地球科學類專業地理信息系統課程教學中學生綜合素質的培養

李曉燕

摘要：根據GIS目前的應用范圍和發展趨勢，闡述GIS在學生地學觀、地學實踐能力、綜合分析能力、創新性學習能力等方面培養中的作用。結合教學實踐，從教學內容、教學方法、教學模式等方面探討了該課程教學中應該注意的一些問題，為GIS教學質量的改善提供借鑒。

關鍵詞：地理信息系統；課程教學；綜合素質

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）07-0172-02

進入20世紀90年代以來，人類社會正從工業經濟邁向知識經濟時代，一場以信息技術為核心的革命正在深刻改變著人類生活與社會的面貌，作為全球信息化浪潮重要組成部分的地理信息系統（簡稱GIS）的建設與應用日益引起科技界、企業界和政府部門的廣泛關注。從數字北京到數字奧運，從數字地球到智慧城市，從大數據到云計算，無不需要GIS技術的支持。GIS是現代社會持續發展、資源合理規劃利用、城鄉規劃與管理、自然災害動態監測與防治等的重要技術手段，已成為地學研究走向定量化的最主要的科學方法之一。地理信息系統課程（GIS）是地理信息系統專業本科生的核心基礎課程，也是地理、地質、測繪、資源、環境等相關專業重要的專業基礎課程。據不完全統計，目前全國有140多個學校開設地理信息系統專業，更多的相關專業開設了地理信息系統必修或選修課程。地理信息系統課程在地球科學及相關專業中的應用越來越廣泛，課程地位也越來越重要，其先進的高新技術和廣泛的適用性激發了學生對該課程的濃厚興趣。如何提高教學質量，提升教學效果，在GIS教學中滲透綜合素質的培養，是一個重點需要考慮的問題。本文結合GIS技術性學科的特點，突出技術性學科課程中專業特點的滲透，探討該課程的教學認識和體會。

一、GIS的學科特點

GIS是20世紀60年代發展起來的一門融計算機技術、測繪科學、遙感、應用數學、信息科學、地球科學于一身的綜合和集成的信息技術。伴隨著GIS應用的廣泛性和各專業對GIS知識需求量的增大，GIS的課程設置及教學模式受到高度重視。深入理解GIS的學科性質是GIS教學改革及教學質量提高的前提。GIS具有學科交叉性，與地理學、測繪學、計算機科學和數學等傳統科學關系密切。它既要吸取相關學科的精華，逐步形成獨立的邊緣學科，又將被相關學科所運用，推動它們的發展。GIS是一門技術引導的多技術交叉的信息空間科學，GIS不斷地用新的技術和方法裝備發展自己。由于GIS在形式上表現為軟件，GIS學科的發展依賴于一定的軟件技術基礎。隨著人們對空間信息需求量的增大，對GIS功能的要求也越來越高，集成化、智能化是必然的趨勢，主要體現在GIS與遙感、GPS的集成（“3S”集成），GIS與專家系統的結合、GIS與GPS、CCD技術的集成等方面。同時，GIS來源于實踐，應用于實踐，是一門應用性非常強的以應用為目的的學科，實踐教學的重要性在地理信息系統課程中已凸顯并受到廣泛重視。即GIS除了具有基礎性和公益性特點，服務于科學研究和造福人類外，還具有實際應用并創造價值的廣闊市場。

二、地球科學類專業GIS教學中學生綜合素質的培養

1.地學觀的培養。地理信息系統是關于空間信息的理論和方法的科學，雖然該課程重在地理信息理論和方法的研究，但由于地理信息系統是一種技術性學科，表現為軟件的形式，具有一定的工具性，因而許多情況下被認為是一種單純的軟件或計算機學習。以GIS概念為例，許多學生、甚至長期從事地理信息系統教學的教師都認為地理信息系統就是一種繪圖工具，把矢量化、數字化看成了GIS的全部功能，事實上，地學空間分析方法才是GIS的核心與精華。在實際教學中，要從課程內容中結合實例不斷地滲透地學方法及其區域性、綜合性的特點，使學生建立正確的學習態度，培養學生的地學觀。

2.地學實踐能力的培養。GIS具有很強的實踐性，與其他學科相比在培養學生的實踐能力方面有著更廣闊的天地，擔負著更重要的使命。和其他計算機類技術課程不同的是，GIS課程，不僅要學會理論、學會軟件操作，更重要的是要學會聯系實際，學會這些地學方法在具體解決問題時如何使用。地學實踐能力是地球科學類專業學生綜合素質能力的重要組成部分，沒有以地學實踐能力培養作為基礎的GIS教育是一種“低能教育”，培養具有GIS基礎理論、方法與應用技術的高素質綜合型人才成為高校GIS課程的最終目標。

3.綜合分析能力的培養。GIS最大的優勢在于對多來源、多時態空間信息的集成與綜合分析，較傳統分析方法而言，具有宏觀性、動態性、綜合性的特點。用地理信息系統進行分析問題時，會涉及到諸多因素及學科，通過各要素之間關系的分析與情境模擬，可以對野外實踐和各學科的實踐教學起到輔助作用，從而達到培養學生綜合分析能力的作用。

4.創新性學習能力的培養。創新性學習一直是我國教育教學的一種理念，包括清華大學、北京大學、吉林大學等在內的一些綜合性大學都先后開展了創新性學習在本科生教育中運用的探索。“工欲善其事，必先利其器”，GIS以其先進的手段、高度的綜合性、廣泛的適用性，為學生進行創新性學習與研究提供了基礎。GIS課程學習中，要重視培養學生分析問題、解決問題的能力，可以通過多種情境模擬，展示學生自己的思維，并將思維與創新意識結合起來，培養學生的科研能力，為學生主觀能動性的發揮提供了廣闊的空間。

三、教學實踐探討

鑒于GIS課程性質及其學科特點，實踐教學中應該注意以下問題。

1.注重GIS課程學習中應用實例的分析。在實例分析時重點講解GIS技術的科學性、綜合性。實例分析以任課教師近年來主持或參加的科研項目為素材，其優點在于能夠更好地把研究中的細節問題講清楚，而不是局限于照本宣科。實例講解時，不僅讓學生了解和掌握該學科的發展動態，還要注重收集礦產資源、生態環境和綜合應用等不同層次、不同領域的研究成果。這有利于學生掌握GIS技術在專業中的應用狀況，起到觸類旁通的作用。

2.處理好GIS理論與上機實踐的關系。在技術類課程中，學生通常比較重視上機的內容，認為理論的內容無足輕重，只要會上機操作就可以了。但實踐需要理論的指導，如果不懂原理，就相當于“無源之水、無根之木”，很難透徹地理解操作過程，達不到舉一反三的效果。如果只死記硬背原理和方法，不進行實際上機操作，就失去了地理信息系統技術性、實踐性、應用性的特點，失去了課程設置的意義。

3.鼓勵學生多途徑解決問題。GIS是一種空間分析的技術方法，對任何問題的解決，其方案都不是唯一的。如我們在進行緩沖區與疊加分析綜合練習時，學生們自己提出的方案就有四種，通過一個問題多種方案的訓練，能夠培養學生善于思考、勤于動手的習慣。

綜上所述，GIS技術的綜合性不斷提高，趨向于集成化發展，其綜合應用的領域不斷推廣，從而決定了GIS課程是一門動態很強的課程。這對任課教師的知識更新能力提出了挑戰，同時，也為地學類學生提供了較好的發展機遇。

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