GIS課程實(shí)踐教學(xué)改革

1、 GIS課程實(shí)踐教學(xué)改革 石云Summary：根據(jù)地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System）專業(yè)人才培養(yǎng)的需求，在寧夏大學(xué)GIS專業(yè)選修課ArcGIS軟件應(yīng)用課程中，采用面向?qū)ｎ}應(yīng)用的GIS課程實(shí)踐教學(xué)改革方法，通過(guò)設(shè)計(jì)學(xué)生熟悉的GIS專題應(yīng)用案例進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)組織等進(jìn)行了探索研究。通過(guò)三年教學(xué)實(shí)踐，從專題出發(fā)讓學(xué)生主動(dòng)參與完成的教學(xué)綜合實(shí)例，調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，并取得了良好的教學(xué)效果。通過(guò)面向?qū)ｎ}應(yīng)用的GIS課程實(shí)踐教學(xué)改革，為寧夏GIS專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)起到了積極的作用。Key：GIS;ArcGIS;專題應(yīng)用;實(shí)踐;教學(xué)

2、改革：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ：1674-9324（2015）20-0103-02地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System）是20世紀(jì)60年代初期發(fā)展起來(lái)的一門新興學(xué)科，它是一種采集、存儲(chǔ)、管理、分析、顯示與應(yīng)用地理信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術(shù)。它在最近的30多年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，而得到迅速的發(fā)展和普及，并廣泛應(yīng)用于資源調(diào)查、環(huán)境評(píng)估、區(qū)域發(fā)展規(guī)劃、公共設(shè)施管理、交通安全等領(lǐng)域，成為一個(gè)跨學(xué)科、多方向的研究領(lǐng)域1。近年來(lái)，大批學(xué)校開展GIS專業(yè)學(xué)位教育，也有面向多種專業(yè)需求的GIS應(yīng)用教育2，如交通工程、水資源管理、城市規(guī)劃

3、專業(yè)等，對(duì)地理信息系統(tǒng)專業(yè)和相關(guān)課程的教學(xué)提出了更高的要求。對(duì)于地理信息系統(tǒng)專業(yè)的教學(xué)，需要針對(duì)本專業(yè)以實(shí)踐為主的特點(diǎn)，充分把握課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中能夠應(yīng)用GIS技術(shù)解決專業(yè)實(shí)際問題，同時(shí)將GIS課程基本概念理論融會(huì)貫通，從而達(dá)到培養(yǎng)GIS專業(yè)人才的目標(biāo)3，4。面向?qū)ｎ}應(yīng)用的實(shí)踐教學(xué)模式突出學(xué)生“在專題應(yīng)用情境中、在實(shí)踐中學(xué)習(xí)”，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的專業(yè)應(yīng)用技能培養(yǎng)5，6。本文以寧夏大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院地理信息系統(tǒng)專業(yè)實(shí)施GIS課程實(shí)踐教學(xué)改革為背景，在GIS專業(yè)選修課ArcGIS軟件應(yīng)用課程中選擇面向?qū)ｎ}應(yīng)用的教學(xué)模式，結(jié)合與ArcGIS軟件空間分析功能模塊，在教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中以“專題應(yīng)用

4、”的形式將這種新型教學(xué)模式引入ArcGIS軟件應(yīng)用課程實(shí)踐教學(xué)之中，并取得了良好的教學(xué)效果。一、教學(xué)背景寧夏大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院地圖與地理信息科學(xué)專業(yè)自2001年開始招生，2011年獲得碩士學(xué)位授權(quán)，目前專職教師10人，其中教授1人、副教授5人、博士4人，平均年齡37歲，學(xué)術(shù)隊(duì)伍相對(duì)比較年輕。隨著GIS專業(yè)的不斷發(fā)展，學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)和就業(yè)的需求，對(duì)GIS專業(yè)教師提出了更高的教學(xué)、科研、實(shí)踐要求，本專業(yè)教師加強(qiáng)了實(shí)踐學(xué)習(xí)，申請(qǐng)相關(guān)教育教學(xué)的改革項(xiàng)目，對(duì)地理信息系統(tǒng)專業(yè)課程進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容、授課形式、考試方式、教學(xué)效果等多方面的探索和實(shí)踐，同時(shí)組織學(xué)生參加各類創(chuàng)新項(xiàng)目。通過(guò)教學(xué)改革，為學(xué)生提供了更好地學(xué)習(xí)

