森林工程專業地理信息系統課程教學改革探索

侯衛萍　薛偉　邢艷秋

摘要 結合森林工程專業學習地理信息系統課程的教學要求，提出課程教學改革具體目標，從森林工程專業GIS課程教學目標、教學內容體系改革和考核方法改革等方面進行總結分析，實踐表明，教學改革取得了良好的效果。

關鍵詞 森林工程；地理信息系統；教學改革

中圖分類號 S-01 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）19-384-02

地理信息系統（GIS，Geographic Information System）是一門結合地理學與地圖學以及遙感和計算機科學的綜合性學科，廣泛應用于不同領域，是用于輸入、存儲、查詢、分析和顯示地理參照數據的計算機系統[1]。隨著計算機技術和互聯網技術的發展，地理信息系統在最近30年內取得了迅速發展，廣泛應用于環境評估、災害預測、國土管理、城市規劃、交通運輸、軍事公安、商業金融、公共設施管理、農林牧業等幾乎所有領域。

目前，我國很多高校都開設了地理信息系統專業。很多非GIS專業，如森林工程專業由于應用方面的需求也開設了地理信息系統課程。但是由于該課程是一門綜合性學科，森林工程專業學生在學習時經常會抓不住重點或與專業聯系不夠緊密，導致學習效果不太理想。

1 森林工程專業GIS課程教學目標

當前，我國不同專業的地理信息系統課程存在不同的培養方式[2]，如表1所示。

地理信息系統課程的教學目的是培養GIS專業人員，包括可以完成基本GIS操作的一般操作人員；從事GIS應用系統開發的技術開發人員；從事GIS應用系統的數據模型設計、體系結構設計等的項目設計人員；還有從事GIS的基礎研究，能發現和解決GIS問題的GIS研究人員等。

森林工程專業的培養目標是為我國林業工程領域輸送高級工程技術人員，因此森林工程專業地理信息系統課程的教學目標是：以林業知識為基礎，培養GIS應用，設計和開發人員。

2 教學內容體系改革

根據森林工程專業的人才培養目標，以及地理信息系統課程理論性、實踐性都較強的特點，需要對課程教學內容進行很好的規劃。如森林工程專業學生與GIS專業學生相比，知識結構不夠完整，缺少對地圖學、測繪學、地理學等課程的學習，因此如何在有限的學時內讓學生更好地掌握GIS理論與應用是教學內容體系改革的目標。

為了能夠與專業更好的結合，在介紹GIS基本知識和基本理論的基礎上要突出應用，特別是能夠解決森林工程專業領域技術問題方面的應用。經過多年的教學探索，該課程的教學內容設置為：GIS基本概念，地理參照數據基本概念，坐標系統與地圖投影相關知識，地理關系矢量數據模型、面向對象矢量數據模型和柵格數據模型的建立，空間數據輸入與編輯，空間數據探查，矢量數據與柵格數據分析，空間數據顯示與地圖制圖，全球衛星定位系統、遙感與地理信息系統融合技術等。

教材的選擇對于學生的學習效果和教師的授課效果也有直接的影響。通過對不同地理信息系統教材進行比較，筆者選擇了美國愛達荷大學地理系張康聰（Kang-tsung Chang）教授撰寫的《地理信息系統導論》（第三版）的雙語版教材作為課程主要教材。該教材最大的優勢在于著者的編寫理念符合GIS技術的教學規律，在教材編寫中概念和實踐并重；著者將其多年教學過程中收集和積累的GIS數據及其應用案例以數據光盤形式提供給讀者共享，使讀者可以通過實際操作來體會GIS原理、方法和應用。同時還選擇了湯國安主編的《地理信息系統》、孫家抦主編的《遙感原理與應用》作為輔本教材，補充原教材中的GIS基本理論與原理部分，以及遙感部分的內容。另外實驗部分的教材選擇湯國安主編的《ArcGIS地理信息系統空間分析實驗教程》，該教材和原教材中的實踐部分可以很好地互相補充。

