“地理信息系统专业导论”课程教学改革初探

“地理信息系统专业导论”课程教学改革初探

谢文

一、前言

地理信息系统是指在计算机硬、软件支持下，具有空间数据的采集、存储、管理、分析、建模和显示功能，并可解决复杂的规划和管理问题的信息系统^［1］，它是传统学科与计算机科学相结合的产物，是以全球定位系统(GPS)、遥感(RS)等对地观测技术为信息获取手段，以计算机技术和通信技术为主要技术支撑，用于采集、量测、分析、存储、管理、显示、传播和应用与地球和空间分布有关数据的一门综合和集成的信息科学和技术^［2］。因此，地理信息系统专业涉及多学科的结合^［3］，是近20年来新兴的一门集地理学、计算机、遥感技术和地图学于一体的综合性很强的边缘学科。目前我校“地理信息系统导论”课程是地理信息系统专业一年级入门性的专业课程，旨在通过该导论课程的学习，使学生能掌握地理信息系统与地图学、遥感技术方面的基本理论、基本知识、基本技能等。

由于这门课程理论性强、信息量大且抽象、涵盖内容广、涉及其他学科方面较多，而授课对象是专业知识尚不丰富的中低年级大学生，因此，如何在教学过程中提高学生学习兴趣，合理地教学重要知识点，高效达到教学目的，就成为目前该课程在教学中需要解决的主要问题。

二、地理信息系统专业导论课程教学现状分析

1．课程特点

“地理信息系统专业导论”课程与其他课程相比具有显著的特点，具体表现为以下几个方面。

(1)涉及面广内容多。该课程是一门综合性课程，涉及数学、计算机、系统学、地球学、信息学等多个学科领域的知识内容，涵盖内容广泛。其教学内容主要包括地理信息系统的基础知识，遥感技术的基础知识，数字地球的基础知识，信息社会与数字地球，地球系统的信息模型和系统模型，地球系统的非线性与复杂性特征等问题，数字地球的技术系统：国家空间信息和空间数据的基础设施，地球观测系统与全球信息网络，地球空间数据的共享标准与规范化，高分辨率数据获取与海量信息的存取，数据融合与仿真虚拟技术，虚拟地球系统模型等内容。

(2)部分内容更新快。随着计算机、网络技术及遥感技术的迅速发展，使得地理信息系统发展的进程也不断在更新，新的技术手段也不断地产生。因此，课程教学内容需要紧跟技术的发展趋势，不断更新。

(3)对先修课程要求高。由于“地理信息系统专业导论”课程中涉及计算机基础知识，因此，在学习本课程之前，要求学生必须具备一些如汇编语言、计算机网络、数据库系统等基础知识。这样才能较好地理解本课程所涉及的数据库、信息系统的构建、地球信息的标准与规范、Grid、Grid GIS、Grid DB等内容。

2．课程教学中存在的问题

(1)导论课程的丰富内容与课堂学习时间较少的矛盾。地理信息系统专业导论课需要大量的前修知识。如数学基础是数字地球物理模型、数学模型等部分的支撑内容；软件知识基础，包括数据结构、算法、汇编语言等；系统结构基础，包括计算机组成原理、操作系统和计算机网络等。另一方面，数字地球导论自身内容也非常广泛，包括地球系统科学基本概念、全球综合地球观测系统、数字地球系统研究及地球系统研究计划等。而安排的理论课时较少(36学时)，如何全面讲授内容并将知识的“点”与“面”完美的结合是教学要权衡的问题。

(2)学生的学习积极性与课程章节顺序的矛盾。通过课堂观察和课后谈话调查，我们发现学生学习积极性随教学内容有不同的起伏。原因主要是由于本课程作为入门课程安排在低年级，学习就需要大量的后续知识支撑。如在讲授对地观测计划及应用技术系统时，若不懂数字地球系统就很难理解。

(3)课程内容及其相关技术的快速更新与教材内容相对陈旧的矛盾。地理信息系统专业导论课程内容从对地观测计划到应用技术系统、从模拟实验到数字地球系统研究都有一定的发展，而现在教学的内容中，有些实例都已经落后，因此教学示范性较差。

(4)教学媒体使用与教学手段方法的矛盾。目前大部分高校都已采用多媒体教学，但如何编辑好一个效果好的课件成为许多教师的一个心病。制作课件不像传统教学备课，需要耗费大量的时间和精力。有的老师利用出版社的课件讲课，多数不能如愿讲授自己的东西。大多数的课件是对于书本内容的罗列，内容较多且抽象，对启发式、讨论互动式的教学方法采用比较少。因此单一的课件或粉笔的授课模式、单一的课件播放解说模式一不能满足教学需要。

