柯麗娜，李 家，王方雄

（遼寧師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，遼寧大連 116029）

基于ArcGIS的地理信息系統(tǒng)軟件實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式初探

柯麗娜，李 家，王方雄

（遼寧師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，遼寧大連 116029）

地理信息系統(tǒng)是20世紀(jì)60～70年代發(fā)展起來(lái)的一門(mén)融計(jì)算機(jī)技術(shù)、測(cè)繪學(xué)、遙感、應(yīng)用數(shù)學(xué)、信息科學(xué)等于一體的綜合且集成的信息技術(shù)，它的教學(xué)模式尚處在探索之中，根據(jù)多年的教學(xué)實(shí)踐與社會(huì)對(duì)地理信息系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)的用人需求，提出了基于ArcGIS平臺(tái)的地理信息系統(tǒng)軟件課程教學(xué)模式。通過(guò)這種模式在實(shí)踐中的應(yīng)用，切實(shí)提高了教學(xué)效率以及學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力；并對(duì)其他相關(guān)學(xué)科的教育培養(yǎng)模式革新有一定的借鑒意義。

GIS專(zhuān)業(yè)；教學(xué)模式；ArcGIS

新興產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)帶來(lái)對(duì)新型人才的需求，繼而帶來(lái)新型人才的培養(yǎng)，每一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)必然帶來(lái)一個(gè)或者更多的新興專(zhuān)業(yè)。在社會(huì)產(chǎn)業(yè)迭代發(fā)展的不同過(guò)程中，高校需要不斷的調(diào)整以便適應(yīng)社會(huì)及其自身的發(fā)展，因此新形勢(shì)下新學(xué)科教學(xué)培養(yǎng)模式是高校需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題?！白寣W(xué)生能創(chuàng)造更多的社會(huì)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)更多的自我價(jià)值”——這是高校應(yīng)盡的責(zé)任與義務(wù)。

地理信息系統(tǒng)（GIS）是20世紀(jì)60～70年代發(fā)展起來(lái)的一門(mén)融計(jì)算機(jī)技術(shù)、測(cè)繪學(xué)、遙感、應(yīng)用數(shù)學(xué)、信息科學(xué)等于一體的綜合且集成的信息技術(shù)[1]。它以其高效的數(shù)據(jù)管理能力、空間分析、多要素綜合分析和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)能力，被廣泛應(yīng)用于城市土地管理、城市規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)、工程建設(shè)、房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)、商業(yè)、國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域[2-9]。1998年7月教育部頒布的新的本科專(zhuān)業(yè)目錄中，在原地理類(lèi)專(zhuān)業(yè)中增設(shè)了地理信息系統(tǒng)理學(xué)本科專(zhuān)業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)有140多個(gè)高校開(kāi)設(shè)了GIS專(zhuān)業(yè)[10]。然而由于GIS學(xué)科領(lǐng)域涉及廣泛、多學(xué)科交叉、多技術(shù)集成且實(shí)踐性又非常強(qiáng)，傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式不能滿(mǎn)足學(xué)生充分掌握相應(yīng)的GIS軟件操作與實(shí)踐技能的要求，因此應(yīng)該開(kāi)展教學(xué)改革，探討新形勢(shì)下像GIS這種新興學(xué)科的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生真正掌握與應(yīng)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)的思維和能力。

1 基于ArcGIS的GIS軟件教學(xué)模式

GIS作為地理系統(tǒng)學(xué)科中的一門(mén)核心專(zhuān)業(yè)課，與計(jì)算機(jī)技術(shù)有著密不可分的聯(lián)系。在計(jì)算機(jī)軟硬件飛速發(fā)展的今天，我們必須保持與時(shí)俱進(jìn)的教學(xué)理念，同時(shí)也必須對(duì)高校自身的各種短板有一定的妥協(xié)，所以GIS的教學(xué)模式必須是適應(yīng)當(dāng)代新形勢(shì)下的全新模式，既吸收沿用教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)，又能適應(yīng)現(xiàn)在或未來(lái)新形勢(shì)的訴求，是一種適合推廣的新型模式。

1.1 基本多媒體演示

對(duì)于GIS教學(xué)來(lái)說(shuō)，學(xué)生對(duì)GIS軟件的基本框架、界面環(huán)境、GIS軟件實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)的掌握是非常關(guān)鍵的，因此應(yīng)該通過(guò)教師講授、多媒體課件演示、軟件實(shí)際操作等多種方式對(duì)GIS軟件教學(xué)基本要點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中可能涉及的問(wèn)題進(jìn)行演示說(shuō)明，為后續(xù)的GIS軟件課題實(shí)踐奠定基礎(chǔ)。

