水利類專業地理信息系統課程教學改革思考

［摘 要］地理信息系統是一門融合多學科的綜合性應用課程，如何將其與水利類專業學科相融合是教學改革中的重要任務。課題組針對該課程當前的不足之處，圍繞理論教學和實踐教學進行課程改革：一方面融合課程思政，豐富授課形式，結合水利類專業特點調整課程重難點，加強與學生的溝通，實施全過程考核；另一方面注重實踐能力的鍛煉，豐富實踐形式，推動產學研融合。地理信息系統課程教學改革激發了學生的學習熱情，提高了他們的創新能力，進而提升了課程的教學質量與效果，為水利類專業人才培養提供支撐。

［關鍵詞］地理信息系統；教學改革；水利類專業；理論與實踐

［中圖分類號］G642.0 ［文獻標識碼］A ［文章編號］2095-3437（2024）21-0037-04

隨著新時代“互聯網+”、大數據和新一代人工智能等新興技術的飛速發展，教育信息化進入2.0時代[1]。為滿足國家重大戰略需求，教育部開展了新工科建設，實踐工程教育改革新理念、新技術、新方法[2]。進入21世紀之后，地理信息系統（Geographic Information System， GIS）產業飛速發展，深入人們的日常生活，如常見的衛星導航、滴滴打車、高德地圖[3]，以及在水利行業中水文預報、水環境管理、水資源規劃等方面的應用等[4-5]。為了培養符合社會發展需求及專業建設標準的高水平交叉學科人才，在水利類專業中開設地理信息系統課程很有必要。但目前傳統的本科教學過程忽略了現實社會與企業的實際需求，理論教學冗長，實踐環節薄弱，學生創新實踐意識不強，實踐應用能力不足，因此要根據專業特色進行教學改革，融入新發展理念，運用新技術、新方法，以培養新時代高質量發展的創新型人才。

地理信息系統課程為水文與水資源專業的必修課，主要研究空間數據的采集、處理、存儲、管理、分析、建模和顯示等相關理論方法和應用技術，以解決復雜的規劃、決策和管理等問題[6]。課程旨在培養學生掌握跨學科知識的能力，在理論教學的基礎上安排了實踐教學，并設置了地理信息系統課程設計等相關配套課程。地理信息系統課程內容豐富，涵蓋計算機科學、地理學和遙感等多學科知識，需要將其與水利類專業學科相融合。目前課程存在與課程思政相融合不足、課程內容較為復雜、教學大綱重難點與水利類專業適配度低、學生學習熱情不高等問題。因此，在新工科建設的背景下，從理論教學與實踐教學兩方面進行課程改革，加強課程思政教育，讓學生在掌握理論知識的前提下，提高學習素質，培養道德情操，增強動手能力，能夠針對地理信息、水利工程等方面的問題進行設計、分析與成果表達，進而讓水利類專業與地理信息系統相關知識相互連通、相互支撐，從而為培養新時代創新型水利人才奠定基礎[7]。

一、地理信息系統課程教學存在的問題

課程思政建設是人才培養的重要環節之一，是培育高質量人才的核心要務，課程思政有助于學生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀，因此，必須將其放在發展首位。但由于理工科專業課程內容專業性較強，部分專業教師沒能將思政元素較好地融入課程內容，甚至有的專業教師單獨把思政部分拎出來教學，導致專業課程教學與思政教育的融合還存在一些問題。

理論教學方面。教學內容較為抽象，學生難以理解，如空間數據模型、空間數據結構及空間數據庫等章節涉及的原理較為抽象，且教材實例未能與時俱進，這使學生自主學習較為困難。教學形式單一，缺乏與學生的有效溝通，教學只局限于使用PPT講授，與學生互動少，課堂氣氛沉悶。地理信息系統作為交叉學科課程，課程內容晦澀難懂，加之學生前序課程基礎薄弱，導致交叉學科優勢未能凸顯，極大程度降低了學生的學習熱情，使他們產生畏難情緒，降低了課堂參與度。

