《地理信息系統(tǒng)》課程教學(xué)方法改進(jìn)方法探討

馬勇剛

摘要：本文以新疆大學(xué)地理信息科學(xué)專業(yè)為例，分析課程教學(xué)過程中存在的問題，結(jié)合教學(xué)過程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，從理論和實(shí)踐教學(xué)，師資建設(shè)及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃方面，探討進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)方法，提升教學(xué)效果的思路。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；教學(xué)改革；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）32-0197-02

隨著我國信息化產(chǎn)業(yè)技術(shù)的革新與業(yè)務(wù)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，以地理信息系統(tǒng)為代表的空間信息技術(shù)領(lǐng)域自21世紀(jì)以來蓬勃發(fā)展。2010年以來，隨著國家“一帶一路”倡議的實(shí)施和對(duì)地觀測(cè)計(jì)劃如高分專項(xiàng)工程的有序?qū)嵤?，利用空間信息技術(shù)做到先知先覺已經(jīng)成為大尺度區(qū)域最主要的信息獲取方式和決策支持工具。2015年后，遙感大數(shù)據(jù)、空間大數(shù)據(jù)的提出和技術(shù)革新使空間信息技術(shù)得到迅速發(fā)展；此外，隨著國家現(xiàn)代化治理體系的不斷推進(jìn)，國內(nèi)從事地理信息系統(tǒng)工程開發(fā)的高科技企業(yè)的增多和發(fā)展壯大，對(duì)該專業(yè)人才的需求也不斷激增。當(dāng)前和未來一段時(shí)間的地理空間信息產(chǎn)業(yè)將為本專業(yè)學(xué)子提供更多現(xiàn)代化的、高收入的、令人羨慕同時(shí)也是高要求的就業(yè)崗位?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)》課程在高校教育不斷改革和優(yōu)化的過程中，必須與時(shí)俱進(jìn)做出適合時(shí)代的調(diào)整。如何在課程教學(xué)中，既讓學(xué)生牢固掌握地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論原理，又能對(duì)當(dāng)前學(xué)科發(fā)展前沿的方向有準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)；既能夠在有限的課堂時(shí)間完備地講授預(yù)計(jì)的課程內(nèi)容，又能夠讓學(xué)生全程參與并融入學(xué)習(xí)，避免“填鴨式”的被動(dòng)，一直是地理信息系統(tǒng)課程的核心問題[1]。

新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院本科地理信息系統(tǒng)原理課程，共有64學(xué)時(shí)，其中課堂講授32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)32學(xué)時(shí)，本專業(yè)必修課程為大二第二學(xué)期，先修課程為地圖學(xué)、自然地理學(xué)、數(shù)據(jù)庫原理等。下面就本校該課程的教授情況進(jìn)行探討。

一、地理信息系統(tǒng)原理課程特點(diǎn)

1.涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域。地理信息系統(tǒng)課程需要有一定的基礎(chǔ)課程鋪墊，特別是地圖學(xué)、地理學(xué)、數(shù)據(jù)庫、編程語言和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等課程。同時(shí)，在條件允許下，可以與遙感、測(cè)繪測(cè)量等課程進(jìn)行并行授課，提升教學(xué)效果。但是，由于本課程涉及領(lǐng)域較多，對(duì)學(xué)生的要求也較高，課程教學(xué)過程中，一方面，要緊緊抓住相關(guān)原理進(jìn)行講解，另一方面，在配套的實(shí)驗(yàn)過程中也要進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用，學(xué)生在理論和實(shí)驗(yàn)雙重要求下，個(gè)體差異明顯。

2.課程的行業(yè)應(yīng)用沒有專一性。當(dāng)前高校大學(xué)生普遍具有較高的就業(yè)導(dǎo)向性。即，認(rèn)為此課程對(duì)就業(yè)有用就認(rèn)真學(xué)習(xí)，認(rèn)為沒什么用就比較放任。地理信息系統(tǒng)課程本身具有很廣泛的就業(yè)面，從這一方面看是本課程的巨大優(yōu)勢(shì)。但是部分本科生追求較為單一的就業(yè)面，有的學(xué)生畢業(yè)預(yù)期是水文水資源領(lǐng)域，則對(duì)水文學(xué)課程青睞有加。本身具有最廣泛的行業(yè)應(yīng)用性的地理信息系統(tǒng)課程反而被學(xué)生看得沒有那么重要。

