地理科学专业地理信息系统（GIS）课程教学与实践的研究

罗 琼，罗永常，郑茂刚

（1.凯里学院 旅游学院，贵州 凯里 556011；2.凯里学院 教务处，贵州 凯里 556011）

0 引 言

GIS是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机决策支持系统；它既是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科［1］。GIS经过近半个世纪的发展，已经渗透到国民经济的各个部门，影响和改变着我们的生产、生活和工作方式。齐清文［2］等在《地理信息科学方法论的理论体系研究》中认为，信息时代里学科互相交叉、相互渗透的问题尤其突出，自然地理学、经济地理学、人文地理学、城市地理学等分支学科都在使用地理信息系统GIS方法和技术。所以作为与古老的地理科学有着千丝万缕联系的GIS，理所当然应成为地理科学专业的必修课程之一。然而GIS是一门综合性非常强的学科，它对地理科学专业学生提出了更高的要求。一方面是GIS的应用与设计需要具有地理学、地图学、空间分析以及数据库等相关领域的背景知识；另一方面GIS纯理论较为抽象难以理解、实践性特别强，所以学生要把地理科学跟GIS有机的融合在一起，就必须具备较好的综合能力和素质。因此，如何培养并提高地理科学专业学生的理论与技术应用甚至创新能力，是我们GIS教师需要长期研究的课题。

1 地理科学专业GIS课程理论教学的研究

1.1 教材的选择

关于地理科学专业GIS教材的选择，贾泽露［3］认为陈健飞教授等译著的《地理信息系统导论》是非GIS专业GIS课程教学的一本比较理想的教材。但笔者认为由黄杏元等编著的《地理信息系统概论》、龚健雅主编的《地理信息系统基础》、以及汤国安等主编《地理信息系统》等作为非GIS专业GIS课程的教材也是比较理想。因为GIS是一门理论与实践两手都要硬的学科，我们不能轻理论，重实践；也不能重理论，轻实践；而且GIS知识尤其是GIS技术的更新可以说是日新月异，所以在每一轮的GIS教学中，无论选取哪一本教材，都需要对教材内容进行合理的取舍、增加、补充，做到与时俱进。因此选择高等教育出版社的教材及普通高等教育“十一五”国家级规划教材对地理科学专业教学比较合适。

1.2 理论内容的取舍

本文以普通高等教育“十一五”国家级规划教材由黄杏元、马劲松编著的《地理信息系统概论》（第三版）为依托，对教学内容作出如下安排（见表1）：

表1 GIS课程理论教学内容安排表

从表中可以看出，GIS导论、空间数据获取处理与分析、GIS空间分析原理与方法、GIS产品的输出及GIS的应用是理论教学中的重点。而关于GIS的设计与评价及GIS模型这两章被略去，因为对地理科学专业而言，其重心不在开发，而在于应用。理论部分内容是一脉相承的，首先让学生了解GIS的发展历史、现状及未来发展趋势，对GIS有基本的认识与了解；随后，让学生掌握GIS的数据来源与分析处理方法、GIS的空间分析方法与原理及GIS产品的制作与输出，与此同时了解GIS数据库、系统设计与评价、GIS在地理学领域中的应用。这些内容对培养地理科学专业学生GIS理论素养起着决定性的作用，能为学生利用GIS处理本专业基本问题的能力作好捕垫。

1.3 理论教学方式

互动式教学法是指从现代教育理念出发，以满足同学求学有效需求和市场经济条件下社会人才需要，促进教师自身水平与教学效果的提高为目的，通过教与学全方位的相互促进和沟通达到上述目的过程，称之为互动教学法［4］。在《地理信息系统》课程的实际教学中，主要采用互动教学法，通过讲解、提问、小组讨论等多种形式相结合的方式，引导学生进行思考、分析，调动学生的积极性和主动性，让学生实现从被动学习到主动学习的转变，从而提高学生自主学习能力、分析问题能力、口头表达能力及撰写论文的能力，培养学生的科研意识和能力。

1.4 理论教学方法

教学中主要采用以多媒体课件为主，板书、网络教学等为辅的方式进行。因为该课程跟计算机关系非常紧密，教学中又涉及很多图片、仪器等信息，以PPT为主制作多媒体课件，图文并茂，比较直观、形象，学生容易接受。

多媒体教学的信息量很大，有很多优点；但多媒体教学仍存在不足，比如对公式的推导。所以在教学中，还应结合板书教学来弥补多媒体教学的不足。运用板书循序渐进讲解知识，使学生容易接受并尽可能实现当场消化教学中的重点和难点。

教学中除了多媒体、板书之外，还应借助一个强大的教学工具——网络。如果应用得好的话，网络当之不愧为学生的良师益友。网络为学生提供大量丰富的学习资料，是一个非常好的交互平台，有很多GIS教学网站、GIS论坛、GIS专业网站等。如李权国［5］等在《基于GIS的高等师范院校地理科学专业教学模式研究》里提到，运用网络及google earth来辅助地理教学，能够改变人们认识和了解地理的方式，能加深学生对理论的理解。课堂上50分钟的时间是很有限的，从课堂上获取的知识更是非常有限的。而从GIS相关的网站，可以弥补课堂上的知识不足，并且能协助学生解决不少问题。

1.5 理论教学考查

考试不仅是对学生学习效果的评定，也是激励学生主动学习的主要方式之一。合理考核方式有利于区分不同学生的学习效果，最重要的是有利于引导学生脱离死记硬背，减轻或驱除学生平时不努力、临时抱佛脚的不良学习作风，能体现良好的教学效果，增强学生的学习积极性。为了避免单一的闭卷考试带来的弊端，采取平时与闭卷相结合，平时成绩包括读书笔试、读书报告、作业、出勤等，如表2所示：