實踐教學方面。目前，部分院校的實踐授課學時不足；學生掌握知識點的情況各不相同，學習積極性有所下降。實踐教學模式單一，教師普遍采用邊講邊演示的授課形式，學生在解決實際問題時大多依靠實踐指導書，依照教師講解步驟完成實踐課程的練習，這種形式不利于培養學生的自主學習能力及創新意識，不利于學生解決實際問題。實踐條件有限，配備不足，實踐課程主要依靠相關軟件實施教學。實踐相關參考書籍不夠全面，學生在實踐課程中獲取的學習資源有限。

二、地理信息系統課程教學改革

（一）理論課程教學改革

1.加強課程思政教學，以教育人。將課程思政與專業建設相互融合，幫助學生在掌握知識的過程中建立正確的價值體系[8]，培養他們的愛國主義精神。在教學過程中，通過講述地理信息系統技術發展脈絡和歷程，向學生展示地理信息系統技術在當今國家和社會發展中的作用，激發學生對本專業、本課程的熱愛；在講解地理信息系統技術的應用時，列舉高德地圖、滴滴打車、外賣軟件等例子，讓學生分享自身使用感受，引出并講解所涵蓋的知識點，增強課程的知識性和人文性；還可以宣傳行業中的榜樣人物事跡，在潛移默化中加強學生的品德修養，提升學生的綜合素質[9]。此外，應加強水資源知識與地理信息系統課程思政的融合，如在學習如何建立空間數據庫時，可以引導學生整理不同城市的地理數據庫，對城市人文文化資料進行學習，了解在城市河流生態圈內旅游景點的分布特色、水利工程建立的原因及意義、水資源時空分布狀況等，將流域、地域信息與思政教育相結合是實現課程思政建設的有效途徑[10]。

2.利用多媒體教學資源，創新傳統授課形式。信息化時代要求教師靈活使用多媒體資源，推進傳統課堂與新技術的融合。PPT與板書相結合的授課形式已被廣泛采用，但也不要模式化使用PPT教學，大量文字會讓學生產生抗拒心理，應有針對性地在晦澀難懂的知識點處進行形象化表征[7]，如在PPT中增加圖片、視頻，便于學生理解；引入翻轉課堂模式，提前布置任務，鼓勵學生分組做好學習準備，以提高學生的課堂參與度，增強學生的預習效果，并加深學生對于課程內容的理解；鼓勵學生采用多種形式進行展示，如制作短視頻、情景演繹、PPT演示、互動答題、知識競賽等，以此激發學生的想象力與創造力，提升他們的學習興趣。

3.結合水利專業特色，構建學科互補鏈條。地理信息系統課程的學習應與未來水利類專業工作中的實際應用、水利類專業課有機結合。地理信息系統與測量學、水文學原理、水文預報等專業課程的知識點有所重疊，在教學過程中可以巧用實例，將知識進行連接，構建知識鏈條，從而激發學生對地理信息系統課程的興趣。在有限的課時內，應增加與水利類專業實際需求緊密相關的學習內容，這將極大提升學生的學習興趣，具體如表1所示。此外，應增加與地理信息系統相關的專業選修課，如遙感水文學、GIS開發與應用、3S技術在水利工程中的應用等，這些課程旨在讓學生在前期對地理信息技術有初步了解，并在后期為感興趣的學生提供深入學習的機會。

4.加強與學生的溝通，掌握其學習情況。教師肩負著傳授專業知識及培養學生專業素質的重要使命[11]，應根據教學大綱與學生的課堂表現情況，及時調整授課內容及形式，加強與學生的溝通。例如，課前發布上節課的重難點測試題，以掌握學生的學習狀況；課中在講授清楚專業知識的前提下，增加授課的趣味性，吸引學生主動參與課堂學習；課后發放調查問卷，了解學生對當前授課方式及內容的意見，并及時進行調整。此外，還應積極組織、指導學生參加學科競賽，以加深學生對課程的認知，培養其創新意識，增強其團隊合作與溝通能力，從而提升教學效果，實現“學”“教”有機統一。

