非GIS專業GIS課程教學改革及優化

岳漢秋，甘 泉，陳延輝，楊雨華

（1.平頂山學院 資源與環境科學學院 低山丘陵生態修復重點實驗室，河南 平頂山 467000；2.平頂山學院 計算機科學與技術學院，河南 平頂山 467000）

非GIS專業GIS課程教學改革及優化

岳漢秋1，甘 泉2，陳延輝1，楊雨華1

（1.平頂山學院 資源與環境科學學院 低山丘陵生態修復重點實驗室，河南 平頂山 467000；2.平頂山學院 計算機科學與技術學院，河南 平頂山 467000）

GIS 作為與空間信息有關的基本工具，為相關領域研究提供了工具支撐。結合當前非GIS 專業的GIS 教學現狀，從課程目標定位、理論教學內容、教學方法、實驗安排等方面探討了非GIS專業GIS課程教學改革及優化措施。

非GIS專業；GIS；教學改革；應用型人才

構建應用型人才培養模式是目前高校深化教育教學改革的關鍵環節，也是高等教育實現“三個面向”和可持續發展的必由之路[1,2]。地理信息系統作為應用型學科，可以為關聯領域研究提供工具支撐。我院的地理科學、自然地理與資源環境、人文地理與城鄉規劃等專業都開設了GIS課程，但在教學目標定位、教學內容安排以及教學方法實施上仍然存在著諸多問題。為了適應應用型人才培養模式要求，針對非GIS專業而言，進行GIS課程教學改革和優化研究勢在必行。

1 GIS課程在非GIS專業中的地位和作用

地理信息系統是在計算機軟硬件支持下，描述客觀世界的各種數據，按其地理坐標或空間位置輸入計算機，提供了存貯、更新、查詢檢索、分析處理、綜合應用、屏幕顯示和制圖輸出等功能的決策系統[3]。我國的GIS研究始于20世紀70年代末，經歷了籌備階段、起步階段、發展階段和產業化階段4 個過程。進入21世紀以來，信息技術融入了人們生活的方方面面，GIS作為一門以應用為目的的信息產業已經應用到政府公共管理、災害監測與環境評價、資源配置、城市與區域規劃、交通運輸、國防與軍事等各個領域。GIS課程要求學生掌握GIS的基本理論以及技術方法，使學生真正領會和把握作為現代高科技的GIS的科學性、技術性和實踐性。對非GIS專業而言，GIS課程是一門專業基礎工具課程，在非 GIS專業開設 GIS課程具有以下意義：①滿足各行業對 GIS人才的急需；②拓展 GIS應用、提高社會效益、節約社會成本、促進 GIS再發展的需要；③應用型人才培養模式下改善當代大學生知識結構、積極面對社會挑戰的需要[4]。

2 非GIS專業GIS課程教學中存在的問題

2.1 課程培養目標定位模糊

GIS人才培養具體分為3個方向：基礎理論研究、數據處理與應用、編程開發。GIS課程作為非GIS專業的基礎工具課，在培養定位目標上應以數據的處理與應用為重點。大部分高校的非GIS專業在GIS課程教學中培養目標定位模糊，培養目標泛化，忽略了應用型人才培養目標的核心地位，呈現出了偏理論、重開發等問題。

2.2 知識結構不成體系，缺乏相關理論基礎

圖1 GIS與其他學科之間的關系

GIS是一門綜合性較強的課程，知識點多，具有學科和技術的統一性、發展與內容更新的快速性、滲透性和空間抽象性強、研究對象的空間尺度變化大、應用范圍廣等特點[5,6]。它融合了數學、地球科學、空間科學、計算機科學、管理科學、測繪學與遙感學等學科知識，如圖1所示，相關理論的發展都將為GIS的創新注入新的活力。和GIS專業的學生相比，非GIS專業學生沒有機會深入系統地學習GIS相關理論基礎，導致知識結構不成體系。以我院地理科學專業為例，具備了地理學相關的基礎知識，缺乏空間信息采集、信息處理等方面知識。因此，如何讓非GIS專業學生在有限的學時內較快較好地掌握GIS 理論與技術，值得研究和探討。

