非GIS专业GIS课程教学改革及优化

岳汉秋，甘 泉，陈延辉，杨雨华

（1.平顶山学院 资源与环境科学学院 低山丘陵生态修复重点实验室，河南 平顶山 467000；2.平顶山学院 计算机科学与技术学院，河南 平顶山 467000）

非GIS专业GIS课程教学改革及优化

岳汉秋1，甘 泉2，陈延辉1，杨雨华1

（1.平顶山学院 资源与环境科学学院 低山丘陵生态修复重点实验室，河南 平顶山 467000；2.平顶山学院 计算机科学与技术学院，河南 平顶山 467000）

GIS 作为与空间信息有关的基本工具，为相关领域研究提供了工具支撑。结合当前非GIS 专业的GIS 教学现状，从课程目标定位、理论教学内容、教学方法、实验安排等方面探讨了非GIS专业GIS课程教学改革及优化措施。

非GIS专业；GIS；教学改革；应用型人才

构建应用型人才培养模式是目前高校深化教育教学改革的关键环节，也是高等教育实现“三个面向”和可持续发展的必由之路[1,2]。地理信息系统作为应用型学科，可以为关联领域研究提供工具支撑。我院的地理科学、自然地理与资源环境、人文地理与城乡规划等专业都开设了GIS课程，但在教学目标定位、教学内容安排以及教学方法实施上仍然存在着诸多问题。为了适应应用型人才培养模式要求，针对非GIS专业而言，进行GIS课程教学改革和优化研究势在必行。

1 GIS课程在非GIS专业中的地位和作用

地理信息系统是在计算机软硬件支持下，描述客观世界的各种数据，按其地理坐标或空间位置输入计算机，提供了存贮、更新、查询检索、分析处理、综合应用、屏幕显示和制图输出等功能的决策系统[3]。我国的GIS研究始于20世纪70年代末，经历了筹备阶段、起步阶段、发展阶段和产业化阶段4 个过程。进入21世纪以来，信息技术融入了人们生活的方方面面，GIS作为一门以应用为目的的信息产业已经应用到政府公共管理、灾害监测与环境评价、资源配置、城市与区域规划、交通运输、国防与军事等各个领域。GIS课程要求学生掌握GIS的基本理论以及技术方法，使学生真正领会和把握作为现代高科技的GIS的科学性、技术性和实践性。对非GIS专业而言，GIS课程是一门专业基础工具课程，在非 GIS专业开设 GIS课程具有以下意义：①满足各行业对 GIS人才的急需；②拓展 GIS应用、提高社会效益、节约社会成本、促进 GIS再发展的需要；③应用型人才培养模式下改善当代大学生知识结构、积极面对社会挑战的需要[4]。

2 非GIS专业GIS课程教学中存在的问题

2.1 课程培养目标定位模糊

GIS人才培养具体分为3个方向：基础理论研究、数据处理与应用、编程开发。GIS课程作为非GIS专业的基础工具课，在培养定位目标上应以数据的处理与应用为重点。大部分高校的非GIS专业在GIS课程教学中培养目标定位模糊，培养目标泛化，忽略了应用型人才培养目标的核心地位，呈现出了偏理论、重开发等问题。

2.2 知识结构不成体系，缺乏相关理论基础

图1 GIS与其他学科之间的关系

GIS是一门综合性较强的课程，知识点多，具有学科和技术的统一性、发展与内容更新的快速性、渗透性和空间抽象性强、研究对象的空间尺度变化大、应用范围广等特点[5,6]。它融合了数学、地球科学、空间科学、计算机科学、管理科学、测绘学与遥感学等学科知识，如图1所示，相关理论的发展都将为GIS的创新注入新的活力。和GIS专业的学生相比，非GIS专业学生没有机会深入系统地学习GIS相关理论基础，导致知识结构不成体系。以我院地理科学专业为例，具备了地理学相关的基础知识，缺乏空间信息采集、信息处理等方面知识。因此，如何让非GIS专业学生在有限的学时内较快较好地掌握GIS 理论与技术，值得研究和探讨。

2.3 教学内容生硬，教学手段单一

从空间认知的角度来讲，GIS涉及了从现实世界到概念世界再到数字世界的抽象过程[7]，GIS的大部分理论教学内容围绕着计算机的微观世界阐述，如空间数据结构的存储、编码、转换算法，空间拓扑关系的存储以及空间分析的基本原理等，教学内容显得乏味。以下几个因素也造成了教学内容的枯燥：①教材滞后，教学资源匮乏；②数据来源方式多样化、数据标准不统一、昂贵，导致GIS实验数据获取比较困难，理论和实验不能很好地衔接，课堂内容枯燥；③师资力量参差不齐，多数不具备实际生产实践经验，且对整个GIS的基础理论体系也不是非常了解，在教学中常常有重此轻彼的现象出现。另外教学与科研所需软硬件的缺失，使得GIS课程教学手段单一，缺乏生动性，难以调动学生学习的积极性。

2.4 实验教学内容体系不合理

相对于理论教学，实验教学具有直观性、综合性、设计性与创新性[8]。对实验教学重要性的认识不足导致了非GIS专业在GIS课程实验教学内容体系上设置不合理。①大部分实验课的设置是以教师为中心的教学模式，在实验中，学生大多按照老师的详细指导完成实验，整个实验过程中学生处在一种被动盲目的状态，缺少参与实验的主动性和积极性；②多数实验以认知性实验课程为主，而与主专业相结合的综合性实验、分析性实验较少，不能很好地训练学生解决实际问题的能力；③多数实验之间相互独立，缺乏联系，学生所学实验知识不能系统化。

