人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用課程教學(xué)設(shè)計(jì)

蔣良群

（西華師范大學(xué) 國土資源學(xué)院，四川 南充 637002）

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人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用課程教學(xué)設(shè)計(jì)

蔣良群

（西華師范大學(xué) 國土資源學(xué)院，四川 南充 637002）

摘要：在介紹地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用課程概況的基礎(chǔ)上，對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，并對(duì)其教學(xué)方法進(jìn)行探討與分析.以期為相關(guān)專業(yè)的地理信息系統(tǒng)教學(xué)提供借鑒與參考.

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；教學(xué)設(shè)計(jì)；人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)

地理信息系統(tǒng)（GIS）作為一門技術(shù)性科學(xué)，與地理學(xué)、地圖學(xué)、測繪科學(xué)、遙感科學(xué)與技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及數(shù)學(xué)密切相關(guān)，涉及土地科學(xué)、資源學(xué)、環(huán)境科學(xué)和城鄉(xiāng)規(guī)劃等學(xué)科知識(shí)，是一門典型的交叉型學(xué)科，同時(shí)也是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科［1］.GIS在地球系統(tǒng)科學(xué)、資源與環(huán)境科學(xué)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、氣象、水文、城市與區(qū)域開發(fā)、海洋及測繪等學(xué)科和國民經(jīng)濟(jì)的重大領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用.

人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)是以人口、資源、環(huán)境與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展研究、應(yīng)用及管理為內(nèi)容的基礎(chǔ)性與應(yīng)用性相結(jié)合的專業(yè)［2］，是在原地理科學(xué)類下的資源環(huán)境和城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)調(diào)整的兩個(gè)專業(yè)之一［3］.目標(biāo)是培養(yǎng)具備人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理的基本理論、知識(shí)和技能，具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，接受嚴(yán)格科學(xué)思維的訓(xùn)練和良好的專業(yè)技能訓(xùn)練，立足于宏觀、中觀區(qū)域規(guī)劃和土地管理，從事城鄉(xiāng)建設(shè)與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃的研究、教學(xué)、開發(fā)或應(yīng)用的高素質(zhì)復(fù)合型專業(yè)人才［4］.它涉及地理科學(xué)、人文科學(xué)、城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃和地理信息系統(tǒng)管理等多個(gè)領(lǐng)域的內(nèi)容.該學(xué)科內(nèi)容具有復(fù)雜性、綜合性和動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)，同時(shí)其應(yīng)用性非常強(qiáng)，與人們的日常生活及國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等密切相關(guān).城市、區(qū)域尺度合理配置，有效利用空間資源是城市規(guī)劃的核心業(yè)務(wù)，GIS獨(dú)特的功能使得它和城市規(guī)劃有著天然的聯(lián)系，既為城市規(guī)劃提供分析手段，同時(shí)也促進(jìn)了城市規(guī)劃業(yè)務(wù)的信息化［5］39，為本專業(yè)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市建設(shè)規(guī)劃、人口動(dòng)態(tài)變化等提供強(qiáng)大高效的分析工具，其分析結(jié)果能夠?yàn)橄嚓P(guān)的決策人員提供有力參考.因此，GIS原理與應(yīng)用課程教學(xué)對(duì)該專業(yè)來說尤其顯得重要，讓學(xué)生掌握GIS的基礎(chǔ)理論知識(shí)和方法并能在本專業(yè)熟練應(yīng)用具有十分重要的意義.針對(duì)課程教學(xué)目的，結(jié)合西華師范大學(xué)國土資源學(xué)院人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)的實(shí)際情況，對(duì)GIS原理與應(yīng)用課程教學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì).

1　GIS原理與應(yīng)用課程概況

GIS原理與應(yīng)用是人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課，在大二上期開設(shè)，共 64學(xué)時(shí)，其中48學(xué)時(shí)理論課，16學(xué)時(shí)上機(jī)實(shí)驗(yàn)課，上機(jī)主要以ARCGIS作為軟件操作平臺(tái).該課程以空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，介紹運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)和信息科學(xué)的理論與方法，進(jìn)行空間數(shù)據(jù)采集、處理、管理、分析與綜合研究，以及地理信息系統(tǒng)的初步建立和應(yīng)用［5］39.教學(xué)任務(wù)是使學(xué)生了解和掌握地理信息系統(tǒng)科學(xué)的基本理論與方法，培養(yǎng)學(xué)生初步應(yīng)用GIS工具分析和解決本專業(yè)實(shí)際問題的能力.通過GIS原理與應(yīng)用的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生應(yīng)達(dá)到以下基本要求：（1）掌握地理信息系統(tǒng)的基本理論、方法、技術(shù)及其應(yīng)用實(shí)例；（2）掌握地理信息如何被存貯在計(jì)算機(jī)中，并可以進(jìn)行更新、查詢檢索、分析處理和綜合應(yīng)用；（3）理解GIS基本原理及方法；（4）理解計(jì)算機(jī)技術(shù)在地理信息系統(tǒng)中的重要作用.可見，GIS原理與應(yīng)用課程是理論與實(shí)踐相結(jié)合，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是GIS教學(xué)的重要環(huán)節(jié).

