《地圖學》實踐教學內容設計

蔡永香，劉學鋒，劉遠剛

（長江大學地球科學學院，湖北 武漢434010）

實用型創新人才的培養是當今社會經濟發展的需要。建構主義（Constr uctivis m）教學觀認為人對知識的獲取不是被動地接受，而是由認知主體主動建構的［1］。實踐教學是課程教學的一個重要環節，主要目的是幫助學生理解和鞏固課程理論知識，理論聯系實際，培養學生的實踐動手能力。在實踐教學過程中，學習過程是以任務為中心，任務作為學生的學習驅動力，教學評價著眼于任務的完成情況。加強任務的社會真實性和可完成性的設計，有助于提高學生的學習興趣和增強學生的學習動力。因此設計出合適的實踐教學任務，是激發學生的學習熱情、有效提高教學效果的關鍵。

遙感（RS）技術、全球定位系統（GPS）和地理信息系統（GIS）的飛速發展使得傳統的地圖學在應用和理論上都發生了根本性的變化，形成了現代地圖學的學科體系框架［2］。近年來隨著通信技術和電子技術的迅猛發展，網絡覆蓋越來越廣，信息傳輸速率越來越快，而用戶終端的體積越來越小，設備與服務的價格越來越低。伴隨著這些科學技術的進步，地圖學的應用越來越廣泛，社會對地圖產品、應用以及時效性上提出了更高的要求，而這些需求又促使地圖學在理論和技術上的更進一步發展，特別是三維仿真虛擬地理環境的普及也給地圖學提供了新的生長點［3］。

地圖實習是掌握現代地圖學的重要教學內容和手段［4］。針對 《地圖學》理論和技術上的這些特點，筆者在分析地圖學教學內容和學科發展現狀的基礎上，對 《地圖學》實踐教學內容進行了重新設計，并將該實踐教學內容用在了 《地圖學》教學中。

1 信息化時代的地圖學

信息技術的迅猛發展，帶動了相關學科的發展變化。在由傳統地圖學到數字化地圖學并進一步向信息化地圖學發展的進程中，地圖學的思想觀念、技術手段、產品形式和服務方式等，都在發生深刻的變化［5］，這些變化的外在表現形式主要體現在以下3個方面。

1.1 地理數據的獲取與更新

以前編制地圖主要是以各種地圖、文字資料和數據資料為主要資料來源。遙感（RS）技術的發展使得信息的獲取方式發生了根本性的改變，全天候、大范圍、高精度、高分辨率、高光譜的海量信息在地理制圖方面得到了廣泛應用，使得地圖的資料來源、現勢性、制圖工藝等方面都發生了顯著變化。這種變化為縮短成圖周期、降低制圖成本提供了可能。遙感圖象信息主要用于地理數據的獲取與更新、影象地圖的制作和專題地圖的編制。而隨著社會對層次需求的深入，結合衛星導航定位系統、遙感影像和其他地理信息，異構地理空間數據的同化問題越來越受到關注并將成為研究的熱點［6］。而社會對地圖產品時效性的要求，構建實時信息反饋與增量更新體系，來提高數據的現勢性和降低生產和應用成本的快速增量及在線更新技術也是目前研究的熱點。

1.2 產品模式與分發上的變化

數字地圖的出現打破了模擬地圖一統天下的局面［5］。數字地圖與計算機高效、準確處理功能相結合易于產生各種滿足不同需求的新的產品模式，具體表現在存貯介質由過去的以本地計算機存貯器為主，向網絡端、云端轉移；顯示設備由過去的以計算機屏幕、電視屏幕為主，向個人數字助理（PDA）、手機等移動手持設備轉移，移動地圖學（Mobile Geography）的概念正由此產生。

地圖是以傳遞空間信息為目的的。地圖的分發是實現制圖者與讀圖者之間信息傳輸的關鍵步驟。過去以軟盤、光盤等計算機存貯介質進行分發的模式已得到根本的改變，通過網絡分發數字地圖已成為地圖的一種全新分發模式。基于網絡技術、移動通信與便攜設備的結合已使地圖的使用徹底擺脫了時空的限制。

1.3 產品應用與需求上的變化

產品應用在種類和功能上都發生了巨大的改變。在早期，紙質地圖、靜態的電子地圖是產品的主要形式，但隨著技術的發展，電子地圖由導航地圖發展為網絡地圖。移動設備特有的便攜性與人們對空間信息的需求之間產生了一個新的結合點［7］，移動地圖是目前的一種重要產品形式。同時，二維地圖也向三維地圖轉變，增強現實（Aug mented Reality）是三維地圖進一步發展的方向。這些轉變給地圖產品在有效性、實時性、內容深加工智能化等方面都提出了更高的要求，基于位置的服務（LBS）正向基于上下文服務（LCS）發展。這些社會要求促進了移動本地搜索技術、快速增量在線更新技術、三維實景地圖技術、云端導航信息服務、深度興趣點（POI）信息集成等技術的發展［8－11］。

現代地圖這些新拓展的變化特點在傳統地圖學教學過程中很難展示出來，學生也難以體會和掌握，只有對 《地圖學》部分實踐教學內容進行調整，通過對新的、具有現代技術特點的 《地圖學》實習內容進行補充與完善，學生才能了解社會的需求和學科的發展，對該課程教學內容深切體驗和有效掌握。

2 《地圖學》實習平臺選擇

課程實習能夠讓學生在實踐中學習分析問題、解決問題的方法，其創造性思維能力能得到有效的培養。合適的實踐教學任務，能夠跟蹤學科發展的前沿動態，反映本學科的研究進展與最新成果，從而激發學生的學習熱情，有效提高教學效果。

