非GIS專業(yè)GIS課程教學改革及優(yōu)化

岳漢秋，甘 泉，陳延輝，楊雨華

（1.平頂山學院 資源與環(huán)境科學學院 低山丘陵生態(tài)修復重點實驗室，河南 平頂山 467000；2.平頂山學院 計算機科學與技術學院，河南 平頂山 467000）

非GIS專業(yè)GIS課程教學改革及優(yōu)化

岳漢秋1，甘 泉2，陳延輝1，楊雨華1

（1.平頂山學院 資源與環(huán)境科學學院 低山丘陵生態(tài)修復重點實驗室，河南 平頂山 467000；2.平頂山學院 計算機科學與技術學院，河南 平頂山 467000）

GIS 作為與空間信息有關的基本工具，為相關領域研究提供了工具支撐。結合當前非GIS 專業(yè)的GIS 教學現(xiàn)狀，從課程目標定位、理論教學內(nèi)容、教學方法、實驗安排等方面探討了非GIS專業(yè)GIS課程教學改革及優(yōu)化措施。

非GIS專業(yè)；GIS；教學改革；應用型人才

構建應用型人才培養(yǎng)模式是目前高校深化教育教學改革的關鍵環(huán)節(jié)，也是高等教育實現(xiàn)“三個面向”和可持續(xù)發(fā)展的必由之路[1,2]。地理信息系統(tǒng)作為應用型學科，可以為關聯(lián)領域研究提供工具支撐。我院的地理科學、自然地理與資源環(huán)境、人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃等專業(yè)都開設了GIS課程，但在教學目標定位、教學內(nèi)容安排以及教學方法實施上仍然存在著諸多問題。為了適應應用型人才培養(yǎng)模式要求，針對非GIS專業(yè)而言，進行GIS課程教學改革和優(yōu)化研究勢在必行。

1 GIS課程在非GIS專業(yè)中的地位和作用

地理信息系統(tǒng)是在計算機軟硬件支持下，描述客觀世界的各種數(shù)據(jù)，按其地理坐標或空間位置輸入計算機，提供了存貯、更新、查詢檢索、分析處理、綜合應用、屏幕顯示和制圖輸出等功能的決策系統(tǒng)[3]。我國的GIS研究始于20世紀70年代末，經(jīng)歷了籌備階段、起步階段、發(fā)展階段和產(chǎn)業(yè)化階段4 個過程。進入21世紀以來，信息技術融入了人們生活的方方面面，GIS作為一門以應用為目的的信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)應用到政府公共管理、災害監(jiān)測與環(huán)境評價、資源配置、城市與區(qū)域規(guī)劃、交通運輸、國防與軍事等各個領域。GIS課程要求學生掌握GIS的基本理論以及技術方法，使學生真正領會和把握作為現(xiàn)代高科技的GIS的科學性、技術性和實踐性。對非GIS專業(yè)而言，GIS課程是一門專業(yè)基礎工具課程，在非 GIS專業(yè)開設 GIS課程具有以下意義：①滿足各行業(yè)對 GIS人才的急需；②拓展 GIS應用、提高社會效益、節(jié)約社會成本、促進 GIS再發(fā)展的需要；③應用型人才培養(yǎng)模式下改善當代大學生知識結構、積極面對社會挑戰(zhàn)的需要[4]。

2 非GIS專業(yè)GIS課程教學中存在的問題

2.1 課程培養(yǎng)目標定位模糊

GIS人才培養(yǎng)具體分為3個方向：基礎理論研究、數(shù)據(jù)處理與應用、編程開發(fā)。GIS課程作為非GIS專業(yè)的基礎工具課，在培養(yǎng)定位目標上應以數(shù)據(jù)的處理與應用為重點。大部分高校的非GIS專業(yè)在GIS課程教學中培養(yǎng)目標定位模糊，培養(yǎng)目標泛化，忽略了應用型人才培養(yǎng)目標的核心地位，呈現(xiàn)出了偏理論、重開發(fā)等問題。

