地理科學專業基于ArcGIS的GIS實驗教學探討

劉玉婷 許善洋 布美熱木·克力木 薛治國

[摘 要] 地理信息系統實驗課程在地理科學專業中是實踐性很強的專業必修課程。針對ArcGIS專業軟件的特點及實驗內容，分析實驗課中存在的不足，在提高學生技術技能，拓寬地理思維，解決實際問題的前提下，闡述了提高實驗課教學質量的方法。

[關鍵詞] 地理科學;地理信息系統;實驗教學;ArcGIS

[基金項目] 喀什大學高層次人才培養項目（GCC18ZK-008）

[作者簡介] 劉玉婷（1986—），女，山東臨沂人，博士，喀什大學講師，研究方向：資源利用與生態安全;許善洋（1979—），男，江蘇連云港人，喀什大學講師，研究方向：自然地理與環境變化研究;布美熱木·克力木（1983—），女，新疆喀什人，在讀研究生，喀什大學助教，研究方向：生態學;薛治國（1982—），男，河南新安人，在讀博士，喀什大學副教授，研究方向：環境變化與遙感應用。

[中圖分類號] G642 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）36-0242-02 ? ?[收稿日期] 2019-12-22

地理信息系統是一門綜合性極強的信息技術，以地理科學、測繪科學、計算機技術為主要學科基礎[1]。經過50多年的發展，地理信息系統技術在醫療衛生、城市規劃、大氣污染監測管理等領域得以廣泛的應用[2-4]。伴隨GIS迅速發展，地理信息系統課程在地理信息系統專業、交通類專業、生態學專業、地理科學專業、人文地理與城鄉規劃專業等均有開設[5-7]。

地理科學專業（070501）屬理學學科。喀什大學地理科學專業旨在培養政治合格，具有良好的師德師風、扎實的專業基礎知識和較強的教學實踐能力，較強的科學探索精神和接受新知識、新理論和新技能的能力，以及良好的合作精神和團隊意識。培養能夠在中學從事地理學科及相關學科的基礎教學及教學管理，或在相關部門從事地理學相近行業的科研、管理工作的應用型、復合型專業人才。

作為非地理信息系統專業的地理科學專業，其開設地理信息系統課程的目的是讓學生掌握地理信息系統的基礎理論和知識。通過實踐教學使地理科學專業的學生更直觀地應用地理信息系統技術解決地理科學問題，培養學生地理思維解決問題的能力。

一、地理信息系統實驗課程內容

地理信息系統以地球科學的理論為基礎，系統介紹運用信息科學的理論和方法進行地理數據的采集、處理和科學管理，地理信息的空間分析和地學建模以及地理信息系統的建立和運用。通過開設實驗課使學生能夠掌握地理信息系統的原理及相應軟件的使用操作，加深理解理論課內容。

ArcGIS10是ESRI公司開發的地理信息系統軟件，也是地理信息系統專業中比較熱門的軟件之一[8]。為進一步培養地理科學專業學生的解決地理問題的能力及熟練應用ArcGIS技能操作，地理信息系統實驗課課程設置32學時，具體內容包括以下幾個方面：認識ArcGIS軟件體系結構、軟件特色，掌握在ArcMap的窗口組成及基本操作、ArcCatalog界面及應用基礎、Geoprocessing地理處理框架;掌握如何在ArcGIS中進行空間數據采集和組織，ArcCatalog中學會如何創建Shapefile、dBASE表、地理數據庫等，ArcMap中圖形數據和屬性數據的編輯等;掌握ArcGIS中數據的類型及數據轉換操作，ArcMap投影坐標的轉換，應用ArcToolbox工具進行多種空間數據的處理操作等;學會ArcGIS可視化操作，矢量和柵格符號化的操作及專題地圖的編制;掌握在ArcGIS中進行矢量數據空間分析操作，學會對矢量數據進行緩沖區分析的操作、疊置分析等;掌握在ArcGIS中進行柵格數據空間分析操作，學會距離分析函數完成距離制圖、密度制圖、重分類等的操作;學會ArcGIS中三維分析與可視化，三維可視化、三維分析工具中的表面分析工具應用等;學會應用ArcGIS，在基于DEM數據上進行水文分析。