3 非GIS专业GIS课程教学改革与优化思路

3.1 准确定位课程、明确培养目标

非GIS专业开设GIS课程的目的是为了让学生能够在已经掌握的专业课程基础上，利用GIS工具，主要是一些GIS软件，解决与本专业相关的自然、社会经济、文化等与空间信息相关的问题，从而增强综合能力、提高工作效率。因此，在应用型人才培养模式下，围绕着学生能力和素质培养，非GIS专业的GIS教育的基本定位是紧紧结合专业，在教学过程中着重强调GIS课程的针对性和实用性，重点放在培养GIS软件操作应用上，加强实验教学，增强学生的社会竞争力和实践能力。

3.2 补充关联知识、精简教学内容

针对GIS知识点杂、应用多样、不同专业学生知识背景不同等问题，坚持“根据不同专业需求，明确专业技能，抽取关键知识，形成核心内容”的原则，构建“结构合理、重点突出、特色鲜明、系统实用”的GIS教学内容。笔者分析了国内出版的多部教材，大部分都围绕着GIS的基本功能（即数据的采集、数据的编辑和处理、数据的存储和组织、空间分析、GIS的输出、GIS的二次开发）进行组织。以高教出版社出版、黄杏元等编著的《地理信息系统概论》第三版为例[9]，根据我院的专业培养方案情况，GIS课程开设之前各专业学生有了测量学、地图学等知识基础，同时各专业对空间分析的要求比较高，应删除第二章地图投影以及矢量与栅格转换算法，第四章空间数据库概念模型、逻辑模型、物理模型的设计以及空间时态数据库，第七章GIS的设计与评价后两节等内容。重点突出GIS分析模型的应用，结合各专业具体情况设置不同的应用模型，如针对人文地理与城乡规划专业设置适宜性分析模型、区位选择模型、交通规划模型等应用案例。经过这样的调整，突出 GIS的分析功能，淡化 GIS系统设计，能够实现良好的教学效果。

3.3 丰富教学内容、多元化手段教学

GIS理论知识抽象，较难理解，通过以下手段可以丰富教学内容，激发学生的学习兴趣： ①精简教学内容；②充分利用多媒体教学的优势，加强教学与实际的联系。如在地形分析中，针对地形因子坡度的提取，延伸计算不同坡度下植被多样性分布研究的内容；③ 以“挑战杯”、“GIS建模与开发大赛”为平台，丰富第二课堂，指导学生参与到老师的科研项目中；④ 为学生推荐好的学习期刊、网站；⑤鼓励教师参与GIS知识培训、参与公司的项目实践，提高教师的业务能力。在教学方式上，采取讲解、演示、课堂讨论和案例等多种形式相结合的方式，突出“研讨式”、“启发式”教学，放弃“灌输式”教学方式，培养学生综合全面、注重逻辑联系的思维和学习方法，以达到最佳的教学效果。

3.4 强化实验内容、构建连贯性实验教学系统

实验课便于加深学生对有关理论知识的理解，加强学生对相关知识的记忆。实验课时安排与理论相同，为36学时。GIS实验课的安排应能充分体现GIS的基本功能，又要层层深入，由易到难。由于课时的限制，对实验课的安排要精心选取、细心布置、合理安排。笔者认为，应围绕GIS的基本功能统筹设置，内容安排如表1所示。

表1 实验教学内容安排

实验内容的安排中后一次的实验以上一次的实验成果为基础，既紧密联系教材内容，又相对独立于教材，形成了一个独立的、完整的大实验过程。不仅体现了GIS的数据采集、编辑与处理、存储与组织、查询与分析等基础知识，并将其应用到不同专业的具体实际中，让学生切身体会到GIS在所学专业中的应用，并运用其分析解决实际问题。在实验教学方法上，打破“讲深、讲透、讲全、讲细”的观念，加强培养学生主动学习的意识与能力。

4 结 语

GIS技术在相关领域内具有重要的应用价值，在应用型人才培养模式下，非GIS专业开设GIS课程对于GIS理论发展和应用推广都具有积极的意义。基于此，本文在分析非GIS专业GIS教育存在问题的基础之上，对非GIS专业GIS教育课程定位、理论教学内容、教学方法、实验安排等诸多方面进行了改革和优化研究，并给出了一些建议。

[1] 黑志坚，曲建光，周秋生，等.应用型本科人才专业能力指标的构建[J].测绘通报，2013(1):104-106

[2] 陈优良，王兆茹，邹凤琼.以需求为导向的 GIS 专业人才培养模式[J].地理空间信息，2010,8(3):141-143

[3] 范文义，周洪泽.资源与环境地理信息系统 [M].北京：科学出版社，2003

[4] 吉云松.对非GIS专业的GIS教育的思考[J].测绘与空间地理信息，2006,29(1):115-117

[5] 顾留碗，王春，王岽.面向应用型人才培养的GIS专业实践教学体系构建[J].测绘工程，2012,21(6):89-91

[6] 汤国安，周卫.地理信息系统课程的设计与实践[J].地球信息科学，2005,7(2):65-68

[7] 邬伦，刘瑜，毛善君.GIS 专业本科教学探讨——北京大学教学实例[J].地理信息世界，2004,2(2):27-30

[8] 贾泽露.GIS专业实践教学综合改革研究[J].测绘科学，2008,33(5):230-232

[9] 黄杏元.地理信息系统概论[M].北京：高等教育出版社，2012

P208

B

1672-4623（2015）04-0180-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.04.064

岳汉秋,硕士，研究方向为三维GIS开发。

2014-08-13。

项目来源：河南省教育厅自然科学基础研究计划资助项目（12B180026）；平顶山学院青年科研基金资助项目（PXY-QNJJ-2014003）。