2.3 教學內容生硬，教學手段單一

從空間認知的角度來講，GIS涉及了從現實世界到概念世界再到數字世界的抽象過程[7]，GIS的大部分理論教學內容圍繞著計算機的微觀世界闡述，如空間數據結構的存儲、編碼、轉換算法，空間拓撲關系的存儲以及空間分析的基本原理等，教學內容顯得乏味。以下幾個因素也造成了教學內容的枯燥：①教材滯后，教學資源匱乏；②數據來源方式多樣化、數據標準不統一、昂貴，導致GIS實驗數據獲取比較困難，理論和實驗不能很好地銜接，課堂內容枯燥；③師資力量參差不齊，多數不具備實際生產實踐經驗，且對整個GIS的基礎理論體系也不是非常了解，在教學中常常有重此輕彼的現象出現。另外教學與科研所需軟硬件的缺失，使得GIS課程教學手段單一，缺乏生動性，難以調動學生學習的積極性。

2.4 實驗教學內容體系不合理

相對于理論教學，實驗教學具有直觀性、綜合性、設計性與創新性[8]。對實驗教學重要性的認識不足導致了非GIS專業在GIS課程實驗教學內容體系上設置不合理。①大部分實驗課的設置是以教師為中心的教學模式，在實驗中，學生大多按照老師的詳細指導完成實驗，整個實驗過程中學生處在一種被動盲目的狀態，缺少參與實驗的主動性和積極性；②多數實驗以認知性實驗課程為主，而與主專業相結合的綜合性實驗、分析性實驗較少，不能很好地訓練學生解決實際問題的能力；③多數實驗之間相互獨立，缺乏聯系，學生所學實驗知識不能系統化。

3 非GIS專業GIS課程教學改革與優化思路

3.1 準確定位課程、明確培養目標

非GIS專業開設GIS課程的目的是為了讓學生能夠在已經掌握的專業課程基礎上，利用GIS工具，主要是一些GIS軟件，解決與本專業相關的自然、社會經濟、文化等與空間信息相關的問題，從而增強綜合能力、提高工作效率。因此，在應用型人才培養模式下，圍繞著學生能力和素質培養，非GIS專業的GIS教育的基本定位是緊緊結合專業，在教學過程中著重強調GIS課程的針對性和實用性，重點放在培養GIS軟件操作應用上，加強實驗教學，增強學生的社會競爭力和實踐能力。

3.2 補充關聯知識、精簡教學內容

針對GIS知識點雜、應用多樣、不同專業學生知識背景不同等問題，堅持“根據不同專業需求，明確專業技能，抽取關鍵知識，形成核心內容”的原則，構建“結構合理、重點突出、特色鮮明、系統實用”的GIS教學內容。筆者分析了國內出版的多部教材，大部分都圍繞著GIS的基本功能（即數據的采集、數據的編輯和處理、數據的存儲和組織、空間分析、GIS的輸出、GIS的二次開發）進行組織。以高教出版社出版、黃杏元等編著的《地理信息系統概論》第三版為例[9]，根據我院的專業培養方案情況，GIS課程開設之前各專業學生有了測量學、地圖學等知識基礎，同時各專業對空間分析的要求比較高，應刪除第二章地圖投影以及矢量與柵格轉換算法，第四章空間數據庫概念模型、邏輯模型、物理模型的設計以及空間時態數據庫，第七章GIS的設計與評價后兩節等內容。重點突出GIS分析模型的應用，結合各專業具體情況設置不同的應用模型，如針對人文地理與城鄉規劃專業設置適宜性分析模型、區位選擇模型、交通規劃模型等應用案例。經過這樣的調整，突出 GIS的分析功能，淡化 GIS系統設計，能夠實現良好的教學效果。

