徐丹 張世恩
摘 要
地理信息系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校地理信息科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié),是鞏固理論知識(shí)、提高學(xué)生動(dòng)手能力的有效途徑。本文針對地理信息系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在問題,結(jié)合專業(yè)特點(diǎn),探討地理信息系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,以期提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,培養(yǎng)學(xué)生真正掌握與應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力。
關(guān)鍵詞
地理信息系統(tǒng);實(shí)驗(yàn)教學(xué);教學(xué)改革
中圖分類號(hào): ?TP319 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
DOI:10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.07.034
Abstract
The experimental teaching of geographic information system course is an important link in the talents cultivation of geographic information science professional in colleges and universities,which is an effective way to consolidate theoretical knowledge and improve students' practical ability.In view of the common problems in the experimental teaching of geographic information system course,this paper discussed the reform of the experimental teaching of geographic information system course based on the specialty characteristics,in order to improve the experimental teaching effect and train students' ability to master and apply professional knowledge.
Key Words
Geographic information system;Experimental teaching;Teaching reform
0 引言
我校開設(shè)的《地理信息系統(tǒng)軟件應(yīng)用》是理論課《地理信息系統(tǒng)原理》的配套實(shí)驗(yàn)課,54學(xué)時(shí),該課程是我校地理信息科學(xué)專業(yè)學(xué)生的必修課,通過該課程的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)加深對地理信息系統(tǒng)(GIS)相關(guān)理論知識(shí)的理解,掌握常用GIS軟件的基本操作,能夠熟練運(yùn)用一種GIS軟件完成地理空間數(shù)據(jù)處理與分析[1-3]。GIS課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容廣泛,信息量大,通過有限實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí),使學(xué)生獲得較為系統(tǒng)的技能訓(xùn)練。本文針對GIS課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在問題,結(jié)合專業(yè)特點(diǎn),探討GIS課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,以期提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,對專業(yè)人才培養(yǎng)和學(xué)科發(fā)展起到建設(shè)性作用[4,5]。
1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題
1.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)軟件單一
ArcGIS是目前比較流行的GIS基礎(chǔ)軟件平臺(tái),由美國Esri公司研發(fā),深受廣大教學(xué)和科研工作者的關(guān)注和青睞。Esri公司于1982年開發(fā)出第一套商業(yè)GIS軟件——ARC/INFO 1.0,之后經(jīng)歷若干個(gè)版本,Esri于2013年7月發(fā)布ArcGIS 10.2,該產(chǎn)品的發(fā)布,標(biāo)志著Esri又進(jìn)入一個(gè)新的里程碑。2019年3月下旬Esri發(fā)布最新版產(chǎn)品——ArcGIS 10.7,基于該軟件,用戶可實(shí)現(xiàn)高級分析功能,如三維分析、網(wǎng)絡(luò)分析、地統(tǒng)計(jì)分析等。在我國高校GIS課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,授課教師普遍采用ArcGIS作為軟件操作平臺(tái),ArcGIS本應(yīng)作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的輔助手段,但卻成為教學(xué)主體,這存在很大局限性。學(xué)生對GIS的理解和認(rèn)識(shí)多數(shù)基于對ArcGIS的認(rèn)知,對GIS基本原理的把握情況不太理想,對GIS基本技能的掌握則大多停留在軟件操作上,無法領(lǐng)會(huì)GIS課程的本質(zhì)和精髓。
1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容缺乏層次性
GIS作為一門新興的交叉學(xué)科,其發(fā)展速度極快,已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。對于應(yīng)用型高校,專業(yè)發(fā)展應(yīng)與時(shí)俱進(jìn),才能真正培養(yǎng)出滿足社會(huì)發(fā)展需要的應(yīng)用型人才[6,7]。目前,GIS課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,目的是將課堂所學(xué)GIS基礎(chǔ)理論知識(shí)通過實(shí)踐進(jìn)行驗(yàn)證,提升學(xué)生專業(yè)認(rèn)知度;而與專業(yè)應(yīng)用相結(jié)合的綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)則安排較少,無法較好培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)分析和解決專業(yè)問題的能力。
