高校实验教学不同指导方案对比分析

窦长娥，费鲜芸

(淮海工学院测绘工程学院，江苏连云港222005)

高校实验教学不同指导方案对比分析

窦长娥，费鲜芸

(淮海工学院测绘工程学院，江苏连云港222005)

高校实验教学是启发学生创新能力的有效途径，但目前普遍存在实验指导过细、学生依赖性强、思考空间较少的问题，与教学改革方向和教学规律不符。以《GIS原理与应用》课程实验为例，设计了2种不同的实验教学方案，经过实践和对实验效果的问卷调查，最后通过对比分析发现，在实验教学指导方面应该精简指导书的内容并加强现场指导，这样才会给学生更多的思考空间，提高学生对实验的积极性和主动性。

实验教学；指导方案；启发式教学

目前的教育教学改革提倡全面加强大学生素质和能力培养[1]，以培养学生的创新精神和实践能力为重点，启发式的教育教学是实现创新能力培养的有效途径之一[2-4]。在高校的教育教学中，更为提倡的是启发式教学方法[5-7]，使学生的创新思维能力、独立思考能力和动手能力得到提高，而在目前的实验过程中教师给学生提供了详细的实验指导书，造成学生对实验指导书的依赖程度比较大，对实验过程并没有进行积极的思考，只是依葫芦画瓢，实验教学的学习效果不明显，不利于进行启发式教学。因此，笔者针对《GIS原理与应用》这门课的地图数字化（配准、矢量化）实验，设计了 2种不同的实验指导方案，并就不同实验方案的教学效果进行对比分析。

1 实验设计

此实验的目的是利用影像配准（Georeferencing）工具进行影像数据的地理配准和编辑器的使用（点要素、线要素、多边形要素的数字化）。根据现有条件，笔者设计了2种实验教学方案，分别对2个平行班进行实验。实验之前，学生已经熟悉了实验所采用ArcGIS软件的基本操作。

1.1 实验方案一

告诉学生明确的实验目的和具体要求，并提供详细的实验步骤指导书。

1）地形图的配准——加载数据和影像配准工具。所有图件扫描后都必须经过配准，对栅格图进行检查，以确保矢量化工作顺利进行。具体操作为：①打开ArcMap，添加“影像配准Georeferencing”工具；②把需要进行配准的影像map.tif增加到ArcMap中，会发现“影像配准”工具栏被激活。

2）输入控制点。在配准中需要知道一些特殊点的坐标。通过读图，可以得到一些控制点——公里网格的交点，然后从图中均匀选取几个点。一般在实际情况中，这些点应该能够均匀分布。具体操作为：在“影像配准”工具栏上，点击“添加控制点”按钮，在扫描图上精确地找到相应控制点，再点击鼠标右键输入该点的实际坐标。利用同样的方法，在地形图上增加多个控制点（大于7个），输入控制点的实际坐标，点击“影像配准”工具栏上的“查看链接表”按钮。需要注意的是在链接表对话框中，点击“保存”，可以将当前的控制点保存为磁盘上的文件，以备使用；检查控制点的残差和均方差（RMS），删除残差特别大的控制点并重新选取控制点，转换方式设定为“二次多项式”。

3）设定数据框的属性。增加所有控制点，并检查RMS后，在“影像配准”菜单下，点击“更新显示”。执行菜单命令“视图”—“数据框属性”，设定数据框属性。在“常规”选项页中，将地图显示单位设置为“Meters”。在“坐标系统”选项页中，设定数据框的坐标系统为“Xian_1980_Degree_GK_CM_102E”，与扫描地图的坐标系一致，更新后变成真实的坐标。

4）校正并重采样栅格生成新的栅格文件。具体操作为：①在“影像配准”菜单下，点击“校正”，对配准的地形图根据设定的变换公式重新采样，另存为一个新的栅格文件；②加载重采样后得到的栅格文件，并将原始的地形图文件从数据框中删除。

接下来的数字化工作是对此配准和重新采样后的新地形图进行操作的。通过以上的操作已经完成了配准工作，下面将使用配准后的新地形图进行分层矢量化工作。

5）分层矢量化，即在ArcCatalog中创建一个线要素图层，具体操作为：①打开ArcCatalog，找到指定目录单击鼠标右键，在“新建”中选择“个人Geodatabase”，并修改数据库的名称（例如 test.mdb）；②为该数据库创建新的要素类，首先创建一个“等高线”要素类来存储等高线要素，即右击“test.mdb”，在“新建”中选择“要素类”，再输入创建要素类的名称“等高线”，点击“下一步”，选择Shape字段，然后在“几何类型”中选择“线”；③在“空间参考属性”对话框的“坐标系”选项页中，选择合适的坐标系统，如Projected Coordinate Systems-Gauss Kruger-Xian 1980-Xian_1980_Degree_GK_CM_102E.prj。在“X/Y域”选项页中为数据定义存储的空间范围，该空间范围不仅要考虑当前纸质地图的空间范围，还要考虑将来工作中可能出现的最大空间范围，为确定该区域XY最大值和最小值，可切换到 ArcMap中，点击“绘图”工具栏上的“矩形框”按钮，在地图显示区中画一个矩形，使该区在更大范围内包含已配准的影像图，右键选中该矩形框，将填充色设置为“无”。由此为创建的要素类定义了正确的坐标系统和空间范围。④为该数据创建新的属性字段“高程”，类型设置为“Float”，用来存储等高线的高程值；⑤点击完成，这样就创建了一个线状的要素类。

