蔡永香,劉學(xué)鋒,劉遠(yuǎn)剛
(長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,湖北 武漢434010)
實用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)是當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。建構(gòu)主義(Constr uctivis m)教學(xué)觀認(rèn)為人對知識的獲取不是被動地接受,而是由認(rèn)知主體主動建構(gòu)的[1]。實踐教學(xué)是課程教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié),主要目的是幫助學(xué)生理解和鞏固課程理論知識,理論聯(lián)系實際,培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力。在實踐教學(xué)過程中,學(xué)習(xí)過程是以任務(wù)為中心,任務(wù)作為學(xué)生的學(xué)習(xí)驅(qū)動力,教學(xué)評價著眼于任務(wù)的完成情況。加強任務(wù)的社會真實性和可完成性的設(shè)計,有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和增強學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。因此設(shè)計出合適的實踐教學(xué)任務(wù),是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、有效提高教學(xué)效果的關(guān)鍵。
遙感(RS)技術(shù)、全球定位系統(tǒng)(GPS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)的飛速發(fā)展使得傳統(tǒng)的地圖學(xué)在應(yīng)用和理論上都發(fā)生了根本性的變化,形成了現(xiàn)代地圖學(xué)的學(xué)科體系框架[2]。近年來隨著通信技術(shù)和電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)覆蓋越來越廣,信息傳輸速率越來越快,而用戶終端的體積越來越小,設(shè)備與服務(wù)的價格越來越低。伴隨著這些科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,地圖學(xué)的應(yīng)用越來越廣泛,社會對地圖產(chǎn)品、應(yīng)用以及時效性上提出了更高的要求,而這些需求又促使地圖學(xué)在理論和技術(shù)上的更進(jìn)一步發(fā)展,特別是三維仿真虛擬地理環(huán)境的普及也給地圖學(xué)提供了新的生長點[3]。
地圖實習(xí)是掌握現(xiàn)代地圖學(xué)的重要教學(xué)內(nèi)容和手段[4]。針對 《地圖學(xué)》理論和技術(shù)上的這些特點,筆者在分析地圖學(xué)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,對 《地圖學(xué)》實踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了重新設(shè)計,并將該實踐教學(xué)內(nèi)容用在了 《地圖學(xué)》教學(xué)中。
信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,帶動了相關(guān)學(xué)科的發(fā)展變化。在由傳統(tǒng)地圖學(xué)到數(shù)字化地圖學(xué)并進(jìn)一步向信息化地圖學(xué)發(fā)展的進(jìn)程中,地圖學(xué)的思想觀念、技術(shù)手段、產(chǎn)品形式和服務(wù)方式等,都在發(fā)生深刻的變化[5],這些變化的外在表現(xiàn)形式主要體現(xiàn)在以下3個方面。
以前編制地圖主要是以各種地圖、文字資料和數(shù)據(jù)資料為主要資料來源。遙感(RS)技術(shù)的發(fā)展使得信息的獲取方式發(fā)生了根本性的改變,全天候、大范圍、高精度、高分辨率、高光譜的海量信息在地理制圖方面得到了廣泛應(yīng)用,使得地圖的資料來源、現(xiàn)勢性、制圖工藝等方面都發(fā)生了顯著變化。這種變化為縮短成圖周期、降低制圖成本提供了可能。遙感圖象信息主要用于地理數(shù)據(jù)的獲取與更新、影象地圖的制作和專題地圖的編制。而隨著社會對層次需求的深入,結(jié)合衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)、遙感影像和其他地理信息,異構(gòu)地理空間數(shù)據(jù)的同化問題越來越受到關(guān)注并將成為研究的熱點[6]。而社會對地圖產(chǎn)品時效性的要求,構(gòu)建實時信息反饋與增量更新體系,來提高數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性和降低生產(chǎn)和應(yīng)用成本的快速增量及在線更新技術(shù)也是目前研究的熱點。