1.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式缺乏創(chuàng)新
教師演示、學(xué)生模仿是GIS課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)常用到的教學(xué)方式,其導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課易流于形式,不利于實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo),無法有效培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。在實(shí)驗(yàn)課課堂上,學(xué)生需通過實(shí)驗(yàn)加深對GIS基本理論的理解和掌握,在動(dòng)腦和動(dòng)手活動(dòng)中進(jìn)一步深化知識(shí),但在此過程中,多數(shù)學(xué)生利用現(xiàn)成數(shù)據(jù),按照教師演示的操作步驟,參考實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書,循規(guī)蹈矩做實(shí)驗(yàn),很少將每一個(gè)操作步驟與其背后的理論知識(shí)聯(lián)系起來,實(shí)驗(yàn)效果不甚理想,離開實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書,很難利用GIS基本方法和基本技能解決實(shí)際應(yīng)用問題;同時(shí)這種教學(xué)模式也比較枯燥,不容易激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣,不利于發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)性,制約學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展。
2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革
2.1 增加教學(xué)平臺(tái)
對于實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)軟件單一問題,可選擇2~3個(gè)國內(nèi)外同類軟件進(jìn)行對比學(xué)習(xí),例如國外的ArcGIS、MapInfo,國內(nèi)的MapGIS、SuperMap等GIS基礎(chǔ)軟件平臺(tái)。針對同一實(shí)驗(yàn),如地圖矢量化,可引導(dǎo)學(xué)生在不同軟件平臺(tái)上完成柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成矢量數(shù)據(jù)的處理過程,學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn),雖然軟件平臺(tái)不同,但操作步驟都很相似,即首先把遙感影像導(dǎo)入軟件中并設(shè)置空間參考,接著進(jìn)行地理配準(zhǔn),然后按照一定原則進(jìn)行數(shù)據(jù)分層,依次對各個(gè)圖層的地物進(jìn)行跟蹤矢量化,并錄入屬性數(shù)據(jù),最終完成地圖矢量化。通過一系列練習(xí),學(xué)生可體驗(yàn)不同軟件平臺(tái)的矢量化流程,體會(huì)到不同軟件優(yōu)劣勢。
2.2 調(diào)整教學(xué)內(nèi)容
GIS發(fā)展迅速,教師要準(zhǔn)確把握學(xué)科發(fā)展方向及GIS技術(shù)的新進(jìn)展,對實(shí)驗(yàn)教材的選用應(yīng)與時(shí)俱進(jìn),及時(shí)更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。筆者教學(xué)中所使用教材為牟乃夏等主編的《ArcGIS 10地理信息系統(tǒng)教程》,該教材注重理論和實(shí)踐相結(jié)合,強(qiáng)調(diào)實(shí)用性、技巧性和實(shí)戰(zhàn)性,涵蓋了ArcGIS桌面平臺(tái)大部分主要技術(shù)和產(chǎn)品模塊,比較適合GIS專業(yè)本科教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要內(nèi)容包括熟悉ArcGIS、MapGIS和SuperMap等GIS軟件的安裝、基本功能、基本操作等;空間數(shù)據(jù)采集與編輯;地理數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)管理;地圖制圖;矢量數(shù)據(jù)的空間分析;柵格數(shù)據(jù)的空間分析;網(wǎng)絡(luò)分析;三維分析等。
根據(jù)課程特點(diǎn),將GIS課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為三個(gè)層次,即驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)以空間數(shù)據(jù)采集與編輯、地理數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)管理、地圖制圖為主,使學(xué)生對國內(nèi)外主流GIS軟件有一定了解,加深對地理信息和GIS的認(rèn)知,熟練掌握1~2種GIS軟件基礎(chǔ)操作、數(shù)據(jù)處理的方法。綜合性實(shí)驗(yàn)的目的是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力,訓(xùn)練學(xué)生結(jié)合已學(xué)過的空間分析的原理與方法以及本專業(yè)其他課程的理論知識(shí),解決GIS在不同領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用問題,例如,利用矢量數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)分析和疊合分析解決大型商場選址問題;利用柵格數(shù)據(jù)的空間分析解決路徑選擇問題;利用網(wǎng)絡(luò)分析工具對城市管道網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析,解決天然氣管網(wǎng)應(yīng)急問題等。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的目的是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力,訓(xùn)練學(xué)生空間建模能力,根據(jù)具體的應(yīng)用目標(biāo)和問題,構(gòu)建GIS應(yīng)用模型,提高學(xué)生分析和解決問題的能力。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為選做實(shí)驗(yàn),感興趣的學(xué)生可借該實(shí)驗(yàn)提高GIS技能并拓展知識(shí)面。
