SCI论文（www.lunwensci.com）
摘要：文章首先分析了自然地理与资源环境专业GIS课程教学现状，然后阐述了自然地理与资源环境专业 GIS课程教学改进措施，包括线上线下教学相结合、合理应用教学软件、教学与科研相结合、以赛促学四个方 面，最后对自然地理与资源环境专业 GIS课程教学效果进行了评价。
地理信息系统(GIS)作为地理学的第三代语言[1]， 集计算机技术、测绘技术、遥感技术、应用数学、信息 科学和地理科学于一体，是地理空间数据采集、存储、分 析、管理、显示、传播和应用的高效平台。自 20世纪 80 年代以来，随着计算机技术的快速发展，GIS 得到了迅 速发展和广泛应用， 尤其是近年来随着云平台的发 展，云计算为地理时空大数据的收集、处理和应用提 供了更便捷的方法，而人工智能、三维建模、智慧城 市、智慧产业等技术的发展和应用使市场对 GIS 工程 技术人才的需求迅速增加[2-4]，同时也对 GIS 提出了 新的技术要求。我国 GIS 专业教育起步于 20世纪 70 年代，2000年以来我国高等教育 GIS 专业迅猛发展[5]， 与 GIS 专业相比，非 GIS 专业的教学内容偏向于专业 应用方面的数据处理[6-9] 。相对于市场 GIS 技术的快 速发展，GIS 类课程教学中理论教学缺乏新知识的融 合，教学内容较为传统，实践教学严重不足，学生实践 技能水平较低，同时，GIS 实践教学难以适应社会需求 和 GIS 应用性强的领域。因此，针对专业特色、生源质 量、人才培养方向与定位等对 GIS 相关课程做出调整， 将线上教学、线下教学和课后技能实践相结合，改变 以多媒体演示为主的课堂教授方式，导向教学法、目标 导向型分布教学法、探索研究型学习模式、科研项目 驱动教学等多元化授课模式被广泛应用[10-12]。
自然地理与资源环境专业旨在以自然地理与资 源环境的基本理论、知识和技能为基础，研究地球表 层特征及其变化、自然资源管理与环境保护相关问 题，培养能够从事生态环境保护与监测、环境公众教 育、环境影响评价、生态环境保护规划等方面工作的 高素质应用型和创新型人才。如何培养适应地方发展所需的地理复合应用型人才，是自然地理与资源环 境专业在地方高校发展和建设中面临的问题。GIS 课 程作为自然地理与资源环境专业的核心课程之一，教 学内容紧凑，理论知识集成度高，实践操作性强，在 软件系统操作、系统建立和维护、空间数据采集、数 据库建立、面向特定领域的数据分析应用等方面特别 强调学生的专业实践技能培养。基于此，本文试探讨自然地理与资源环境专业本科生 GIS 课程教学改革， 以期为促进地方高校自然地理与资源环境专业课程 建设提供参考。
一、自然地理与资源环境专业 GIS 课程教学现状
(一)学生基础较差，主动性和自觉性较弱
高考扩招导致多数高校的生源质量持续降低，与 多数地方高校相似，西南林业大学(以下简称“我校”) 自然地理与资源环境专业本科生多为本省考生，因本 专业招生时间较短，多数学生和家长不了解本专业培 养计划和毕业出路，高考多为调剂志愿，学生入学后 往往不了解本专业培养目标和就业方向，也不了解所 学课程的作用，对于作为专业核心课的 GIS 课程理论 教学和实践技能学习不够重视，因而缺乏主动学习的 兴趣和动力。
(二)教学时间安排不合理，不利于理论与实践 结合
自然地理与资源环境专业培养方案中，GIS 相关 课程包括地图学、地理信息系统、空间分析和技能实 践课，大部分课程教学存在理论课课堂教学效果不佳、 实践环节缺乏数据针对性和数据实操不足等问题。GIS 作为自然地理与资源环境专业核心课，部分学校将其 安排在大学三年级第一学期，与其他专业核心课前后倒置。比如，作为专业核心课程的环境监测课程安排 在大学二年级第二学期，其实习需用到 GIS 相关技 能，但大多数学生因没有系统学习过 GIS 相关理论知 识和技能，自然无法运用 GIS 相关技能进行操作。 另 外，大学三年级是学生参加各类大学生竞赛的关键时 间，GIS 作为专业核心技能课程因课程安排靠后而无 法为学生参加竞赛提供帮助，不利于学生将所学技能 与社会实践和需求挂钩，教学易脱离实际。
