地理科學專業地理信息系統（GIS）課程教學與實踐的研究

羅 瓊，羅永常，鄭茂剛

（1.凱里學院 旅游學院，貴州 凱里 556011；2.凱里學院 教務處，貴州 凱里 556011）

0 引 言

GIS是以地理空間數據庫為基礎，在計算機軟硬件的支持下，對空間相關數據進行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，為地理研究和地理決策服務而建立起來的計算機決策支持系統；它既是管理和分析空間數據的應用工程技術，又是跨越地球科學、信息科學和空間科學的應用基礎學科［1］。GIS經過近半個世紀的發展，已經滲透到國民經濟的各個部門，影響和改變著我們的生產、生活和工作方式。齊清文［2］等在《地理信息科學方法論的理論體系研究》中認為，信息時代里學科互相交叉、相互滲透的問題尤其突出，自然地理學、經濟地理學、人文地理學、城市地理學等分支學科都在使用地理信息系統GIS方法和技術。所以作為與古老的地理科學有著千絲萬縷聯系的GIS，理所當然應成為地理科學專業的必修課程之一。然而GIS是一門綜合性非常強的學科，它對地理科學專業學生提出了更高的要求。一方面是GIS的應用與設計需要具有地理學、地圖學、空間分析以及數據庫等相關領域的背景知識；另一方面GIS純理論較為抽象難以理解、實踐性特別強，所以學生要把地理科學跟GIS有機的融合在一起，就必須具備較好的綜合能力和素質。因此，如何培養并提高地理科學專業學生的理論與技術應用甚至創新能力，是我們GIS教師需要長期研究的課題。

1 地理科學專業GIS課程理論教學的研究

1.1 教材的選擇

關于地理科學專業GIS教材的選擇，賈澤露［3］認為陳健飛教授等譯著的《地理信息系統導論》是非GIS專業GIS課程教學的一本比較理想的教材。但筆者認為由黃杏元等編著的《地理信息系統概論》、龔健雅主編的《地理信息系統基礎》、以及湯國安等主編《地理信息系統》等作為非GIS專業GIS課程的教材也是比較理想。因為GIS是一門理論與實踐兩手都要硬的學科，我們不能輕理論，重實踐；也不能重理論，輕實踐；而且GIS知識尤其是GIS技術的更新可以說是日新月異，所以在每一輪的GIS教學中，無論選取哪一本教材，都需要對教材內容進行合理的取舍、增加、補充，做到與時俱進。因此選擇高等教育出版社的教材及普通高等教育“十一五”國家級規劃教材對地理科學專業教學比較合適。

1.2 理論內容的取舍

本文以普通高等教育“十一五”國家級規劃教材由黃杏元、馬勁松編著的《地理信息系統概論》（第三版）為依托，對教學內容作出如下安排（見表1）：

表1 GIS課程理論教學內容安排表

從表中可以看出，GIS導論、空間數據獲取處理與分析、GIS空間分析原理與方法、GIS產品的輸出及GIS的應用是理論教學中的重點。而關于GIS的設計與評價及GIS模型這兩章被略去，因為對地理科學專業而言，其重心不在開發，而在于應用。理論部分內容是一脈相承的，首先讓學生了解GIS的發展歷史、現狀及未來發展趨勢，對GIS有基本的認識與了解；隨后，讓學生掌握GIS的數據來源與分析處理方法、GIS的空間分析方法與原理及GIS產品的制作與輸出，與此同時了解GIS數據庫、系統設計與評價、GIS在地理學領域中的應用。這些內容對培養地理科學專業學生GIS理論素養起著決定性的作用，能為學生利用GIS處理本專業基本問題的能力作好捕墊。