3.注重實(shí)踐操作，與生產(chǎn)單位連接緊密。地理信息系統(tǒng)既要求理論扎實(shí)，又要做到技術(shù)過硬。以我院本科生地理信息系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)基地為例，本科生前往實(shí)訓(xùn)基地進(jìn)行直面業(yè)務(wù)需求的技術(shù)操作時(shí)，很多不規(guī)范、不專業(yè)的行為十分明顯。但是在經(jīng)過1—3個(gè)月的專業(yè)訓(xùn)練后，都能夠達(dá)到較好的輔助教學(xué)效果。只有不斷強(qiáng)化理論修養(yǎng)，才能在實(shí)踐操作時(shí)知行合一；只有不斷地提高技術(shù)水平，才能有新領(lǐng)悟。

4.知識(shí)更新快、技術(shù)更新快。從知識(shí)層面上講，地理大數(shù)據(jù)、空間大數(shù)據(jù)、地理知識(shí)挖掘等概念不斷提出和更新，這就要求在地理信息系統(tǒng)課程講授過程中，適度穿插和更新相關(guān)知識(shí)；從技術(shù)角度上看，21世紀(jì)初為人津津樂道的ESRI的COVRAGE的格式，目前已基本被地理空間數(shù)據(jù)庫所取代，新一代開源統(tǒng)計(jì)繪圖R等開源編程語言也都能協(xié)同ARCGIS進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，傳統(tǒng)的單機(jī)運(yùn)算已趨向于集群計(jì)算形勢(shì)。這些理論和技術(shù)層面的更新?lián)Q代，一方面對(duì)教師的講授提出了更高的要求，另一方面也十分有利于學(xué)生拓寬知識(shí)面，緊跟學(xué)科前沿。

二、當(dāng)前教學(xué)模式的一些缺點(diǎn)

1.學(xué)生參與度不高。當(dāng)前地理信息系統(tǒng)課程的上課形式還是以教師講授為主，雖然教師在講授過程中，盡其所能通過提問、舉例等方式讓學(xué)生盡量參與進(jìn)來，但是效果不明顯。筆者上課間隙曾做過調(diào)查，得到的反饋是，本課程的理論部分抽象化程度高，理解難度大。

2.教學(xué)形式上。多媒體的輔助有得有失，筆者嘗試用PPT和板書的形式進(jìn)行課后評(píng)估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)板書的效果竟然比PPT還要好。學(xué)生給出的答案是PPT太固化，一眼全看到了，而板書則是一條一條書寫，有一種探索的愿望。此外，PPT能夠通過老師拷貝，以后可以慢慢看，無須記筆記。板書則需要記筆記，在記錄的過程中，有些知識(shí)也就記下來。近年來，慕課、翻轉(zhuǎn)課堂等新興的教學(xué)手段提升教學(xué)效果已經(jīng)被廣泛認(rèn)可[2，3]，但是在高校重科研輕教學(xué)的大環(huán)境下仍然缺乏足夠支撐，應(yīng)用十分有限。

3.實(shí)踐操作上。當(dāng)前學(xué)生實(shí)踐操作能力主要通過實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行構(gòu)建和強(qiáng)化，但是由于實(shí)踐操作大多以固定實(shí)驗(yàn)為目的，繼而通過教師全程逐步操作講解，學(xué)生只得其一，實(shí)際上并沒有建立自行通過GIS技術(shù)解決問題的能力。

三、對(duì)地理信息系統(tǒng)課程教學(xué)方法的一些建議

1.注重理論的系統(tǒng)認(rèn)知，在理論講述過程中，應(yīng)當(dāng)融入地理學(xué)的基本原理。學(xué)生在地理信息系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)中，常常會(huì)對(duì)課堂的部分內(nèi)容感到迷茫。比如說，在地理信息系統(tǒng)課程的地統(tǒng)計(jì)分析部分，在講到空間插值的原理和技術(shù)方法部分，學(xué)生往往對(duì)插值的方法能夠理解，但對(duì)插值方法的理論背景并不清楚。事實(shí)上，插值部分直接對(duì)應(yīng)于地理學(xué)第一定律空間相關(guān)性的內(nèi)容。筆者在當(dāng)前主要的地理信息系統(tǒng)教材中沒有發(fā)現(xiàn)有單獨(dú)將地理學(xué)第一定律進(jìn)行闡述的內(nèi)容，但通過上課效果的比較，提前講授地理學(xué)第一定律或者讓學(xué)生自行做好該內(nèi)容的預(yù)習(xí)工作后，學(xué)生對(duì)反距離權(quán)重法或者克里格插值均能有較好的理解，顯著提升上課效果。

