地理信息系统实验教学中的问题探讨
【摘要】地理信息系统教学过程中，其实践教学在整个课程体系设置中占有着重要的作用，是培养学生解决实际问题的有效途径。本文总结了目前地理信息系统实验课程教学中的三个问题：（1）对于专业软件的过度依赖；（2）实验教学缺乏特色；（3）学生缺乏主动性，并提出了相关的改进方案，以期达到提高地理信息系统教学和实验教学的效果的目的。
【关键词】地理信息系统 实验教学
【中图分类号】G633.55 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）09-0108-02
地理信息系统专业是一门极具有发展潜力的新兴学科，其实以地理学、数学和计算机科学为基础的，以相关的GIS数据采集方法、数据处理方法、数据表达方式和规划为内容的学科。目前其主要的课程设置包括：地理学、地图学、计算机科学与技术、地理信息系统基础、测量学、地理信息系统设计与应用、地理信息系统二次开发等[1]。而实验教学的安排通常是在其基础上结合成熟的GIS软件平台，在了解了相关GIS基本概念，学习了GIS的基本理论，认识了GIS的数据结构，掌握了数据采集、处理和编辑的基础上，根据实验需求进行缓冲区分析、叠加分析、地形分析、网络分析和地学是的模拟，加深学生对地理信息空间分析的认识，最终通过选址、土地评价、水文分析等加深学生的认识，使学生对GIS 数据的获取、分析与应用有一个较为完整的认识。目前，国内大量的高校都加设了GIS专业，同时招生的数量也在逐年增长，这样也造成了人才的激烈竞争[2-4]。然而，地理信息系统作为一个相对比较新的专业发展还不是很成熟，缺乏一个完整的可以借鉴的专业培养模式与方法[5]。本文对地理信息系统专业实践教学体系及教学内容的规划设计进行较详细探讨，以期对本专业人才培养和学科发展起到建设性作用。
一、 地理信息系统实验教学中存在的问题
目前，地理信息系统教学中存在的问题主要体现在以下几个方面：
1.对于专业软件的过度依赖
在地理信息系统的实验教学过程中，大多数高校还是基于ESRI开发的ArcGIS软件实行教学，该软件功能强大全面且运行稳定，无论是科研和教学都备受老师好评，在市场上也具有极高的占有率[6]。虽然该软件能满足现在GIS领域的大多数应用需求，但是由于该软件作为实验的主要平台，造成了教学赛对地理信息认识的局限性，学生对于地理信息实践的认识停留在对ArcGIS软件的操作认知上了，作为教学辅助的地理信息软件，成为了整个教学的主体，导致学生对地理信息系统的基础理论没有深入理解，地理信息的基本技能也仅仅停留在了ArcGIS软件操作的基础上，并没有理解地理信息专业课的本质。
2.实验教学缺乏特色
地理信息的应用体现在地理学、地质学、测绘科学、水利应用等多个方面，而不同的专业对于GIS的应用也是不一样的，虽然本身的地理信息系统的基本概念和基本理论都是一致的，但是对于不同的研究方向其所体现不同应用角度，比如空间分析中的缓冲区份分析，其在水利方面可以用来考虑流域的影响范围，在地理学的研究中用来研究环境污染的扩散区域，但是目前地理信息的授课很多是以基础授课为主，不能很好的将地理信息系统与专业相结合，这样学生的地理信息系统学习就与专业脱节，其学习的相关技能不能应用到学科特色的专业研究中。
3.学生缺乏主动性
在任何课程的学习中，其主题都是学生，而教师的教学的关键就是如何引导学生成为课堂的主体，尤其是在实验教学中，发挥学生的主观能动性，才是学生真正掌握好地理信息技能的关键。在整个实验教学的过程中，其教学环境不同于平时的理论授课，学生要把理论可学到的地理信息基本理论，通过地理信息软件以及编写相关的代码，来实现这些基本方法，从而加深对其基本理论的理解，这是一项手脑并用的实践活动。但是在实践过程中，学生往往过度依赖指导书，采用现成的数据，既定的方法和步骤去按部就班的操作，只重视实验的结果，而缺乏对过程的理解和关注，能难通过实验理解地理信息系统的基本理论。
二、地理信息系统实验教学的相关建议
针对上诉问题，本文提出了以下方法以期改善地理信息实践教学的不足：
