测绘工程专业“GIS原理与应用实验”教学探索

张龙其，郭云开，谢树春

（1.长沙理工大学交通运程工程学院测绘系，湖南 长沙410114）

测绘工程专业“GIS原理与应用实验”教学探索

张龙其1，郭云开1，谢树春1

（1.长沙理工大学交通运程工程学院测绘系，湖南 长沙410114）

结合当前市场需要、测绘工程专业特点及毕业生就业去向等因素，对GIS实验内容、实验教学方法等进行初步的改革与探索。教学实验表明,该方案不仅能提高实践操作能力，在巩固理论教学方面也有显著优势，可为相关专业的地理信息系统实验教学提供借鉴与参考。

测绘工程；GIS；教学内容；教学方法

传统的GIS实验教学方法，由指导教师选择实验GIS应用平台软件，准备相关实验数据,编制包含一系列详细操作的实验步骤及最终结果的实验指导书，学生根据步骤应用选定的应用平台依次完成后，与标准答案进行比对完成实验报告[1-10]。该方法通过一系列连贯的实践操作全面提高实践操作能力，但不利于突出重点，也不利于跨GIS应用平台的实践能力培养。GIS实验教学应该摒弃传统教学中固定平台、固定步骤、固定答案对学生思维的束缚。为此，从实验教学内容、教学方法、考核方式及教改实验情况等方面进行了全面探讨。

1 实验教学内容设置

GIS教学内容的设置要综合考虑市场需要、专业特点和就业范围等多因素。根据市场对地理信息人才的应用需求大致可分为数据处理型、基础建模和行业应用型人才[8]，市场上GIS人才要求类型对应能力要求（表1）。测绘工程本科毕业生在地理信息产业方面的工作内容多以空间数据的采集及处理、建库和制图等为主[2-4,6,11]。测绘工程专业毕业生多在交通工程施工、设计及管理等单位从事数据获取、施工测量、数据分析方面的工作。因此，GIS相关课程的目标以培养数据处理型人才为主，兼顾基础建模和行业应用型人才基础的培养。数据模型、数据采集、数据处理、数据管理、空间分析、数据表达与制图及WebGIS等，构成了我校GIS理论教学的基本内容框架[7,12-14]，实验教学内容应紧紧围绕理论教学内容开展。

结合其他院校课程设置情况，本实验课程共设计了13个上机实验，其中8个课内实验，5个课外实验（见表2）。课内实验以培养数据处理型人才为主，是测绘工程专业本科生的必修内容，以巩固GIS操作基本原理的理论教学为主要目标，强调具体处理操作的目的、方法、操作对象、相关参数、处理结果及应用范围的深入全面理解；每个实验设置3～5个简单的实验任务。课外实验采用传统的综合训练方式为主，以培养后两个层次GIS人才为主，是为在地理信息方向进一步发展的测绘工程专业本科生设计的，强调复杂问题实施方案的科学性和结果的正确性。

2 讨论式实验教学方法

把讨论式教学方法和GIS实验结合起来，提出以课堂分组讨论为主，简化实践操作为辅的GIS实验教学方法——讨论式GIS实验教学方法。该方法主要包括课前准备、课堂实验和课程考核3个组成部分。

1）课前准备：指导教师结合理论教学进度，选择实验教学知识点，组织设计实验目的、内容、相关操作步骤及思考题，准备必要的实验数据，撰写实验指导书。其核心是设置供学生讨论的思考题，主要包括：关于为什么、怎么做、效果如何等3方面内容。数据认知实验中思考题可包括：不同结构数据的信息量、基本组织单元、特点、各自的适用范围、不同情况下的结构选择及矢量数据属性结构设计问题等内容。其实践操作部分只设计了用ArcGIS或MapGIS等打开事先准备的校内栅格结构的扫描地形图、DEM、正射影像数据和矢量结构的地形图数据，进行放大、缩小、查询等有助于认知数据类型特点的一些操作。

表 1 地理信息人才类别及相关能力要求表

2）课堂实验：每个实验两节课（共计90 min），详细情况如下：①组织学生认真阅读实验目的，采用分组讨论、师生问答的方式使学生深刻了解本次实验的知识点（预计时间10 min），让学生明白即将进行的实验操作解决什么问题。②学生按照实验指导书完成所有任务，同组内学生完成相同功能时尽量采用不同的GIS软件平台、不同的参数设置，并就操作过程、结果异同在小组内部展开讨论，解答讨论与思考题（预计时间60 min），让学生熟悉怎么做及效果如何。③师生问答：教师就每个问题在全班范围内讨论，形成统一的认知（预计时间10 min）。课后撰写实验报告，简述实验步骤，并重点解答讨论与思考题，提交教师批改。