2.注重實(shí)地實(shí)踐教學(xué)。地理信息系統(tǒng)算法庫巨大，不同算法庫中的多種參數(shù)的設(shè)置也涉及很多知識(shí)，在具體應(yīng)用時(shí)，學(xué)生往往認(rèn)識(shí)不清，無從下手。這樣學(xué)生即使完成了實(shí)驗(yàn)操作，但達(dá)不到靈活運(yùn)用、完全掌握的最終目的。以本課程緩沖區(qū)分析模型為例，常用的線性模型、指數(shù)模型和冪函數(shù)模型，學(xué)生在實(shí)際操作中很難了解其背后存在的含義。以此為例，我們?cè)谡n程中進(jìn)行戶外實(shí)踐教學(xué)，讓班級(jí)每一位學(xué)生手持噪聲分析儀對(duì)烏魯木齊某施工點(diǎn)開展不同距離的噪聲測(cè)量，在進(jìn)行數(shù)據(jù)整理后讓學(xué)生自行開展施工點(diǎn)噪聲傳播緩沖區(qū)模型構(gòu)建。通過事后評(píng)估這種形式，既讓所有學(xué)生對(duì)該算法的不同參數(shù)有了清晰的認(rèn)識(shí)，又增加了學(xué)習(xí)的興趣。

3.加強(qiáng)高校教師教學(xué)能力建設(shè)。在當(dāng)前高校重科研輕教學(xué)的整體大環(huán)境下，數(shù)量上以青年教師為主的科研能力強(qiáng)的教師常常在教學(xué)環(huán)節(jié)差強(qiáng)人意，而一些有較長(zhǎng)教學(xué)時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)的老師在知識(shí)更新、教學(xué)形式革新等方面存在惰性，由此看來，高校教師科研、教學(xué)能力并舉的教師比例不高。所以，強(qiáng)化支持在職教師參加GIS技能培訓(xùn)，提升自身技術(shù)水平勢(shì)在必行。在學(xué)校的人才引進(jìn)上，根據(jù)學(xué)校學(xué)科發(fā)展需要引進(jìn)合適的人才。在人才引進(jìn)過程中，不能只看科研，在符合學(xué)校總體條件基礎(chǔ)上，應(yīng)引進(jìn)具有豐富GIS實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的、應(yīng)用技術(shù)水平高、講課水平達(dá)標(biāo)的人才，尤其是要引進(jìn)GIS開發(fā)經(jīng)驗(yàn)豐富的人才。此外，在慕課、翻轉(zhuǎn)課堂等現(xiàn)代化教學(xué)手段的支持力度上也要加大。

4.用好創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目。目前，我校本科生可以申請(qǐng)國家級(jí)、自治區(qū)級(jí)、校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目。通過創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目，可以較早地讓地理信息系統(tǒng)專業(yè)本科生參與到教師的科研工作中來，并通過閱讀文獻(xiàn)、教師指導(dǎo)以及自身的努力，找到一個(gè)小微的研究方向，實(shí)現(xiàn)首個(gè)以自己為主角的項(xiàng)目執(zhí)行工作。學(xué)生從申報(bào)書的撰寫、科研實(shí)踐的計(jì)劃與執(zhí)行到論文的構(gòu)思及發(fā)表全過程，能夠明顯增強(qiáng)實(shí)踐創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)與協(xié)作精神，為今后的就業(yè)奠定良好基礎(chǔ)。

綜上，本文對(duì)新疆大學(xué)地理信息系統(tǒng)課程教學(xué)全過程中的一些問題進(jìn)行了分析，也對(duì)教學(xué)環(huán)節(jié)的得失進(jìn)行了反思，給出了在理論澆筑、實(shí)踐鍛煉方面提升教學(xué)效果的一些思路和辦法，同時(shí)對(duì)從師資能力建設(shè)方面和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目上協(xié)作提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行了探討。由于相關(guān)分析和結(jié)論是從一個(gè)學(xué)校的部分班級(jí)學(xué)習(xí)中進(jìn)行分析得出的，難免有管中窺豹之嫌，但仍希望能給相關(guān)同仁一些借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]孔維華，曲國慶.《地理信息系統(tǒng)》課程教學(xué)改革研究[J].測(cè)繪科學(xué)，2006，31（6）：167-168.

[2]邵軍波，楊明，樸太淑，等.慕課在地理信息系統(tǒng)課程改革中的應(yīng)用研究[J].人力資源管理，2017，（8）：277-278.

[3]李慧，余明，葉金玉.翻轉(zhuǎn)課堂在地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)踐研究[J].教育教學(xué)論壇，2018，（23）.