6）从已配准的地形图上提取等高线并保存到“等高线”要素类中。具体操作为：①在ArcMap中，将新建的线要素图层加载到包含已配准地形图的数据框中，保存地图文档test.mxd；②打开“编辑器”工具栏，选择已创建的“等高线”要素类，执行“开始编辑”命令；③将地图放到合适的比例下，从中跟踪一条等高线，并根据高程点判读其高程，输入该等高线的高程值；④进一步练习线要素的其他操作，如线段的合并、分割、编辑顶点等操作；⑤参考上述步骤，从地形图中提取多边形要素（如居民地），并进一步熟悉多边形要素编辑的相关操作。

1.2 实验方案二

告知学生明确的实验目的，但只给出精简的实验步骤，由学生自己完成操作。

1）在ArcMap中，地形图的配准——加载数据和影像配准工具Georeferencing；

2）利用“添加控制点”工具，输入控制点；

3）设定数据框的属性，单位选择“Meters”，“坐标系统”设定为“Xian_1980_Degree_GK_CM_102E”；

4）校正并重采样栅格生成的新栅格文件；

5）在ArcCatalog中，分别创建线、面要素图层；

6）在ArcMap中，从已配准的地形图中提取等高线、居民区，并分别保存到已创建的线、面要素类中。1.3 不同实验指导方案的对比分析

此次实验完成后，对2个班的学生进行调查，调查题目如下：

1）脱离实验指导书，此次实验你是否能够完成？A：是；B：否；

2）实验过程中，是否遇到问题？问题是否得到解决？A：是；B：否；

3）实验过程中，你自己有没有动脑进行思考实验的操作步骤？A：是；B：否；

4）对于完成此次实验，你是否有积极性和主动性？A：是；B：否。

2 结果分析

对平行班的调查结果，选择“是”所占的比例如表1所示。

表1 实验调查结果选择“是”的比例

从上述结果中可以看出，对于写出详细实验步骤的方案一，整个实验过程是由学生被动完成的，如果学生脱离实验指导书，则不能独立完成实验。而且在实验过程中，学生几乎不会遇到什么问题，不需要去考虑为什么要这么做，只是按照详细的实验步骤来操作，机械地完成整个实验过程。当学生完成实验之后，收获可能很小，即使学生都记住了这个实验过程，但是如果稍微修改一下实验的要求，他们可能就不会做了。这种教学方式只是将“是什么”教给学生，而学生不知道“为什么”，也不懂得学了以后该“怎么做”，同时，学生对这样的实验不感兴趣，觉得枯燥无味。

对于只给出精简步骤的方案二，突出了学生的主动地位，需要学生自己动脑考虑怎样实现的问题，即在做整个实验的过程中，必须首先要知道需要做什么，然后再找出怎么来实现的问题，虽然整个过程可能会花费很长时间，而且会遇到很多问题，但是通过自己动脑来思考或者询问指导教师使得问题得以解决，这样，学生不仅仅学会了这一个实验，而且懂得了“是什么”、“为什么”、“怎么做”的问题，同时可以做到举一反三，提高了学生做实验的积极性和主动性。

3 结 语

目前高校教学提倡的是启发式教学，对学生进行素质教育[7]，要实现实验的培养目标，达到提高学生综合素质的教学目的，其关键在于实验教学方法的改进。通过以上的实验对比，笔者认为在实验教学指导方面，应该在提出明确实验目的和具体要求的同时，不进行实验步骤的详细讲解，同时精简实验指导书的内容，只是做一些必要的引导和提示，加强实验的现场指导，而不仅仅依靠实验指导书。在实验过程中，突出学生的主体地位，给学生更多的思考空间，使得学生由“要我学”转变为“我要学”，提高学生学习的积极性和主动性。

[1] 段小林.探讨启发式方法在JAVA实验教学改革中的应用[J].重庆职业技术学院学报,2007,16(4):37-38

[2] 邱元美.浅论启发式教学[J].彭城职业大学学报,2000,15(1): 52-53

[3] 余静静.高校实验教学方法改革的探讨[J].中国集体经济, 2008,7(4):130-131

[4] 周曦.浅谈启发式教学及其实施途径[J].当代教育论坛,2011 (1):48-49

[5] 李景信.启发式教学原则与高校教学方法改革[J].广东培正学院学报,2007,7(1):70-74

[6] 吴翊.启发式教学再认识[J].中国大学教学,2011(1):67-68

[7] 孔滨,孔静.关于高校实验教学方法改革的探讨[J].科技信息,2010(26):524-526

[8] 杨光绪.改革实验教学方法提高学生综合素质[J].重庆师范学院学报:自然科学版,1999(16):18-21

VariousGuidelines ComparisononExperimentTeachinginColleges

by DOU Chang'e

Experiments teaching is an effective way to inspire innovation ability of students,however,there are some problems which disagree with the direction of the educational reform and objective laws of teaching,such as too detailed guide,too great dependence,less thinking space.Taken experiments in the course of Principles and Application of Geographic Information System for instance,this paper designed two different teaching plans.After its practice and questionnaire survey,the comparison result shows that instruction manual should be compressed,and on-the-spot guidance should be strengthened,which can expend thinking space for students,and enhance enthusiasm and initiative of students.

experiment teaching，guideline，heuristic teaching

2012-04-13

项目来源:淮海工学院自然科学基金资助项目（2010150042）；淮海工学院高等教育科学研究立项课题 (GJ2011-12)。

P208

B

1672-4623(2012)06-0174-03

窦长娥，硕士，主要研究方向为地理信息系统的应用开发及教学。