地理信息系統實踐課程建設與改革

李陽東+楊曉明

摘要：地理信息系統（GIS）實踐課程是地理信息系統課程體系中非常重要的一門實踐課。課題組教師在分析總結多年從事GIS教學的經驗的基礎上，對地理信息系統實踐課程從項目內容設計、指導方式和實踐教學方法改革創新，以及考核方式優化調整等方面進行了課程建設和改革方面的探索，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：地理信息系統；實踐教學；課程改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）02-0106-02

一、引言

地理信息系統（GIS）是一門綜合性的應用學科，其應用領域相當廣泛，幾乎涉及各行各業。隨著信息技術的發展，社會對GIS人才的需求亦日益增大[1-2]。很多高校開設了GIS課程，相關教育工作者就GIS人才的培養和課程教學開展了大量的探索[2-5]。GIS同時也是一門實踐性和技術性很強的學科[3]，實踐教學在GIS課程教學中的重要地位亦得到廣泛的認可，已有部分高校專門把GIS實踐作為一門獨立的課程開設。本文針對獨立開設的GIS實踐課程，在分析傳統教學方法不足的基礎上，從教學內容、指導方式、教學方法和考核方式等方面進行了課程建設和改革方面的探討。

二、課程教學目標和內容

以課堂所講授的地理信息系統的原理和方法為指導，結合國際著名GIS通用平臺（Desktop for ArcGIS）的具體操作和應用，加深學生對GIS原理和方法的理解和更全面地了解GIS在各領域中的應用。

課程實踐要求學生在利用ArcGIS軟件完成一定訓練任務的基礎上，進一步了解地理信息系統工具功能和作用，具有初步應用地理信息系統平臺解決實際工作的能力，為其今后利用GIS開展有關工作和研究或進一步深造打下良好的基礎。

課程要求學生已經學過GIS的理論知識，并具有遙感原理、測量學的相關知識基礎。要求學生通過實踐課程的學習掌握運用GIS工具的相關功能求解涉及空間數據的有關應用問題的基本過程和技術要點。

實踐課程教學圍繞GIS的基本功能和處理流程進行，其內容主要涉及空間信息顯示與制圖、矢量數據和柵格輸入與編輯、矢量數據分析、柵格數據分析、地形分析和網絡分析等。

三、傳統教學方法及其弊端

傳統的GIS實踐教學，往往是圍繞GIS的主要功能設計獨立的教學項目進行，教學項目的設計目標側重于功能的操作步驟，而在功能與實際應用的聯系方面則考慮較少，項目和項目之間也是松散聯系或毫無聯系。教學過程中，往往采用老師示范為主，學生操作為輔的教學模式，即老師先進行操作的示范，學生再根據老師的演示步驟進行練習。這使得學生在實踐過程中只看重軟件的具體操作，而忽略了具體功能的應用場合、問題求解思路和步驟，不利于培養學生的綜合分析能力和創新能力，導致學生在課程學習過程中積極性不高，亦無法建立理論、實踐和應用三者之間的關聯。

另一個不容忽視的問題是課程考核方式的合理性。通常的考核方式，是從學習態度、出勤情況和最后考試或報告等3個方面進行考核。這種考核方式對于理論課而言較為合適，但對于具體實踐過程很重要的實踐類課程（特別是涉及內容較多的GIS實踐課程）則不是很實用。因為該考核方式沒有突出實踐環節的中間過程，會導致學生在實踐過程中一味追求速度，缺乏必要和充分的思考，直接影響了教學效果。

四、課程改革實踐

1.教學內容。我們經過不斷查閱資料和多年的教學探索，對GIS實踐中的項目從實用性、應用性、系統性和功能性等方面進行了重新設計、編排和梳理，主要體現在以專題為主線，把GIS功能融入實際應用需求的求解過程中，突出以應用需求為導向的實踐項目內容的組織，從以GIS功能熟悉為主的傳統實踐轉向以GIS為手段的問題求解。

每一個專題的幾個實踐項目都基于同一套實際應用數據，這樣最大程度上保證了實踐內容與實際的貼切性，同時也有利于培養學生多角度觀察和分析數據的能力。另外，實踐內容以空間分析為主線，其他GIS功能體現在實踐過程中，既體現綜合性，又確保了主體性。

