地理科学专业基于ArcGIS的GIS实验教学探讨

刘玉婷 许善洋 布美热木·克力木 薛治国

[摘 要] 地理信息系统实验课程在地理科学专业中是实践性很强的专业必修课程。针对ArcGIS专业软件的特点及实验内容，分析实验课中存在的不足，在提高学生技术技能，拓宽地理思维，解决实际问题的前提下，阐述了提高实验课教学质量的方法。

[关键词] 地理科学;地理信息系统;实验教学;ArcGIS

[基金项目] 喀什大学高层次人才培养项目（GCC18ZK-008）

[作者简介] 刘玉婷（1986—），女，山东临沂人，博士，喀什大学讲师，研究方向：资源利用与生态安全;许善洋（1979—），男，江苏连云港人，喀什大学讲师，研究方向：自然地理与环境变化研究;布美热木·克力木（1983—），女，新疆喀什人，在读研究生，喀什大学助教，研究方向：生态学;薛治国（1982—），男，河南新安人，在读博士，喀什大学副教授，研究方向：环境变化与遥感应用。

[中图分类号] G642    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）36-0242-02    [收稿日期] 2019-12-22

地理信息系统是一门综合性极强的信息技术，以地理科学、测绘科学、计算机技术为主要学科基础[1]。经过50多年的发展，地理信息系统技术在医疗卫生、城市规划、大气污染监测管理等领域得以广泛的应用[2-4]。伴随GIS迅速发展，地理信息系统课程在地理信息系统专业、交通类专业、生态学专业、地理科学专业、人文地理与城乡规划专业等均有开设[5-7]。

地理科学专业（070501）属理学学科。喀什大学地理科学专业旨在培养政治合格，具有良好的师德师风、扎实的专业基础知识和较强的教学实践能力，较强的科学探索精神和接受新知识、新理论和新技能的能力，以及良好的合作精神和团队意识。培养能够在中学从事地理学科及相关学科的基础教学及教学管理，或在相关部门从事地理学相近行业的科研、管理工作的应用型、复合型专业人才。

作为非地理信息系统专业的地理科学专业，其开设地理信息系统课程的目的是让学生掌握地理信息系统的基础理论和知识。通过实践教学使地理科学专业的学生更直观地应用地理信息系统技术解决地理科学问题，培养学生地理思维解决问题的能力。

一、地理信息系统实验课程内容

地理信息系统以地球科学的理论为基础，系统介绍运用信息科学的理论和方法进行地理数据的采集、处理和科学管理，地理信息的空间分析和地学建模以及地理信息系统的建立和运用。通过开设实验课使学生能够掌握地理信息系统的原理及相应软件的使用操作，加深理解理论课内容。

ArcGIS10是ESRI公司开发的地理信息系统软件，也是地理信息系统专业中比较热门的软件之一[8]。为进一步培养地理科学专业学生的解决地理问题的能力及熟练应用ArcGIS技能操作，地理信息系统实验课课程设置32学时，具体内容包括以下几个方面：认识ArcGIS软件体系结构、软件特色，掌握在ArcMap的窗口组成及基本操作、ArcCatalog界面及应用基础、Geoprocessing地理处理框架;掌握如何在ArcGIS中进行空间数据采集和组织，ArcCatalog中学会如何创建Shapefile、dBASE表、地理数据库等，ArcMap中图形数据和属性数据的编辑等;掌握ArcGIS中数据的类型及数据转换操作，ArcMap投影坐标的转换，应用ArcToolbox工具进行多种空间数据的处理操作等;学会ArcGIS可视化操作，矢量和栅格符号化的操作及专题地图的编制;掌握在ArcGIS中进行矢量数据空间分析操作，学会对矢量数据进行缓冲区分析的操作、叠置分析等;掌握在ArcGIS中进行栅格数据空间分析操作，学会距离分析函数完成距离制图、密度制图、重分类等的操作;学会ArcGIS中三维分析与可视化，三维可视化、三维分析工具中的表面分析工具应用等;学会应用ArcGIS，在基于DEM数据上进行水文分析。