5、GIS專業(yè)知識(shí)和軟件平臺(tái)的實(shí)踐教學(xué)，教師的教學(xué)水平也不斷提高。二、專題應(yīng)用實(shí)例ArcGIS10由美國(guó)ESRI公司開發(fā)，于2010年夏季發(fā)布，它代表了ArcGIS最新、最主要的產(chǎn)品，是目前最流行的地理學(xué)專業(yè)應(yīng)用研究與空間分析工程處理與分析的計(jì)算工具。ArcGIS軟件應(yīng)用于GIS課程實(shí)踐教學(xué)專題，包含ArcGIS空間處理的主要內(nèi)容，如矢量數(shù)據(jù)空間分析、柵格數(shù)據(jù)空間分析、空間統(tǒng)計(jì)分析、3D分析和空間數(shù)據(jù)管理等7，基于ArcGIS軟件的空間分析功能來(lái)完成GIS應(yīng)用專題的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)。在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，結(jié)合相關(guān)教師的科研方向設(shè)計(jì)了6個(gè)實(shí)踐教學(xué)專題如表1所示。1.市區(qū)選址分析。緩沖區(qū)表示該點(diǎn)、線、面矢量實(shí)體

6、某種屬性的影響范圍，它是地理信息系統(tǒng)重要的和基本的空間操作功能之一。市區(qū)選址分析專題通過(guò)對(duì)影響房地產(chǎn)價(jià)格的道路、學(xué)校、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)、名勝古跡等因子進(jìn)行緩沖區(qū)分析、疊加，是比較典型的涉及到緩沖區(qū)分析、疊加分析的專題7。實(shí)踐內(nèi)容涉及ArcGIS軟件的分析功能模塊，專題包括點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)原理驗(yàn)證分析、緩沖區(qū)分析、多邊形疊加分析的實(shí)際地理應(yīng)用。2.尋找最佳路徑分析。在ArcGIS的空間分析功能模塊是關(guān)于柵格數(shù)據(jù)的空間分析，主要功能有：距離制圖、密度制圖、表面生成、表面分析、統(tǒng)計(jì)分析、重分類、柵格計(jì)算等。尋找最佳路徑分析應(yīng)用到距離制圖中的成本路徑及最短路徑、表面分析中的坡度計(jì)算及起伏度計(jì)算、重分類及

7、柵格計(jì)算等功能。3.退耕還林還草規(guī)劃。退耕還林還草規(guī)劃專題重點(diǎn)對(duì)矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行疊置分析，疊置分析基本的處理方法是根據(jù)兩組多邊形邊界的交點(diǎn)來(lái)建立具有多重屬性的多邊形或進(jìn)行多邊形范圍內(nèi)的屬性特性的統(tǒng)計(jì)分析。實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容包括對(duì)矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)的疊置分析這兩部分。此專題中包括聯(lián)合、求交集、篩選等多種ArcGIS分析功能模塊中的工具。4.黃土高原丘陵溝壑區(qū)侵蝕溝道提取。黃土高原丘陵溝壑區(qū)侵蝕溝道提取專題要求學(xué)生應(yīng)用ArcGIS空間分析模塊提供的水文分析工具對(duì)黃土高原丘陵溝壑區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行水流方向確定、洼地填平、水流累計(jì)矩陣的生成、溝谷網(wǎng)絡(luò)的生成以及流域的分割等分析，最后結(jié)合遙感影像對(duì)提取溝道和匯水面積數(shù)據(jù)進(jìn)

