《地理信息系统》课程教学方法改进方法探讨
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摘要：本文以新疆大学地理信息科学专业为例，分析课程教学过程中存在的问题，结合教学过程实际经验，从理论和实践教学，师资建设及创新创业训练计划方面，探讨进一步改进教学方法，提升教学效果的思路。
关键词：地理信息系统；教学改革；教学方法
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）32-0197-02
随着我国信息化产业技术的革新与业务领域的不断发展，以地理信息系统为代表的空间信息技术领域自21世纪以来蓬勃发展。2010年以来，随着国家“一带一路”倡议的实施和对地观测计划如高分专项工程的有序实施，利用空间信息技术做到先知先觉已经成为大尺度区域最主要的信息获取方式和决策支持工具。2015年后，遥感大数据、空间大数据的提出和技术革新使空间信息技术得到迅速发展；此外，随着国家现代化治理体系的不断推进，国内从事地理信息系统工程开发的高科技企业的增多和发展壮大，对该专业人才的需求也不断激增。当前和未来一段时间的地理空间信息产业将为本专业学子提供更多现代化的、高收入的、令人羡慕同时也是高要求的就业岗位。《地理信息系统》课程在高校教育不断改革和优化的过程中，必须与时俱进做出适合时代的调整。如何在课程教学中，既让学生牢固掌握地理信息系统的基础理论原理，又能对当前学科发展前沿的方向有准确的认识；既能够在有限的课堂时间完备地讲授预计的课程内容，又能够让学生全程参与并融入学习，避免“填鸭式”的被动，一直是地理信息系统课程的核心问题[1]。
新疆大学资源与环境科学学院本科地理信息系统原理课程，共有64学时，其中课堂讲授32学时，实验实践环节32学时，本专业必修课程为大二第二学期，先修课程为地图学、自然地理学、数据库原理等。下面就本校该课程的教授情况进行探讨。
一、地理信息系统原理课程特点
1.涉及多学科、多领域。地理信息系统课程需要有一定的基础课程铺垫，特别是地图学、地理学、数据库、编程语言和计算机网络等课程。同时，在条件允许下，可以与遥感、测绘测量等课程进行并行授课，提升教学效果。但是，由于本课程涉及领域较多，对学生的要求也较高，课程教学过程中，一方面，要紧紧抓住相关原理进行讲解，另一方面，在配套的实验过程中也要进行技术应用，学生在理论和实验双重要求下，个体差异明显。
2.课程的行业应用没有专一性。当前高校大学生普遍具有较高的就业导向性。即，认为此课程对就业有用就认真学习，认为没什么用就比较放任。地理信息系统课程本身具有很广泛的就业面，从这一方面看是本课程的巨大优势。但是部分本科生追求较为单一的就业面，有的学生毕业预期是水文水资源领域，则对水文学课程青睐有加。本身具有最广泛的行业应用性的地理信息系统课程反而被学生看得没有那么重要。
3.注重实践操作，与生产单位连接紧密。地理信息系统既要求理论扎实，又要做到技术过硬。以我院本科生地理信息系统实训基地为例，本科生前往实训基地进行直面业务需求的技术操作时，很多不规范、不专业的行为十分明显。但是在经过1—3个月的专业训练后，都能够达到较好的辅助教学效果。只有不断强化理论修养，才能在实践操作时知行合一；只有不断地提高技术水平，才能有新领悟。
4.知识更新快、技术更新快。从知识层面上讲，地理大数据、空间大数据、地理知识挖掘等概念不断提出和更新，这就要求在地理信息系统课程讲授过程中，适度穿插和更新相关知识；从技术角度上看，21世纪初为人津津乐道的ESRI的COVRAGE的格式，目前已基本被地理空间数据库所取代，新一代开源统计绘图R等开源编程语言也都能协同ARCGIS进行数据分析，传统的单机运算已趋向于集群计算形势。这些理论和技术层面的更新换代，一方面对教师的讲授提出了更高的要求，另一方面也十分有利于学生拓宽知识面，紧跟学科前沿。
二、当前教学模式的一些缺点
1.学生参与度不高。当前地理信息系统课程的上课形式还是以教师讲授为主，虽然教师在讲授过程中，尽其所能通过提问、举例等方式让学生尽量参与进来，但是效果不明显。笔者上课间隙曾做过调查，得到的反馈是，本课程的理论部分抽象化程度高，理解难度大。
