基于实践应用能力培养的地理信息系统教学改革研究

张涛 殷红 徐明洁 李秀芬

摘要：地理信息系统作为一门新兴的综合性应用学科，教学手段和方式也需与时俱进，而教学重点则应落在实践教学环节。本文分析了地理信息系统的教学现状及存在的若干问题，从课程体系构建、师资资源配置、考核制度建设等方面探讨教学内容与方式的改革，提出地理信息系统教学的调整和改革方案，以提高教学质量，培养学生的实践能力。

关键词：地理信息系统；教学改革；实践能力；培养方案

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）02-0122-02

一、引言

地理信息系统（GIS，Geographic Information System）是一门综合性学科，是计算机科学、遥感与航测技术、计算机图形学、应用数学、地理学、地图学等学科综合发展的产物，可应用于环境监测、城市规划、工程设计、土地利用、资源管理、管理决策等诸多领域，属于应用学科、工具学科[1]。GIS具有传统数据处理软件无法比拟的强大的处理和分析空间数据的能力，是实现“数字地球”的重要技术保障[2]。目前，绝大多数高等学校的气象、生态、农学、林学、工程测绘等相关专业均开设了GIS课程，并越来越受到学校和地方的重视[3]。

二、地理信息系统教学现状及存在问题

1.先修基础课程学习不足。GIS是计算机、遥感、地图学等众多学科的交叉学科，要求学生具有相关学科的基础理论知识[4]。一般GIS专业必修课主要有：地理信息系统原理、GIS设计与应用、数据库原理、地图学、自然地理学、遥感数字图像处理原理等。选修课程主要包括：环境与生态科学、城市与区域科学、测量学概论、计算机图形学基础、空间信息可视化等。然而对于非GIS专业，培养方案中课程设置及学时学分的安排，往往无法满足学生前期基础课程的学习，这也为后期GIS学习带来了较多障碍[5]。

2.理论与实践学时分配有待进一步调整。GIS是一门工具学科，以其他学科为基础，同时更重要的最终目的是服务于其他学科[3]。因此对于GIS的学习，重在应用。在大多数高校现行的本科生培养方案中，通常习惯性的将理论教学放在首位，GIS课程的理论学时往往高于实践学时，有时甚至因为学校机房或教学软件资源的限制，而只设置了理论课而无实践教学环节。

3.师资资源造成的教学片面性。GIS是一项综合性信息技术，授课过程也应尽量涉及各个领域[6]。然而任课教师的专业背景各不相同，其授课往往只局限于与自己专业相关的内容，侧重于应用GIS解决自己专业领域内的实际问题。这对学生认识GIS、使用GIS，促进其多元化发展造成不利影响。另外，不同专业领域出身的教师，自身对GIS的认识也存在局限性。目前，人们对GIS主要有如下三种观点：（1）地图观：利用GIS的相关功能对数据集进行操作和运算，就可以得到新的地图；（2）数据库观：强调数据库理论和技术方法对GIS设计、操作的重要性；（3）空间分析观：强调空间分析和模拟的重要性。

4.教学软件正版化。美国ESRI公司的ArcGIS系列软件是目前使用较多的地理信息系统软件之一。尽管价格较高，但很多高校和科研单位均购买了正版版权，供学生和工作人员学习和使用。在高校使用正版教学软件則更为重要：首先，对学生起到了榜样教育作用。自2001年国务院启动政府机关软件正版化工作以来，我国推进软件正版化的工作力度从未放松。鼓励全民使用正版软件，从学生抓起。第二，利于教学工作顺利开展。实验机房一般有几十台电脑，而破解软件过程较复杂且一般存在使用期限，会给实验室管理人员带来很多不便。一些软件的突然到期，甚至会影响教学进程。

三、地理信息系统教学改革的几点思考

1.针对不同培养目标，设计不同培养方案。GIS是众多学科综合发展的产物，对其进行系统的学习也要建立在掌握多学科的理论基础知识之上[1]。对于GIS专业，首先，应加强先修课程理论知识的学习，为GIS相关理论学习打下基础；第二，系统学习GIS的原理和方法，打下坚实的理论功底；第三，理论联系实际，将所学的原理和方法应用到各个领域，服务于实践活动，创造价值。整个教学过程应“理论与实践并重”。对于理论的学习，应系统而全面。而在应用层面，则可考虑“广而浅”的学习方法，尽量涉猎更多的应用领域，培养全面的GIS综合性应用人才[4]。这批GIS人才走向工作岗位，均能较快的适应多种岗位需求；若从事高校老师，则会较有效的解决前边提出的“师资资源造成的教学片面性”的相关问题。