2.2 知識結構不成體系，缺乏相關理論基礎

圖1 GIS與其他學科之間的關系

GIS是一門綜合性較強的課程，知識點多，具有學科和技術的統(tǒng)一性、發(fā)展與內(nèi)容更新的快速性、滲透性和空間抽象性強、研究對象的空間尺度變化大、應用范圍廣等特點[5,6]。它融合了數(shù)學、地球科學、空間科學、計算機科學、管理科學、測繪學與遙感學等學科知識，如圖1所示，相關理論的發(fā)展都將為GIS的創(chuàng)新注入新的活力。和GIS專業(yè)的學生相比，非GIS專業(yè)學生沒有機會深入系統(tǒng)地學習GIS相關理論基礎，導致知識結構不成體系。以我院地理科學專業(yè)為例，具備了地理學相關的基礎知識，缺乏空間信息采集、信息處理等方面知識。因此，如何讓非GIS專業(yè)學生在有限的學時內(nèi)較快較好地掌握GIS 理論與技術，值得研究和探討。

2.3 教學內(nèi)容生硬，教學手段單一

從空間認知的角度來講，GIS涉及了從現(xiàn)實世界到概念世界再到數(shù)字世界的抽象過程[7]，GIS的大部分理論教學內(nèi)容圍繞著計算機的微觀世界闡述，如空間數(shù)據(jù)結構的存儲、編碼、轉換算法，空間拓撲關系的存儲以及空間分析的基本原理等，教學內(nèi)容顯得乏味。以下幾個因素也造成了教學內(nèi)容的枯燥：①教材滯后，教學資源匱乏；②數(shù)據(jù)來源方式多樣化、數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一、昂貴，導致GIS實驗數(shù)據(jù)獲取比較困難，理論和實驗不能很好地銜接，課堂內(nèi)容枯燥；③師資力量參差不齊，多數(shù)不具備實際生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，且對整個GIS的基礎理論體系也不是非常了解，在教學中常常有重此輕彼的現(xiàn)象出現(xiàn)。另外教學與科研所需軟硬件的缺失，使得GIS課程教學手段單一，缺乏生動性，難以調(diào)動學生學習的積極性。

2.4 實驗教學內(nèi)容體系不合理

相對于理論教學，實驗教學具有直觀性、綜合性、設計性與創(chuàng)新性[8]。對實驗教學重要性的認識不足導致了非GIS專業(yè)在GIS課程實驗教學內(nèi)容體系上設置不合理。①大部分實驗課的設置是以教師為中心的教學模式，在實驗中，學生大多按照老師的詳細指導完成實驗，整個實驗過程中學生處在一種被動盲目的狀態(tài)，缺少參與實驗的主動性和積極性；②多數(shù)實驗以認知性實驗課程為主，而與主專業(yè)相結合的綜合性實驗、分析性實驗較少，不能很好地訓練學生解決實際問題的能力；③多數(shù)實驗之間相互獨立，缺乏聯(lián)系，學生所學實驗知識不能系統(tǒng)化。

3 非GIS專業(yè)GIS課程教學改革與優(yōu)化思路

3.1 準確定位課程、明確培養(yǎng)目標

非GIS專業(yè)開設GIS課程的目的是為了讓學生能夠在已經(jīng)掌握的專業(yè)課程基礎上，利用GIS工具，主要是一些GIS軟件，解決與本專業(yè)相關的自然、社會經(jīng)濟、文化等與空間信息相關的問題，從而增強綜合能力、提高工作效率。因此，在應用型人才培養(yǎng)模式下，圍繞著學生能力和素質培養(yǎng)，非GIS專業(yè)的GIS教育的基本定位是緊緊結合專業(yè)，在教學過程中著重強調(diào)GIS課程的針對性和實用性，重點放在培養(yǎng)GIS軟件操作應用上，加強實驗教學，增強學生的社會競爭力和實踐能力。