數(shù)字地圖的出現(xiàn)打破了模擬地圖一統(tǒng)天下的局面[5]。數(shù)字地圖與計算機高效、準(zhǔn)確處理功能相結(jié)合易于產(chǎn)生各種滿足不同需求的新的產(chǎn)品模式,具體表現(xiàn)在存貯介質(zhì)由過去的以本地計算機存貯器為主,向網(wǎng)絡(luò)端、云端轉(zhuǎn)移;顯示設(shè)備由過去的以計算機屏幕、電視屏幕為主,向個人數(shù)字助理(PDA)、手機等移動手持設(shè)備轉(zhuǎn)移,移動地圖學(xué)(Mobile Geography)的概念正由此產(chǎn)生。
地圖是以傳遞空間信息為目的的。地圖的分發(fā)是實現(xiàn)制圖者與讀圖者之間信息傳輸?shù)年P(guān)鍵步驟。過去以軟盤、光盤等計算機存貯介質(zhì)進(jìn)行分發(fā)的模式已得到根本的改變,通過網(wǎng)絡(luò)分發(fā)數(shù)字地圖已成為地圖的一種全新分發(fā)模式?;诰W(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動通信與便攜設(shè)備的結(jié)合已使地圖的使用徹底擺脫了時空的限制。
產(chǎn)品應(yīng)用在種類和功能上都發(fā)生了巨大的改變。在早期,紙質(zhì)地圖、靜態(tài)的電子地圖是產(chǎn)品的主要形式,但隨著技術(shù)的發(fā)展,電子地圖由導(dǎo)航地圖發(fā)展為網(wǎng)絡(luò)地圖。移動設(shè)備特有的便攜性與人們對空間信息的需求之間產(chǎn)生了一個新的結(jié)合點[7],移動地圖是目前的一種重要產(chǎn)品形式。同時,二維地圖也向三維地圖轉(zhuǎn)變,增強現(xiàn)實(Aug mented Reality)是三維地圖進(jìn)一步發(fā)展的方向。這些轉(zhuǎn)變給地圖產(chǎn)品在有效性、實時性、內(nèi)容深加工智能化等方面都提出了更高的要求,基于位置的服務(wù)(LBS)正向基于上下文服務(wù)(LCS)發(fā)展。這些社會要求促進(jìn)了移動本地搜索技術(shù)、快速增量在線更新技術(shù)、三維實景地圖技術(shù)、云端導(dǎo)航信息服務(wù)、深度興趣點(POI)信息集成等技術(shù)的發(fā)展[8-11]。
現(xiàn)代地圖這些新拓展的變化特點在傳統(tǒng)地圖學(xué)教學(xué)過程中很難展示出來,學(xué)生也難以體會和掌握,只有對 《地圖學(xué)》部分實踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整,通過對新的、具有現(xiàn)代技術(shù)特點的 《地圖學(xué)》實習(xí)內(nèi)容進(jìn)行補充與完善,學(xué)生才能了解社會的需求和學(xué)科的發(fā)展,對該課程教學(xué)內(nèi)容深切體驗和有效掌握。
課程實習(xí)能夠讓學(xué)生在實踐中學(xué)習(xí)分析問題、解決問題的方法,其創(chuàng)造性思維能力能得到有效的培養(yǎng)。合適的實踐教學(xué)任務(wù),能夠跟蹤學(xué)科發(fā)展的前沿動態(tài),反映本學(xué)科的研究進(jìn)展與最新成果,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,有效提高教學(xué)效果。
經(jīng)比較分析,筆者選擇當(dāng)前GIS行業(yè)主流軟件Arc GIS作為實習(xí)平臺。Arc GIS是美國Esri公司開發(fā)研制的一個可伸縮的、全面的GIS平臺,具有強大的地圖制作能力,包含更完備的直觀、交互的制圖編輯工具,支持生產(chǎn)多種地圖產(chǎn)品的多制圖表達(dá),是一個高質(zhì)量的地圖生產(chǎn)系統(tǒng)。特別是在Arc GIS 10中,制圖的很多方面都有所改善,如制圖表達(dá)、數(shù)據(jù)驅(qū)動制圖、自動化制圖等,使得Arc GIS中的制圖工作在人性化、細(xì)致化、批量化和自動化等方面得到了相應(yīng)的補充和完善[12]。該軟件是GIS軟件行業(yè)中的領(lǐng)頭羊,學(xué)生基于該軟件平臺實習(xí),有利于快速了解GIS行業(yè)的最新發(fā)展動向。