二、地理信息系统实验教学的不足

（一）重视操作但缺乏技术系統性学习

在ArcGIS实验过程中，学生根据指导内容进行实验步骤的具体操作，在具体操作过程中很少考虑实验内容与理论知识怎样结合，只是亦步亦趋的重复步骤，缺乏系统性的思考。在专业领域实际应用时，不能将实验知识融合到专业领域。具体操作时，对为什么操作这一步，进行技术设计的目的是什么缺乏思考。

（二）缺乏专业实验指导教师

基于ArcGIS的GIS实验课，其目的是让学生加深对理论课程的理解，拓宽地理思维，掌握解决地理问题的技术能力。目前，本校“3S”实验室具有地理信息系统学科背景的专任教师2名，实验教师1名，其中1名专任教师在ArcGIS知识方面相对薄弱，实验员管理9个实验室，精力相对有限。因此，在实验过程中教师不可能做到单独指导每个学生进行实验。

（三）理论知识和实验知识不契合

在教材上，地理信息系统理论课程教学中选用黄杏元《地理信息系统概论》，地理信息系统实验课程选用汤国安《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》。两本教材在理论、实验方面都是具有代表性、权威性的教材，但部分教学内容缺乏有效整合，知识背景缺乏有效融合。

三、实验教学的探讨

（一）加强实验学习，提高学生的系统性操作能力

上机实验过程中，让学生了解实验可以解决的实际地理问题，提高学习ArcGIS专业软件的兴趣。同时，在上机过程中以实际问题为例，让学生探讨解决地理问题和所涉及的ArcGIS技术。让学生全面思考，提高ArcGIS软件动手操作的能力，从而达到系统性学习软件的目的。

（二）基础理论与实验教学相结合

地理信息系统基础理论与实验教学相结合是十分必要的，基础理论是集传授理论知识、介绍学科知识背景、铺垫信息技术应用等为一体，侧重于让学生掌握基础理论知识、空间分析的原理与方法、应用模型等知识。实验教学是为进一步巩固所学习的基础理论知识，同时拓宽地理思维。

（三）加强地理思维锻炼，进行任务式实验教学

实驗教学目的除了进一步巩固基础理论知识外，还要利用所学的技术手段解决实际地理问题，因此，不断地加强思维教学的锻炼是十分必要的。为充分加强学生的地理思维能力，在学生完成基础实验内容的前提下，对学生分组布置实验任务，共同解决地理实际问题，且组与组之间解决地理问题不同。

（四）配备专业实验指导教师

ArcGIS是一门专业性极强、功能较为全面的软件，解决日常地理实际问题，对自然地理现象等进行可视化表达，为辅助决策提供数据依据;因此，要求教师在掌握必要的GIS基础理论知识外，还需对ArcGIS有较为专业的操作技能。为提高地理科学专业实验教学质量，需配备ArcGIS方面较为专业及具有地理相关科学背景的实验指导教师。

四、结论

地理信息系统实验课是一门实践性很强的实验课，为地理科学专业的学生真正理解GIS基础理论知识，具备解决地理实际问题的能力，通过分析GIS实验教学中存在的不足，提出改进措施，从而为提高实验课质量，培养综合型技术水平高的地理科学方面人才提供保障。

参考文献

[1]周成虎.全空间地理信息系统展望[J].地理科学进展，2015，34（02）：129-131.

[2]汤国安，董有福，唐婉容，李辛.我国GIS专业高等教育现状调查与分析[J].中国大学教学，2013（06）：26-31.

[3]金淑婷.可达性视角：转型期混合、分级诊疗制度下的中国医疗卫生服务空间公平性研究[D].兰州大学，2017.

[4]冯志.海警部队军民融合物流体系建设浅探[J].公安海警学院学报，2019，18（05）：45-49.

[5]于雪涛，王希良，张天伟，高桂凤.交通类院校中3S技术课程的教学改革探讨[J].大学教育，2017（01）：18-21.

[6]王志杰.基于专业融合的“以赛促学”式GIS课程实验教学改革[J].教育教学论坛，2019（25）：142-144.

[7]李天奇，李茂娟.国土空间规划背景下人文地理与城乡规划专业改革——以河南大学环境与规划学院为例[J].当代教育实践与教学研究，2019（16）：210-211.

[8]董建军.基于ArcGIS的地理信息系统实验教学改革探讨[J].教育教学论坛，2015（12）：253-254.