2.指導方式和教學方法。指導方式上，以學生操作為主、教師示范為輔的方式進行。教師對于一些典型的、復雜的操作進行示范，并對典型問題的求解過程進行解析。教學方法上采用“專題式教學+案例式教學+歸納式教學+啟發式教學+自主學習法”多種方法穿插進行。

（1）專題式教學：實踐環節以熟悉GIS軟件功能模塊操作為目的按專題編排實踐內容。

（2）案例式教學：每個專題包含一個或多個以解決某個實際應用需求的案例，每個案例體現GIS軟件相關專題功能的熟悉及其應用情景。

（3）歸納式教學：每個案例操作完畢后，在指導教師的引導下，要求學生進行歸納總結，具體包括：①該案例練習用了什么類型數據（表格數據、矢量數據，還是柵格數據？點、線，還是面數據）？②經過哪些處理步驟③得出什么結果？④用到GIS什么功能？⑤實施過程中關鍵點有哪些？

（4）啟發式教學：每個案例操作完后，在指導老師的引導下，要求學生結合自身專業思考如下問題：①該案例解決了什么問題？②解決該問題要用到哪些數據？③數據的特點是什么？④這些數據還可以做哪些分析？⑤類似的方法可以應用到哪些行業或領域？⑥具體解決他們的什么問題？⑦又該收集哪些方面的數據？通過這些問題的思考，提升學生對GIS功能與方法的理解的同時，激發他們的發散思維，做到舉一反三，觸類旁通。

（5）自主學習法：課程的最后提供一個自主學習環節，學生以小組為單位按照指導教師提供的數據（不同小組數據不同），自主構建特定應用情景，提出情景需求，然后根據數據進行處理分析求解問題目標，并完成報告的撰寫。

3.考核方式。考核方式應體現多樣性、科學性，做到合理有效，公平公正。考核內容從“質”和“量”兩方面進行，注重學習態度和學習結果的同時，還注重整個實踐過程中的學習環節，體現多樣性、科學性和可操作性。具體如表1所示。

為控制缺勤、遲到早退及課堂表現不佳的情況，對于“3次及以上缺勤（2次遲到/早退相當于1次缺勤）或學習態度警告”的學生，考核中統一被評定為“不及格”。

五、結束語

課題組教師經過多年從事GIS教學的經驗積累，在分析總結的基礎上，對GIS實踐課程進行了課程建設和改革方面的探索，主要體現在項目內容的設計、指導方式和實踐教學方法的改革創新及考核方式的優化調整。通過革新后的實踐內容、教學方法和考核方式的實施，教學效果顯著提升，主要體現在：

1.專題式、案例式、歸納式和啟發式教學方法的運用，使得學生進一步理解了GIS的有關原理，明確了GIS相關功能的應用場合，對如何應用GIS去解決實際應用問題有了更清醒的認識；熟練掌握了ArcGIS軟件的有關操作，實踐操作技能得到提高的同時學習積極性亦大為增強，缺勤情況極少發生，絕大多數學生學習態度自始至終都非常端正，提問的人次也較以往大幅提高。

2.運用自主式學習法進行情景式實踐報告的實施，加強了運用GIS軟件分析和解決有關實際問題的能力，學生充分發揮想象能力，創新能力得到進一步提升。另外小組工作模式增強了團隊的分工協作能力，論文撰寫能力亦得到顯著提高。

3.通過實踐課程的學習，學生積累了大量實用的經驗，為后期參加大學生創新活動、畢業設計提供了堅實的基礎，亦為畢業之后的工作或繼續學習起到了很好的鋪墊作用。

參考文獻：

[1]黨安榮，劉釗，賈海峰.面向應用的高校GIS教學探索與實踐[J].地理信息世界，2007，04（2）：9-14.

[2]許捍衛，張友靜，張行南.21世紀高校GIS本科人才培養方案的研究[J].地理信息世界，2003，01（4）：27-30.

[3]陳正江，湯國安.關于“地理信息系統”課的實踐教學[J].高等理科教育，2002，（4）：69-71.

[4]丁建麗.高校地理信息系統專業教學過程剖析[J].高等理科教育，2008，（2）：92-95.

[5]孔維華，曲國慶.《地理信息系統》課程教學改革研究[J].測繪科學，2006，31（6）：167-168.