二、地理信息系統實驗教學的不足

（一）重視操作但缺乏技術系統性學習

在ArcGIS實驗過程中，學生根據指導內容進行實驗步驟的具體操作，在具體操作過程中很少考慮實驗內容與理論知識怎樣結合，只是亦步亦趨的重復步驟，缺乏系統性的思考。在專業領域實際應用時，不能將實驗知識融合到專業領域。具體操作時，對為什么操作這一步，進行技術設計的目的是什么缺乏思考。

（二）缺乏專業實驗指導教師

基于ArcGIS的GIS實驗課，其目的是讓學生加深對理論課程的理解，拓寬地理思維，掌握解決地理問題的技術能力。目前，本校“3S”實驗室具有地理信息系統學科背景的專任教師2名，實驗教師1名，其中1名專任教師在ArcGIS知識方面相對薄弱，實驗員管理9個實驗室，精力相對有限。因此，在實驗過程中教師不可能做到單獨指導每個學生進行實驗。

（三）理論知識和實驗知識不契合

在教材上，地理信息系統理論課程教學中選用黃杏元《地理信息系統概論》，地理信息系統實驗課程選用湯國安《ArcGIS地理信息系統空間分析實驗教程》。兩本教材在理論、實驗方面都是具有代表性、權威性的教材，但部分教學內容缺乏有效整合，知識背景缺乏有效融合。

三、實驗教學的探討

（一）加強實驗學習，提高學生的系統性操作能力

上機實驗過程中，讓學生了解實驗可以解決的實際地理問題，提高學習ArcGIS專業軟件的興趣。同時，在上機過程中以實際問題為例，讓學生探討解決地理問題和所涉及的ArcGIS技術。讓學生全面思考，提高ArcGIS軟件動手操作的能力，從而達到系統性學習軟件的目的。

（二）基礎理論與實驗教學相結合

地理信息系統基礎理論與實驗教學相結合是十分必要的，基礎理論是集傳授理論知識、介紹學科知識背景、鋪墊信息技術應用等為一體，側重于讓學生掌握基礎理論知識、空間分析的原理與方法、應用模型等知識。實驗教學是為進一步鞏固所學習的基礎理論知識，同時拓寬地理思維。

（三）加強地理思維鍛煉，進行任務式實驗教學

實驗教學目的除了進一步鞏固基礎理論知識外，還要利用所學的技術手段解決實際地理問題，因此，不斷地加強思維教學的鍛煉是十分必要的。為充分加強學生的地理思維能力，在學生完成基礎實驗內容的前提下，對學生分組布置實驗任務，共同解決地理實際問題，且組與組之間解決地理問題不同。

（四）配備專業實驗指導教師

ArcGIS是一門專業性極強、功能較為全面的軟件，解決日常地理實際問題，對自然地理現象等進行可視化表達，為輔助決策提供數據依據;因此，要求教師在掌握必要的GIS基礎理論知識外，還需對ArcGIS有較為專業的操作技能。為提高地理科學專業實驗教學質量，需配備ArcGIS方面較為專業及具有地理相關科學背景的實驗指導教師。

四、結論

地理信息系統實驗課是一門實踐性很強的實驗課，為地理科學專業的學生真正理解GIS基礎理論知識，具備解決地理實際問題的能力，通過分析GIS實驗教學中存在的不足，提出改進措施，從而為提高實驗課質量，培養綜合型技術水平高的地理科學方面人才提供保障。

參考文獻

[1]周成虎.全空間地理信息系統展望[J].地理科學進展，2015，34（02）：129-131.

[2]湯國安，董有福，唐婉容，李辛.我國GIS專業高等教育現狀調查與分析[J].中國大學教學，2013（06）：26-31.

[3]金淑婷.可達性視角：轉型期混合、分級診療制度下的中國醫療衛生服務空間公平性研究[D].蘭州大學，2017.

[4]馮志.海警部隊軍民融合物流體系建設淺探[J].公安海警學院學報，2019，18（05）：45-49.

[5]于雪濤，王希良，張天偉，高桂鳳.交通類院校中3S技術課程的教學改革探討[J].大學教育，2017（01）：18-21.

[6]王志杰.基于專業融合的“以賽促學”式GIS課程實驗教學改革[J].教育教學論壇，2019（25）：142-144.

[7]李天奇，李茂娟.國土空間規劃背景下人文地理與城鄉規劃專業改革——以河南大學環境與規劃學院為例[J].當代教育實踐與教學研究，2019（16）：210-211.

[8]董建軍.基于ArcGIS的地理信息系統實驗教學改革探討[J].教育教學論壇，2015（12）：253-254.