“地理信息系統實驗”課程教學探索與實踐

［摘 要］ 地理信息系統實驗是“地理信息系統”課程教學的關鍵環節，結合環境生態工程專業特征，針對目前“地理信息系統實驗”教學中存在的問題，開展課程教學改革探索，有助于激發學生的主觀能動性，提升課程教學效果。以貴州工程應用技術學院環境生態工程專業為例，基于“地理信息系統實驗”教學設計的教學軟件選用、教學內容及課時設置、教學方法優化選擇、教學效果考核與評價等環節展開探索，以期為高校環境生態類專業“地理信息系統實驗”課程教學提供參考依據。

［關鍵詞］ 環境生態工程；地理信息系統實驗；教學探索；教學實踐

［基金項目］ 2018年度貴州工程應用技術學院本科教學質量提升工程項目“環境生態工程轉型試點專業建設”（〔2018〕131）

［作者簡介］ 李望軍（1986—），男，湖南長沙人，博士，貴州工程應用技術學院生態工程學院副教授，主要從事植被生態學研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）32-0119-05 ［收稿日期］ 2023-06-04

地理信息系統（geographic information system，GIS）是在計算機硬件、軟件系統的支持下，對空間數據進行采集、管理、處理、分析、建模和顯示的技術系統［1］。近年來，地理信息系統在自然資源調查、生態評價、城市規劃、植物病蟲害監測等領域的應用越來越廣泛，成為高校環境生態工程專業普遍開設的重要課程［2-5］。地理信息系統實驗是“地理信息系統”課程教學的關鍵環節，合理的實驗教學設計有助于學生實踐應用技能的提升，對課程目標的順利達成起著至關重要的作用。

不同專業人才培養目標的差異，決定了“地理信息系統實驗”課程的不同定位［6］。環境生態工程專業旨在培養掌握環境生態工程的基本理論、基本知識及工程治理基本技能，能夠在環境與生態相關領域從事監測與評價、恢復與治理、規劃與設計等方面工作的高素質專業化應用型人才。作為非地信類專業，環境生態工程專業“地理信息系統實驗”課程的開設，將適當淡化對模型建模、三維可視化和系統開發等復雜內容的要求，更多地讓學生將地理信息系統軟件作為應用工具，結合自身專業知識體系，解決與本專業相關的圖件制作和空間數據統計分析等方面的技術問題。本文以貴州工程應用技術學院環境生態工程專業為例，分析了目前“地理信息系統實驗”教學中存在的問題，并基于“地理信息系統實驗”教學設計的教學軟件選用、教學內容及課時設置、教學方法優化選擇、教學效果考核與評價等環節展開探索，以期為高校環境生態類專業“地理信息系統實驗”課程教學提供參考依據。

一、“地理信息系統實驗”教學中存在的問題

目前，高校在“地理信息系統實驗”課程的教學條件、師資力量、教學內容設置和教學方法選擇等方面仍存在一些問題。

（一）教學條件限制

良好的教學條件是教學質量的重要保障，地理信息系統實驗對計算機配置及教學軟件的要求相對較高，部分地方本科院校受經費和場地等因素的限制，沒有建立充分滿足“地理信息系統實驗”教學需要的機房，或者因疏于維護管理、缺乏持續經費投入，未能對陳舊落后的設施進行及時的維護和更新。

（二）師資力量薄弱

對于沒有開設地信類專業的院校而言，“地理信息系統實驗”課程的開設往往存在師資力量薄弱的問題。例如，環境生態工程專業，教師多為生態類、環境類、生物類等相關專業畢業，極少有地信類專業背景的教師，這就導致“地理信息系統實驗”課程的教學任務主要由其他專業背景的教師承擔，由于非地信專業教師可能缺乏對課程知識體系及學科領域前沿進展的整體把握，將在一定程度上影響課程教學效果。

（三）實驗內容設置不合理

地理信息系統實驗沒有完全統一的實驗教程，實驗數據的來源十分廣泛，且開設該課程的專業差異明顯，實驗內容很難緊扣專業人才培養目標進行設置。不合理的實驗內容設置會明顯降低該課程的實踐性和應用性，學生很難基于“地理信息系統實驗”課程所學的知識，為自身專業知識學習過程中遇到的問題提供思路和方案。

（四）實驗教學方法單一

傳統的講述法和演示法是當前“地理信息系統實驗”課程最常用的方法［7］，教學過程中學生多為被動地接受教師灌輸的知識點，機械地重復教程所示的操作步驟，存在學習效率偏低、課堂氣氛較為沉悶等問題，不利于學生創新思維能力的培養。

二、課程教學改革探索

（一）教學軟件

ESRI公司開發的ArcGIS軟件是一款集成了數據輸入、編輯、查詢、空間分析和地理制圖等功能的應用程序，該軟件用戶界面簡潔，操作方便，是目前應用最為廣泛的GIS軟件平臺［8］。由于地理信息系統實驗在環境生態工程專業中表現出明顯的應用性和工具性特征，選用ArcGIS軟件的ArcMap模塊作為“地理信息系統實驗”教學的軟件操作平臺。

