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地理信息系统（简称GIS）是20世纪60年展起来的一门融计算机、测绘、遥感、应用数学、信息科学、地球科学于一身的综合性信息技术.21世纪随着互联网、3G、数字电视等技术的应用和发展,GIS的涉及面更广、渗透性更强、内容日趋丰富、适用性扩大.目前我国已有500多所高校开设了与GIS相关的专业和课程,200多所高校建立了GIS实验室.本文主要就三年制地理教育专业开设《地理信息系统》课程必要性、GIS教学存在问题以及教学改革等进行探讨.
一、《地理信息系统》课程开设的必要性
1.地学研究的重要手段
《地理信息系统》课程是许多地理学科的主干课程,GIS对整个地学界的研究手段与方法带来革命性的变化.GIS是综合处理和分析空间数据的一种计算机技术系统,它将地理空间数据与计算机技术相结合,采用模型分析、综合分析等方法,对资源环境、区域规划、管理与决策、灾害防治等方面的规划、管理、决策及研究提供决策支持.它发展之快、应用之广、影响之深刻是其它地理学科无可比拟的.目前,高等学校的地学类学科大都开设了GIS方面的课程,环境、地质、农业、林业、国土、规划等部门,对GIS也给予越来越多的重视.因此进行地理教学与研究有必要了解或掌握GIS技术.
2.21世纪人才培养的需要
21世纪最宝贵的是人才,培养掌握和应用GIS方面的人才是当前地理教学改革的一个重要方面,作为高等师范院校地理教育专业,我们培养的人才主要是面向21世纪的中学地理教师,而他们的使命又是培养21世纪的建设者,所以开设的课程必须具有代表性和说服力.
二、《地理信息系统》课程教学存在的问题
1.课程设置不尽合理
GIS是一门综合性学科,要求学生具有计算机、数学以及地学的相关知识,尤其是要开设《计算机基础》、《程序设计》、《高等数学》、《概率统计》等课程,但很多高校地理教育专业无法满足相应教师需求或无法安排足够课时,致使学生对《地理信息系统》课程部分教学内容很难接受.
2.软硬件设施不足
GIS是一门实践性很强的学科,实习时数在总课时中所占比例很大,因此在开设课程的同时,需要相应的GIS实验室.实验室所需设备不多,40～50台计算机组成的局域网、一台数字化仪、绘图仪及扫描仪完全可以满足教学和部分科研的硬件要求,软件方面目前用的较多的有中国地质大学的MAPGIS和美国的ARC/INFO系列软件.但在很多高校地理教育专业开设的《地理信息系统》课程都无法保证实践教学的软硬件设施,主要以理论知识传授为主,使得学生学习时枯燥乏味,缺乏和动力.
3.教学模式有待改进
在我国应试教育影响下,学生养成了被动的学习习惯,缺乏自主学习的能力和意志,从而造成专业学习的高分低能现象,高校地理教育专业教学也存在“灌输式”教育现象.为了21世纪人才培养的需要,应鼓励学生个性发展、自主学习,相应地,依据学科背景和专业特色,研究和实践新的考核模式势在必行.
4.学生层次不一
学生素质参差不齐,对计算机掌握程度不同,加上文理科学生思维方式以及学习兴趣等差异,致使统一的《地理信息系统》课程教学无法充分发挥学生主动性,教学效果不佳.
三、《地理信息系统》课程教学改革探索
1.善用多媒体技术
利用多媒体技术进行计算机辅助教学是现代高校教育普遍采用的形式.GIS的理论性和技术性要求学生不仅要掌握其理论知识,还要有丰富的实践经验,因此在教学中渗透实践课程非常必要.合理设置实践课程,与课堂教学穿插进行,使学生深入理解课堂教学中学到的有关GIS的基本理论、基本知识和基本技术方法,并熟悉流行GIS工具软件的使用、掌握软件开发与数据处理等技能.
2.实行多层次教学
根据学生素质差异和爱好,可以把学生分为基本理论、软件开发和软件应用三个层次,这种层次教学模式可以使不同能力的学生各尽所能,各有所获.学生自由分组,在共同完成基本理论课程学习后,以课题小组的形式各自完成任务.基本理论组以掌握GIS的基本理论、基本知识和基本技术方法等为主,主要是为了满足中学地理教学需求,考核方式为闭卷考核或提交学习笔记和GIS相关论文；软件开发组对学生计算机能力要求较高,包括GIS工具软件和GIS应用系统的开发,需增加上机实践的课时,考核方式为提交软件成果；软件应用组要充分掌握一至两种GIS专业软件的使用,并能用GIS专业软件解决和分析地理学中的一些问题,可以制作基本的图件,需增加上机实践的课时,考核方式为制作指定地理专题图.
3.提倡文理分科
地理学在高等教育中属于理科,授予理学或管理学学位.因此在地理学专业招生中,一般只招收理科生,但由于在高中阶段地理属于文科,为适应地理学科综合性和实用性发展的需要,2000年后,我国许多高校地理专业招生纷纷实行文理兼收,这有利于所培养的人才满足就业市场需要.但文理科学生在学习背景、学习方式、学习效果上的差异,使得传统模式的GIS教学无法满足全体学生需求.文科生在接受GIS相关知识上存在难度,但他们的地理基础好于理科生,为平衡这种差异,文理分科教学是最好的选择.
4.强化案例教学
哈佛大学在20世纪初创造了案例教学法,即围绕一定的培训目的,把现实生活中真实的情景加以典型化处理,形成供思考分析和决断的案例,通过独立分析研究和相互讨论的方式,来提高分析问题和解决问题能力.采用案例教学法,可以提高学生对GIS的兴趣以及应用GIS进行综合分析和解决实际问题的能力.实施地理信息系统案例教学,要通过若干个案例设计,把GIS基本概念和基本操作融合,形成一个有序的、多样的案例群,构建一个完整的教学过程,并突出案例的针对性、趣味性、完整性和实用性.
5.促进教学研结合
GIS是地学研究的重要手段和方法,让学生参与科研是培养学生能力、进行地学研究和思维的有效手段.学生对GIS的基本理论、基本知识和基本技术方法学习后,通过相关GIS项目的研究,让学生认识到GIS的重要性,激发其学习兴趣.在教与学中进行研究,在研究中进行教学.
高校地理教育专业以培养中学地理教师为主要目标,学制三年,《地理信息系统》课程作为专业选修课学时有限,在有限时间内充分调动学生学习主动性、积极性是进行GIS课程教学改革的主要目的.本研究所做的尝试和探索今后将在本校地理教育（专科）、地理科学（本科）以及开设《地理信息系统》课程的其它地学专业逐步实施并不断改进,期待培养更多更好的对GIS感兴趣的地理工作者.
基金项目：贵州省科学技术基金项目（黔科合J字[2011]2052号）；贵州省教育厅高校人文社会科学研究规划项目（12GH027）.