應急管理類專業GIS實驗教學改革與實踐

劉京會　李海君

[摘 要] 對應急管理類專業地理信息系統原理與應用課程實驗教學內容及模式進行改革與實踐探索，主要包括對課程實驗內容進行梳理、設計與調整，使之更符合應急管理類專業需求。在教學過程中采用“3+1”教學模式，便于鞏固學生所學內容并形成專業應用思路;引入在線討論答疑、實驗操作微課、聯機操作等教學方式，激發學生學習的積極性和自主性，提高教學質量和效果。

[關鍵詞] 應急管理;地理信息系統;教學改革;實驗

[作者簡介] 劉京會（1975—），女，博士，副教授，研究方向：災害監測與評估、災害遙感與GIS應用。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）25-0209-02? ? [收稿日期] 2020-02-02

2006年，在城市應急救援輔助決策技術專業基礎上，防災科技學院設立公共事業管理（應急管理）專業。本專業要求學生具備應用信息化手段進行災害風險量化表達與分析的能力，能應用空間信息技術對突發事件應對過程中各類信息進行收集、管理、分析，并能據此進行輔助決策，為從事應急管理工作奠定基礎[1]。

地理信息系統（GIS）是用于空間數據采集、處理、存儲、管理、分析和表達的信息系統[2]。目前，GIS廣泛應用于資源調查、環境評估、災害管理、國土管理、城市規劃、郵電通信、交通運輸、公安、水利、公共設施、商業金融等人們生產生活的各個領域[3]。

利用GIS可以實時跟蹤災害發生、發展過程，對災害進行快速分析、評價和模擬，并輔助開展災后應急和恢復工作[4]。災害監測階段，GIS在分析和確定災害的類型、災害的發生原因及將來的變化趨勢等方面起到了巨大作用;災害發生后指揮救災過程中，GIS與遙感數據結合，可以快速準確地對受災面積和范圍進行估算和預測，為救援工作設計救援路線和提供翔實準確的數據;災情評估中，一方面在災害發生后根據遙感數據、現場調查數據等對災害損失進行全面核定，同時對災民生活狀況做出評估，為災區恢復重建以及災民生活救濟安排提供決策支持。另一方面在背景數據庫支持下，利用GIS綜合分析與統計分析方法，找出災害發生地點、大面積災情發生范圍及其受災程度，同時給出不同土地類型的災后損失狀況的詳細評估，并按不同級別的行政單位生成定性、定位、定量的圖件、匯總數據與統計報表等，提供給有關部門輔助決策。利用GIS可進行科學的災后重建規劃及重建方案評價。

地理信息系統原理與方法是公共事業管理專業核心課，共48學時，課堂講授與課內實驗分別占24學時。主要講授GIS基本概念、空間參考系統、空間數據結構特征，以及空間數據采集、編輯處理、空間數據庫和數據質量控制、空間分析、空間數據可視化等內容。課程實驗教學主要從以下幾方面進行優化和改革。

一、課程實驗教學內容的優化

本課程實踐性很強，授課中重視培養學生對GIS數據處理整個流程的把握和理解，突出與專業密切相關的內容。空間分析是本課程的重要內容，應用性強，授課中結合應急管理各階段開展的工作，聯系實際補充了大量災害及應急管理案例分析，引導學生理解掌握各種分析方法的原理和應用;對于數據處理如投影變換、空間插值、數據壓縮、數據結構轉換等講清楚原理及應用，具體方法的詳細推導過程適當略講，數據庫原理部分有前期課程作基礎也選擇略講。

優化的實驗授課內容包括：專題地圖制作、地圖配準與校正、要素輸入編輯、要素高級編輯、圖形拓撲編輯、屬性數據輸入編輯、數據處理（裁剪、插值、壓縮等）、柵格與矢量數據的緩沖區分析和疊合分析、三維表面分析等。

授課中發現，學生初次接觸課程不太適應，很多同學需要較長時間才能理解所學內容的原理及應用。同時注意到空間數據是GIS操作對象，首先讓學生認識空間數據，可以培養學生興趣，進而引導他們自己輸入、處理、分析空間數據。鑒于此，在開始接觸、熟悉軟件的過程中，直接下發數據由學生制作專題地圖，一方面學生很有成就感，另外也有助于學生對GIS數據的理解，有助于后續內容開展。實踐證明，將專題制圖內容提前，授課效果明顯提高。