1.3 理論教學方式

互動式教學法是指從現代教育理念出發，以滿足同學求學有效需求和市場經濟條件下社會人才需要，促進教師自身水平與教學效果的提高為目的，通過教與學全方位的相互促進和溝通達到上述目的過程，稱之為互動教學法［4］。在《地理信息系統》課程的實際教學中，主要采用互動教學法，通過講解、提問、小組討論等多種形式相結合的方式，引導學生進行思考、分析，調動學生的積極性和主動性，讓學生實現從被動學習到主動學習的轉變，從而提高學生自主學習能力、分析問題能力、口頭表達能力及撰寫論文的能力，培養學生的科研意識和能力。

1.4 理論教學方法

教學中主要采用以多媒體課件為主，板書、網絡教學等為輔的方式進行。因為該課程跟計算機關系非常緊密，教學中又涉及很多圖片、儀器等信息，以PPT為主制作多媒體課件，圖文并茂，比較直觀、形象，學生容易接受。

多媒體教學的信息量很大，有很多優點；但多媒體教學仍存在不足，比如對公式的推導。所以在教學中，還應結合板書教學來彌補多媒體教學的不足。運用板書循序漸進講解知識，使學生容易接受并盡可能實現當場消化教學中的重點和難點。

教學中除了多媒體、板書之外，還應借助一個強大的教學工具——網絡。如果應用得好的話，網絡當之不愧為學生的良師益友。網絡為學生提供大量豐富的學習資料，是一個非常好的交互平臺，有很多GIS教學網站、GIS論壇、GIS專業網站等。如李權國［5］等在《基于GIS的高等師范院校地理科學專業教學模式研究》里提到，運用網絡及google earth來輔助地理教學，能夠改變人們認識和了解地理的方式，能加深學生對理論的理解。課堂上50分鐘的時間是很有限的，從課堂上獲取的知識更是非常有限的。而從GIS相關的網站，可以彌補課堂上的知識不足，并且能協助學生解決不少問題。

1.5 理論教學考查

考試不僅是對學生學習效果的評定，也是激勵學生主動學習的主要方式之一。合理考核方式有利于區分不同學生的學習效果，最重要的是有利于引導學生脫離死記硬背，減輕或驅除學生平時不努力、臨時抱佛腳的不良學習作風，能體現良好的教學效果，增強學生的學習積極性。為了避免單一的閉卷考試帶來的弊端，采取平時與閉卷相結合，平時成績包括讀書筆試、讀書報告、作業、出勤等，如表2所示：

表2 筆試比例

2 地理科學專業GIS課程實踐教學的研究

理論性與技術術并不矛盾，陳述彭院士說過一句富含哲理的睿語，即沒有高新技術支持的科學是落后的科學，沒有科學理論指導的指術則上盲目的科學［6］。所以我們不能否認GIS的理論性，也更不能否認GIS的強技術性與實踐性。要培養應用型創新型地理科學專業人才，就須重視并強化實踐環節。

2.1 實驗內容的選擇

筆者結合地理科學專業的特點，結合地理科學專業的培養目標，尤其是地理科學專業對學生獨立獲取空間信息能力、空間分析能力，運用所學知識解決實際問題的能力方面提出了要求，因此對GIS實驗內容作如下安排，如表3所示：

表3 GIS課程實驗項目一覽表

從表1、表2可以看出，實驗學時、理論學時基本上各占了一半，體現了理論與實踐并重的原則。從表2可以知道，實驗1至實驗7，屬于基礎實驗，并且環環相扣，學生循序漸進地做好基礎實驗，就能獨立或者小組協作完成空間數據采集、編輯、處理、分析、建模及顯示等工作。如學生可以自行進行點、線、面的數據采集，也可以使用掃描儀等設備進行數據準備，然后用計算機及相關GIS軟件進行數據處理等；另外結合地理科學專業的特點及當地（黔東南州凱里市正打造全國優秀旅游城市）經濟發展的需要，開設綜合實驗8，如結合GIS軟件，研究凱里市城區酒店的分布，讓學生能體會學有所用，而且能用到當地的經濟發展中去。