2　教材選擇及教學(xué)基本內(nèi)容設(shè)計(jì)

目前，國內(nèi)GIS教材普遍以理論為主，極少有理論與實(shí)踐相結(jié)合.綜合考慮各教材的側(cè)重點(diǎn)及人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)的特點(diǎn)，GIS原理與應(yīng)用課程擬選擇以西南大學(xué)田永中［6］等編寫的《地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)與實(shí)驗(yàn)教程》為主要參考教材.該教材從有利于教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)為基本出發(fā)點(diǎn)，將GIS的基本理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來，符合教師教學(xué)以及學(xué)生學(xué)習(xí)的需要.同時(shí)結(jié)合《地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論》［7］、《地理信息系統(tǒng)概論》［8］、《地理信息系統(tǒng)教程》［9］和《地理信息系統(tǒng)實(shí)習(xí)教程（Arc GIS 10 for Desktop）》［10］等進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的補(bǔ)充與拓展.

課程以空間數(shù)據(jù)處理為主線，圍繞空間數(shù)據(jù)處理設(shè)計(jì)其主要教學(xué)內(nèi)容.理論內(nèi)容包括：GIS的基本概念與知識(shí)、空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)知識(shí)、數(shù)據(jù)的輸入與處理、空間數(shù)據(jù)的組織與管理、空間查詢與分析、制圖輸出及應(yīng)用與發(fā)展等七大內(nèi)容.根據(jù)這七大核心內(nèi)容及專業(yè)特點(diǎn)，考慮學(xué)生的興趣及學(xué)科背景，具體設(shè)計(jì)每一小節(jié)的知識(shí)結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（見表1）.

表1 地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用教學(xué)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

3　教學(xué)方法

3.1 理論教學(xué)方法

3.1.1 多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合 課程的理論教學(xué)主要采用多媒體形式，包括地理現(xiàn)象的基本圖片展示與數(shù)據(jù)表達(dá)、環(huán)境變化等的動(dòng)畫模擬和數(shù)據(jù)處理等的PPT課件演示等.同時(shí)輔以教學(xué)微視頻的方式進(jìn)行重點(diǎn)、難點(diǎn)的突破，如在講解四叉樹編碼時(shí)可以提前錄制小視頻，讓學(xué)生先預(yù)習(xí)，課堂上著重對(duì)難懂的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解.重要的知識(shí)點(diǎn)和課程內(nèi)容的基本框架則用傳統(tǒng)的板書方式寫出來，方便學(xué)生的理解和記憶.

3.1.2 啟發(fā)式教學(xué)及課堂討論 涉及到對(duì)具體實(shí)際問題的解決則采用啟發(fā)式的教學(xué)方式，如講解數(shù)據(jù)處理基本內(nèi)容的格式變換和數(shù)據(jù)裁剪時(shí)，可以先提問：假設(shè)現(xiàn)在有幾種類型的數(shù)據(jù)，shape file格式、DWG格式和tiff格式，那么如何在ARCGIS平臺(tái)導(dǎo)入使用；現(xiàn)在有四川省的人口密度分布圖，只需要南充市轄范圍內(nèi)的人口密度分布圖，需要進(jìn)行什么樣的數(shù)據(jù)處理，如何實(shí)現(xiàn).通過這樣的方式引發(fā)學(xué)生的思考，進(jìn)而通過課件演示和講解完成這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí).對(duì)于一些綜合性問題的處理（如城市道路與交通規(guī)劃方面的問題），則可以采用課堂討論的方式進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生可以針對(duì)目前某城市的道路交通情況，討論存在的問題，借助GIS工具如何去解決，需要哪些方面的數(shù)據(jù)，如何獲取，怎樣進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，需要進(jìn)行哪些方面的空間分析，后期如何進(jìn)行合理規(guī)劃等.

3.1.3 分階段分配學(xué)習(xí)任務(wù) 在整個(gè)教學(xué)過程中，圍繞1～2個(gè)專題內(nèi)容（如城市道路交通規(guī)劃、人口動(dòng)態(tài)變化）對(duì)GIS的基本原理和方法進(jìn)行講解.同時(shí)對(duì)每一章節(jié)內(nèi)容分小組進(jìn)行分階段任務(wù)的分配，由學(xué)生通過上網(wǎng)及文獻(xiàn)閱讀的方式了解其基本思路并對(duì)其解決方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后在課堂上進(jìn)行交流討論.通過與幾屆學(xué)生的交流與調(diào)查，學(xué)生普遍反映學(xué)完這門課程后基本沒有多大印象，其中一個(gè)重要原因就是沒有相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)需要完成，他們就覺得缺乏目標(biāo)，不清楚GIS的作用以及怎么實(shí)現(xiàn).如果每一部分理論知識(shí)都有相應(yīng)的任務(wù)去完成，他們就會(huì)有極大的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)完成后也會(huì)覺得有成就感，這樣無形之中就培養(yǎng)了他們自主學(xué)習(xí)、相互討論的好習(xí)慣.