2.教学形式上。多媒体的辅助有得有失，笔者尝试用PPT和板书的形式进行课后评估，结果发现板书的效果竟然比PPT还要好。学生给出的答案是PPT太固化，一眼全看到了，而板书则是一条一条书写，有一种探索的愿望。此外，PPT能够通过老师拷贝，以后可以慢慢看，无须记笔记。板书则需要记笔记，在记录的过程中，有些知识也就记下来。近年来，慕课、翻转课堂等新兴的教学手段提升教学效果已经被广泛认可[2，3]，但是在高校重科研轻教学的大环境下仍然缺乏足够支撑，应用十分有限。
3.实践操作上。当前学生实践操作能力主要通过实验课程进行构建和强化，但是由于实践操作大多以固定实验为目的，继而通过教师全程逐步操作讲解，学生只得其一，实际上并没有建立自行通过GIS技术解决问题的能力。
三、对地理信息系统课程教学方法的一些建议
1.注重理论的系统认知，在理论讲述过程中，应当融入地理学的基本原理。学生在地理信息系统的理论学习中，常常会对课堂的部分内容感到迷茫。比如说，在地理信息系统课程的地统计分析部分，在讲到空间插值的原理和技术方法部分，学生往往对插值的方法能够理解，但对插值方法的理论背景并不清楚。事实上，插值部分直接对应于地理学第一定律空间相关性的内容。笔者在当前主要的地理信息系统教材中没有发现有单独将地理学第一定律进行阐述的内容，但通过上课效果的比较，提前讲授地理学第一定律或者让学生自行做好该内容的预习工作后，学生对反距离权重法或者克里格插值均能有较好的理解，显著提升上课效果。
2.注重实地实践教学。地理信息系统算法库巨大，不同算法库中的多种参数的设置也涉及很多知识，在具体应用时，学生往往认识不清，无从下手。这样学生即使完成了实验操作，但达不到灵活运用、完全掌握的最终目的。以本课程缓冲区分析模型为例，常用的线性模型、指数模型和幂函数模型，学生在实际操作中很难了解其背后存在的含义。以此为例，我们在课程中进行户外实践教学，让班级每一位学生手持噪声分析仪對乌鲁木齐某施工点开展不同距离的噪声测量，在进行数据整理后让学生自行开展施工点噪声传播缓冲区模型构建。通过事后评估这种形式，既让所有学生对该算法的不同参数有了清晰的认识，又增加了学习的兴趣。
3.加强高校教师教学能力建设。在当前高校重科研轻教学的整体大环境下，数量上以青年教师为主的科研能力强的教师常常在教学环节差强人意，而一些有较长教学时间和经验的老师在知识更新、教学形式革新等方面存在惰性，由此看来，高校教师科研、教学能力并举的教师比例不高。所以，强化支持在职教师参加GIS技能培训，提升自身技术水平势在必行。在学校的人才引进上，根据学校学科发展需要引进合适的人才。在人才引进过程中，不能只看科研，在符合学校总体条件基础上，应引进具有丰富GIS实践经验的、应用技术水平高、讲课水平达标的人才，尤其是要引进GIS开发经验丰富的人才。此外，在慕课、翻转课堂等现代化教学手段的支持力度上也要加大。
4.用好创新创业训练计划项目。目前，我校本科生可以申请国家级、自治区级、校级大学生创新创业训练计划项目。通过创新创业训练项目，可以较早地让地理信息系统专业本科生参与到教师的科研工作中来，并通过阅读文献、教师指导以及自身的努力，找到一个小微的研究方向，实现首个以自己为主角的项目执行工作。学生从申报书的撰写、科研实践的计划与执行到论文的构思及发表全过程，能够明显增强实践创新能力、团队合作意识与协作精神，为今后的就业奠定良好基础。
综上，本文对新疆大学地理信息系统课程教学全过程中的一些问题进行了分析，也对教学环节的得失进行了反思，给出了在理论浇筑、实践锻炼方面提升教学效果的一些思路和办法，同时对从师资能力建设方面和创新创业训练计划项目上协作提升学生学习效果进行了探讨。由于相关分析和结论是从一个学校的部分班级学习中进行分析得出的，难免有管中窥豹之嫌，但仍希望能给相关同仁一些借鉴。
参考文献：
[1]孔维华，曲国庆.《地理信息系统》课程教学改革研究[J].测绘科学，2006，31（6）：167-168.
[2]邵军波，杨明，朴太淑，等.慕课在地理信息系统课程改革中的应用研究[J].人力资源管理，2017，（8）：277-278.
[3]李慧，余明，叶金玉.翻转课堂在地理信息系统导论课程实验教学中的实践研究[J].教育教学论坛，2018，（23）.
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