIS專業自然地理學課程教學時也曾采用地理專業學生使用的教材,教學過程中感覺教學內容寬泛,但由于學時的限制而又無法深入,教學效果欠佳。根據各校GIS依托專業有針對性地去編寫教材,尤其是適當增加自然地理學研究與GIS相結合的案例分析、與自然地理相關專題圖的閱讀與制作以及基礎的定量模型等方面的內容,這不管是對教師的講授還是對人才的培養都會達到事半功倍的效果。

3.3 加強GIS教師的培養

高質量的教學得益于高素質的專業教師隊伍。在現階段GIS高速發展和高校不斷擴招的情況下,可以對地理基礎類知識較為欠缺的老師以委托培養的方式,派其到地理學專業進修,或選送、鼓勵青年教師到綜合性大學和研究院進行深造;也可邀請地理、地質或者環境等相關方面的專家進行互動式的教學活動。無論是對教師和學生都將進一步擴大視野,提高對所學知識理解掌握的深度和廣度。

3.4 實驗設施的建立

從GIS專業培養人才的規格和目標出發,從教學大綱規定的教學任務出發,重視實踐教學環節對學生實踐能力的培養,積極從軟、硬件兩個方面創造實驗條件,加強實驗設施方面的建設。但不能直接照搬地理學專業的相關實驗室,否則會造成較大的資金壓力,同時又不能充分發揮促進GIS人才培養的作用。作者認為GIS專業地理基礎類課程的實驗設施除了具備基本的硬件設施外,更重要的是軟件方面的建設,應具有相關的實驗數據與資料,如植被分布圖、地形圖、地質構造圖等。

4 結束語

從1998年教育部高等學校本科專業目錄中增設GIS專業以來,我國設置GIS專業的高校數量逐年上升,但并不意味著質量一定能隨之保證,有些課程的教學便表現出不能滿足社會對GIS人才的需求。本文在介紹地理基礎類課程對于GIS專業人才培養重要性內容的基礎上,結合我國GIS專業教育的現狀,分析了現行地理基礎類課程在GIS專業教學中存在的問題與弊端,對其教學改革進行了探討,以適應我國GIS專業發展與人才培養的需求。

[1]黃杏元,馬勁松.高校GIS專業人才培養若干問題的探討[J].國土資源遙感,2002(3):5-8.

[2]鄔倫,劉瑜.GIS原理、方法與應用[M].北京:科學出版社,2005.

[3]David Di Biase,Michael DeMers,Ann Johnson,et al.Geographic Information Science and Technology.Body of Knowledge.[EB/OL].[2006-01].http://www.aag.org/bok/.

[4]杜培軍,李京,等.從UCGIS地理信息科學技術知識體系談地理信息系統專業教育[J].地理信息世界,2007(4):54-80.

Discussion on the Teaching Contents Reform of Geographic Foundation Courses of Geographic Information System Speciality

AN Cong-rong
(College of Geo-resource and Information,China University of Petroleum(East),Qingdao 266555,China)

Geographical foundation courses are the basic courses of Geographic Information System(GIS)specialty,which can provide basic viewpoints and methods on the spatial analysis.Based on the features of Geographical foundation courses,researching new teaching model that accords with the lawof development of courses and ajusts to the application requirement of the technology of GIS,will greatly promote the spread and popularization of geographical information technology.

GIS;Geographical foundation courses;teaching reform

G640

A

1008-178X(2011)02-0093-03

2011-01-12

安聰榮 (1975-),男,甘肅定西人,中國石油大學 (華東)地球資源與信息學院講師,在讀博士,從事三維地理信息系統和三維地質建模關鍵技術研究。