GIS 专业地理基础类课程教学内容的改革

安聪荣

(中国石油大学 (华东)地球资源与信息学院,山东青岛 266555)

GIS 专业地理基础类课程教学内容的改革

安聪荣

(中国石油大学 (华东)地球资源与信息学院,山东青岛 266555)

地理基础类课程为地理信息系统 (GIS)提供了有关空间分析的基本观点与方法,是GIS专业基础课程。根据地理基础类课程的特点,研究符合课程发展规律及适应GIS技术应用需求的新型教学模式,将大大促进地理信息技术的推广与普及。

GIS;地理基础类课程;教学改革

地理信息系统 (Geographic Information System)专业虽自上个世纪九十年代末才诞生,但却在这十余年间得到了迅猛的发展,目前已有众多高校经过教育部批准,依托原有的地理学、地质学、建筑规划、矿山冶金、环境学、农林、计算机科学、测绘工程或其它学科建立了此专业。由此可见,GIS是集地理学、计算机科学、测绘学、空间科学、信息科学和管理科学等学科为一体的边缘学科,它的发展和应用具有多学科交叉的显著特征,其中地理学中的空间分析正是GIS的核心,它为GIS空间数据建模和引导空间分析提供了理论、方法和思路,因而成为GIS的核心学科[1]。

从目前我国高校GIS教育的现状来看,虽然已有了一定的基础,但是对地理基础类课程的讲授仍大多简单承袭地理学专业中该类课程的教学内容和教学方式,并且还普遍存在课程教材缺乏、实践教学滞后等问题。这种教学特点极大地加重了学生学习负担,同时又无法有效地体现与GIS专业的联系。因此,现行的该类课程的教学模式已不适合高等院校GIS专业的教学要求,设法提高我国高校GIS专业地理基础类课程的教学质量已是亟待解决的问题。

本文在介绍地理基础类课程对于 GIS专业人才培养重要性内容的基础上,结合我国 GIS专业教育的现状,提出部分观点和建议,以期促进我国GIS专业建设的发展与人才的培养。

1 GIS专业中地理基础类课程及其地位

1.1 地理学与GIS

GIS具有典型的多学科交叉特性,包括地理基础类、测绘遥感与地图类、计算机与信息技术类、地理信息类、应用领域知识类。邬伦等在《GIS原理、方法与应用》一书中对GIS与地理学的关系进行了详细的论述,认为“自然界与人类存在着深刻的信息联系,地理学家所面对的是一个形体的,即自然的地理世界,而感受到的却是一个地理信息世界。地理研究实际上是基于这个与真实世界并存而且在信息意义上等价的信息世界,GIS以地理信息世界表达地理现实世界,可以真实、快速地模拟各种自然的过程和思维的过程,对地理研究和预测具有十分重要的作用”[2]。换言之,地理学为 GIS提供了有关空间分析的基本观点与方法,是GIS的基础理论依托,而GIS的发展也为地理学问题的解决提供了全新的技术手段,并使地理学研究进入了更深、更广阔的领域。由此可见,地理基础课程在GIS本科人才培养课程体系中处于基础核心的位置,目前我国很多高校如武汉大学、中国石油大学(华东)GIS专业主干及核心课程中都包括地理基础类课程。

1.2 地理基础类课程

地理基础类主要包括的课程为自然地理学、经济地理学和人文地理学。但不同高校因其发展GIS教育的依托学科、专业定位、师资力量与教学设施条件等方面的差别,在具体的课程设置方面可能存在明显的差异。如武汉大学、中国石油大学(华东)GIS专业主干及核心课程中地理基础类课程包括自然地理学、人文地理学、经济地理学和自然地理实习(表1)。

表1 中国石油大学(华东)GIS专业地理基础类课程(2005版培养计划)

2 地理基础类在GIS专业教学中存在的问题

GIS是一门以计算机技术为支持的新型学科,其技术更新与前沿拓展很快,在地理基础类的教学中存在的问题也日渐突显,主要体现在下面几点。

2.1 课程定位不准确

对于地理基础类课程的定位目前存在两种极端状态:一种是直接沿袭该类课程在地理学专业的定位,这种定位简单追求“厚基础”,忽略了专业背景,它不但极大地加重了学生学习负担,并且还无法有效地体现与专业的结合;另一种状态就是轻视地理基础类课程的教学,具体表现是缩减地理基础类课程并压缩课程学时。出现这种现象的原因在于只是单纯从技术、软件角度去认识GIS,忽略了地理基础类课程是GIS的基础理论依托这一事实,在GIS专业培养计划制定中过于强调软件应用与系统开发培养。这两种定位模式由于都未能准确体现地理学与GIS的关系,直接影响地理基础类课程的教学效果和质量。

2.2 教学内容、方式无规可循

对地理基础类课程的教学更多只是简单套用地理学专业的教学体系和方式。从教学内容上看,要求学生掌握的地理类基础知识和地理学专业相差无几,这对学生的学习精力形成了挑战,而另一方面,又缺乏与3S技术的联系,使得学生只具备基本的理论知识,缺乏与自己专业的结合,导致学生学习积极性差。

2.3 缺乏合适的教材

目前教学中地理基础类课程普遍采用地理学等专业使用的教材,尽管这些教材在基本原理与基本方法等知识点衔接方面非常适用,但一个重要的问题在于教材内容体系、知识点衔接与GIS的需求缺乏有机关联,某一特定教材在GIS专业教育中的目标、地位不具体。

2.4 缺乏高素质的专业教师队伍

要承担该专业地理基础类的课程,除了要求教师必须具备深厚扎实的地理学方面知识外,还需要非常熟练地掌握3S技术在地理学中的应用,这对承担该类课程的教师提出了很高的要求。当前从事地理基础类课程教学的教师多是青年教师,这些教师专业背景各异,很多对地理学的研究能力特别是GIS技术在地理学领域的应用较为欠缺。