2.2 實驗教學方式

從多年來的實驗教學中來看，盡管分散實驗能避免學生做實驗時的枯燥性，但是很多學生做完一次實驗后間隔時間不長就忘得一干二凈，更難把實驗串起來做，其效果不佳；而“集中實驗”效果比分散實驗效果要好得多。其實，駕馭軟件跟駕駛車輛有異曲同工之處，至少有一點是肯定的——那就是集中練得越多，熟悉的程度就會越高；但其中肯定要經歷枯燥乏味的階段是一樣的。就像很多學生對計算機編程望而卻步，但如果能把閉關堅持訓練一個月或者三個月，估計問題就會迎刃而解。所以為了更好培養和更大程度提高學生動手能力，實驗沒有安排在教學中穿插進行，而是采取集中強化訓練的方式，用一周的時間來完成GIS課程實驗。而在實驗進行的過程中，采取現場教學、邊講邊練的方式，節省了教學時間，最重要的是對提高學生實際操作能力起到了很好的效果。

2.3 實驗教學方法

激發學生的獨立思考、操作能力是我們教學的目的。教育心理學認為，啟發式教學是知識經過自己的組織和加工，能才有效保持在認知結構中，在GIS實驗教學中，發揮學生裝的主體精神，創造主題學習的氛圍，則更加能激發學生的自主思維和創新精神，通過教師適當的引導，更易讓學生的思維興奮起來，更易產生興趣，增強對知識的接受度［7］。因此在GIS實驗教學中，采用師傅領進門并重點點撥、學生自己摸索的方式進行。先把實習指導手冊分發給學生，讓學生自己先消化部分內容，邊看手冊邊操作，學生能嘗試到自學的樂趣，同時也加深對理論基礎部分的理解。

2.4 實踐教學考查

擁有扎實的理論基礎的同時，還需要有過硬的動手操作能力。因此實驗部分的考核顯得同等重要，對實驗的考查同樣注重過程和結果，如表4。

表4 實驗成績比例

3 結束語

GIS教育分為大眾層（必修課）、應用層（職業教育、大專）、專業層（本科）與精英層（碩士、博士）四個層面［8］。在目前我們學院的軟硬件條件下，結合學校培養應用型人才辦學思路，將我院地理科學專業的GIS教育定位于應用層與專業層之間應是合理的；并且從這幾年的教學來看，效果還算理想。但是，由于我校地理科學GIS課程起步較晚，教學中仍存在很多的不足，如及時跟蹤當今GIS的發展前沿、迅速調整教學方向、采用先進的教學理念和方法。所以，對GIS的理論與實踐教學的研究我校只能說是剛剛開始，在未來的教學實踐中，仍需要繼續精練教學內容，及時提高教學能力，改善教學方法，努力為應用型人才的培養提供優質的土壤。

［1］黃杏元，黃平.GIS內涵的發展［J］.測繪與空間地理信息，2008，31（1）：3－7.

［2］齊清文，姜莉莉，張岸，等，地理信息科學方法論的理論體系研究［J］.測繪科學，2010，35（4）：5－9.

［3］賈澤露.非GIS專業地理信息系統課程教學思考［J］.測繪科學，2008，33（9）：23－232.

［4］周畢文.互動式教學法研究分析［J］.北京理工大學學報：社會科學版，2007（9）：104－107.

［5］李權國，康玲.基于GIS的高等師范院校地理科學專業教學模式的研究［J］.云南地理環境研究，2009，21（1）：107－110.

［6］邊馥苓.我國高等GIS教育：問題、創新與發展［J］.地理信息世界，2004，2（5），16－22.

［7］尚穎娟，劉秀華，谷達華.土地資源管理專業地理信息系統課程實驗教學改革［J］.西南農業大學學報：社會科學版，2011，9（5）：144－146.

［8］候立春，徐磊，許正昊.高師院校GIS課程教學與實踐改革的探索［J］.地理空間信息，2011，9（1）：146－147，152.