3.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

上機(jī)實(shí)踐教學(xué)既是對(duì)理論知識(shí)的理解與鞏固，又是對(duì)數(shù)據(jù)處理方法的具體實(shí)現(xiàn)，在GIS的教學(xué)中具有重要意義.采用先布置作業(yè)，再上機(jī)講解，最后學(xué)生提交實(shí)踐成果的方式.根據(jù)理論課上布置的任務(wù)對(duì)設(shè)計(jì)好的解決方案進(jìn)行軟件實(shí)現(xiàn)：從空間數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)的編輯與處理、數(shù)據(jù)分析和制圖輸出，緊跟理論教學(xué)的每一個(gè)進(jìn)度，最后實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的任務(wù)流程.這樣有利于學(xué)生從總體上把握數(shù)據(jù)處理的基本流程，每一個(gè)階段的任務(wù)又相互聯(lián)系、互不脫節(jié).

由于實(shí)踐課時(shí)較少，沒有充足的時(shí)間在課堂上讓學(xué)生進(jìn)行全面的練習(xí)，所以在課堂上主要以問題答疑為主，個(gè)別不會(huì)的學(xué)生進(jìn)行重點(diǎn)輔導(dǎo).在這之前同樣需要錄制實(shí)驗(yàn)操作視頻，讓學(xué)生課前進(jìn)行練習(xí)及課后自行完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.

4　結(jié)語

通過對(duì)GIS原理與應(yīng)用的理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生掌握GIS的基礎(chǔ)理論知識(shí)與原理，并能運(yùn)用GIS技術(shù)解決本專業(yè)的實(shí)際問題.隨著信息技術(shù)應(yīng)用的廣泛深入，GIS課程在人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)中的作用日趨重要，對(duì)專業(yè)教師及學(xué)生將提出更高的要求.因此，教師在今后的教學(xué)實(shí)踐中，要結(jié)合國內(nèi)外科研和教學(xué)成果，及時(shí)更新知識(shí)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷完善課程內(nèi)容以及教學(xué)方式，提高教學(xué)水平，使學(xué)生能夠更好地掌握GIS基礎(chǔ)知識(shí)并能熟練應(yīng)用.

參考文獻(xiàn)：

［1］ 沈婕，湯國安，楊紅，等.我國地理信息系統(tǒng)專業(yè)教材建設(shè)應(yīng)用與發(fā)展［J］.地球信息科學(xué)，2007，9（4）：94-99

［2］ 百度百科.人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)［EB/OL］.（2016-02-27）［2016-03-18］.http：//baike.baidu.com/view/9696280.htm

［3］ 中華人民共和國教育部.教育部關(guān)于印發(fā)《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄（2012年）》《普通高等學(xué)校本科專業(yè)設(shè)置管理規(guī)定》等文件的通知［EB/OL］.（2012-09-14）［2016-03-18］.http：//www.moe.gov.cn/publicfiles/ business/ htmlfiles/ moe/ s3882/201210/xxgk_143152.html

［4］ 西華師范大學(xué)國土資源學(xué)院.人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)本科培養(yǎng)方案［EB/OL］.（2010-08-30）［2016-03-18］.http：//lr.cwnu.edu.cn/article.php？id=288

［5］ 宋小冬，鈕心毅.以實(shí)踐為導(dǎo)向的地理信息系統(tǒng)“逆向”教學(xué)模式［J］.地理信息世界，2008，4（2）：38-41

［6］ 田永中，徐永進(jìn)，黎明，等.地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)與實(shí)驗(yàn)教程［M］.北京：科學(xué)出版社，2013

［7］ Kang-tsung Chang.地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論［M］.陳健飛，譯.北京：科學(xué)出版社，2003

［8］ 黃杏元，馬勁松.地理信息系統(tǒng)概論［M］.3版.北京：高等教育出版社，2008

［9］ 湯國安，劉學(xué)軍，閭國年，等.地理信息系統(tǒng)教程［M］.北京：高等教育出版社，2007

［10］ 宋小冬，鈕心毅.地理信息系統(tǒng)實(shí)習(xí)教程（Arc GIS 10 for Desktop）［M］.北京：科學(xué)出版社，2013

Teaching design of course about principle and application of geographical information system in the professional of human geography and urban and rural planning

JIANG Liang-qun
（School of Land and Resource，China West Normal University，Nanchong 637002，China）

Abstract：Based on the introduction of the geographical information system course overview，designs in detail to the content of the course and discusses and analyzes the teaching methods.It will provide the reference for the teaching of geographical information system in the relevant professional.

Key words：geographical information system；design of teaching；professional of human geography and urban and rural planning

中圖分類號(hào)：K909∶G642.0

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.3969/j.issn.1007-9831.2016.05.030

文章編號(hào)：1007-9831（2016）05-0105-03

收稿日期：2016-03-20

基金項(xiàng)目：四川省教育廳自然科學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目（15ZA0150）；西華師范大學(xué)2015年校級(jí)精品課程項(xiàng)目（40）

作者簡介：蔣良群（1978-），女，四川廣安人，副教授，碩士，主要從事地理信息系統(tǒng)教學(xué)與應(yīng)用方面的研究.E-mail：gis_jlq@126.com