岳漢秋,甘 泉,陳延輝,楊雨華
(1.平頂山學(xué)院 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 低山丘陵生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南 平頂山 467000;2.平頂山學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,河南 平頂山 467000)
非GIS專業(yè)GIS課程教學(xué)改革及優(yōu)化
岳漢秋1,甘 泉2,陳延輝1,楊雨華1
(1.平頂山學(xué)院 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 低山丘陵生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南 平頂山 467000;2.平頂山學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,河南 平頂山 467000)
GIS 作為與空間信息有關(guān)的基本工具,為相關(guān)領(lǐng)域研究提供了工具支撐。結(jié)合當(dāng)前非GIS 專業(yè)的GIS 教學(xué)現(xiàn)狀,從課程目標(biāo)定位、理論教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)安排等方面探討了非GIS專業(yè)GIS課程教學(xué)改革及優(yōu)化措施。
非GIS專業(yè);GIS;教學(xué)改革;應(yīng)用型人才
構(gòu)建應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式是目前高校深化教育教學(xué)改革的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是高等教育實(shí)現(xiàn)“三個(gè)面向”和可持續(xù)發(fā)展的必由之路[1,2]。地理信息系統(tǒng)作為應(yīng)用型學(xué)科,可以為關(guān)聯(lián)領(lǐng)域研究提供工具支撐。我院的地理科學(xué)、自然地理與資源環(huán)境、人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃等專業(yè)都開設(shè)了GIS課程,但在教學(xué)目標(biāo)定位、教學(xué)內(nèi)容安排以及教學(xué)方法實(shí)施上仍然存在著諸多問(wèn)題。為了適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式要求,針對(duì)非GIS專業(yè)而言,進(jìn)行GIS課程教學(xué)改革和優(yōu)化研究勢(shì)在必行。
地理信息系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)軟硬件支持下,描述客觀世界的各種數(shù)據(jù),按其地理坐標(biāo)或空間位置輸入計(jì)算機(jī),提供了存貯、更新、查詢檢索、分析處理、綜合應(yīng)用、屏幕顯示和制圖輸出等功能的決策系統(tǒng)[3]。我國(guó)的GIS研究始于20世紀(jì)70年代末,經(jīng)歷了籌備階段、起步階段、發(fā)展階段和產(chǎn)業(yè)化階段4 個(gè)過(guò)程。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),信息技術(shù)融入了人們生活的方方面面,GIS作為一門以應(yīng)用為目的的信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)應(yīng)用到政府公共管理、災(zāi)害監(jiān)測(cè)與環(huán)境評(píng)價(jià)、資源配置、城市與區(qū)域規(guī)劃、交通運(yùn)輸、國(guó)防與軍事等各個(gè)領(lǐng)域。GIS課程要求學(xué)生掌握GIS的基本理論以及技術(shù)方法,使學(xué)生真正領(lǐng)會(huì)和把握作為現(xiàn)代高科技的GIS的科學(xué)性、技術(shù)性和實(shí)踐性。對(duì)非GIS專業(yè)而言,GIS課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)工具課程,在非 GIS專業(yè)開設(shè) GIS課程具有以下意義:①滿足各行業(yè)對(duì) GIS人才的急需;②拓展 GIS應(yīng)用、提高社會(huì)效益、節(jié)約社會(huì)成本、促進(jìn) GIS再發(fā)展的需要;③應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下改善當(dāng)代大學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)、積極面對(duì)社會(huì)挑戰(zhàn)的需要[4]。
2.1 課程培養(yǎng)目標(biāo)定位模糊
GIS人才培養(yǎng)具體分為3個(gè)方向:基礎(chǔ)理論研究、數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用、編程開發(fā)。GIS課程作為非GIS專業(yè)的基礎(chǔ)工具課,在培養(yǎng)定位目標(biāo)上應(yīng)以數(shù)據(jù)的處理與應(yīng)用為重點(diǎn)。大部分高校的非GIS專業(yè)在GIS課程教學(xué)中培養(yǎng)目標(biāo)定位模糊,培養(yǎng)目標(biāo)泛化,忽略了應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的核心地位,呈現(xiàn)出了偏理論、重開發(fā)等問(wèn)題。
2.2 知識(shí)結(jié)構(gòu)不成體系,缺乏相關(guān)理論基礎(chǔ)
圖1 GIS與其他學(xué)科之間的關(guān)系
