環境地理信息系統課程教學改革與探索

摘要：“環境地理信息系統”課程是環境專業的選修課。通過該課程的學習，學生可以掌握運用GIS技術進行環境規劃、環境影響評價、環境應急預案等領域的研究。根據環境專業培養目標，從教材建設、教學資源整合、課堂教學與實踐教學結合、改革考核方式等方面入手，結合教學實踐經驗，著重探討如何讓環境專業學生在有限的學時內較快較好地掌握GIS理論與技術。

關鍵詞：環境地理信息系統；教學改革；環境專業

作者簡介：呂慧華（1982-），女，江蘇鹽城人，鹽城工學院環境科學與工程學院，講師；周峰（1985-），男，河南南陽人，鹽城工學院環境科學與工程學院，講師。（江蘇#8194;鹽城#8194;224051）

基金項目：本文系鹽城工學院2013年度校級教改研究項目（項目編號：77）的研究成果。

中圖分類號：G642.0#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻標識碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號：1007-0079（2014）14-0127-02

環境地理信息系統屬于地理信息系統（GIS）在環境領域的研究分支，是利用GIS 技術對環境進行管理與研究的計算機系統。它以環境工程和環境科學為研究對象，以環境學、計算機科學、地理學為基礎，與遙感、測量、數據庫、數據挖掘等緊密相連，廣泛應用于環境資源調查、環境評估、環境規劃等領域的研究。[1-4]

環境地理信息系統作為解決眾多實際環境問題的重要技術手段，具有較強的實踐性以及跨學科特點。與GIS專業學生相比，環境專業學生在計算機、地圖學、地理學、測繪學、程序設計、數據庫等方面知識結構不完整，若系統深入學習，將面臨很大的困難。[5，6]因此，環境專業學生學習GIS課程時，其教材、教學方法、實驗設計以及考核方式等都應具有一定的特殊性。本文根據環境地理信息系統課程特點以及環境專業學生培養目標要求，結合筆者近幾年教學實踐，著重探討如何讓環境專業學生在有限的學時內較快較好地掌握GIS理論與技術。

一、環境地理信息系統課程簡介

環境地理信息系統是環境專業的選修課。該課程主要利用學生所學的環境學、數據庫技術和GIS技術對環境地理信息系統的進行設計開發與應用，拓展學生的應用技能。其教學目標主要為：第一，使學生熟悉GIS的基本概念；了解空間數據組織和管理的常用方法；掌握空間數據采集和輸入；數據質量分析的基本方法和內容。第二，掌握GIS空間分析的基本方法與特點，具備應用GIS解決環境領域實際問題的能力。第三，了解環境信息系統的結構和開發過程，并能利用所學理論進行開發設計。

GIS技術在環境領域得到廣泛應用，主要表現在以下幾個方面：第一，GIS在環境數據管理中的應用。例如在編制環境質量報告書中，可以運用GIS進行環境地理空間數據組織和管理，并且運用專題制圖功能分析環境質量的時空變化趨勢。[7]第二，GIS在環境影響評價中的應用。例如將GIS與大氣污染擴散模型相結合，可以預測在給定氣象條件下污染物的空間分布，再將污染物空間分布與人口密度進行空間疊加分析，從而確定受大氣污染影響的人口數目。第三，GIS在環境規劃中的應用。例如在污染源分析和水源保護區劃分中，可利用GIS緩沖區功能，將緩沖區與其他信息作疊置分析，以確定受污染源影響或影響水源保護的區域。第四，GIS在環境應急響應中的應用。例如在突發性水污染事故中，可以運用GIS的空間數據集成和網絡分析功能與水質模擬技術相結合，對突發性水污染事故造成的污染情況進行模擬，以便能及時確定受影響的范圍和對象。

二、教材建設和教學資源整合

1.教材的建設

教材是一門課程的基礎。環境地理信息系統由于涉及的相關學科眾多，目前還很少有針對環境專業的地理信息系統權威教材，因此編制環境地理信息系統教材對于保證課程質量具有重要的作用。通過教學實踐發現，環境地理信息系統課程教材在內容上可以分為兩大部分：第一部分為GIS基礎理論和關鍵技術，主要內容為地理信息系統主要原理和技術步驟；第二部分為專題案例，分別講述地理信息系統在環境規劃、環境管理、環境監測以及環境影響評價中的應用案例。將教材分成上述兩個部分，可以實現理論和實踐的有機結合，從而達到更好的教學效果。

2.教學資源整合

GIS教學資源特別豐富，要注意充分開發和利用。第一，開設教學網站，把多媒體課件、講課錄像、案例等資料放到網絡上，使學生能夠隨時下載或在線學習。第二，建立教學資源數據庫，匯總國內外比較好的地理信息系統學習資料，對Internet上的一些專業的GIS網站、論壇建立超鏈接，方便學生對這些網上資源進行訪問，從而能獲取更多的GIS信息，拓寬知識面。第三，積極與相關學科的教學及科研人員廣泛聯系，密切合作，實現資源共享，形成強大的課程推動力和濃郁的課程文化氛圍。第四，教師要引導學生在GIS課程學習過程中始終處于主動地位，讓學生通過自主學習，掌握有關技術運用。

