張龍其，郭云開，謝樹春

（1.長沙理工大學(xué)交通運程工程學(xué)院測繪系，湖南 長沙410114）

測繪工程專業(yè)“GIS原理與應(yīng)用實驗”教學(xué)探索

張龍其1，郭云開1，謝樹春1

（1.長沙理工大學(xué)交通運程工程學(xué)院測繪系，湖南 長沙410114）

結(jié)合當(dāng)前市場需要、測繪工程專業(yè)特點及畢業(yè)生就業(yè)去向等因素，對GIS實驗內(nèi)容、實驗教學(xué)方法等進行初步的改革與探索。教學(xué)實驗表明,該方案不僅能提高實踐操作能力，在鞏固理論教學(xué)方面也有顯著優(yōu)勢，可為相關(guān)專業(yè)的地理信息系統(tǒng)實驗教學(xué)提供借鑒與參考。

測繪工程；GIS；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

傳統(tǒng)的GIS實驗教學(xué)方法，由指導(dǎo)教師選擇實驗GIS應(yīng)用平臺軟件，準(zhǔn)備相關(guān)實驗數(shù)據(jù),編制包含一系列詳細(xì)操作的實驗步驟及最終結(jié)果的實驗指導(dǎo)書，學(xué)生根據(jù)步驟應(yīng)用選定的應(yīng)用平臺依次完成后，與標(biāo)準(zhǔn)答案進行比對完成實驗報告[1-10]。該方法通過一系列連貫的實踐操作全面提高實踐操作能力，但不利于突出重點，也不利于跨GIS應(yīng)用平臺的實踐能力培養(yǎng)。GIS實驗教學(xué)應(yīng)該摒棄傳統(tǒng)教學(xué)中固定平臺、固定步驟、固定答案對學(xué)生思維的束縛。為此，從實驗教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式及教改實驗情況等方面進行了全面探討。

1 實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)置

GIS教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置要綜合考慮市場需要、專業(yè)特點和就業(yè)范圍等多因素。根據(jù)市場對地理信息人才的應(yīng)用需求大致可分為數(shù)據(jù)處理型、基礎(chǔ)建模和行業(yè)應(yīng)用型人才[8]，市場上GIS人才要求類型對應(yīng)能力要求（表1）。測繪工程本科畢業(yè)生在地理信息產(chǎn)業(yè)方面的工作內(nèi)容多以空間數(shù)據(jù)的采集及處理、建庫和制圖等為主[2-4,6,11]。測繪工程專業(yè)畢業(yè)生多在交通工程施工、設(shè)計及管理等單位從事數(shù)據(jù)獲取、施工測量、數(shù)據(jù)分析方面的工作。因此，GIS相關(guān)課程的目標(biāo)以培養(yǎng)數(shù)據(jù)處理型人才為主，兼顧基礎(chǔ)建模和行業(yè)應(yīng)用型人才基礎(chǔ)的培養(yǎng)。數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理、空間分析、數(shù)據(jù)表達與制圖及WebGIS等，構(gòu)成了我校GIS理論教學(xué)的基本內(nèi)容框架[7,12-14]，實驗教學(xué)內(nèi)容應(yīng)緊緊圍繞理論教學(xué)內(nèi)容開展。

結(jié)合其他院校課程設(shè)置情況，本實驗課程共設(shè)計了13個上機實驗，其中8個課內(nèi)實驗，5個課外實驗（見表2）。課內(nèi)實驗以培養(yǎng)數(shù)據(jù)處理型人才為主，是測繪工程專業(yè)本科生的必修內(nèi)容，以鞏固GIS操作基本原理的理論教學(xué)為主要目標(biāo)，強調(diào)具體處理操作的目的、方法、操作對象、相關(guān)參數(shù)、處理結(jié)果及應(yīng)用范圍的深入全面理解；每個實驗設(shè)置3～5個簡單的實驗任務(wù)。課外實驗采用傳統(tǒng)的綜合訓(xùn)練方式為主，以培養(yǎng)后兩個層次GIS人才為主，是為在地理信息方向進一步發(fā)展的測繪工程專業(yè)本科生設(shè)計的，強調(diào)復(fù)雜問題實施方案的科學(xué)性和結(jié)果的正確性。

2 討論式實驗教學(xué)方法

把討論式教學(xué)方法和GIS實驗結(jié)合起來，提出以課堂分組討論為主，簡化實踐操作為輔的GIS實驗教學(xué)方法——討論式GIS實驗教學(xué)方法。該方法主要包括課前準(zhǔn)備、課堂實驗和課程考核3個組成部分。

1）課前準(zhǔn)備：指導(dǎo)教師結(jié)合理論教學(xué)進度，選擇實驗教學(xué)知識點，組織設(shè)計實驗?zāi)康?、?nèi)容、相關(guān)操作步驟及思考題，準(zhǔn)備必要的實驗數(shù)據(jù)，撰寫實驗指導(dǎo)書。其核心是設(shè)置供學(xué)生討論的思考題，主要包括：關(guān)于為什么、怎么做、效果如何等3方面內(nèi)容。數(shù)據(jù)認(rèn)知實驗中思考題可包括：不同結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的信息量、基本組織單元、特點、各自的適用范圍、不同情況下的結(jié)構(gòu)選擇及矢量數(shù)據(jù)屬性結(jié)構(gòu)設(shè)計問題等內(nèi)容。其實踐操作部分只設(shè)計了用ArcGIS或MapGIS等打開事先準(zhǔn)備的校內(nèi)柵格結(jié)構(gòu)的掃描地形圖、DEM、正射影像數(shù)據(jù)和矢量結(jié)構(gòu)的地形圖數(shù)據(jù)，進行放大、縮小、查詢等有助于認(rèn)知數(shù)據(jù)類型特點的一些操作。