1.2 結(jié)合課題的軟件教學(xué)

在GIS的教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)學(xué)以致用的思維模式，每一個(gè)研究課題都在一定程度上代表了該領(lǐng)域最新的橫向或縱向的研究成果以及社會(huì)需求，是將科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的具體體現(xiàn)。因此，在教學(xué)內(nèi)容中應(yīng)適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合一些非保密研究項(xiàng)目的立項(xiàng)背景、研究技術(shù)路線(xiàn)、存在與待解決的問(wèn)題以及目前的研究成果等內(nèi)容，并能夠在課堂講授與實(shí)驗(yàn)操作中加以實(shí)現(xiàn)，這不僅能有效地引導(dǎo)學(xué)生向正確的方向深入，也將會(huì)極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維與良好科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)起到很大的作用[11,12]。

1.3 Team式應(yīng)用實(shí)習(xí)

GIS是一門(mén)實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，課程結(jié)束之后的綜合課程設(shè)計(jì)或短期實(shí)習(xí)能有效地提高學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解與應(yīng)用能力；當(dāng)然，課程設(shè)計(jì)或?qū)嵙?xí)應(yīng)以教學(xué)大綱為基礎(chǔ)，再結(jié)合一定的學(xué)生興趣，加入部分非保密研究課題，使其具有趣味性與挑戰(zhàn)性，增強(qiáng)對(duì)學(xué)生的吸引力。整個(gè)的實(shí)習(xí)應(yīng)該包括信息數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)庫(kù)建立、系統(tǒng)空間分析、專(zhuān)題試圖、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及網(wǎng)上發(fā)布等操作流程，在實(shí)際的操作中有以下2點(diǎn)需要注意。

1.3.1 各種數(shù)據(jù)資源的支持

GIS軟件實(shí)習(xí)與其他實(shí)驗(yàn)最大的區(qū)別在于它對(duì)各種原始空間地理數(shù)據(jù)的要求比較高，所有的實(shí)驗(yàn)必須有足夠的地理數(shù)據(jù)來(lái)支撐，這也是大型全面的綜合試驗(yàn)難以進(jìn)行的原因所在。一方面由于資料獲取確實(shí)有難度，另一方面也要從實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)的角度去考慮，因此應(yīng)保證實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有資源的開(kāi)放性，盡可能地對(duì)學(xué)生開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)，共享各種網(wǎng)絡(luò)資源獲取渠道，使學(xué)生有足夠的資源用于實(shí)驗(yàn)。

1.3.2 Team的建立條件與原則

團(tuán)隊(duì)合作早就出現(xiàn)在各個(gè)領(lǐng)域，在科研與學(xué)習(xí)中團(tuán)隊(duì)精神一樣重要，可以很好地促進(jìn)學(xué)生分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。GIS實(shí)習(xí)以4～5人為一組，分組的原則應(yīng)該是在自由組合的基礎(chǔ)上結(jié)合老師對(duì)學(xué)生能力、興趣、學(xué)習(xí)態(tài)度、責(zé)任心等綜合素質(zhì)的了解最后確定。組長(zhǎng)可由組員選舉產(chǎn)生或?qū)嵭休喠髦?，組長(zhǎng)有協(xié)調(diào)、分配、督促、監(jiān)管各組員完成工作的任務(wù)。這能有效地解決目前高校小組作業(yè)中普遍存在的抄襲問(wèn)題，也能真正地鍛煉學(xué)生團(tuán)隊(duì)思維及解決問(wèn)題的能力，同時(shí)這種有效的Team方式將會(huì)給學(xué)生以后進(jìn)入職場(chǎng)樹(shù)立一個(gè)正確的航標(biāo)。

1.4 多樣化考核

任何一門(mén)課程都有一個(gè)重要的環(huán)節(jié)——期中或期末考核，一般的考核方式有考試、論文、課程設(shè)計(jì)、課程答辯或者多種方式的結(jié)合。GIS軟件的唯一教學(xué)目的就是讓學(xué)生熟練掌握專(zhuān)業(yè)軟件的各種操作并能用該軟件去解決專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的相關(guān)問(wèn)題，因此這種實(shí)踐性與專(zhuān)業(yè)性非常強(qiáng)的特點(diǎn)決定了它的考核方式應(yīng)該進(jìn)行多樣化設(shè)計(jì)，最重要的是要結(jié)合學(xué)生的個(gè)性與專(zhuān)業(yè)特長(zhǎng)，以學(xué)生最大程度地發(fā)揮自己的所學(xué)和能力為目的，不同小組可以設(shè)置不同的考核方式，這既培養(yǎng)了小組間的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)又培養(yǎng)了組內(nèi)的合作精神，更大程度地加強(qiáng)了學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)與鍛煉；對(duì)于具有深入研究潛力并具有較強(qiáng)的科研報(bào)告與科研成果整理能力的學(xué)生，可以鼓勵(lì)并指導(dǎo)其進(jìn)行論文的寫(xiě)作與發(fā)表。

