測(cè)繪工程專業(yè)“GIS原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)”教學(xué)探索

張龍其，郭云開，謝樹春

（1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)交通運(yùn)程工程學(xué)院測(cè)繪系，湖南 長(zhǎng)沙410114）

測(cè)繪工程專業(yè)“GIS原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)”教學(xué)探索

張龍其1，郭云開1，謝樹春1

（1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)交通運(yùn)程工程學(xué)院測(cè)繪系，湖南 長(zhǎng)沙410114）

結(jié)合當(dāng)前市場(chǎng)需要、測(cè)繪工程專業(yè)特點(diǎn)及畢業(yè)生就業(yè)去向等因素，對(duì)GIS實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法等進(jìn)行初步的改革與探索。教學(xué)實(shí)驗(yàn)表明,該方案不僅能提高實(shí)踐操作能力，在鞏固理論教學(xué)方面也有顯著優(yōu)勢(shì)，可為相關(guān)專業(yè)的地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供借鑒與參考。

測(cè)繪工程；GIS；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

傳統(tǒng)的GIS實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，由指導(dǎo)教師選擇實(shí)驗(yàn)GIS應(yīng)用平臺(tái)軟件，準(zhǔn)備相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),編制包含一系列詳細(xì)操作的實(shí)驗(yàn)步驟及最終結(jié)果的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，學(xué)生根據(jù)步驟應(yīng)用選定的應(yīng)用平臺(tái)依次完成后，與標(biāo)準(zhǔn)答案進(jìn)行比對(duì)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告[1-10]。該方法通過一系列連貫的實(shí)踐操作全面提高實(shí)踐操作能力，但不利于突出重點(diǎn)，也不利于跨GIS應(yīng)用平臺(tái)的實(shí)踐能力培養(yǎng)。GIS實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該摒棄傳統(tǒng)教學(xué)中固定平臺(tái)、固定步驟、固定答案對(duì)學(xué)生思維的束縛。為此，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式及教改實(shí)驗(yàn)情況等方面進(jìn)行了全面探討。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置

GIS教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置要綜合考慮市場(chǎng)需要、專業(yè)特點(diǎn)和就業(yè)范圍等多因素。根據(jù)市場(chǎng)對(duì)地理信息人才的應(yīng)用需求大致可分為數(shù)據(jù)處理型、基礎(chǔ)建模和行業(yè)應(yīng)用型人才[8]，市場(chǎng)上GIS人才要求類型對(duì)應(yīng)能力要求（表1）。測(cè)繪工程本科畢業(yè)生在地理信息產(chǎn)業(yè)方面的工作內(nèi)容多以空間數(shù)據(jù)的采集及處理、建庫(kù)和制圖等為主[2-4,6,11]。測(cè)繪工程專業(yè)畢業(yè)生多在交通工程施工、設(shè)計(jì)及管理等單位從事數(shù)據(jù)獲取、施工測(cè)量、數(shù)據(jù)分析方面的工作。因此，GIS相關(guān)課程的目標(biāo)以培養(yǎng)數(shù)據(jù)處理型人才為主，兼顧基礎(chǔ)建模和行業(yè)應(yīng)用型人才基礎(chǔ)的培養(yǎng)。數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理、空間分析、數(shù)據(jù)表達(dá)與制圖及WebGIS等，構(gòu)成了我校GIS理論教學(xué)的基本內(nèi)容框架[7,12-14]，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)緊緊圍繞理論教學(xué)內(nèi)容開展。

結(jié)合其他院校課程設(shè)置情況，本實(shí)驗(yàn)課程共設(shè)計(jì)了13個(gè)上機(jī)實(shí)驗(yàn)，其中8個(gè)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，5個(gè)課外實(shí)驗(yàn)（見表2）。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)以培養(yǎng)數(shù)據(jù)處理型人才為主，是測(cè)繪工程專業(yè)本科生的必修內(nèi)容，以鞏固GIS操作基本原理的理論教學(xué)為主要目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)具體處理操作的目的、方法、操作對(duì)象、相關(guān)參數(shù)、處理結(jié)果及應(yīng)用范圍的深入全面理解；每個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)置3～5個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。課外實(shí)驗(yàn)采用傳統(tǒng)的綜合訓(xùn)練方式為主，以培養(yǎng)后兩個(gè)層次GIS人才為主，是為在地理信息方向進(jìn)一步發(fā)展的測(cè)繪工程專業(yè)本科生設(shè)計(jì)的，強(qiáng)調(diào)復(fù)雜問題實(shí)施方案的科學(xué)性和結(jié)果的正確性。

2 討論式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

把討論式教學(xué)方法和GIS實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，提出以課堂分組討論為主，簡(jiǎn)化實(shí)踐操作為輔的GIS實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法——討論式GIS實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。該方法主要包括課前準(zhǔn)備、課堂實(shí)驗(yàn)和課程考核3個(gè)組成部分。

1）課前準(zhǔn)備：指導(dǎo)教師結(jié)合理論教學(xué)進(jìn)度，選擇實(shí)驗(yàn)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)，組織設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?nèi)容、相關(guān)操作步驟及思考題，準(zhǔn)備必要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，撰寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。其核心是設(shè)置供學(xué)生討論的思考題，主要包括：關(guān)于為什么、怎么做、效果如何等3方面內(nèi)容。數(shù)據(jù)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)中思考題可包括：不同結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的信息量、基本組織單元、特點(diǎn)、各自的適用范圍、不同情況下的結(jié)構(gòu)選擇及矢量數(shù)據(jù)屬性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題等內(nèi)容。其實(shí)踐操作部分只設(shè)計(jì)了用ArcGIS或MapGIS等打開事先準(zhǔn)備的校內(nèi)柵格結(jié)構(gòu)的掃描地形圖、DEM、正射影像數(shù)據(jù)和矢量結(jié)構(gòu)的地形圖數(shù)據(jù)，進(jìn)行放大、縮小、查詢等有助于認(rèn)知數(shù)據(jù)類型特點(diǎn)的一些操作。