5.實行全過程考核，構建多層次考核體系。過程考核能夠全面考查學生對理論、實踐知識的掌握與運用程度，評估其個人學習能力與綜合素質水平，提高其學習的自覺性與主動性[12]，改變僅由期末考試定成績的單一考核形式[13]。針對本課程情況，最終考核不僅要考核學生對理論知識的記憶與理解情況，還要考核學生實踐操作的規范性與熟練度，因此要將課堂參與度、課堂課后作業、實踐課堂操作規范性、實踐操作熟練度、實踐報告、實踐成果PPT匯報等作為平時考核內容并制定考核標準，確定平時成績（課堂參與度、課堂課后作業）、實踐成績（實踐操作熟練度、實踐報告、實踐成果PPT匯報）與期末卷面成績的比例為3∶2∶5，以實現提升學生學習興趣、提高學生課堂參與度與課后知識整合能力、加強學生理論結合實踐能力、培養學生的團隊合作能力、加強溝通表達能力的改革目標，構建多層次考核體系。

（二）實踐課程教學改革方法

1.增加實踐教學學時，實施多形式授課。實踐課程開設的目的在于提升學生的動手操作能力，增強學生的自主實踐意識，培養學生的創新能力。因此，在教學中應將單一的復刻實踐操作步驟調整為分組完成問題設計及操作，讓學生積極參與，防止“等靠幫”行為；根據課程難易程度，提前布置任務，讓學生預先熟悉數據獲取的流程及獲取方式，以發揮學生主觀能動性；通過線上與線下授課相結合，讓學生邊學邊練，根據實踐任務，充分利用課余時間，在學習通、騰訊會議等平臺完成課程預習及答疑。

2.增加戶外實踐，豐富學習內容。教學不應只局限于課堂中，而應帶領學生拓寬視野。首先，可鼓勵學生參加戶外實踐，開發自身潛能，培養團隊合作意識，加強學生之間的溝通，在理論學習的基礎上全面提高個人綜合素質。如在講解“DEM與數字地形”內容時，可以帶領學生實地參觀，利用企業提供的無人機、遙感等技術資源，觀察河流水系的構成，了解河流水系的來源、分支、變化。其次，可通過實際操作，如測量湖泊面積、河流長度、水庫邊界等，促進學生加深理解地理信息系統技術是如何將現實世界中的地理信息抽象到概念世界、計算機世界的原理及操作中的，同時講解水的歷史文化發展，以拓寬學生的知識面。最后，可通過構建產學研創新體系，與校外企業建立合作機制，實現產教融合。這樣既可以加深學生對課程實際應用的理解，又可以為學生未來的就業提供更多機會。

3.提供充足的學習資源，提高學生的自主實踐能力。在教學過程中發現部分學生僅在上課時間動手操作，加上GIS軟件操作過程比較瑣碎，學生易于遺忘及出錯，因此需要在課后督促學生復習，使他們熟能生巧。例如，教師要在操作課上提醒學生可通過錄屏、記筆記等形式對重難點多加記錄；在課后可借助學習通等平臺上傳測試題，以考查學生對關鍵步驟的掌握情況；引導學生利用中國大學MOOC、CSDN論壇、學堂在線、超星爾雅、中國知網等網站，學習國家精品線上課程、查閱相關期刊文獻、復習與總結。

三、結語

在信息技術飛速發展的當下，本研究立足于地理信息系統與水利類專業交叉學科人才培養的需求，針對現有不足，探索課程在理論教學及實踐教學兩方面的改革：一方面加強專業課程教學與思政教育的融合，豐富理論課程授課形式，結合水利類專業特點調整授課內容，實施全過程考核；另一方面增加實踐教學授課學時，引入戶外實踐環節，以提高學生的動手實踐能力。未來還要不斷完善培養專業人才所需要的地理信息系統專業課程體系，注重將地理信息系統課程與水利類專業學科相結合，秉承“學生為中心，教師為主導”的教育理念，提高學生運用課程知識解決實際工程問題的能力，推動課程高質量發展，為水利類地理信息系統課程建設與發展提供助力。

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［責任編輯：鐘 嵐］