GIS是一門綜合性較強(qiáng)的課程,知識(shí)點(diǎn)多,具有學(xué)科和技術(shù)的統(tǒng)一性、發(fā)展與內(nèi)容更新的快速性、滲透性和空間抽象性強(qiáng)、研究對(duì)象的空間尺度變化大、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)[5,6]。它融合了數(shù)學(xué)、地球科學(xué)、空間科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、管理科學(xué)、測(cè)繪學(xué)與遙感學(xué)等學(xué)科知識(shí),如圖1所示,相關(guān)理論的發(fā)展都將為GIS的創(chuàng)新注入新的活力。和GIS專業(yè)的學(xué)生相比,非GIS專業(yè)學(xué)生沒(méi)有機(jī)會(huì)深入系統(tǒng)地學(xué)習(xí)GIS相關(guān)理論基礎(chǔ),導(dǎo)致知識(shí)結(jié)構(gòu)不成體系。以我院地理科學(xué)專業(yè)為例,具備了地理學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí),缺乏空間信息采集、信息處理等方面知識(shí)。因此,如何讓非GIS專業(yè)學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)較快較好地掌握GIS 理論與技術(shù),值得研究和探討。
2.3 教學(xué)內(nèi)容生硬,教學(xué)手段單一
從空間認(rèn)知的角度來(lái)講,GIS涉及了從現(xiàn)實(shí)世界到概念世界再到數(shù)字世界的抽象過(guò)程[7],GIS的大部分理論教學(xué)內(nèi)容圍繞著計(jì)算機(jī)的微觀世界闡述,如空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)、編碼、轉(zhuǎn)換算法,空間拓?fù)潢P(guān)系的存儲(chǔ)以及空間分析的基本原理等,教學(xué)內(nèi)容顯得乏味。以下幾個(gè)因素也造成了教學(xué)內(nèi)容的枯燥:①教材滯后,教學(xué)資源匱乏;②數(shù)據(jù)來(lái)源方式多樣化、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、昂貴,導(dǎo)致GIS實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取比較困難,理論和實(shí)驗(yàn)不能很好地銜接,課堂內(nèi)容枯燥;③師資力量參差不齊,多數(shù)不具備實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),且對(duì)整個(gè)GIS的基礎(chǔ)理論體系也不是非常了解,在教學(xué)中常常有重此輕彼的現(xiàn)象出現(xiàn)。另外教學(xué)與科研所需軟硬件的缺失,使得GIS課程教學(xué)手段單一,缺乏生動(dòng)性,難以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
2.4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系不合理
相對(duì)于理論教學(xué),實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有直觀性、綜合性、設(shè)計(jì)性與創(chuàng)新性[8]。對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)重要性的認(rèn)識(shí)不足導(dǎo)致了非GIS專業(yè)在GIS課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系上設(shè)置不合理。①大部分實(shí)驗(yàn)課的設(shè)置是以教師為中心的教學(xué)模式,在實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生大多按照老師的詳細(xì)指導(dǎo)完成實(shí)驗(yàn),整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生處在一種被動(dòng)盲目的狀態(tài),缺少參與實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和積極性;②多數(shù)實(shí)驗(yàn)以認(rèn)知性實(shí)驗(yàn)課程為主,而與主專業(yè)相結(jié)合的綜合性實(shí)驗(yàn)、分析性實(shí)驗(yàn)較少,不能很好地訓(xùn)練學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力;③多數(shù)實(shí)驗(yàn)之間相互獨(dú)立,缺乏聯(lián)系,學(xué)生所學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)不能系統(tǒng)化。
3.1 準(zhǔn)確定位課程、明確培養(yǎng)目標(biāo)
非GIS專業(yè)開設(shè)GIS課程的目的是為了讓學(xué)生能夠在已經(jīng)掌握的專業(yè)課程基礎(chǔ)上,利用GIS工具,主要是一些GIS軟件,解決與本專業(yè)相關(guān)的自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、文化等與空間信息相關(guān)的問(wèn)題,從而增強(qiáng)綜合能力、提高工作效率。因此,在應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下,圍繞著學(xué)生能力和素質(zhì)培養(yǎng),非GIS專業(yè)的GIS教育的基本定位是緊緊結(jié)合專業(yè),在教學(xué)過(guò)程中著重強(qiáng)調(diào)GIS課程的針對(duì)性和實(shí)用性,重點(diǎn)放在培養(yǎng)GIS軟件操作應(yīng)用上,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué),增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力和實(shí)踐能力。
3.2 補(bǔ)充關(guān)聯(lián)知識(shí)、精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容
