“地理信息系統原理”課程教學改革與探索

劉賽艷 解陽陽，2

1.揚州大學水利科學與工程學院 江蘇揚州 225009；2.揚州大學現代農村水利研究院 江蘇揚州 225009

一、概述

“地理信息系統原理”是水文與水資源工程專業的學科基礎課，兼具理論性、實踐性和技術性，主要介紹地理信息系統的基本原理、基礎理論及應用方法。通過本課程的學習，學生能夠理解并掌握地理信息系統的基本理論和技術方法，掌握空間數據庫的理論和相關技術、空間分析的原理與分析方法。筆者采用的教材是由華一新、張毅、成毅等老師編著的《地理信息系統原理》第二版[1]，相關的參考教輔資料為康玲主編的《理信息系統原理與應用》(高等學校水利學科專業規范核心課程教材·水文與水資源工程)。筆者根據近年來的教學實踐過程，根據課程特點和教學現狀，深入思考并探討了該課程教學改革工作面臨的主要問題和解決途徑，以期有效組織課程教學、激發學生學習興趣、積極提升教學效果，并為嚴峻復雜形勢下[2]的同類課程改革創新提供一些參考和借鑒。

二、課程特點

“地理信息系統原理”是一門典型的交叉性學科，綜合了地理學、計算機科學、數學、測繪學、地圖學、管理學、信息科學等多學科的知識，因此只有在對相關課程或學科有一定了解的基礎上才能夠更深刻地理解本門課程[3]。課程內容覆蓋面廣(如下表1所示)、知識點多、理論性強，涉及較多的概念和專業術語，由于這些概念和術語之間通常關聯性較弱、學術性較強，尤其很多概念或術語都是由英語直譯過來的，因此不易被理解和掌握，在相當程度上打擊了學生學習的積極性。比如，第3章中地理空間數據的概念模型有：對象模型、場模型和網絡模型。場模型中的“場”在漢字中往往表示為“場所、場地或某一個過程”，但是在該門課程中：場模型表示把地理空間中的現象作為連續的變量或體來看待，如大氣污染程度、地表溫度、土壤濕度、地形高度以及大面積空氣和水域的流速和方向等。不能直觀理解為某個場地的模型或者某個模型運行過程，相較而言，此概念較為晦澀難懂。整門課程中諸如此類的概念和術語較多，不僅加大了學生理解課程的難度，而且容易打擊學生的自信心，削弱學生的學習興趣。

其次，課程抽象性較強，內容相對松散，章節自成體系，內在邏輯不明顯，進一步加大了教學的難度，導致難以實現知識的內化。此外，課程內容復雜且較深，比如地圖投影變換、坐標轉換模型、數據編碼方式、空間數據處理等，往往存在著較多復雜難懂的公式和邏輯推理，綜合性和理論性都較強，這就要求學生必須具備扎實的基礎知識和較強的理解能力，才能夠將抽象的原理與實踐應用貫通起來。

此外，該門課程雖然為水文與水資源工程的學科基礎課程，但是涉及水文與水資源工程專業相關方面的知識和技術較少。如下表所示，課程僅在第9章簡單地介紹了地理信息原理在水文及水資源領域的應用，在課時緊湊的情況下，想要深入講解一些相關知識和應用，也顯得心有余而力不足。這就導致理論知識和實踐應用存在“兩張皮”的現象，即理論不能較好地指導專業相關實踐活動，實踐也不能進一步促進理論知識的消化和吸收。如果要達到課程目標和學習效果，就需要學生花費更多的課外時間去進一步了解和學習，也進一步反映和說明理論課程效果不能達到預期。

課程教學章節和教學內容表

三、課程線上線下教學現狀

(一)課時設置不合理，重點難點不突出

根據揚州大學水文與水資源工程專業培養方案，“地理信息系統原理”課程理論教學為32學時，而這其中還包含兩次教學實驗課。一是課程內容多且雜、課時卻相對較少(見上表)，課程重點難點不突出，也沒有相對多的時間理解消化，只能囫圇吞棗一帶而過。二是這門課實踐性和技術性很強，僅僅依靠有限的課堂講解和屈指可數的教學實驗課程，難以滿足學生學習的需求，理論與實踐不能緊密結合，也使得抽象的理論教學效果受到一定的影響。三是實驗教學中，課程多是通過屏幕共享方式、直播課堂或者播放相關視頻演示，然后同學們只需要根據實驗手冊，進行簡單操作即可，不涉及到進一步地探索和深入學習；尤其是線上教學期間，不能進行現場指導，無法保證實驗教學效果，對提高學生相關技能和綜合能力有一定負面影響。

(二)課程教學方法單一，教學資源更新不足

“地理信息系統原理”課程教學主要采用傳統的課堂講授法進行授課，學生自主思考、自主學習意識較弱。作為一門實踐性和技術性較強的課程，機械式的教學、枯燥無味的理論知識以及簡單的演示實驗往往難以實現學生對知識的融會貫通。其次，除了課堂教學和專門的答疑時間外，師生間互動性不足。尤其是線上課程隔空教學，課堂節奏比較單一，導致師生之間、學生之間、同伴之間無法有效交流互動，學生不能深入思考。課程結束后，師生間也大都是簡單互動，無法了解具體的學習狀況。因此，學生學習積極性不高，難以達到理想的教學效果。第三，隨著地理信息技術發展迅速、更新換代快，學科前沿知識呈爆炸式增加，然而“地理信息系統原理”課程沿用的多是“十五”或“十二五”時期的教材，教學內容更新明顯不足，導致所學知識與應用實踐脫節，不利于學生今后發展。