2 GIS課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

ArcGIS是美國(guó)環(huán)境系統(tǒng)研究所（ESRI）開(kāi)發(fā)的新一代GIS軟件，是世界上應(yīng)用廣泛的GIS軟件，從20世紀(jì)70年代后期推出以來(lái)，ArcGIS一直保持著GIS行業(yè)領(lǐng)軍者的地位，在產(chǎn)品研發(fā)及技術(shù)創(chuàng)新方面始終是GIS平臺(tái)軟件發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)。ArcGIS作為一個(gè)可伸縮的平臺(tái)，無(wú)論是在桌面、服務(wù)器、野外還是通過(guò)Web，它都能為個(gè)人用戶(hù)或群體用戶(hù)提供GIS的功能，ArcGIS9是一個(gè)建設(shè)完整的GIS軟件集合，它包含了一系列部署GIS的框架：ArcGISDesktop、ArcGISEngine、服務(wù)器GIS軟件以及ArcPad等，其中ArcGIS桌面產(chǎn)品（Arc-GIS Desktop）包括：ArcCatalog、ArcMap、ArcGlobe、ArcToolbox和ModelBuilder等。通過(guò)協(xié)調(diào)一致地調(diào)用GIS應(yīng)用和界面操作，GIS用戶(hù)可以實(shí)現(xiàn)任何從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的GIS任務(wù)，包括制圖、地理分析、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)管理、可視化和空間數(shù)據(jù)處理。

在實(shí)際教學(xué)中，筆者根據(jù)GIS課程軟件教學(xué)的內(nèi)容，結(jié)合ArcGIS的主要功能，設(shè)計(jì)了6個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，具體如表1所示。

表1 基于ArcGIS的GIS軟件實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

3 結(jié) 語(yǔ)

以計(jì)算機(jī)、生物、材料、能源等新興行業(yè)的興起與發(fā)展帶動(dòng)的高校新興學(xué)科專(zhuān)業(yè)的設(shè)立是滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展人力資源需求的有效方式，但我們傳統(tǒng)的模版教育模式存在著各種弊端，特別是對(duì)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的長(zhǎng)期忽視形成的慣性思維，理論與實(shí)際相分離，機(jī)器工廠式的職業(yè)教育模式造成了我們創(chuàng)新能力的缺失。在當(dāng)今這種國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)條件下，我們不缺制造工人，最缺的就是創(chuàng)新型人才，這需要我們樹(shù)立新的教育理念并建立有效的培養(yǎng)模式，以培養(yǎng)出優(yōu)秀的創(chuàng)新型人才為主要目的，為社會(huì)和地方發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

本文根據(jù)GIS的課程特點(diǎn)，提出了基于ArcGIS軟件平臺(tái)的教學(xué)模式，并對(duì)其教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目的、教學(xué)方法及考核方式等都進(jìn)行了具體的分析與研究，目的是通過(guò)切身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來(lái)推動(dòng)各種課程教學(xué)模式的改革以達(dá)到教育性?xún)r(jià)比的最高，真正地培養(yǎng)出既有理論基礎(chǔ)又能結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、具有發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題能力的學(xué)生。

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Research on GIS Software Experimental Teaching Mode Based on ArcGIS

by KE Lina

GIS is a kind of integrated technology since 1960～1970, combined with computer science,surveying,remote sensing,applied mathematics,as well as information science,while the research of its teaching system is undertaking.Based on the teaching experience on GIS formanyyears,andthepersonnel requirementstowards graduates majoring in GIS from our society,this essay raised the curriculum system based on the platform of ArcGIS.With the mode being put into practice,the efficiency of teaching and students'ability of practical usage were improving,and in addition,it had become a meaningful examplefollowedby other correspondingsubjects for the reformofeducation system to a certain extent.

GIS professional，teaching model，ArcGIS

2012-03-23

項(xiàng)目來(lái)源：遼寧省教育廳創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)資助項(xiàng)目（WT2010031）。

P208

B

1672-4623(2012)06-0172-02

柯麗娜,博士,主要從事地理信息系統(tǒng)和遙感方面的教學(xué)和科研工作。