針對(duì)GIS知識(shí)點(diǎn)雜、應(yīng)用多樣、不同專業(yè)學(xué)生知識(shí)背景不同等問(wèn)題,堅(jiān)持“根據(jù)不同專業(yè)需求,明確專業(yè)技能,抽取關(guān)鍵知識(shí),形成核心內(nèi)容”的原則,構(gòu)建“結(jié)構(gòu)合理、重點(diǎn)突出、特色鮮明、系統(tǒng)實(shí)用”的GIS教學(xué)內(nèi)容。筆者分析了國(guó)內(nèi)出版的多部教材,大部分都圍繞著GIS的基本功能(即數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的編輯和處理、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和組織、空間分析、GIS的輸出、GIS的二次開發(fā))進(jìn)行組織。以高教出版社出版、黃杏元等編著的《地理信息系統(tǒng)概論》第三版為例[9],根據(jù)我院的專業(yè)培養(yǎng)方案情況,GIS課程開設(shè)之前各專業(yè)學(xué)生有了測(cè)量學(xué)、地圖學(xué)等知識(shí)基礎(chǔ),同時(shí)各專業(yè)對(duì)空間分析的要求比較高,應(yīng)刪除第二章地圖投影以及矢量與柵格轉(zhuǎn)換算法,第四章空間數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型、邏輯模型、物理模型的設(shè)計(jì)以及空間時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù),第七章GIS的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)后兩節(jié)等內(nèi)容。重點(diǎn)突出GIS分析模型的應(yīng)用,結(jié)合各專業(yè)具體情況設(shè)置不同的應(yīng)用模型,如針對(duì)人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)設(shè)置適宜性分析模型、區(qū)位選擇模型、交通規(guī)劃模型等應(yīng)用案例。經(jīng)過(guò)這樣的調(diào)整,突出 GIS的分析功能,淡化 GIS系統(tǒng)設(shè)計(jì),能夠?qū)崿F(xiàn)良好的教學(xué)效果。
3.3 豐富教學(xué)內(nèi)容、多元化手段教學(xué)
GIS理論知識(shí)抽象,較難理解,通過(guò)以下手段可以豐富教學(xué)內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣: ①精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容;②充分利用多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì),加強(qiáng)教學(xué)與實(shí)際的聯(lián)系。如在地形分析中,針對(duì)地形因子坡度的提取,延伸計(jì)算不同坡度下植被多樣性分布研究的內(nèi)容;③ 以“挑戰(zhàn)杯”、“GIS建模與開發(fā)大賽”為平臺(tái),豐富第二課堂,指導(dǎo)學(xué)生參與到老師的科研項(xiàng)目中;④ 為學(xué)生推薦好的學(xué)習(xí)期刊、網(wǎng)站;⑤鼓勵(lì)教師參與GIS知識(shí)培訓(xùn)、參與公司的項(xiàng)目實(shí)踐,提高教師的業(yè)務(wù)能力。在教學(xué)方式上,采取講解、演示、課堂討論和案例等多種形式相結(jié)合的方式,突出“研討式”、“啟發(fā)式”教學(xué),放棄“灌輸式”教學(xué)方式,培養(yǎng)學(xué)生綜合全面、注重邏輯聯(lián)系的思維和學(xué)習(xí)方法,以達(dá)到最佳的教學(xué)效果。
3.4 強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、構(gòu)建連貫性實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)
實(shí)驗(yàn)課便于加深學(xué)生對(duì)有關(guān)理論知識(shí)的理解,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的記憶。實(shí)驗(yàn)課時(shí)安排與理論相同,為36學(xué)時(shí)。GIS實(shí)驗(yàn)課的安排應(yīng)能充分體現(xiàn)GIS的基本功能,又要層層深入,由易到難。由于課時(shí)的限制,對(duì)實(shí)驗(yàn)課的安排要精心選取、細(xì)心布置、合理安排。筆者認(rèn)為,應(yīng)圍繞GIS的基本功能統(tǒng)籌設(shè)置,內(nèi)容安排如表1所示。
表1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容安排
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排中后一次的實(shí)驗(yàn)以上一次的實(shí)驗(yàn)成果為基礎(chǔ),既緊密聯(lián)系教材內(nèi)容,又相對(duì)獨(dú)立于教材,形成了一個(gè)獨(dú)立的、完整的大實(shí)驗(yàn)過(guò)程。不僅體現(xiàn)了GIS的數(shù)據(jù)采集、編輯與處理、存儲(chǔ)與組織、查詢與分析等基礎(chǔ)知識(shí),并將其應(yīng)用到不同專業(yè)的具體實(shí)際中,讓學(xué)生切身體會(huì)到GIS在所學(xué)專業(yè)中的應(yīng)用,并運(yùn)用其分析解決實(shí)際問(wèn)題。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法上,打破“講深、講透、講全、講細(xì)”的觀念,加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)與能力。
GIS技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)具有重要的應(yīng)用價(jià)值,在應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下,非GIS專業(yè)開設(shè)GIS課程對(duì)于GIS理論發(fā)展和應(yīng)用推廣都具有積極的意義?;诖耍疚脑诜治龇荊IS專業(yè)GIS教育存在問(wèn)題的基礎(chǔ)之上,對(duì)非GIS專業(yè)GIS教育課程定位、理論教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)安排等諸多方面進(jìn)行了改革和優(yōu)化研究,并給出了一些建議。
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P208
B
1672-4623(2015)04-0180-03
10.3969/j.issn.1672-4623.2015.04.064
岳漢秋,碩士,研究方向?yàn)槿SGIS開發(fā)。
2014-08-13。
項(xiàng)目來(lái)源:河南省教育廳自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃資助項(xiàng)目(12B180026);平頂山學(xué)院青年科研基金資助項(xiàng)目(PXY-QNJJ-2014003)。