表2 笔试比例

2 地理科学专业GIS课程实践教学的研究

理论性与技术术并不矛盾，陈述彭院士说过一句富含哲理的睿语，即没有高新技术支持的科学是落后的科学，没有科学理论指导的指术则上盲目的科学［6］。所以我们不能否认GIS的理论性，也更不能否认GIS的强技术性与实践性。要培养应用型创新型地理科学专业人才，就须重视并强化实践环节。

2.1 实验内容的选择

笔者结合地理科学专业的特点，结合地理科学专业的培养目标，尤其是地理科学专业对学生独立获取空间信息能力、空间分析能力，运用所学知识解决实际问题的能力方面提出了要求，因此对GIS实验内容作如下安排，如表3所示：

表3 GIS课程实验项目一览表

从表1、表2可以看出，实验学时、理论学时基本上各占了一半，体现了理论与实践并重的原则。从表2可以知道，实验1至实验7，属于基础实验，并且环环相扣，学生循序渐进地做好基础实验，就能独立或者小组协作完成空间数据采集、编辑、处理、分析、建模及显示等工作。如学生可以自行进行点、线、面的数据采集，也可以使用扫描仪等设备进行数据准备，然后用计算机及相关GIS软件进行数据处理等；另外结合地理科学专业的特点及当地（黔东南州凯里市正打造全国优秀旅游城市）经济发展的需要，开设综合实验8，如结合GIS软件，研究凯里市城区酒店的分布，让学生能体会学有所用，而且能用到当地的经济发展中去。

2.2 实验教学方式

从多年来的实验教学中来看，尽管分散实验能避免学生做实验时的枯燥性，但是很多学生做完一次实验后间隔时间不长就忘得一干二净，更难把实验串起来做，其效果不佳；而“集中实验”效果比分散实验效果要好得多。其实，驾驭软件跟驾驶车辆有异曲同工之处，至少有一点是肯定的——那就是集中练得越多，熟悉的程度就会越高；但其中肯定要经历枯燥乏味的阶段是一样的。就像很多学生对计算机编程望而却步，但如果能把闭关坚持训练一个月或者三个月，估计问题就会迎刃而解。所以为了更好培养和更大程度提高学生动手能力，实验没有安排在教学中穿插进行，而是采取集中强化训练的方式，用一周的时间来完成GIS课程实验。而在实验进行的过程中，采取现场教学、边讲边练的方式，节省了教学时间，最重要的是对提高学生实际操作能力起到了很好的效果。

2.3 实验教学方法

激发学生的独立思考、操作能力是我们教学的目的。教育心理学认为，启发式教学是知识经过自己的组织和加工，能才有效保持在认知结构中，在GIS实验教学中，发挥学生装的主体精神，创造主题学习的氛围，则更加能激发学生的自主思维和创新精神，通过教师适当的引导，更易让学生的思维兴奋起来，更易产生兴趣，增强对知识的接受度［7］。因此在GIS实验教学中，采用师傅领进门并重点点拨、学生自己摸索的方式进行。先把实习指导手册分发给学生，让学生自己先消化部分内容，边看手册边操作，学生能尝试到自学的乐趣，同时也加深对理论基础部分的理解。

2.4 实践教学考查

拥有扎实的理论基础的同时，还需要有过硬的动手操作能力。因此实验部分的考核显得同等重要，对实验的考查同样注重过程和结果，如表4。

表4 实验成绩比例

3 结束语

GIS教育分为大众层（必修课）、应用层（职业教育、大专）、专业层（本科）与精英层（硕士、博士）四个层面［8］。在目前我们学院的软硬件条件下，结合学校培养应用型人才办学思路，将我院地理科学专业的GIS教育定位于应用层与专业层之间应是合理的；并且从这几年的教学来看，效果还算理想。但是，由于我校地理科学GIS课程起步较晚，教学中仍存在很多的不足，如及时跟踪当今GIS的发展前沿、迅速调整教学方向、采用先进的教学理念和方法。所以，对GIS的理论与实践教学的研究我校只能说是刚刚开始，在未来的教学实践中，仍需要继续精练教学内容，及时提高教学能力，改善教学方法，努力为应用型人才的培养提供优质的土壤。

［1］黄杏元，黄平.GIS内涵的发展［J］.测绘与空间地理信息，2008，31（1）：3－7.

［2］齐清文，姜莉莉，张岸，等，地理信息科学方法论的理论体系研究［J］.测绘科学，2010，35（4）：5－9.

［3］贾泽露.非GIS专业地理信息系统课程教学思考［J］.测绘科学，2008，33（9）：23－232.

［4］周毕文.互动式教学法研究分析［J］.北京理工大学学报：社会科学版，2007（9）：104－107.

［5］李权国，康玲.基于GIS的高等师范院校地理科学专业教学模式的研究［J］.云南地理环境研究，2009，21（1）：107－110.

［6］边馥苓.我国高等GIS教育：问题、创新与发展［J］.地理信息世界，2004，2（5），16－22.

［7］尚颖娟，刘秀华，谷达华.土地资源管理专业地理信息系统课程实验教学改革［J］.西南农业大学学报：社会科学版，2011，9（5）：144－146.

［8］候立春，徐磊，许正昊.高师院校GIS课程教学与实践改革的探索［J］.地理空间信息，2011，9（1）：146－147，152.