經比較分析，筆者選擇當前GIS行業主流軟件Arc GIS作為實習平臺。Arc GIS是美國Esri公司開發研制的一個可伸縮的、全面的GIS平臺，具有強大的地圖制作能力，包含更完備的直觀、交互的制圖編輯工具，支持生產多種地圖產品的多制圖表達，是一個高質量的地圖生產系統。特別是在Arc GIS 10中，制圖的很多方面都有所改善，如制圖表達、數據驅動制圖、自動化制圖等，使得Arc GIS中的制圖工作在人性化、細致化、批量化和自動化等方面得到了相應的補充和完善［12］。該軟件是GIS軟件行業中的領頭羊，學生基于該軟件平臺實習，有利于快速了解GIS行業的最新發展動向。

3 實習方案和內容設計

《地圖學》實習方案的設計服務于專業人才培養的總目標，以GIS軟件為核心，強調學生實際用圖、制圖的能力和素質的訓練培養。在鞏固學生課堂所學的 《地圖學》基礎知識，包括地圖數學基礎、地圖符號和地圖概括、地形圖和專題地圖等相關理論知識的基礎上，利用Arc GIS 10軟件平臺，達到讓學生了解信息化時代地圖產品所具有的新特性、社會發展的新需求的目的。

按照實踐方式來分，《地圖學》實驗可分為課間實驗和課后綜合實驗（課程設計）。具體的實習內容可分為3個層次，包括基礎理論鞏固類、基本制圖技術類和高級制圖技術類，具體的實習教改內容設計如表1所示。

1）理論基礎鞏固類指通過一些項目實習加深學生對課堂所學的地圖學基礎知識，包括對地圖數學基礎、地圖符號和地圖概括、地形圖和專題地圖等相關理論知的認識和理解。這部分內容共包括地圖投影、地圖符號設計與制作、地圖閱讀和制圖綜合練習4個實習項目，在教學過程中可根據具體的實踐教學學時安排課堂實習或者課外實習。

2）基本制圖技術類指通過該類項目實習，學生學會制圖的一般步驟和基本技能，包括數字化地圖和專題地圖制圖2個實習項目。

3）高級制圖技術類包括遙感制圖、網絡地圖制作和三維電子地圖的制作，這3個項目是目前電子地圖制作的主要技術和手段的反映。學生通過該類項目實習，能夠了解現代地圖制圖手段和一般方法，有利于學生了解學科發展動態和社會的實際需求，對后續課程的學習有指導作用。這部分內容屬綜合類實習，可在 《地圖學》課程設計中選做，其余項目可作為興趣小組的課外實習項目。

表1 《地圖學》實習教改內容設計

4 實際效果

長江大學地理信息專業系統2個班的學生采用了該實習教改方案。92%以上的學生反映實習收獲很大，能夠初步掌握Arc GIS軟件的基本操作；8%的學生認為有些難度，部分實習項目不能很好的完成，主要表現為對軟件英語菜單不適應；80%的學生認為實習激發了他們對 《地圖學》的學習熱情與興趣，有助于后續課程的學習。特別是高級制圖技術類實習項目，學生們表現出極大的熱情，他們成立了多個興趣小組，在課余時間主動積極的去完成。學生普遍認為，通過該教改方案不僅鞏固了課堂教學所學的相關理論知識，而且切實有效的提高了教學效果，鍛煉了學生的實踐動手能力。

5 結語

在這個信息化時代，3S技術以及網絡通信技術的迅猛發展，極大地促進了現代地圖學的發展。地圖的制作技術和社會需求都發生了根本性的改變，相應的，高校的 《地圖學》教學也要改革，教學實習內容也要對此有所改變。在分析 《地圖學》產生的變化的基礎上，進行了 《地圖學》實習內容改革。實踐表明，新的實踐教學方法既能讓學生加深理解和掌握課程理論知識，又能讓學生了解學科的發展方向，達到了實踐教學的目的。

［1］林憲生 .建構主義學習理論下的地理教學模式探討 ［J］.大連教育學院學報，1999，15（1）：30－33.

［2］王家耀，孫群，王光霞，等 .地圖學原理與方法 ［M］.北京：科學出版社，2006.

［3］孟麗秋 .地圖學技術發展中的幾點理論思考 ［J］.測繪科學技術學報，2006，23（2）：89－100.

［4］戴文遠 .基于GIS的現代地圖學實習教改與創新 ［J］.重慶師范大學學報（自然科學版），2009，26（1）：111－114.

［5］杜清運 .數字地圖學發展的現狀與趨勢 ［J］.地理空間信息，2003（4）：3－5.

［6］王家耀 .地圖制圖學與地理信息工程學科發展趨勢 ［J］.測繪學報，2010，39（2）：115－119.

［7］王悅，吳云東，趙春川 .基于移動地圖學的空間信息系統 ［J］.測繪工程，2008，17（1）：44－47.

［8］王艷軍，徐狄軍，李丹農，等 .面向服務架構的地理要素在線更新 ［J］.測繪通報，2013（6）：41－44.

［9］張棟海，韓麗華，肖雄兵，等 .導航地圖發展現狀和趨勢分析 ［J］.地理信息世界，2013，20（2）：20－36.

［10］毛忠民 .互聯網時代的在線地圖公共服務探討 ［J］.測繪與空間地理信息，2010，33（4）：58－60.

［11］胡振龍，李霖，朱海紅，等 .地理數據庫驅動的增量更新制圖研究 ［J］.武漢大學學報（信息科學版），2010，35（12）：1478－1481.

［12］ESRI中國 .Arc GIS10.1產品白皮書 ［EB／OL］.http：／／download.esrichina.com.cn／bps／Arc GIS10.1產品白皮書.pdf，2013－04－02.