表 1 地理信息人才類別及相關(guān)能力要求表

2）課堂實驗：每個實驗兩節(jié)課（共計90 min），詳細(xì)情況如下：①組織學(xué)生認(rèn)真閱讀實驗?zāi)康?，采用分組討論、師生問答的方式使學(xué)生深刻了解本次實驗的知識點（預(yù)計時間10 min），讓學(xué)生明白即將進行的實驗操作解決什么問題。②學(xué)生按照實驗指導(dǎo)書完成所有任務(wù)，同組內(nèi)學(xué)生完成相同功能時盡量采用不同的GIS軟件平臺、不同的參數(shù)設(shè)置，并就操作過程、結(jié)果異同在小組內(nèi)部展開討論，解答討論與思考題（預(yù)計時間60 min），讓學(xué)生熟悉怎么做及效果如何。③師生問答：教師就每個問題在全班范圍內(nèi)討論，形成統(tǒng)一的認(rèn)知（預(yù)計時間10 min）。課后撰寫實驗報告，簡述實驗步驟，并重點解答討論與思考題，提交教師批改。

3）課程考核：采用課程成績=報告成績+課堂成績+獎勵成績方案執(zhí)行。報告成績（滿分30分）：教師根據(jù)報告的結(jié)構(gòu)完整性、結(jié)論、回答正確性等進行評分；每次滿分5分，其他酌情打分，報告缺失不全者，總分不及格。課堂成績（滿分40分）：每次課堂實驗按時獨立完成所有任務(wù)，無失誤（3分）；積極參與討論的為5分，其他酌情打分；遲到、曠課、早退、違反紀(jì)律0分。獎勵分（滿分20分）主要包括課外實驗、課堂討論等，詳細(xì)情況如下：每次課堂實驗中幫助其他同學(xué)的、積極討論的突出個人（約10人），每人每次5分；獨立完成課外實驗，結(jié)果正確，每人每次獎勵4分。

該方法的核心就是以課堂討論為主，結(jié)合簡化實踐操作對知識點進行全方位深入探討，以達到鞏固理論教學(xué)和提高實踐操作能力的目標(biāo)。思考題沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，便于充分發(fā)揮學(xué)生的想象力，突破了傳統(tǒng)教學(xué)中固定平臺、固定步驟、固定答案對學(xué)生思維的束縛。

表 2 實驗內(nèi)容設(shè)置表

3 教學(xué)實驗及總結(jié)

通過對長沙理工大學(xué)交通運輸工程學(xué)院2013級測繪工程專業(yè)共90余名學(xué)生開設(shè)“地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用實驗”的教學(xué)情況來看，該實驗對學(xué)生地理信息應(yīng)用能力的培養(yǎng)和空間思維的養(yǎng)成起到了良好的促進作用。學(xué)生普遍反映通過課堂實驗的學(xué)習(xí)，在提高實踐操作能力的同時全面深入地掌握了GIS功能基本原理，為解決實際生產(chǎn)問題打下了堅實的基礎(chǔ)。課外實驗綜合多項功能，不僅復(fù)習(xí)了所學(xué)的知識點，也很好地培養(yǎng)了解決復(fù)雜問題的空間思維能力。學(xué)生的理論課成績對比往屆有明顯的提升（表3）。同時發(fā)現(xiàn)，實驗課成績與理論課成績呈現(xiàn)出明顯的正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)0.92），實驗課成績不及格的3個學(xué)生理論課成績都在30分以下。這說明該實驗方案和理論教學(xué)密切相關(guān)，確實鞏固了理論教學(xué)內(nèi)容。

表 3 GIS原理與應(yīng)用”歷年考試成績統(tǒng)計表

討論式實驗教學(xué)有助于學(xué)生對所學(xué)知識點形成統(tǒng)一、全面、深入的認(rèn)知，學(xué)生實踐操作能力提高顯著，積極性提高明顯。學(xué)生實驗過的功能處理操作理解全面，印象深刻，即使換用不同的平臺軟件也能做到心中有數(shù)。結(jié)合多年來教學(xué)實踐，采用實驗課后學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性明顯提高，課后交流明顯 增多。總之，本GIS原理與應(yīng)用實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)置合理，教學(xué)方法在提高學(xué)生興趣、加強實踐操作等方面具有一定的優(yōu)勢，對其他院校測繪工程專業(yè)GIS方面教學(xué)有一定的參考價值。

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P208

B

1672-4623（2017）12-0113-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.12.037

2016-08-31。

長沙理工大學(xué)教研教改基金資助項目（JG1429）。

張龍其，博士，講師，從事GIS應(yīng)用與開發(fā)方面的教學(xué)與科研工作。