學(xué)生對已學(xué)過GIS理論知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證和鞏固,具備一定實(shí)驗(yàn)技能,在此基礎(chǔ)之上可適當(dāng)增加綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),如水文分析、地統(tǒng)計(jì)分析、空間建模等,提高學(xué)生利用GIS技術(shù)解決現(xiàn)實(shí)問題的能力。
2.3 教學(xué)方式改革
實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方式應(yīng)區(qū)別于傳統(tǒng)理論課程,應(yīng)注重理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合,可適當(dāng)采用案例教學(xué)方法,其在培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題方面有著獨(dú)特優(yōu)勢。GIS實(shí)驗(yàn)課程的每個(gè)實(shí)驗(yàn)之間既相互獨(dú)立又聯(lián)系緊密,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)結(jié)合實(shí)際,圍繞若干個(gè)主題,學(xué)生在解決實(shí)際問題過程中深入理解并掌握GIS理論和方法;也可適當(dāng)采用啟發(fā)式教學(xué)方法,針對某些實(shí)驗(yàn),老師首先提出問題,介紹問題的解決方法,學(xué)生在老師指導(dǎo)下完成具體操作,通過啟發(fā)誘導(dǎo),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力。教學(xué)組織形式和方法上應(yīng)更加靈活多樣,對于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),要求學(xué)生獨(dú)立完成,而綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),學(xué)生可分成若干個(gè)小組,分組討論并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,這種方式可增加學(xué)生與教師之間,學(xué)生與學(xué)生之間的互動(dòng)交流,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力。
2.4 開放實(shí)驗(yàn)室
開放的實(shí)驗(yàn)室能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,盡可能為學(xué)生提供更多訓(xùn)練專業(yè)技能的實(shí)踐機(jī)會(huì)及創(chuàng)新機(jī)會(huì),培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力、分析和解決問題的能力,使學(xué)生更能適應(yīng)社會(huì)和專業(yè)發(fā)展的需要。利用課余時(shí)間,學(xué)生可根據(jù)自己學(xué)習(xí)需求隨時(shí)到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行練習(xí),針對實(shí)驗(yàn)過程中遇到的一些問題,學(xué)生互相學(xué)習(xí)、討論,發(fā)揮學(xué)習(xí)主動(dòng)性,學(xué)院也可配備專門實(shí)驗(yàn)教師進(jìn)行指導(dǎo),提高實(shí)踐教學(xué)效果。
2.5 加強(qiáng)校企合作
近年來,隨著國家將地理信息產(chǎn)業(yè)列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),并出臺(tái)一系列促進(jìn)其發(fā)展的政策,地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展愈發(fā)強(qiáng)勁,顯現(xiàn)出蓬勃活力,地理信息類專業(yè)應(yīng)用型人才的社會(huì)需求也逐步增加。學(xué)校應(yīng)重視應(yīng)用型人才的培養(yǎng),GIS課程的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)不斷開拓校外實(shí)訓(xùn)基地,為各類企事業(yè)單位輸送更多應(yīng)用型人才。目前,我校地理信息科學(xué)專業(yè)學(xué)生在第五學(xué)期末進(jìn)入相關(guān)單位實(shí)習(xí),增加學(xué)生實(shí)踐機(jī)會(huì),拓寬專業(yè)視野。
3 結(jié)語
地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生掌握GIS基本理論、基本概念及基本技能的重要環(huán)節(jié),其肩負(fù)著把學(xué)生對GIS的理解從抽象上升到具體、從理論上升到實(shí)踐的重任,本文總結(jié)目前GIS課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在問題,并提出相關(guān)改進(jìn)方案,旨在提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,真正培養(yǎng)出既有理論基礎(chǔ)又有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)用型人才。
參考文獻(xiàn)
[1]王秀梅.ArcGIS軟件平臺(tái)下地理信息系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究[J].教育教學(xué)論壇,2018(27):269-270.
[2]廖順寶.本科生《地理信息系統(tǒng)概論》實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容體系設(shè)計(jì)研究[J].河南教育(高教), 2016(04):114-117.
[3]王小東,張剛.地理信息系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法研究[J].測繪與空間地理信息, 2015(08):4-6.
[4]連懿,劉朋飛,何龍,等.地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問題探討[J].課程教育研究, 2018(09):108-109.
[5]李保杰,紀(jì)亞洲.地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的“工程驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2013,11(5):99-101.
[6]姚琴風(fēng),杜曉圓.應(yīng)用型本科院?!兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》課程的教學(xué)改革實(shí)踐[J]. 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實(shí)踐,2018,1(19):45-46.
[7]聶俊麗.淺談地理信息系統(tǒng)課程本科生教學(xué)方法[J].科技視界,2013(11):95-96.