8、行驗(yàn)證。5.綜合專題。以小組為單位，確定相應(yīng)的專題，按搜集數(shù)據(jù)、分析處理數(shù)據(jù)、空間分析過(guò)程、空間分析結(jié)果等空間分析步驟，完成一個(gè)專題的完整空間分析過(guò)程。學(xué)期最后一節(jié)課為成果展示課，要求綜合專題完成人進(jìn)行答辯，制作PPT并對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行闡述。整個(gè)綜合專題實(shí)例從學(xué)生自己感興趣的方面去做空間分析，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。近三年來(lái)，GIS課程實(shí)踐教學(xué)改革實(shí)施的相關(guān)班級(jí)，有趣的綜合專題實(shí)例不斷涌現(xiàn)：GIS分析女性化妝品的選擇、空間分析解析抗日戰(zhàn)爭(zhēng)、全國(guó)剩女分布分析、銀川市公共衛(wèi)生間分布分析、吳忠市清真寺分布分析等，大家在分析過(guò)程中集思廣益，調(diào)動(dòng)每個(gè)學(xué)生的積極性。通過(guò)這樣的綜合專題實(shí)例，學(xué)生做到了熟練應(yīng)用A

9、rcGIS軟件，更加理解了GIS專業(yè)知識(shí)，相關(guān)綜合專題實(shí)例分析及空間分析工具如表2所示。 三、結(jié)論選擇ArcGIS軟件應(yīng)用課程作為GIS實(shí)踐教學(xué)改革的專業(yè)課程，結(jié)合不同專題的應(yīng)用使用ArcGIS相應(yīng)的空間分析功能模塊，讓學(xué)生在熟悉的專題中學(xué)習(xí)理解GIS相應(yīng)的空間分析功能，這樣可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。一方面，學(xué)生在專題實(shí)例的分析過(guò)程中，掌握相應(yīng)的ArcGIS軟件空間分析功能模塊，在專題實(shí)例的學(xué)習(xí)中，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和熱情;另一方面，在實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)不同空間分析模塊的應(yīng)用，加深學(xué)生對(duì)GIS的基本知識(shí)和概念的理解。最后，通過(guò)綜合專題實(shí)例單元，調(diào)動(dòng)學(xué)生自身的創(chuàng)造性思維，從身邊實(shí)例出

10、發(fā)，選擇自己喜歡的專題實(shí)例，通過(guò)收集數(shù)據(jù)、大量查閱文獻(xiàn)資料、不斷創(chuàng)新思路來(lái)優(yōu)化自己的應(yīng)用專題設(shè)計(jì)，在這個(gè)過(guò)程中能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力通過(guò)ArcGIS軟件應(yīng)用課程的實(shí)踐教學(xué)改革，學(xué)生在專題應(yīng)用中學(xué)習(xí)了GIS平臺(tái)ArcGIS，通過(guò)其空間分析功能模塊的應(yīng)用達(dá)到對(duì)GIS空間分析功能的理解和掌握。在教學(xué)實(shí)踐實(shí)施的近三年來(lái)，多名GIS專業(yè)本科學(xué)生紛紛踴躍參加學(xué)校組織的科技創(chuàng)新立項(xiàng)活動(dòng)及挑戰(zhàn)杯等活動(dòng)，都取得了不同的獎(jiǎng)項(xiàng)，這極大地鼓舞了學(xué)生科技創(chuàng)新的熱情，更激發(fā)了學(xué)生對(duì)GIS專業(yè)的理解與熱愛，通過(guò)GIS課程實(shí)踐教學(xué)改革，為寧夏的GIS專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)起到了積極的作用。Reference：1李建松.地理信息系統(tǒng)原理M.湖北：武漢大學(xué)出版社，2006：1-15.2黨安榮，劉釗，賈海峰，等.面向應(yīng)用的高校GIS教學(xué)探索與實(shí)踐J.地理信息世界，2007，5（2）：9-14.3邊馥苓.我國(guó)高等GIS教育進(jìn)展特點(diǎn)與探討J.地理信息世界，2004，2（5）：16-22.4秦其明.中國(guó)高校GIS專業(yè)核心課程設(shè)置問題的探討J.地理信息世界，2003，1（4）：1-7