“地理信息系统原理”实践教学改革探讨

文/靖娟利 王永锋

【摘 要】实践教学是培养学生的实践动手能力、理解和巩固课程理论知识的重要环节。根据作者多年从事地理信息系统原理（Geographical Information System，GIS）实践教学的经验，以桂林理工大学为例，分析该课程实践教学中存在的主要问题，研究探讨了实践教学改革的思路与措施，以期为GIS人才培养提供参考。

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关键词 地理信息系统原理；实践教学；教学改革

地理信息系统（GIS）是集地理科学、计算机科学、测绘科学、遥感科学、信息科学和管理科学等学科为一体的边缘学科。随着GIS不断发展壮大，GIS人才培养已逐步呈现多元化、层次化和规模化的发展格局。GIS技术已被广泛应用于资源调查、环境评估、国土管理、城市规划、农林牧业等几乎所有的国民经济生产部门。

一、实践教学中存在的主要问题

桂林理工大学GIS专业开设的GIS原理课程共80学时，其中实践教学40学时。实践教学内容主要包括“空间数据获取与编辑（空间数据采集、编辑）”、“空间数据处理（误差校正、投影变换、裁剪、数据格式转化）”、“空间数据入库（数据分幅入库）”和“空间分析（缓冲区分析、叠加分析、网络分析、三维分析）”4大部分，实践教学软件主要运用MapGIS和ArcGIS软件，实践教学过程以教师指导为主。通过对目前实践教学现状的分析，发现存在以下问题：

1.实践教学过程中弱化了学生的主体地位

实践教学过程中没有充分重视学生的实践能力。具体实验项目由教师写好指导书，学生按照指导书完成实验。学生主要是被动的学习，缺乏学习的主动性和创造性，没有突出学生在实践环节中的主体地位。

2.实践教学项目之间缺乏系统性

GIS原理实践教学环节缺乏系统性，实验项目之间相互独立，各个实验项目之间不能形成有机的结合，不利于学生综合能力的逐步提高。课程设计的4大部分实践内容，第一部分至第三部分主要在MapGIS软件中完成，第四部分在ArcGIS软件中完成，每部分指导教师提供的练习数据各不相同，这样学生在做完每一个独立实验之后，对各个实验项目之间的内在联系缺乏明确认识，看似对GIS软件的功能已经基本掌握，但在后续运用GIS技术分析、解决实际问题时就会出现一系列问题。

二、实践教学改革的思路与措施

1.精心设计实验项目，完善实验内容

根据社会对GIS人才的需要，设计满足培养不同层次人才的实验教学项目。实验项目设置时，可以分为“基础实验、综合实验、创新实验”三大模块。基础实验包括运用GIS软件进行数据采集、编辑、处理、建库、分析、专题制图等环节，该环节主要锻炼学生的基本技能；该实验环节在具体实施过程中应考虑实验所用数据的一致性，保证各个实验环节之间的系统性，确保学生能够系统地掌握GIS的基本功能。综合实验注重综合运用GIS技术解决实际问题，例如，选址分析、农作物适宜区分析、土壤侵蚀评价等，该环节主要培养学生综合分析问题、解决问题的能力，让学生将所学知识能够系统地梳理，从而达到融会贯通。创新实验环节主要培养学生的创新思维、创新精神，学生可以以组为单位自主设计实验内容，设计实验技术路线，分工协作完成实验内容；该环节不仅能够培养学生的创新能力，同时也培养了学生的团队协作能力。

2.改革传统实践教学思想、方法

改革传统实践教学思想，转变学生在实践教学中的“被动接受”为“主动学习”。激发学生的学习热情，提高学生动手操作的积极性。根据上文设计的三种不同的实验项目类型，指导教师分类进行指导。

1）基础实验模块最为重要，是后续两个模块得以顺利实施的基础；教师在具体指导过程中无需为学生提供详细的实验指导书，只需告诉学生具体实验内容、实验步骤，同时为学生提供可供参考的资料，确保每个学生能够掌握GIS的基本功能。

2）综合实验模块旨在培养学生运用GIS技术综合分析、解决某一领域的具体问题的能力。指导教师可以选择一些典型的案例，要求学生分析需要哪些数据、给出解决问题的技术路线、阐述用到哪些空间分析方法，并结合GIS软件的具体实现过程。综合实验内容的合理设计有助于学生系统地掌握此类问题的解决思路，并能够熟练运用GIS的相关软件工具进行实例分析。例如，以某研究区的土壤侵蚀评价为例，学生在分析需要哪些数据时，首先需要知道影响土壤侵蚀的相关因素，假设影响土壤侵蚀的因素有土地利用类型、坡度、土壤类型、降雨强度4个因子，如此才能回答出需要哪些数据的问题；学生在设计具体实现的技术路线时，需要具备扎实的GIS理论知识，同时还应具备较强的软件操作能力，这样才能设计出合理的技术路线。如果学生能够顺利设计出技术路线，证明学生对基础实验模块中的内容掌握比较扎实，而且具备熟练的GIS软件操作技能，那么后续的问题就会迎刃而解。通过该模块的实施，可以使学生将基础实验模块中所学知识融会贯通，增强学生的实践动手能力，培养学生综合分析问题、解决问题的思路。

3）创新实验模块的设置重点是培养学生的创新思维、创新精神。该模块是综合实验模块的延伸，可以作为课后的实践环节。学生以团队为单位自主选择感兴趣的研究题目，教师可以不定期对学生进行指导，也可以通过多种方式与学生进行沟通。通过该模块的设置不仅可以增进教师、学生之间的互动，及时了解课题的研究进展，同时可以激发学生学习的积极性、主动性。

3.制定合理的实践教学考核方法

实践教学课程的考核从以下几个方面进行：1）态度及遵守纪律情况，占总成绩的10%；2）专业能力情况，占总成绩的50%，包括：①软件运用的熟练性；②数据获取、处理、分析的准确性、完整性；③成果图的整洁性与美观性；④分析问题、解析问题的能力。3）实验报告完成情况，占总成绩的10%；4）实验考试，占总成绩的30%。指导教师根据以上环节，综合评定最终成绩。

三、结束语

实践教学是理论教学的拓展和深化，合理设计实践教学模块，改变传统实践教学方法，确立学生在实践教学中的主体地位，不仅有利于学生深入理解和把握课堂所学的基本理论和方法，系统掌握GIS技术，而且拓展了学生的知识面，激发了学生自主学习热情和积极性，提高了教学质量，真正达到学以致用的目的。

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参考文献

[1]吴信才等编著.地理信息系统原理与方法[M].电子工业出版社，2009

[2]侯立春，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，2014（2）

[3]刘远刚，蔡永香，陈华军等.GIS专业《地图学》实验教学改革探讨[J].长江大学学报（自科版），2013（10）

（基金项目：广西高等教育教学改革工程项目（2014JG

B150），桂林理工大学校级教改工程立项项目（2014A34）。）

（作者单位：桂林理工大学测绘地理信息学院）