(三)教学课时较少，实践课时不足
我校自然地理与资源环境专业现行培养计划中， GIS 课程共 62课时，其中理论课 32 课时，实习课 30 课时，实习课与理论课分开安排。而 GIS 集理论性、技 能性和实践性于一体，理论与实践环环相扣，故理论 课与实践课分开教学往往难以保证教学质量。在理论 课教学时，诸多理论和公式较枯燥，不利于学生理解， 且教师仅讲解理论不进行实践操作，不利于学生理解 和记忆;实习课堂大多只根据实验教材中的每个实验 目的，讲解实验需要用到的数据和方法，学生只进行 实验内容的练习，容易导致学生知其然不知其所以 然。而理论课程与实践课程同时进行，又容易导致教 师不能按时完成教学任务。实习教学课时仅有 30个 课时，有限的教学时间内仅能满足 GIS 基础操作训 练，而无法对综合型实验和创新型实验进行设计，更 遑论采用实际数据进行实际操作训练。
二、自然地理与资源环境专业 GIS 课程教学改进 措施
自然地理与资源环境专业 GIS 课程理论课选用 “十二五”普通高等教育本科国家级规划教材，即汤国 安主编的《地理信息系统教程》。该书将地理信息系统 理论课内容分为概论(基本概念、组成、功能、发展和应用等)、地理空间数学基础、空间数据采集与处理、 空间数据组织与管理、空间数据结构、基本空间分析、 空间统计分析和地理信息可视化 8个部分，合计 32个 学时，如表 1 所示。理论课授课期间，教师充分利用慕 课和雨课堂，安排学生提前预习，而课堂讲解重点、难 点及学生课后学习过程中遇到的问题。
GIS 实习课程选用汤国安等主编的《地理信息系 统基础实验操作 100例》，实验用书分为基础编辑、高 级编辑、数据制图和空间分析 4 个部分，合计 100个 实验，一般而言至少需要 64个学时才能完成整本实 验教材的实验练习。 目前，本专业 GIS 实习课程仅为 30个学时，因而教师要挑选实验教材中的重点和难点 内容在实习课上进行练习，而对于较基础和简单的技 能训练，则安排在理论课讲授期间的课后进行练习， 并在上课时通过提问或让学生展示实验结果等方式 评价其学习效果。实习课教学内容分为ArcGIS 入门、 数据采集与处理、空间数据组织与管理、地图投影、空 间数据格式转换、基本空间分析、空间统计分析、地图 制作、综合实验，合计 30个学时，如表 2所示。因实习 教学课时较少，实习中会重点讲解难度较大的实验和 综合性实验，充分发挥学生的学习能动性，将理论课 和相关基础实验相结合， 而在进行相关理论课授课 时，教师会提前将实验用的标准案例数据发送给学 生，引导学生利用网络信息进行基础实验练习，以便 在实习课上有侧重地进行较复杂的技能训练。
针对 GIS 教学中普遍存在的问题，在收集资料和 教学效果调查的基础上，教师可将多种教学方式合理 应用于 GIS 理论教学和实验教学，从课程设计和教学 模式上对 GIS 理论课和实验课进行革新，进而让学生 掌握 GIS 操作技能，并将其应用于实践。
(一)线上线下教学相结合，充分调动学生的能 动性
GIS 作为自然地理与资源环境专业的核心课程， 其主要目的之一是培养学生的相关应用技能。对此， 教师将线上线下混合式教学模式引入自然地理与资 源环境专业 GIS 课程教学，有利于充分调动学生的能 动性，培养学生的主动思考和自主学习能力。教师和 学生作为 GIS 课程教学的主体，在线上线下教学中有 各自的角色和任务。具体而言，GIS 课程线上教学以课 前和课后环节为主。在课前环节，教师利用网络资源， 并结合学生的认知水平对教学内容进行筛选和组合， 从而有效备课，并在备课后发布任务导学案，引导学 生课前预习;在课后环节，教师可依托线上平台布置 相关作业，并将与基础实验相关的示例数据发送给学 生，引导学生巩固所学，并进行实践技能训练。GIS 课 程线下教学以课中环节为主，教师先解决学生课前预 习中遇到的问题，然后围绕 GIS 课程当节课相关理论 教学的重难点开展教学互动，在教学过程中可采用小 组讨论、任务导向等形式，重点讲解综合实验过程中 遇到的问题，激发和引导学生创新思维，借此培养学 生主动思考和解决实际问题的能力。