3.2 補充關聯(lián)知識、精簡教學內(nèi)容

針對GIS知識點雜、應用多樣、不同專業(yè)學生知識背景不同等問題，堅持“根據(jù)不同專業(yè)需求，明確專業(yè)技能，抽取關鍵知識，形成核心內(nèi)容”的原則，構建“結構合理、重點突出、特色鮮明、系統(tǒng)實用”的GIS教學內(nèi)容。筆者分析了國內(nèi)出版的多部教材，大部分都圍繞著GIS的基本功能（即數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的編輯和處理、數(shù)據(jù)的存儲和組織、空間分析、GIS的輸出、GIS的二次開發(fā)）進行組織。以高教出版社出版、黃杏元等編著的《地理信息系統(tǒng)概論》第三版為例[9]，根據(jù)我院的專業(yè)培養(yǎng)方案情況，GIS課程開設之前各專業(yè)學生有了測量學、地圖學等知識基礎，同時各專業(yè)對空間分析的要求比較高，應刪除第二章地圖投影以及矢量與柵格轉換算法，第四章空間數(shù)據(jù)庫概念模型、邏輯模型、物理模型的設計以及空間時態(tài)數(shù)據(jù)庫，第七章GIS的設計與評價后兩節(jié)等內(nèi)容。重點突出GIS分析模型的應用，結合各專業(yè)具體情況設置不同的應用模型，如針對人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)設置適宜性分析模型、區(qū)位選擇模型、交通規(guī)劃模型等應用案例。經(jīng)過這樣的調(diào)整，突出 GIS的分析功能，淡化 GIS系統(tǒng)設計，能夠實現(xiàn)良好的教學效果。

3.3 豐富教學內(nèi)容、多元化手段教學

GIS理論知識抽象，較難理解，通過以下手段可以豐富教學內(nèi)容，激發(fā)學生的學習興趣： ①精簡教學內(nèi)容；②充分利用多媒體教學的優(yōu)勢，加強教學與實際的聯(lián)系。如在地形分析中，針對地形因子坡度的提取，延伸計算不同坡度下植被多樣性分布研究的內(nèi)容；③ 以“挑戰(zhàn)杯”、“GIS建模與開發(fā)大賽”為平臺，豐富第二課堂，指導學生參與到老師的科研項目中；④ 為學生推薦好的學習期刊、網(wǎng)站；⑤鼓勵教師參與GIS知識培訓、參與公司的項目實踐，提高教師的業(yè)務能力。在教學方式上，采取講解、演示、課堂討論和案例等多種形式相結合的方式，突出“研討式”、“啟發(fā)式”教學，放棄“灌輸式”教學方式，培養(yǎng)學生綜合全面、注重邏輯聯(lián)系的思維和學習方法，以達到最佳的教學效果。

3.4 強化實驗內(nèi)容、構建連貫性實驗教學系統(tǒng)

實驗課便于加深學生對有關理論知識的理解，加強學生對相關知識的記憶。實驗課時安排與理論相同，為36學時。GIS實驗課的安排應能充分體現(xiàn)GIS的基本功能，又要層層深入，由易到難。由于課時的限制，對實驗課的安排要精心選取、細心布置、合理安排。筆者認為，應圍繞GIS的基本功能統(tǒng)籌設置，內(nèi)容安排如表1所示。

表1 實驗教學內(nèi)容安排

實驗內(nèi)容的安排中后一次的實驗以上一次的實驗成果為基礎，既緊密聯(lián)系教材內(nèi)容，又相對獨立于教材，形成了一個獨立的、完整的大實驗過程。不僅體現(xiàn)了GIS的數(shù)據(jù)采集、編輯與處理、存儲與組織、查詢與分析等基礎知識，并將其應用到不同專業(yè)的具體實際中，讓學生切身體會到GIS在所學專業(yè)中的應用，并運用其分析解決實際問題。在實驗教學方法上，打破“講深、講透、講全、講細”的觀念，加強培養(yǎng)學生主動學習的意識與能力。

4 結 語

GIS技術在相關領域內(nèi)具有重要的應用價值，在應用型人才培養(yǎng)模式下，非GIS專業(yè)開設GIS課程對于GIS理論發(fā)展和應用推廣都具有積極的意義?；诖?，本文在分析非GIS專業(yè)GIS教育存在問題的基礎之上，對非GIS專業(yè)GIS教育課程定位、理論教學內(nèi)容、教學方法、實驗安排等諸多方面進行了改革和優(yōu)化研究，并給出了一些建議。

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P208

B

1672-4623（2015）04-0180-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.04.064

岳漢秋,碩士，研究方向為三維GIS開發(fā)。

2014-08-13。

項目來源：河南省教育廳自然科學基礎研究計劃資助項目（12B180026）；平頂山學院青年科研基金資助項目（PXY-QNJJ-2014003）。