1.采用多样化的手段和工作展开教学工作
由于目前地理信息系统教学中，对于专业软件的过度依赖，本文建议应在地理信息系统实践教学的过程中采用多样化的手段，弱化软件在教学中的作用，让学生仅仅把地理信息软件作为其学习和解决问题的工具，而不是学习的主体。同时在平台选取上，也应当采取多样化的软件平台，比如国内的MapGIS，SuperMap等安排实验的课程。对于同一个问题可采用不同平台结果，让学生的关注点从哪个工具实现该功能，转变为通过那些实验步骤实现了该功能。比如设置空间参考，地图配准，地图矢量化等，从利用不同软件的操作过程中，理解不同地理信息软件的优点和缺点，加深對于学科的理解。
2.从专业特色出发开展地理信息实验教学
老师在专业课程的教学中，如果没有做好科研工作，是不可能讲好这门课的，科研在教学的过程中占有着重要的地位，实验教学是地理信息系统专业教学的一种重要方式，如果该教学过程中与专业研究联系不紧密和实际问题脱轨，这样将会造成比较严重的后果。因此，这也要求现在的高校教授必须具备相关的科研能力，从科研的实际问题出发开展实验教学工作，通过实验教学，让学生的科研能力得到提高。比如地理信息统计分析中的空间插值，研究中利用空间分析的克里金插值等方式很容易把离散点的矢量数据栅格化，得到最终的结果。但是在实际应用着，气象数据的插值是一个十分严谨的过程，在获得了空间离散点数据之后，首先要采用探索性的数据分析方法检查数据，研究数据的特点，然后在选择时才采用哪种差值方式，并且对插值结果进行精度评价，才能最终使用。在这样的过程中，需要对学生进行科学的引导，从简单的地理信息系统方法，让学生了解科学的思路与方法，而不仅仅是让学生实现了简单的功能。
对于地理信息系统专业的学生来说，教学过程中要采用多学科普及的思想，将地理学、地质学、环境科学中的知识融汇到地理信息实验教学中去，而对于非地理信息系统专业的学生而言，则在教学过程中采用专业特色的思想，目的是深入挖掘地理信息技术在该专业领域的深入应用。
3.注重实验教学中学生的主动型
对于从高中进入大学阶段的学生而言，往往重视的是理论的学习，也缺乏来自实际科研问题中的压力，可能造成了对实验课的不重视，认为实验就是老师指导下完成指导书中的步骤，只在意结果，对于是否真正掌握和抱着无所谓的态度，缺乏主动性。要提高实验教学中学生的主动性包括两个方面：首先需要改变实验教学的常规模式，采用启发式教学，不直接给出实验步骤，而是通过提出科学问题，介绍科学问题给出解决方法，在老师的指导下完成具体的过程，教学过程中更加强调师生之间的互动以及教师的作用；然后就是改变实验课程的考核方式，增加实验课的考核的比重，激发学生的学习热情。
三、结论
地理信息系统专业作为一门极具有发展潜力的新兴学科，其实以地理学、数学和计算机科学为基础的，以相关的GIS数据采集方法、数据处理方法、数据表达方式和规划为内容的学科，其实践教学在整个课程体系设置中占有着重要的作用，是培养学生解决实际问题的有效途径。本文总结了目前地理信息系统实验课程教学中的三个问题，提出了相关的改进方案，希望将有助于地理信息系统教学工作的发展和提高实验教学的效果。
参考文献：
[1]汤国安， 周卫.“地理信息系统”课程的设计与实践[C]// 地图学与gis学术会议，2004：65-69.
[2]郑贵洲， 晁怡， 肖启芝. 地理信息系统课程教学研究与实践[C]// 创新与发展2006高校GIS论坛，2006.
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[4]李小根，张俊峰，孙大鹏.地理信息系统研发在教学实践中的应用[J]. 华北水利水电大学学报（社会科学版）， 2013， 29（1）：189-190.
[5]王小東，张刚.地理信息系统课程实验教学方法研究[J]. 测绘与空间地理信息， 2015（8）：4-6.
[6]刘学锋，陈波， 何贞铭，等.地理信息系统专业实践教学规划与设计[J]. 地理空间信息，2004， 2（3）：46-48.
天津师范大学教改项目：任务驱动方式的《GIS设计与开发》教学研究。