基于ArcGIS的地理信息系統軟件實驗教學模式初探

柯麗娜，李 家，王方雄

（遼寧師范大學城市與環境學院，遼寧大連 116029）

基于ArcGIS的地理信息系統軟件實驗教學模式初探

柯麗娜，李 家，王方雄

（遼寧師范大學城市與環境學院，遼寧大連 116029）

地理信息系統是20世紀60～70年代發展起來的一門融計算機技術、測繪學、遙感、應用數學、信息科學等于一體的綜合且集成的信息技術，它的教學模式尚處在探索之中，根據多年的教學實踐與社會對地理信息系統專業的用人需求，提出了基于ArcGIS平臺的地理信息系統軟件課程教學模式。通過這種模式在實踐中的應用，切實提高了教學效率以及學生的實際應用能力；并對其他相關學科的教育培養模式革新有一定的借鑒意義。

GIS專業；教學模式；ArcGIS

新興產業的出現帶來對新型人才的需求，繼而帶來新型人才的培養，每一個新興產業必然帶來一個或者更多的新興專業。在社會產業迭代發展的不同過程中，高校需要不斷的調整以便適應社會及其自身的發展，因此新形勢下新學科教學培養模式是高校需要重點考慮的問題。“讓學生能創造更多的社會價值，實現更多的自我價值”——這是高校應盡的責任與義務。

地理信息系統（GIS）是20世紀60～70年代發展起來的一門融計算機技術、測繪學、遙感、應用數學、信息科學等于一體的綜合且集成的信息技術[1]。它以其高效的數據管理能力、空間分析、多要素綜合分析和動態監測能力，被廣泛應用于城市土地管理、城市規劃、環境監測、防災減災、工程建設、房地產開發、商業、國防等各個領域[2-9]。1998年7月教育部頒布的新的本科專業目錄中，在原地理類專業中增設了地理信息系統理學本科專業。據不完全統計，目前全國有140多個高校開設了GIS專業[10]。然而由于GIS學科領域涉及廣泛、多學科交叉、多技術集成且實踐性又非常強，傳統的課程教學模式不能滿足學生充分掌握相應的GIS軟件操作與實踐技能的要求，因此應該開展教學改革，探討新形勢下像GIS這種新興學科的教學模式，培養學生真正掌握與應用專業知識的思維和能力。

1 基于ArcGIS的GIS軟件教學模式

GIS作為地理系統學科中的一門核心專業課，與計算機技術有著密不可分的聯系。在計算機軟硬件飛速發展的今天，我們必須保持與時俱進的教學理念，同時也必須對高校自身的各種短板有一定的妥協，所以GIS的教學模式必須是適應當代新形勢下的全新模式，既吸收沿用教學模式的優點，又能適應現在或未來新形勢的訴求，是一種適合推廣的新型模式。

1.1 基本多媒體演示

對于GIS教學來說，學生對GIS軟件的基本框架、界面環境、GIS軟件實驗操作要點的掌握是非常關鍵的，因此應該通過教師講授、多媒體課件演示、軟件實際操作等多種方式對GIS軟件教學基本要點進行教學，并對實驗中可能涉及的問題進行演示說明，為后續的GIS軟件課題實踐奠定基礎。

1.2 結合課題的軟件教學

在GIS的教學過程中，應加強學以致用的思維模式，每一個研究課題都在一定程度上代表了該領域最新的橫向或縱向的研究成果以及社會需求，是將科技轉化為生產力的具體體現。因此，在教學內容中應適當地結合一些非保密研究項目的立項背景、研究技術路線、存在與待解決的問題以及目前的研究成果等內容，并能夠在課堂講授與實驗操作中加以實現，這不僅能有效地引導學生向正確的方向深入，也將會極大地提高學生的學習興趣，提高學生解決實際問題的能力，對學生創新思維與良好科學素養的培養起到很大的作用[11,12]。

1.3 Team式應用實習

GIS是一門實踐性非常強的課程，課程結束之后的綜合課程設計或短期實習能有效地提高學生對課程內容的理解與應用能力；當然，課程設計或實習應以教學大綱為基礎，再結合一定的學生興趣，加入部分非保密研究課題，使其具有趣味性與挑戰性，增強對學生的吸引力。整個的實習應該包括信息數據采集、數據編輯、數據庫建立、系統空間分析、專題試圖、系統開發及網上發布等操作流程，在實際的操作中有以下2點需要注意。

1.3.1 各種數據資源的支持

GIS軟件實習與其他實驗最大的區別在于它對各種原始空間地理數據的要求比較高，所有的實驗必須有足夠的地理數據來支撐，這也是大型全面的綜合試驗難以進行的原因所在。一方面由于資料獲取確實有難度，另一方面也要從實驗經濟的角度去考慮，因此應保證實驗室現有資源的開放性，盡可能地對學生開放實驗室內部數據庫，共享各種網絡資源獲取渠道，使學生有足夠的資源用于實驗。

1.3.2 Team的建立條件與原則

團隊合作早就出現在各個領域，在科研與學習中團隊精神一樣重要，可以很好地促進學生分析問題與解決問題的能力。GIS實習以4～5人為一組，分組的原則應該是在自由組合的基礎上結合老師對學生能力、興趣、學習態度、責任心等綜合素質的了解最后確定。組長可由組員選舉產生或實行輪流制，組長有協調、分配、督促、監管各組員完成工作的任務。這能有效地解決目前高校小組作業中普遍存在的抄襲問題，也能真正地鍛煉學生團隊思維及解決問題的能力，同時這種有效的Team方式將會給學生以后進入職場樹立一個正確的航標。