表 1 地理信息人才類別及相關(guān)能力要求表

2）課堂實(shí)驗(yàn)：每個(gè)實(shí)驗(yàn)兩節(jié)課（共計(jì)90 min），詳細(xì)情況如下：①組織學(xué)生認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，采用分組討論、師生問答的方式使學(xué)生深刻了解本次實(shí)驗(yàn)的知識(shí)點(diǎn)（預(yù)計(jì)時(shí)間10 min），讓學(xué)生明白即將進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作解決什么問題。②學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書完成所有任務(wù)，同組內(nèi)學(xué)生完成相同功能時(shí)盡量采用不同的GIS軟件平臺(tái)、不同的參數(shù)設(shè)置，并就操作過程、結(jié)果異同在小組內(nèi)部展開討論，解答討論與思考題（預(yù)計(jì)時(shí)間60 min），讓學(xué)生熟悉怎么做及效果如何。③師生問答：教師就每個(gè)問題在全班范圍內(nèi)討論，形成統(tǒng)一的認(rèn)知（預(yù)計(jì)時(shí)間10 min）。課后撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)步驟，并重點(diǎn)解答討論與思考題，提交教師批改。

3）課程考核：采用課程成績(jī)=報(bào)告成績(jī)+課堂成績(jī)+獎(jiǎng)勵(lì)成績(jī)方案執(zhí)行。報(bào)告成績(jī)（滿分30分）：教師根據(jù)報(bào)告的結(jié)構(gòu)完整性、結(jié)論、回答正確性等進(jìn)行評(píng)分；每次滿分5分，其他酌情打分，報(bào)告缺失不全者，總分不及格。課堂成績(jī)（滿分40分）：每次課堂實(shí)驗(yàn)按時(shí)獨(dú)立完成所有任務(wù)，無(wú)失誤（3分）；積極參與討論的為5分，其他酌情打分；遲到、曠課、早退、違反紀(jì)律0分。獎(jiǎng)勵(lì)分（滿分20分）主要包括課外實(shí)驗(yàn)、課堂討論等，詳細(xì)情況如下：每次課堂實(shí)驗(yàn)中幫助其他同學(xué)的、積極討論的突出個(gè)人（約10人），每人每次5分；獨(dú)立完成課外實(shí)驗(yàn)，結(jié)果正確，每人每次獎(jiǎng)勵(lì)4分。

該方法的核心就是以課堂討論為主，結(jié)合簡(jiǎn)化實(shí)踐操作對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行全方位深入探討，以達(dá)到鞏固理論教學(xué)和提高實(shí)踐操作能力的目標(biāo)。思考題沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，便于充分發(fā)揮學(xué)生的想象力，突破了傳統(tǒng)教學(xué)中固定平臺(tái)、固定步驟、固定答案對(duì)學(xué)生思維的束縛。

表 2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置表

3 教學(xué)實(shí)驗(yàn)及總結(jié)

通過對(duì)長(zhǎng)沙理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院2013級(jí)測(cè)繪工程專業(yè)共90余名學(xué)生開設(shè)“地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)情況來(lái)看，該實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生地理信息應(yīng)用能力的培養(yǎng)和空間思維的養(yǎng)成起到了良好的促進(jìn)作用。學(xué)生普遍反映通過課堂實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，在提高實(shí)踐操作能力的同時(shí)全面深入地掌握了GIS功能基本原理，為解決實(shí)際生產(chǎn)問題打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。課外實(shí)驗(yàn)綜合多項(xiàng)功能，不僅復(fù)習(xí)了所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，也很好地培養(yǎng)了解決復(fù)雜問題的空間思維能力。學(xué)生的理論課成績(jī)對(duì)比往屆有明顯的提升（表3）。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)課成績(jī)與理論課成績(jī)呈現(xiàn)出明顯的正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)0.92），實(shí)驗(yàn)課成績(jī)不及格的3個(gè)學(xué)生理論課成績(jī)都在30分以下。這說明該實(shí)驗(yàn)方案和理論教學(xué)密切相關(guān)，確實(shí)鞏固了理論教學(xué)內(nèi)容。

表 3 GIS原理與應(yīng)用”歷年考試成績(jī)統(tǒng)計(jì)表

討論式實(shí)驗(yàn)教學(xué)有助于學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)形成統(tǒng)一、全面、深入的認(rèn)知，學(xué)生實(shí)踐操作能力提高顯著，積極性提高明顯。學(xué)生實(shí)驗(yàn)過的功能處理操作理解全面，印象深刻，即使換用不同的平臺(tái)軟件也能做到心中有數(shù)。結(jié)合多年來(lái)教學(xué)實(shí)踐，采用實(shí)驗(yàn)課后學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性明顯提高，課后交流明顯 增多?？傊?，本GIS原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置合理，教學(xué)方法在提高學(xué)生興趣、加強(qiáng)實(shí)踐操作等方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，對(duì)其他院校測(cè)繪工程專業(yè)GIS方面教學(xué)有一定的參考價(jià)值。

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P208

B

1672-4623（2017）12-0113-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.12.037

2016-08-31。

長(zhǎng)沙理工大學(xué)教研教改基金資助項(xiàng)目（JG1429）。

張龍其，博士，講師，從事GIS應(yīng)用與開發(fā)方面的教學(xué)與科研工作。