(三)師資隊伍建設不足，難以保證教學效果

“地理信息系統原理”課程師資隊伍主要由青年教師組成，教學實踐和教學經驗不足，往往使得他們對課程教學難點和重點把握不全面。其次，作為一門學科基礎課程，承擔教學任務的教師不乏非地學專業出身的青年教師，本身地學知識背景的不足，使得他們對于課程的認識多停留在學習層面，加之缺乏工程實踐經驗，往往會陷入照本宣科的理論教學境地。尤其是線上教學缺乏和學生面對面的交流和互動，進一步加劇了課堂教學的枯燥無味，從而導致學生參與性和積極性不高、教學效果差。

(四)學生功利性的學習觀，導致課程學習的重視度不足

現今00后的大學生是伴隨著互聯網的發展而成長的新興一代。研究表明[6]，受互聯網普及和傳播的多元文化影響，00后的大學生具有發散、形象、直覺等的新思維模式。同時，受應試教育的影響，他們的學習動機往往具有較強的功利性和現實性[5]，加之就業壓力的影響，導致學生們的學習動機大多與近期目標相關聯，比如順利通過課程考試、獲得獎學金或榮譽稱號、順利畢業或就業，缺乏對學習的長遠規劃。這也使得同學們對枯燥無味的理論教學產生不良情緒，課堂抬頭率不高，多沉迷于短視頻或社交媒體。尤其是線上教學期間進行隔空學習，很多同學雖然在上網課，但是缺乏對課程學習的重視程度和嚴謹性，大都抱著考前突擊學習，課程順利通過即可的學習態度，缺乏對課程重要性的理解和長遠規劃，難以達到理想的課程教學目標。

四、改革的措施和方法

針對“地理信息系統原理”課程教學現狀，提出以下改革措施和方法：

(一)調整教學計劃，合理安排教學內容

調整教學計劃，合理安排教學內容主要包括這兩個方面的改進。第一，根據教學效果，合理安排理論教學和實踐教學環節，同時修改教學大綱，增加專門的課程設計環節。將理論教學和實踐教學有機結合、適時穿插，讓學生在實踐過程中深化理論知識的理解，提高學習效率、提升教學效果。第二，根據課程定位，厘清課程與其他專業課之間的關聯性，梳理知識架構，突出教學重點難點，尤其注重地理信息系統在水文及水資源領域的應用和實例分析，比如可設置流域水系提取、流域空間分析等相關教學環節和實驗環節，讓同學們實際操作，加深學生對專業知識和課程應用的理解，充分發揮課程在專業人才培養中的作用。

(二)豐富教學手段，優化考核模式

突破傳統教學模式，充分發揮多媒體教學優勢，結合專業圖片、音頻、視頻等影像資料，豐富教學手段，增加“地理信息系統原理”課程的趣味性和藝術性。同時，引導學生收集和閱讀相關文獻資料，分享并展示對課程相關內容的理解和看法，課堂內外注重學生創新思維的鍛煉，真正做到以學生為中心，提高學生學習自主性，提高學生創新能力。其次，還可以根據00后大學生的思維活躍的特點，開展“翻轉課堂”等教學實踐，鼓勵同學們自己動手搜集相關材料，并對某個章節的內容進行講解，不僅可以激發同學們的學習興趣，還可以提升同學們收集材料以及當眾講演的能力，達到以講促學、以講促教、以講促內在提升的積極效果。第三，課程結束后，還可以請同學們參與相關教學反饋調查，請同學積極建言，為課程的講解提供自己的思路，也進一步促進教師思考，如何有效教學過程。此外，要優化考核方式，注重綜合素質考核。例如，課程考核方式可以采用“平時到課率+課程筆記+課后習題+實驗操作演算+課程個人展示(表現)+期末閉卷考試成績”相結合的方式，最終通過加權平均得到學生課程成績。既保證了到課率，又考查了學生理論和實踐知識掌握程度。

(三)加強師資隊伍建設，更新教學內容

首先，可以通過組織觀看教學比賽視頻、青年教師試講課、老中青教師結對指導以及教學過程中教學督導巡視等手段，積極提升青年教師教學實踐、豐富教學經驗。其次，實施“走出去”和“引進來”雙向政策：加強院校交流、共享教學經驗、探討教學改革方式，并且引進相關地學專業人才，促進課程師資隊伍建設。再次，積極組織教學團隊開展相關教學研討，把握課程最新發展動向、及時更新教學內容。第四，深入挖掘課程思政元素[4]，大力開展“地理信息系統原理”課程線上線下(Off-Line to On-Line，O2O)混合教學模式[5]，積極應對嚴峻復雜形勢下可能面臨的教學困境，提升教學效果，促進培養德智體美勞全面發展的高素質人才。

結語

青年興則國家興，青年強則國家強，青年成長則國家成長。嚴峻復雜形勢時期，如何提高教學質量、保證教學效果、培養高素質人才是高校教育面臨的主要困境。作為高校教師，不僅要清醒地意識到課程教學面臨的問題，積極探索并提出相應的改革措施，同時也要不斷學習，更新專業知識，提高個人教學和科研水平，積極踐行為黨育人、為國育才的使命。