3）课程考核：采用课程成绩=报告成绩+课堂成绩+奖励成绩方案执行。报告成绩（满分30分）：教师根据报告的结构完整性、结论、回答正确性等进行评分；每次满分5分，其他酌情打分，报告缺失不全者，总分不及格。课堂成绩（满分40分）：每次课堂实验按时独立完成所有任务，无失误（3分）；积极参与讨论的为5分，其他酌情打分；迟到、旷课、早退、违反纪律0分。奖励分（满分20分）主要包括课外实验、课堂讨论等，详细情况如下：每次课堂实验中帮助其他同学的、积极讨论的突出个人（约10人），每人每次5分；独立完成课外实验，结果正确，每人每次奖励4分。

该方法的核心就是以课堂讨论为主，结合简化实践操作对知识点进行全方位深入探讨，以达到巩固理论教学和提高实践操作能力的目标。思考题没有标准答案，便于充分发挥学生的想象力，突破了传统教学中固定平台、固定步骤、固定答案对学生思维的束缚。

表 2 实验内容设置表

3 教学实验及总结

通过对长沙理工大学交通运输工程学院2013级测绘工程专业共90余名学生开设“地理信息系统原理与应用实验”的教学情况来看，该实验对学生地理信息应用能力的培养和空间思维的养成起到了良好的促进作用。学生普遍反映通过课堂实验的学习，在提高实践操作能力的同时全面深入地掌握了GIS功能基本原理，为解决实际生产问题打下了坚实的基础。课外实验综合多项功能，不仅复习了所学的知识点，也很好地培养了解决复杂问题的空间思维能力。学生的理论课成绩对比往届有明显的提升（表3）。同时发现，实验课成绩与理论课成绩呈现出明显的正相关（相关系数0.92），实验课成绩不及格的3个学生理论课成绩都在30分以下。这说明该实验方案和理论教学密切相关，确实巩固了理论教学内容。

表 3 GIS原理与应用”历年考试成绩统计表

讨论式实验教学有助于学生对所学知识点形成统一、全面、深入的认知，学生实践操作能力提高显著，积极性提高明显。学生实验过的功能处理操作理解全面，印象深刻，即使换用不同的平台软件也能做到心中有数。结合多年来教学实践，采用实验课后学生的学习积极性明显提高，课后交流明显 增多。总之，本GIS原理与应用实验教学内容设置合理，教学方法在提高学生兴趣、加强实践操作等方面具有一定的优势，对其他院校测绘工程专业GIS方面教学有一定的参考价值。

[1]潘励,艾明耀,胡庆武.卓越GIS工程师能力培养体系探索[J].测绘通报，2016(1): 142-145

[2]焦明连.专业认证背景下测绘工程专业建设研究[J].测绘科学,2015,40(11): 182-186

[3]赵耀龙,赵俊三,罗志清.浅谈测绘工程专业地理信息系统课程的教学[J].测绘通报,2002(5): 61-64

[4]黄世秀. 信息化测绘体系下GIS教学实践与思考[J].科技资讯,2011,253(4): 165-167

[5]姜友谊. 高校测绘工程专业GIS课程教学探讨[J]. 技术与创新管理,2012,33(5): 591-594

[6]周丽娜,谢树春. 测绘工程专业中GIS课程的教学改革探讨[J].地理空间信息，2007, 5(5): 124-126

[7]Korucu M G. GIS and Types of GIS Education Programs[J].Procedia - Social and Behavioral Sciences. 2012(46): 209-215

[8]张唯,刘修国,张剑波,等. 分类耦合式地理信息系统综合实验教学设计[J].测绘通报, 2016(5): 138-142

[9]杨克诚. GIS软件实验指导书[M].昆明:云南大学出版社,2009

[10]汤国安. ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程[M].北京:科学出版社, 2012

[11]许捍卫, 李浩. 测绘工程专业中地理信息系统基础课程的教学方法探讨[J].现代测绘，2005(2): 46-48

[12]张新长, 赵元, 张启春. 我国大学GIS课程教学改革的思考与研究[J]. 地理信息世界, 2003(4): 23-26

[13]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, 26(2): 9-14

[14]Napieralski J, Harbor J, Li Y. Glacial Geomorphology and Geographic Information Systems[J]. Earth-Science Reviews.2007, 85(1): 1-22

P208

B

1672-4623（2017）12-0113-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.12.037

2016-08-31。

长沙理工大学教研教改基金资助项目（JG1429）。

张龙其，博士，讲师，从事GIS应用与开发方面的教学与科研工作。