授課中既注重GIS基本內容的練習和掌握，同時注重結合專業應用進行拓展，培養學生解決實際問題的能力。注重專業應用體現在兩個方面，一方面是實踐教學中結合專業相關核心課程，精選多個典型的突發事件應急管理案例，通過實驗操作，結合河北省及京津冀地理空間數據，借助ArcGIS軟件，結合專業軟件主要功能和使用方法的掌握過程，學習利用GIS技術管理應急空間信息的方法和技術，解決現實應急管理中遇到的問題;另一方面結合具體區域災害風險評價的任務，以課外作業或專業實習的方式讓學生進行系統完整的操作。

GIS實驗授課還準備了很多可選內容，供感興趣和學有余力的學生選擇練習。如測量點數據批量轉入、從谷歌地圖采集數據、ArcGIS在線服務平臺使用、地圖符號制作、空間圖解建模等內容。

二、課程教學模式改革

針對學生已有基礎、操作能力，確定授課思路如下：首先鞏固基礎內容，進而通過綜合操作拓展能力。在教學中探索采用了“3+1”教學模式，“3”是指學生接觸三遍基本內容、基本操作。第一遍教師錄制操作視頻發放給學生，學生提前預習;第二遍課堂上教師講解基本內容和操作;第三遍學生操作練習，完成預定任務。三遍的學習和操作后，學生比較熟練的掌握了基本方法和技能，在此基礎上再進行一遍綜合性、設計性實驗，即文中提到的“1”。綜合性、設計性實驗和專業緊密結合，根據實際情況選用，可選內容包括洪災損失評估、地震風險評價、災害脆弱性評價、森林火災分析、應急能力評價等，從數據收集、數據錄入、處理分析到結果輸出，由學生獨立完成，較好的鍛煉了學生操作和專業應用的能力。具體實踐中，針對應急信息管理方向的學生計算機基礎較好的特點，以課堂和課下作業的形式完成。對于應急管理方向的學生，目前主要通過課程之后的專業實習來完成。

三、改進課程教學手段和教學方法

采用多種教學手段相結合的方式授課，如多媒體展示、聯機授課、學生操作、錄制軟件操作微課、利用雨課堂預習復習及討論等，多種教學手段和教學方法綜合使用，想方設法調動學生學習興趣，使學生易于掌握和理解。

采用啟發式和參與式相結合的教學方法，通過微信、QQ以及在雨課堂設置討論區，隨時與學生討論互動，回答同學疑難問題，提倡同學間的討論和互幫互助;聯機授課中隨機抽取學生演示操作或展示成果，為學生展現自我創造機會，也形成一種壓力，督促學生認真練習;實驗和理論課程交替進行，每次實驗課后的理論課都會展示部分學生的實驗作品，由全體同學客觀的比較，分析每項成果的優缺點，大家積極參與、主動反饋，加深了印象，強化了學習內容;教學過程中注重培養學生動手、動腦能力，培養學生實際操作能力。

編寫了應急管理類專業上機操作教程，每個實驗練習都配有相應數據，錄制了實驗操作視頻，并配備了拓展練習項目、內容和配套數據。授課中針對學生反饋和要求組建興趣小組，引導學生參與教科研項目。另外也進行了試題庫建設，在考核評價方式上探索過程性考核與階段性終結考核相結合，同時積極建設數字教學資源平臺，充分利用開放實驗強化練習。

參考文獻

[1]李海君，于汐，楊月巧，等.應急管理特色專業遙感課程教學創新探索[J].教育教學論壇，2017，（35）：199-201.

[2]張新長，等.地理信息系統概論[M].北京：高等教育出版社，2017：13-25.

[3]趙龍山，侯瑞.“地理信息系統”課程教學改革探索——以貴州大學水土保持與荒漠化防治專業為例[J].中國林業教育，2017，35（05）：66-69.

[4]王飛，鄭曉翠，袁宏永，等.應急空間信息學實驗[M].北京：清華大學出版社，2016：6-30.

Abstract：This paper explores the reform and practice of the experimental teaching content and model of Principles and Applications of Geographic Information System for emergency management-related majors.The main contents include combing，designing and adjusting the experimental content of the course to make it more in line with the needs of emergency management-related majors，adopting the "3 + 1" teaching model in the teaching process to consolidate the contents learned by students and help them form professional application ideas，and applying new teaching methods to the teaching process，such as online discussion，recording micro lecture of experiment operations and online operations to stimulate students' learning enthusiasm and autonomy and improve the teaching quality and effect.

Key words：emergency management;geographic information system;teaching reform;experiment