(二)合理应用教学软件，将 GIS 实验课与技能实 践相结合
根据自然地理与资源环境专业的培养计划和课 程设置，GIS 实验课侧重 GIS 技术方法、经典案例和市 场应用的深层次讲解。通常，为了让学生更易于理解 GIS 实验课教学内容，教师不仅会实施模块化教学，而 且会合理应用教学软件[13]。值得注意的是，GIS 实验课 选取的经典案例都来自生产实际，符合学生的认知水平，便于对学生相应的实践技能进行培养。当前，GIS 实验课以经典软件 ArcGIS 为基础，讲解地理信息系统 中空间数据采集、空间数据组织与管理、数据处理与 分析、空间分析、地图制作和综合实验等项目内容，在 学生利用练习数据进行训练后，在综合实验中教师要 引导学生利用实际数据完成实验。比如，设计“三维校 园”实习项目，在理论课讲授到地理信息数据来源时， 教师就可安排学生使用 GPS 或手机自带定位功能对 校园教学楼、食堂、宿舍等进行位置点采集，并在地图 上展示;在讲授空间数据采集时，教师可安排学生根 据校园高空间分辨率遥感数据绘制教学楼、宿舍、食 堂、道路等数据，并测量建筑物的高度;在讲授空间数 据库建立和管理时，教师可引导学生将采集的校园内各 面状要素的信息导入对应图形数据，建立图形和属性 数据的联系;在进行实验课教学时，教师要侧重讲解 “三维校园”建立的关键步骤，这样既训练了学生的思 考和动手能力，又能通过实训提高学生的学习兴趣。
(三)教学与科研相结合，教学中引入学科前沿
GIS 作为信息行业，以应用服务为引导，知识更新 十分迅速，因此为了培养符合市场需求的相关人才，教 师需关注学科发展动态与趋势，提高科研水平和创新 能力，将科研与教学紧密结合，用科研促进教学，实现 科学研究与教学工作的互促互进。 根据 GIS 课程教学 体系与特点，授课过程中教师在讲授基础知识的同 时，可引入最新行业发展进展和科学前沿问题与技 术，充实教学内容，提高学生学习的积极性。另外，根 据自然地理与资源环境专业课程设置要求，在进行多 学科综合实习时，教师需要在综合实习中设置相关的 GIS 实践内容，且需要学生完成相关调查和实验任务。
因此，在综合实习中设置相关的 GIS 实践内容时，教 师要注意定时更新，即选用符合新标准的科研项目和 专业实习项目作为GIS 实践内容，让学生充分了解 GIS 的用途，展示 GIS 的技能应用，帮助学生理解地理信 息系统应用的现实意义，以达到以研促学的目的，为学 生继续学习和就业奠定基础。
( 四)以赛促学，提高学生实际操作技能
目前，超图和 ESRI 等知名地理信息系统(GIS)软 件厂商定期组织或赞助系列 GIS 技能比赛，如 Su- perMap 杯高校 GIS 大赛、Esri 杯中国大学生 GIS 软件 开发竞赛、全国大学生 GIS 应用技能大赛、全国高校 GIS 技能大赛、地理信息技术与应用技能大赛、地图技 能和创新大赛等。作为地方高校教师，应将企业需求、 社会需求和专业需求相结合，鼓励和引导学生结合本 省或当前自然资源、社会热点问题，选择适当的数据 和方法参与相应组别的技能比赛[14]，培养学生利用实 际数据解决问题的能力，提高学生实际操作技能，这 样既能激发学生学习兴趣，又能开阔学生视野，让学 生充分了解 GIS 在自然地理与资源环境方面及在社 会中的应用。 例如，某省作为森林大省，经常发生森林 火灾，对此，教师可通过引导学生查阅某省植被分布 特征，结合植被指数等遥感数据信息，制作可燃物类 型或空间分布图;通过安排学生查询图书馆纸质资料 或网上资源，制作某一地区生物种类空间分布图，并 通过空间分析工具研究生物种类的分布与地形、气 候等环境因子的关系。
三、自然地理与资源环境专业 GIS 课程教学效果 评价