对于非GIS专业，则可将GIS仅视为一门工具学科，强调其应用性。考虑到学时学分的限制，因此可适当弱化理论学习，强化实践应用能力的培养。在课时分配上，可考虑将理论与实践教学环节的课时比设为3∶7，理论教学只介绍基本理论概念即可，无需深入介绍更多算法。甚至可直接将理论部分取消，理论讲解可渗透于实践教学环节之中，同步进行。

在实践教学过程中，可秉承“前期弱化学科差异，后期加强学科差异”的原则。即在前期主要进行基本上机操作练习，熟悉操作界面及各种空间分析工具的使用。培养学生利用“GIS思维”去分析问题、解决问题以及将复杂问题分解为若干简单问题并加以解决的能力，培养学生利用GIS解决实际问题的基本意识。后期则应针对学生所学专业，侧重于GIS在所学专业领域内的应用，解决专业领域内的实际问题。

2.合理配置师资结构。基于“前期弱化学科差异，后期加强学科差异”的GIS教学理念，师资配置也应分为GIS专业背景的教师和其他专业背景的教师两部分。GIS专业背景的教师主要负责前期教学工作，使学生从整体上较全面的认识GIS，掌握GIS。后期教学工作则主要由本专业教师负责，指导学生如何利用GIS解决与本专业相关的实际问题。然而这种师资分配仅由一个专业来完成，压力较大，且容易造成教学资源的浪费。因此，需要学校进行统一协调。基本理论和实验课由学校GIS学部统一承担，后期实践教学环节可回归到各专业，由各专业教师分别负责。这种“一对多”的树形层次教学，可优化学生获得知识的渠道，取各教师之所长，同时也使教学资源得到合理而充分的利用[6]。

3.多种考核制度相结合。对于GIS这样一门新兴学科，传统的单一笔试试卷考核存在较大弊端，很难真正反映出学生的学习效果[7]。实践教学环节是GIS课程的重要组成部分，需要通过上机操作来进行考核。为避免学生以背题库的方式来应付考试，上机考试内容应每年更新。此外，学生平时上课的表现情况、实验报告的完成情况均应纳入考核范围，从整体上合理评价学生对该门课程的学习情况。这里我们提出“40%上机+30%试卷+20%实验报告+10%平时表现”的考核方案。

四、结语

地理信息系统是大学课程中最具实用性的课程之一，是一项学生们走到工作岗位便能立即派上用场的技能。地理信息系统教学讲求时效性和应用性，目标在于培养学生利用GIS解决实际问题的能力。与一般理论课不同，地理信息系统需要更为合理的师资配置和课程结构，并通过多元化的考核指标，充分调动学生的主观学习能动性，才能达到理想的教学效果，为社会培养出实践能力更强的合格人才。

参考文献：

[1]杨树文，闫浩文，孙建国.地理信息系统专业教学实践与改革探索[J].测绘科学，2011，36（1）：226-228.

[2]王戈飞，张佩云，梁枥文，等.地理信息系统与大数据的耦合应用[J].遥感信息，2017，32（4）：146-151.

[3]尹娟，王可耀.GIS技术在气象领域中的应用[J].环球人文地理，2017，（4）：309.

[4]闫培洁，盖艾鸿，芦倩，等.地理信息系统课程教学方法的改革——以甘肃农业大学地理信息科学专业为例[J].甘肃高师学报，2017，22（12）：68-71.

[5]张梅.非GIS专业地理信息系统课程教学改革探讨[J].高师理科学刊，2016，36（9）：98-100.

[6]黄猛，李攀.地理信息系统（GIS）精品课程建设与研究[J].科技资讯，2017，15（19）：133-134.

[7]高良博.地理信息系統课程考试改革实践与探索[J].科教文汇，2015，（11）：66-67.

Abstract：As a new integrated application subject，the GIS should keep pace with the times，and the teaching activies should put focus on the training of GIS practices.This article reviewed the present teaching satatus and the the existing problems in GIS education.In addtion，the authors proposed a teaching reform plan in order to improve the effectiveness of teaching and clutivate the practice abilitily of students.The reform plan invloved several aspects，such as the construction of corriculum system，the compersition of teching team and the system of examination and assessment.

Key words：GIS；educational reform；practical ability；training scheme