2.5 实验设施不足

实验设备不足及实验室设备老化,使得实验教学受限,特别是基于测绘科学建立的GIS专业,造成学生动手能力不足,难以达到实践应用能力的培养。

3 GIS专业地理基础类课程教学探讨

3.1 教学培养目标的确定

2006年,美国大学地理信息科学联盟 (University Consortium of Geographical Information Science)制订了《地理信息科学与技术知识体系》(《Geographic Information Science and Technology Body of Knowledge》)一书,将地理信息科学与技术知识体系划分为分析方法、概念基础、地图学与可视化、设计问题、数据建模、数据操作、地理计算、地理空间数据、地理信息科学技术与社会、组织和制度视角十大模块[3]。基于空间思维是地理信息科学的基石这一基本观点,地理学基础 (Geographic foundations)被列为概念基础模块 (CF,Conceptual Foundations)的重要内容,其目的是在本体和认知论的层次上对地理环境中的空间和时空要素进行认知和鉴别,作为构建地理数据分析环境的基础[4]。以此为依据,同时需要充分考虑GIS自身的特征,可将地理基础类课程定位于为GIS提供了有关空间分析的基本观点与方法,为GIS奠定理论基础,通过地理基础类课程的学习使得学生能够在本体和认知论的层次上对地理环境中的空间和时空要素进行认识和鉴别,了解地理研究中对于GIS技术需求。

3.2 教学内容改革与教材建设

教学内容方面不能照搬地理学专业的教学内容,概念部分应适当减少,深度适度降低,另外强调地理研究对于3S技术的需求,从需求分析的角度讲解,增加3S技术在地学领域应用案例,并且增加定量研究技术。

与教学内容相适应,教材方面应加大改革。教材是教师教和学生学的信息载体。GIS教材的质量直接影响GIS专业人才的素质,鉴于GIS专业地理基础类教材的现状,从专业知识体系结构出发去组织和策划地理基础类教材内容,即目前采用的是按照教材实施教学的模式,显然有必要变其为按照教学目标编写教材的模式。作者从事GIS专业自然地理学课程教学时也曾采用地理专业学生使用的教材,教学过程中感觉教学内容宽泛,但由于学时的限制而又无法深入,教学效果欠佳。根据各校GIS依托专业有针对性地去编写教材,尤其是适当增加自然地理学研究与GIS相结合的案例分析、与自然地理相关专题图的阅读与制作以及基础的定量模型等方面的内容,这不管是对教师的讲授还是对人才的培养都会达到事半功倍的效果。

3.3 加强GIS教师的培养

高质量的教学得益于高素质的专业教师队伍。在现阶段GIS高速发展和高校不断扩招的情况下,可以对地理基础类知识较为欠缺的老师以委托培养的方式,派其到地理学专业进修,或选送、鼓励青年教师到综合性大学和研究院进行深造;也可邀请地理、地质或者环境等相关方面的专家进行互动式的教学活动。无论是对教师和学生都将进一步扩大视野,提高对所学知识理解掌握的深度和广度。

3.4 实验设施的建立

从GIS专业培养人才的规格和目标出发,从教学大纲规定的教学任务出发,重视实践教学环节对学生实践能力的培养,积极从软、硬件两个方面创造实验条件,加强实验设施方面的建设。但不能直接照搬地理学专业的相关实验室,否则会造成较大的资金压力,同时又不能充分发挥促进GIS人才培养的作用。作者认为GIS专业地理基础类课程的实验设施除了具备基本的硬件设施外,更重要的是软件方面的建设,应具有相关的实验数据与资料,如植被分布图、地形图、地质构造图等。

4 结束语

从1998年教育部高等学校本科专业目录中增设GIS专业以来,我国设置GIS专业的高校数量逐年上升,但并不意味着质量一定能随之保证,有些课程的教学便表现出不能满足社会对GIS人才的需求。本文在介绍地理基础类课程对于GIS专业人才培养重要性内容的基础上,结合我国GIS专业教育的现状,分析了现行地理基础类课程在GIS专业教学中存在的问题与弊端,对其教学改革进行了探讨,以适应我国GIS专业发展与人才培养的需求。

[1]黄杏元,马劲松.高校GIS专业人才培养若干问题的探讨[J].国土资源遥感,2002(3):5-8.

[2]邬伦,刘瑜.GIS原理、方法与应用[M].北京:科学出版社,2005.

[3]David Di Biase,Michael DeMers,Ann Johnson,et al.Geographic Information Science and Technology.Body of Knowledge.[EB/OL].[2006-01].http://www.aag.org/bok/.

[4]杜培军,李京,等.从UCGIS地理信息科学技术知识体系谈地理信息系统专业教育[J].地理信息世界,2007(4):54-80.

Discussion on the Teaching Contents Reform of Geographic Foundation Courses of Geographic Information System Speciality

AN Cong-rong
(College of Geo-resource and Information,China University of Petroleum(East),Qingdao 266555,China)

Geographical foundation courses are the basic courses of Geographic Information System(GIS)specialty,which can provide basic viewpoints and methods on the spatial analysis.Based on the features of Geographical foundation courses,researching new teaching model that accords with the lawof development of courses and ajusts to the application requirement of the technology of GIS,will greatly promote the spread and popularization of geographical information technology.

GIS;Geographical foundation courses;teaching reform

G640

A

1008-178X(2011)02-0093-03

2011-01-12

安聪荣 (1975-),男,甘肃定西人,中国石油大学 (华东)地球资源与信息学院讲师,在读博士,从事三维地理信息系统和三维地质建模关键技术研究。