教学模式的实施需要评价，因此教师有必要将平 时考核、理论测试和实习相结合，对教学模式进行评 价，通过理论测试了解学生对 GIS 理论知识的掌握情 况，通过综合实习考查学生对于 GIS 应用的掌握程 度，同时结合学生提问的次数、问题的难易程度、学生 回答问题的情况、期末试卷成绩及解决问题的能力等 指标评价学生学习效果，进而总结教学效果。笔者对 2 年内所教的 200余名学生进行问卷调查，调查学生对 自然地理与资源环境专业 GIS 课程教学模式的满意 度，结果表明，所有学生均认同线上线下教学共同进 行，能提前预习理论课;80%的学生支持教师在课堂中 对课程的重点和难点内容侧重讲解、强化、延伸和补 充;90%的学生认为分模块进行案例教学强化实验内容，有助于加强对 GIS 的应用;60%以上的学生愿意参 加 GIS 大赛、科研项目和实习。
四、结语
GIS 是应用性和实践性都很强的课程，教师在该 课程中将线上教学与线下教学相结合，克服传统课堂 教学的弊端，并在线下课堂引入 GIS 国内外技术动态 与前沿，鼓励和引导学生主动参加科研项目和各类技 能竞赛，鼓励高年级学生假期参加专业实习，加强实 践练习，完善知识系统，可激发学生的创新思维能力。 同时，教师需要引导学生积极主动学习，关注 GIS 行 业的新技术和新问题，通过参加 GIS 竞赛提高自身创 新能力、团队协作能力和独立思考能力，并让学生理 解 GIS 在自然地理与资源环境方面的应用，充分发挥 GIS 课程作为本专业核心课程的作用，使自然地理与 资源环境专业学生更适应现阶段的社会发展需求，进 而提高人才培养质量，以达到学校专业建设为地方服 务的目的，并且引导学生在应用 GIS 的过程中发现问 题和解决问题，认识现阶段 GIS 的不足之处，以达到 促进 GIS 发展的目的。
参考文献：
[1] 陈述彭,鲁学军,周成虎.地理信息系统导论[M].北京:科学出版社,1999.
[2] 肖建华,王厚之,彭清山,等.地理时空大数据管理与应用云平台 建设[J].测绘通报,2016(4):38-42.
[3] 吴伶,刘美玲.大数据时代下《GIS 空间分析》课程内容建设[J].地 理空间信息,2022.20(2):162-165.
[4] 汤国安,董有福,唐婉容,等.我国 GIS 专业高等教育现状调查与 分析[J].中国大学教学,2013(6):28-33.
[5] 边馥苓.论我国地理信息产业、人才现状与存在问题[J].地理信 息世界,2009.16(5):29-34.
[6] 贾泽露.非 GIS 专业地理信息系统课程教学思考[J].测绘科学, 2008.33(5):230-232.
[7] 党安荣,刘钊,贾海峰.面向应用的高校 GIS 教学探索与实践[J].地 理信息世界,2007.14(2):9-14.
[8] 张加龙.林业院校非地理信息系统专业 GIS 教学的探讨[J].中国 林业教育,2013.31(3):60-64.
[9] 郝红科,赵鹏祥,毛晓利.林学专业“GIS 导论”课程教学改革初 探[J].中国林业教育,2020.38(2):59-62.
[10] 岳汉秋,吴楠楠,王世界,等.地理科学专业《GIS 应用》课程线上 线下混合式教学模式探讨[J].中国教育信息化,2021(24):40-43.48. [11] 吴红波.模块化和案例式教学在地理科学专业 GIS 课程实践中 的应用[J].测绘与空间地理信息,2018.41(12):20-24.27.
[12] 齐元静,张建军,史明昌,等. 自然地理与资源环境专业“三位一 体”特色课程体系的建设[J].中国林业教育,2015.33(4):38-41.
[13] 张春泉,张光伟.疫情下的 GIS发展趋势分析[J].现代测绘,2020. 43(3):16-18.
[14] 赵丽红,郭熙,罗志军,等.学科竞赛驱动下的 GIS 专业课“课程 思政”实践教学改革探索[J].教育现代化,2020.6(52):62-66.
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/jiaoyulunwen/61916.html