(5)单个教师授课与课程内容丰富的矛盾。例如数字地球导论，目前，大部分数字地球导论课程采用的都是单个教师授课的模式，而数字地球导论课程涉及的内容广泛，很难将课程涉及的内容概况全面。例如数字地球的信息基础设施部分，需要教师有很强的计算机基础知识、对地观测计划及应用技术系统需要教师在遥感技术方面有很强的理论知识等等，对于单个教师来说，要做到每部分内容都有很强的理论知识比较困难，因此对于单个教师授课模式已不能满足教学需要。

三、地理信息系统专业导论课程教学改革

1．制定、完善教学大纲，确定教学知识点，合理安排教学内容和课时(www.xing528.com)

针对课程内容多、学时少的问题，以课程标准为指导并结合多年教学经验，对教学内容和课时进行适当调整，通过确定教学知识点，可以有效减轻学生的学习负担，使学生学有重点。

按照教学内容制定教学大纲、教学计划，根据教学目标，丰富教学内容，在教学大纲中明确教学目标、教学目的、教学内容。

例如地理信息系统专业导论课程中的数字地球导论课程，教学目标是要求学生能了解数字地球的两大构建国家空间数据基础设施(NSDI)和全球空间数据基础设施(GSDI)的软硬件构成，并能分析数字地球的无边无缝的分布式数据层结构、开放平台、构件技术、动态互操作等技术特点。教学目的是使学生了解数字地球的基本知识，数字地球的发展、理论基础、基本框架体系，地球系统科学基本知识，数字地球的信息基础设施，对地观测计划及其应用技术系统，数字地球系统研究，模拟与实验，探索研究。对于研究内容要适当补充数字地球建设方面的最新发展动态内容。

2．选用新教材，适当调整教学内容和顺序，保持学生的学习热情，充实完善教学资料

针对“地理信息系统专业导论”课程内容更快较快、学生学习积极性与后续课程内容重复等问题，教师在选用教材时尽量选择较新出版的、内容与知识点基本接近的教材，教材内容顺序可进行适当调整，并可将最新的知识自己编译进讲义中，补充、更新教材内容。

为了让学生对专业概念有直观的认识，可将一些彩色图片、过程录像与多媒体课件相结合，增强学生学习的积极性，提高学生对概念知识的理解。

3．改革教学方法和手段

地理信息系统专业导论课程中涉及内容较多，有时需要构建模型，有时需要较为详细深入讲解，因此传统的教学方法和手段难以适应教学要求，需要通过改革教学方法和手段来提高导论课程的教学效率。

(1)采用多媒体和粉笔相结合的教学模式。摒弃单一的课件播放解说模式，将不易表达及难以理解的内容以手工图画的形式呈现给学生，吸引学生的注意力。尽管多媒体课件可以使用动画生动演示一些复杂的理论或技术操作，但制作这些动画将花费教师大量的时间和精力；多媒体内容太多，学生容易产生厌烦心理，两者适当结合可以调动学生的注意力，增强学习的积极性、互动性。

(2)使用任务驱动教学方法。对于每一专题需要掌握的重要内容，可适当安排课外作业和任务，将学生分组，选组长一名，每班分成7～8组，根据专题内容制定主题讨论，由组长带领同学们在课下讨论，形成比较集中的意见，用PPT文档总结出来，并在班上汇报，教师参与引导、总结和反馈，使学生根据任务来加深理解和掌握课堂教学的理论和实践。

(3)采用多个教师专题讲座教学形式。例如，将数字地球导论课程中涉及的一些多学科知识的内容，分成几个专题，每个专题配1～2名主讲教师，负责讲义编写、讲稿制作及课程教授，采用多个教师合作讲授模式进行，有助于学生对于不同知识点的深入理解。

四、总结

地理信息系统专业导论课程是一门涉及面广、综合性很强的课程，在对其进行教学改革的过程中要采取不同的策略，在调整教学内容、采用多种教学方法、加强理论教学的基础上，还要改变以往单一的授课方式，重视学生与教师之间的交流与探讨，以确保教学质量，提高教学水平。

参考文献

［1］杜健，刘学峰．浅谈GIS在数字地球战略中的作用［J］．科技资讯，2008，(1)：247

［2］姚顽强，李崇贵，马庆勋等．地理信息系统专业教学与教育改革研究［J］．技术与创新管理，2011，32(2)： 195-198

［3］吴风华，杨久东．地理信息系统专业课程涉及改革实践［J］．河北理工大学学报(社会科学版)，2008，8(4)： 141-142