3.3 豐富教學內容、多元化手段教學

GIS理論知識抽象，較難理解，通過以下手段可以豐富教學內容，激發學生的學習興趣： ①精簡教學內容；②充分利用多媒體教學的優勢，加強教學與實際的聯系。如在地形分析中，針對地形因子坡度的提取，延伸計算不同坡度下植被多樣性分布研究的內容；③ 以“挑戰杯”、“GIS建模與開發大賽”為平臺，豐富第二課堂，指導學生參與到老師的科研項目中；④ 為學生推薦好的學習期刊、網站；⑤鼓勵教師參與GIS知識培訓、參與公司的項目實踐，提高教師的業務能力。在教學方式上，采取講解、演示、課堂討論和案例等多種形式相結合的方式，突出“研討式”、“啟發式”教學，放棄“灌輸式”教學方式，培養學生綜合全面、注重邏輯聯系的思維和學習方法，以達到最佳的教學效果。

3.4 強化實驗內容、構建連貫性實驗教學系統

實驗課便于加深學生對有關理論知識的理解，加強學生對相關知識的記憶。實驗課時安排與理論相同，為36學時。GIS實驗課的安排應能充分體現GIS的基本功能，又要層層深入，由易到難。由于課時的限制，對實驗課的安排要精心選取、細心布置、合理安排。筆者認為，應圍繞GIS的基本功能統籌設置，內容安排如表1所示。

表1 實驗教學內容安排

實驗內容的安排中后一次的實驗以上一次的實驗成果為基礎，既緊密聯系教材內容，又相對獨立于教材，形成了一個獨立的、完整的大實驗過程。不僅體現了GIS的數據采集、編輯與處理、存儲與組織、查詢與分析等基礎知識，并將其應用到不同專業的具體實際中，讓學生切身體會到GIS在所學專業中的應用，并運用其分析解決實際問題。在實驗教學方法上，打破“講深、講透、講全、講細”的觀念，加強培養學生主動學習的意識與能力。

4 結 語

GIS技術在相關領域內具有重要的應用價值，在應用型人才培養模式下，非GIS專業開設GIS課程對于GIS理論發展和應用推廣都具有積極的意義。基于此，本文在分析非GIS專業GIS教育存在問題的基礎之上，對非GIS專業GIS教育課程定位、理論教學內容、教學方法、實驗安排等諸多方面進行了改革和優化研究，并給出了一些建議。

[1] 黑志堅，曲建光，周秋生，等.應用型本科人才專業能力指標的構建[J].測繪通報，2013(1):104-106

[2] 陳優良，王兆茹，鄒鳳瓊.以需求為導向的 GIS 專業人才培養模式[J].地理空間信息，2010,8(3):141-143

[3] 范文義，周洪澤.資源與環境地理信息系統 [M].北京：科學出版社，2003

[4] 吉云松.對非GIS專業的GIS教育的思考[J].測繪與空間地理信息，2006,29(1):115-117

[5] 顧留碗，王春，王崠.面向應用型人才培養的GIS專業實踐教學體系構建[J].測繪工程，2012,21(6):89-91

[6] 湯國安，周衛.地理信息系統課程的設計與實踐[J].地球信息科學，2005,7(2):65-68

[7] 鄔倫，劉瑜，毛善君.GIS 專業本科教學探討——北京大學教學實例[J].地理信息世界，2004,2(2):27-30

[8] 賈澤露.GIS專業實踐教學綜合改革研究[J].測繪科學，2008,33(5):230-232

[9] 黃杏元.地理信息系統概論[M].北京：高等教育出版社，2012

P208

B

1672-4623（2015）04-0180-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.04.064

岳漢秋,碩士，研究方向為三維GIS開發。

2014-08-13。

項目來源：河南省教育廳自然科學基礎研究計劃資助項目（12B180026）；平頂山學院青年科研基金資助項目（PXY-QNJJ-2014003）。