三、課堂教學與實踐教學的有機結合

1.教學時間要安排恰當

第一，開課時間的安排：由于該門課程要求學生具有較高的計算機運用能力，同時要對環境科學與環境工程專業知識有一定的積累，因此這門課的開課時間最好設置在四年級第一學期，這樣可以取得較好的教學效果。

第二，理論課與實驗課的學時比例：建議學時數為標準的40學時，其中理論課安排24學時，實驗課安排16學時，理論課和實驗課要交叉進行。

2.教學引導要靈活多樣

案例驅動是應用型環境信息系統課程教學、引導的好方法。它是一種以項目為核心的教與學的方法，將教學過程與具體的案例充分融為一體，圍繞具體的案例構建教學內容體系，組織實施教學。例如在鹽都縣環境功能區劃圖項目中，使用GIS軟件的進行空間數據庫和屬性數據庫的建立、緩沖區分析、疊置分析、制圖等，每一個功能對應實踐教學體系的一項內容，由學生獨立完成。在這個過程中，學生可以了解相關知識點，甚至把零散知識點有機串聯起來，形成自己獨有的知識體系。

3.實驗課程要分級

表1#8194;環境地理信息系統實驗課程安排一覽表

實驗類型實驗名稱具體內容學時分配

基礎性實驗ArcGIS的基本操作熟悉軟件基本操作界面；空間數據庫和屬性數據庫的建立2

影像配準及矢量化影像配準；定義投影；掃描矢量化；數據轉換2

拓撲檢查拓撲的創建、錯誤檢測、錯誤修改和編輯等1

地理查詢地理查詢；SQL查詢；查詢函數的應用1

矢量數據的空間分析疊置分析；緩沖區分析；網絡分析；空間統計分析2

柵格數據的空間分析重分類；柵格計算；坡度提取2

綜合性實驗ArcMap制圖－地圖版面設計版面設計；地圖標注；地圖整飾；地圖輸出2

環境監測點分布圖區域環境底圖的制作，環境監測點位的標注2

環境生態功能區劃分布圖根據環境要素、環境敏感性等，對區域進行生態功能分區2

環境地理信息系統實踐中很重要的內容就是軟件的應用，因此要想系統掌握應用技能，就需要把實驗進行分層設置，如設置基礎性實驗和綜合性實驗，具體內容見表1。基礎性實驗是軟件基本界面和操作，學生需要了解該軟件界面，掌握基本功能；綜合性實驗采用學生熟悉的專業課相關的案例，使得學生能夠掌握使用軟件工具解決專業問題的能力。

四、改革考核方式

GIS是一門理論性與應用性并重的課程，它的考核內容包括基礎理論、基本技能、應用能力等。因此，在教學過程中，應針對不同的教學內容，設計靈活多樣的課后作業，改革傳統的課程考核方式。第一，建立網絡GIS教學和問答系統。通過網絡GIS互動教學，根據學生的不同個性特點和需求對學生進行在線輔導，幫助解決學生在學習過程中存在的問題，培養學生對GIS的興趣和動手建模能力。第二，設計靈活多樣的課后作業。通過布置學生論文，讓學生自主查詢網絡資料，并根據自身情況明確學習的具體內容，開闊學生視野，提高自學能力。第三，建立課程興趣小組。對于知識掌握較好，應用能力強的學生，可以將其組成若干學習小組，參與到教師的科研項目中，進一步提高其學習應用能力。第四，采取多樣化的考核方式。除日常考試外，可選擇實驗、設計報告等進行綜合考查，試題可以采用非唯一性答案并與專業實際緊密聯系，由此發散學生的思維，培養其創造力。

參考文獻：

[1]蔣良群.資源環境與城鄉規劃管理專業地理信息系統課程試驗設計[J].北京測繪，2010，(4):93-94，48.

[2]高飛.應用型高校資環專業GIS課程教學方法研究[J].安徽農學通報，2013，19(21):93-94.

[3]孫水裕，王孝武，王雄.淺析環境類專業“環境信息系統”課程的建設[J].廣東工業大學學報(社會科學版)，2003，6(3):105-107.

[4]馬萬征，于群英，鄒海明，等.環境信息系統教學改革初步研究[J].現代農業科技，2011，(22):44，49.

[5]陳建.非GIS 專業地理信息系統課程實驗教學研究初探——以資源環境與城鄉規劃管理專業為例[J].南京曉莊學院學報，2005，21(6):

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[6]俞曉瑩，覃事婭.地理信息系統課程教學改革的探討——面向資源環境與城鄉規劃管理專業[J].長沙航空職業技術學院學報，2006，

6(3):7-9.

[7]李旭文.ArcGIS技術在環境質量報告書編制中的應用[J].環境監測管理與技術，2007，19(5):15-18.

（責任編輯：王意琴）