（二）課時及教學內容設置

結合環境生態工程專業培養目標和“地理信息系統實驗”課程目標，“地理信息系統實驗”課程共設置24課時，包含22課時實驗教學和2課時期末考查，具體課時分配和教學內容設置見表1。

（三）教學方法

科學有效的教學方法有助于激發學生學習的內生動力，引起情感共鳴［9］。貴州工程應用技術學院“地理信息系統實驗”課程組在課程教學過程中，始終秉持“以學生為中心”的OBE教學理念，結合具體課程內容特點，選用合理的課堂教學方法，充分發揮學生的主觀能動性，調動學習熱情。

演示法是指教師通過展示實和直觀的教具，進行示范性的實驗，或采取現代化視聽手段等指導學生獲得或鞏固知識的一種教學方法［10］。在一些基礎性較強的地理信息系統實驗內容教學過程中，這一相對傳統的課程教學方法發揮了至關重要的作用。結合教師的逐步演示和講解，學生能夠在學習過程中理解和消化每一個具體操作的原理、調用的工具、注意事項、可能出現的問題及相應解決方案等。

啟發式教學法指教師基于課程教學目標，結合學生的知識基礎、接受能力和認知水平，引入各種教學啟發手段，從而充分調動學生的學習積極性，發揮學生主體作用的一種教學方法［11］。在某些原理和步驟相對復雜的“地理信息系統實驗”教學過程中，教師需預先設置問題，基于問題層層點撥，引導學生積極思考，鼓勵學生展開嘗試和探索，啟發學生自主發現問題、分析問題、解決問題。啟發式實驗教學法能夠將傳統的“灌輸式”教學轉變為學生主動參與的互動式教學，充分發揮學生的主觀能動性，培養學生的發散思維，增強學生的創新意識。

任務驅動法是一種建立在建構主義教學理論基礎上的教學方法，是將以講授知識為主的傳統教學理念轉變為以解決問題、表達情境、完成任務為主的多維、互動式的教學理念［12］。任務驅動法要求學生在具體學習任務的驅動下，通過主動學習，結合已有的知識、技能和經驗提出方案，最終解決問題并從中獲取知識。在一些應用性和綜合性較強的地理信息系統實驗內容教學過程中，教師需要將教學內容分解成具體的學習任務，為學生創建真實的任務實施環境，引導學生通過探索達成任務目標，培養學生發現問題、分析問題和解決問題的應用能力。

（四）考核評價

科學合理的課程考核評價體系，是課程教學質量的重要衡量標準。根據貴州工程應用技術學院課程考核要求，環境生態工程專業“地理信息系統實驗”課程教學評價成績=過程性評價（平時成績）×50％+終結性評價（期末考核成績）×50％，其中過程評價包括課堂筆記（10％）、實驗報告（20％）和中期考核（20％）；終結性評價指本課程的期末考核（50％）。各項考核指標對應具體的課程目標，考核結束后，教師基于指標權重計算課程目標達成度，撰寫達成度評價報告，分析課程目標達成情況，查找課程教學過程中存在的問題，并提出持續改進措施。

結語

“地理信息系統實驗”課程是地理信息系統教學的關鍵環節，具有綜合性和實踐性強、專業差異明顯、教學內容靈活等特點。針對環境生態工程專業優化“地理信息系統實驗”課程設置，豐富教學內容，完善考核評價機制，這將有助于提高學生的軟件操作技能，提升課程教學效果，具有十分重要的理論價值和現實意義。

參考文獻

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［12］張麗波，楊惠雯，焦雨梅.任務驅動法在生理學實驗教學中的應用與思考［J］.錦州醫科大學學報（社會科學版），2021，19（4）：49-52.

Teaching Exploration and Practice of Geographic Information System Experiment Course： Taking the Environmental Ecology Engineering Major of Guizhou University of Engineering Science

as an Example

LI Wang-jun， HE Fang-wen

（College of Ecological Engineering， Guizhou University of Engineering Science， Bijie， Guizhou 551700， China）

Abstract： The experimental teaching is the crucial segment of the teaching of geographic information system course. Combining the characteristics of the environmental ecology engineering major， in accordance with the existing problems in the experimental teaching of geographic information system course， to explore the reformation of curriculum teaching will contribute to stimulate students’ subjective initiative and improve the effectiveness of curriculum teaching. Taking the environmental ecology engineering major of Guizhou University of Engineering Science as an example， this paper analyzes the problems of the experimental teaching of geographic information system and explores its selection of software， arrangement of contents and class hours， optimization of teaching methods， examination and evaluation of teaching effect， etc hoping to provide reference for the experimental teaching of geographic information system of the environmental ecology engineering major in colleges and universities.

Key words： environmental ecology engineering major; Geographic Information System Experiment; teaching exploration; teaching practice