完成教學內容改革后，該課程可以做到全面、系統，重點突出，并且緊密結合林業特色。在GIS中，空間分析是核心內容，而該技術在林業生產中也有廣泛的應用，如森林資源調查、森林類型分類、森林保護區建立、林區道路規劃設計等。改革后的課程突出了在林業方面應用的特色（表2），使學生在學習基本理論的同時，提高實踐能力和綜合素質。

3 教學模式改革

森林工程專業作為國家重點專業，希望培養的學生立足于國內并具有國際化視野。而地理信息系統技術在國際上飛速發展，迫切需要有一批國際化人才去學習、研究和借鑒該領域的新方法和新技術，因此在森林工程專業開展地理信息系統雙語教學是非常有必要的。

根據我國高校目前的實際情況以及森林工程系學生的英語水平現狀，在地理信息系統雙語教學中，筆者采用過渡式雙語教學模式，即教材、板書、筆記、作業、考試等均用英語完成，授課采取英語授課與中文授課相結合的形式。課程開始時對于地理信息的專業詞匯，專業技術，不易理解的難點、重點等在英語講解的基礎上輔助中文講解。到課程中后期逐步加大英語授課的比例，對于淺顯易懂的內容用英語講解，逐步減少中文解釋比例，逐步向沉浸式雙語教學模式過渡[3]。

除了進行雙語教學模式改革外，該課程還嘗試多媒體教學、討論互動和實踐教學相結合的教學形式，使學生更好地掌握課程內容。

在多媒體課件制作過程中，將圖形、圖像資料和相關錄像資料與理論知識相結合，可以使枯燥抽象的知識變得形象生動，讓學生更直觀地接受所學內容。同時針對不同的學習目標，選擇適合的教學方式，如大量應用具體案例來說明抽象的理論、多引入與該專業密切相關的案例等。在介紹案例時，采取互動、討論式教學方法，讓學生充分發表自己的見解，既能激發學生的學習熱情和探索精神，又能幫助學生進一步鞏固所學知識。

實踐教學是地理信息系統課程學習的重要環節，在理論學習中所有的問題和想法都可以在實踐中利用ArcGIS軟件得到解決和實現。實驗設計除了包括GIS中最基礎的如數據采集、編輯、空間分析、專題地圖制作等內容，還要與專業緊密結合，以學生所學專業問題為實驗目標。改革后的實驗方案設計不僅有助于學生掌握地理信息系統的基本功能，更重要的是使學生學會用GIS解決該專業實際問題的方法，真正做到學以致用。

4 考核方法改革

鑒于課程本身綜合性強、重于實踐的特點，傳統的期末考試確定學生成績的考核方法顯得非常不合理。為了培養學生的綜合素質、動手實踐能力和創新能力，必須進行考核方法的改革，使考核方法靈活多樣，包括研究報告、小組討論、實驗報告、案例分析等。同時為了加強課程的過程控制、改變學生平時不努力學習、期末考試前突擊復習過關的不良學風，該課程還在期中增加一次階段考試，具體考核方法以及各種考核方式占總評成績的比例見表3。

考試內容也做出新的調整，除了考察基本概念和基本原理以外，加大應用分析類題目的分值能夠更好的反映學生的學習效果。

實踐表明，考核方法改革能夠更好地促進學生學習積極性，較好地體現教學效果。

5 結語

當前，我國的GIS教育正在蓬勃發展，對于GIS的理論和應用的掌握，不同專業和技術背景的學生有一定的差別。培養既熟悉林業生產過程，又掌握GIS應用技術的高級人才是森林工程專業的責任。基于此，該文對于森林工程專業GIS課程教學目標、教學內容體系改革和考核方法改革等方面進行了分析總結，力求不斷完善教學體系并改進教學方法，培養出能夠利用GIS技術解決林業生產實際問題的專業人才。

參考文獻

[1] CHANG K T.Introduction to geographic information systems [M].Boston：McGraw-Hill Higher Education，2006：1.

[2] 鐘志農，李軍，陳犖.“地理信息系統”課程教學方法研究——以國防科學技術大學為例[J].當代教育論壇，2010（12）：118-120.

[3] 侯衛萍，薛偉，辛穎.森林工程專業地理信息系統課程雙語教學的探討[J].森林工程，2013（5）：145-147.