《地圖學(xué)》實習(xí)方案的設(shè)計服務(wù)于專業(yè)人才培養(yǎng)的總目標(biāo),以GIS軟件為核心,強調(diào)學(xué)生實際用圖、制圖的能力和素質(zhì)的訓(xùn)練培養(yǎng)。在鞏固學(xué)生課堂所學(xué)的 《地圖學(xué)》基礎(chǔ)知識,包括地圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、地圖符號和地圖概括、地形圖和專題地圖等相關(guān)理論知識的基礎(chǔ)上,利用Arc GIS 10軟件平臺,達(dá)到讓學(xué)生了解信息化時代地圖產(chǎn)品所具有的新特性、社會發(fā)展的新需求的目的。
按照實踐方式來分,《地圖學(xué)》實驗可分為課間實驗和課后綜合實驗(課程設(shè)計)。具體的實習(xí)內(nèi)容可分為3個層次,包括基礎(chǔ)理論鞏固類、基本制圖技術(shù)類和高級制圖技術(shù)類,具體的實習(xí)教改內(nèi)容設(shè)計如表1所示。
1)理論基礎(chǔ)鞏固類指通過一些項目實習(xí)加深學(xué)生對課堂所學(xué)的地圖學(xué)基礎(chǔ)知識,包括對地圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、地圖符號和地圖概括、地形圖和專題地圖等相關(guān)理論知的認(rèn)識和理解。這部分內(nèi)容共包括地圖投影、地圖符號設(shè)計與制作、地圖閱讀和制圖綜合練習(xí)4個實習(xí)項目,在教學(xué)過程中可根據(jù)具體的實踐教學(xué)學(xué)時安排課堂實習(xí)或者課外實習(xí)。
2)基本制圖技術(shù)類指通過該類項目實習(xí),學(xué)生學(xué)會制圖的一般步驟和基本技能,包括數(shù)字化地圖和專題地圖制圖2個實習(xí)項目。
3)高級制圖技術(shù)類包括遙感制圖、網(wǎng)絡(luò)地圖制作和三維電子地圖的制作,這3個項目是目前電子地圖制作的主要技術(shù)和手段的反映。學(xué)生通過該類項目實習(xí),能夠了解現(xiàn)代地圖制圖手段和一般方法,有利于學(xué)生了解學(xué)科發(fā)展動態(tài)和社會的實際需求,對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)有指導(dǎo)作用。這部分內(nèi)容屬綜合類實習(xí),可在 《地圖學(xué)》課程設(shè)計中選做,其余項目可作為興趣小組的課外實習(xí)項目。
表1 《地圖學(xué)》實習(xí)教改內(nèi)容設(shè)計
長江大學(xué)地理信息專業(yè)系統(tǒng)2個班的學(xué)生采用了該實習(xí)教改方案。92%以上的學(xué)生反映實習(xí)收獲很大,能夠初步掌握Arc GIS軟件的基本操作;8%的學(xué)生認(rèn)為有些難度,部分實習(xí)項目不能很好的完成,主要表現(xiàn)為對軟件英語菜單不適應(yīng);80%的學(xué)生認(rèn)為實習(xí)激發(fā)了他們對 《地圖學(xué)》的學(xué)習(xí)熱情與興趣,有助于后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。特別是高級制圖技術(shù)類實習(xí)項目,學(xué)生們表現(xiàn)出極大的熱情,他們成立了多個興趣小組,在課余時間主動積極的去完成。學(xué)生普遍認(rèn)為,通過該教改方案不僅鞏固了課堂教學(xué)所學(xué)的相關(guān)理論知識,而且切實有效的提高了教學(xué)效果,鍛煉了學(xué)生的實踐動手能力。
在這個信息化時代,3S技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,極大地促進(jìn)了現(xiàn)代地圖學(xué)的發(fā)展。地圖的制作技術(shù)和社會需求都發(fā)生了根本性的改變,相應(yīng)的,高校的 《地圖學(xué)》教學(xué)也要改革,教學(xué)實習(xí)內(nèi)容也要對此有所改變。在分析 《地圖學(xué)》產(chǎn)生的變化的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了 《地圖學(xué)》實習(xí)內(nèi)容改革。實踐表明,新的實踐教學(xué)方法既能讓學(xué)生加深理解和掌握課程理論知識,又能讓學(xué)生了解學(xué)科的發(fā)展方向,達(dá)到了實踐教學(xué)的目的。
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