1.4 多樣化考核

任何一門課程都有一個重要的環節——期中或期末考核，一般的考核方式有考試、論文、課程設計、課程答辯或者多種方式的結合。GIS軟件的唯一教學目的就是讓學生熟練掌握專業軟件的各種操作并能用該軟件去解決專業領域的相關問題，因此這種實踐性與專業性非常強的特點決定了它的考核方式應該進行多樣化設計，最重要的是要結合學生的個性與專業特長，以學生最大程度地發揮自己的所學和能力為目的，不同小組可以設置不同的考核方式，這既培養了小組間的競爭意識又培養了組內的合作精神，更大程度地加強了學生綜合素質的培養與鍛煉；對于具有深入研究潛力并具有較強的科研報告與科研成果整理能力的學生，可以鼓勵并指導其進行論文的寫作與發表。

2 GIS課程實驗設計

ArcGIS是美國環境系統研究所（ESRI）開發的新一代GIS軟件，是世界上應用廣泛的GIS軟件，從20世紀70年代后期推出以來，ArcGIS一直保持著GIS行業領軍者的地位，在產品研發及技術創新方面始終是GIS平臺軟件發展的風向標。ArcGIS作為一個可伸縮的平臺，無論是在桌面、服務器、野外還是通過Web，它都能為個人用戶或群體用戶提供GIS的功能，ArcGIS9是一個建設完整的GIS軟件集合，它包含了一系列部署GIS的框架：ArcGISDesktop、ArcGISEngine、服務器GIS軟件以及ArcPad等，其中ArcGIS桌面產品（Arc-GIS Desktop）包括：ArcCatalog、ArcMap、ArcGlobe、ArcToolbox和ModelBuilder等。通過協調一致地調用GIS應用和界面操作，GIS用戶可以實現任何從簡單到復雜的GIS任務，包括制圖、地理分析、數據編輯、數據管理、可視化和空間數據處理。

在實際教學中，筆者根據GIS課程軟件教學的內容，結合ArcGIS的主要功能，設計了6個實驗項目，具體如表1所示。

表1 基于ArcGIS的GIS軟件實驗設計

3 結 語

以計算機、生物、材料、能源等新興行業的興起與發展帶動的高校新興學科專業的設立是滿足社會發展人力資源需求的有效方式，但我們傳統的模版教育模式存在著各種弊端，特別是對創新能力培養的長期忽視形成的慣性思維，理論與實際相分離，機器工廠式的職業教育模式造成了我們創新能力的缺失。在當今這種國際競爭條件下，我們不缺制造工人，最缺的就是創新型人才，這需要我們樹立新的教育理念并建立有效的培養模式，以培養出優秀的創新型人才為主要目的，為社會和地方發展做出應有的貢獻。

本文根據GIS的課程特點，提出了基于ArcGIS軟件平臺的教學模式，并對其教學內容、教學目的、教學方法及考核方式等都進行了具體的分析與研究，目的是通過切身的教學經驗來推動各種課程教學模式的改革以達到教育性價比的最高，真正地培養出既有理論基礎又能結合實踐經驗、具有發現并解決問題能力的學生。

[1] 黃杏元，馬勁松，湯勤.地理信息系統概論[M].北京：高等教育出版社，2001

[2] 田雨，姚慶國，盧秀山,等.基于地學專題應用的GIS軟件教學模式研究[J].計算機教育，2008，20：57-60

[3] 劉明皓，袁正午.GIS學科與人才培養體系建設對策[J].計算機教育，2006(10):44-48

[4] 羅德安，廖麗瓊.“GIS軟件應用”課程的綜合性實踐教學體系建設[J].四川測繪,2006(4):187-189

[5] 鄧運員，劉沛林.GIS課程教育及其實踐教學的思考[J].衡陽師范學院學報，2003(3):120-124

[6] 李亦秋，董廷旭 ，鄧小菲.基于MapGIS的地理信息系統課程實驗設計[J].綿陽師范學院學報，2008（2）：144-150

[7] 王春波，符韶華.基于ArcGIS的“地理信息系統”課程的實驗設計[J].遼寧省交通高等專科學校學報，2010（4）：58-61

[8] 盛業華，郭達志，杜培軍,等.地理信息系統課程教育的實踐與思考[J].測繪通報，2006（6）：40-42

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[13]龍毅，湯國安，閭國年.立體化教學模式的GIS國家級精品課程建設[J].測繪通報，2006，12：69-72

[14]黨安榮.ArcGIS8 Desktop地理信息系統應用指南[M].北京：清華大學出版社,2005

Research on GIS Software Experimental Teaching Mode Based on ArcGIS

by KE Lina

GIS is a kind of integrated technology since 1960～1970, combined with computer science,surveying,remote sensing,applied mathematics,as well as information science,while the research of its teaching system is undertaking.Based on the teaching experience on GIS formanyyears,andthepersonnel requirementstowards graduates majoring in GIS from our society,this essay raised the curriculum system based on the platform of ArcGIS.With the mode being put into practice,the efficiency of teaching and students'ability of practical usage were improving,and in addition,it had become a meaningful examplefollowedby other correspondingsubjects for the reformofeducation system to a certain extent.

GIS professional，teaching model，ArcGIS

2012-03-23

項目來源：遼寧省教育廳創新團隊資助項目（WT2010031）。

P208

B

1672-4623(2012)06-0172-02

柯麗娜,博士,主要從事地理信息系統和遙感方面的教學和科研工作。