地球科学类专业地理信息系统课程教学中学生综合素质的培养

李晓燕

摘要：根据GIS目前的应用范围和发展趋势，阐述GIS在学生地学观、地学实践能力、综合分析能力、创新性学习能力等方面培养中的作用。结合教学实践，从教学内容、教学方法、教学模式等方面探讨了该课程教学中应该注意的一些问题，为GIS教学质量的改善提供借鉴。

关键词：地理信息系统；课程教学；综合素质

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）07-0172-02

进入20世纪90年代以来，人类社会正从工业经济迈向知识经济时代，一场以信息技术为核心的革命正在深刻改变着人类生活与社会的面貌，作为全球信息化浪潮重要组成部分的地理信息系统（简称GIS）的建设与应用日益引起科技界、企业界和政府部门的广泛关注。从数字北京到数字奥运，从数字地球到智慧城市，从大数据到云计算，无不需要GIS技术的支持。GIS是现代社会持续发展、资源合理规划利用、城乡规划与管理、自然灾害动态监测与防治等的重要技术手段，已成为地学研究走向定量化的最主要的科学方法之一。地理信息系统课程（GIS）是地理信息系统专业本科生的核心基础课程，也是地理、地质、测绘、资源、环境等相关专业重要的专业基础课程。据不完全统计，目前全国有140多个学校开设地理信息系统专业，更多的相关专业开设了地理信息系统必修或选修课程。地理信息系统课程在地球科学及相关专业中的应用越来越广泛，课程地位也越来越重要，其先进的高新技术和广泛的适用性激发了学生对该课程的浓厚兴趣。如何提高教学质量，提升教学效果，在GIS教学中渗透综合素质的培养，是一个重点需要考虑的问题。本文结合GIS技术性学科的特点，突出技术性学科课程中专业特点的渗透，探讨该课程的教学认识和体會。

一、GIS的学科特点

GIS是20世纪60年代发展起来的一门融计算机技术、测绘科学、遥感、应用数学、信息科学、地球科学于一身的综合和集成的信息技术。伴随着GIS应用的广泛性和各专业对GIS知识需求量的增大，GIS的课程设置及教学模式受到高度重视。深入理解GIS的学科性质是GIS教学改革及教学质量提高的前提。GIS具有学科交叉性，与地理学、测绘学、计算机科学和数学等传统科学关系密切。它既要吸取相关学科的精华，逐步形成独立的边缘学科，又将被相关学科所运用，推动它们的发展。GIS是一门技术引导的多技术交叉的信息空间科学，GIS不断地用新的技术和方法装备发展自己。由于GIS在形式上表现为软件，GIS学科的发展依赖于一定的软件技术基础。随着人们对空间信息需求量的增大，对GIS功能的要求也越来越高，集成化、智能化是必然的趋势，主要体现在GIS与遥感、GPS的集成（“3S”集成），GIS与专家系统的结合、GIS与GPS、CCD技术的集成等方面。同时，GIS来源于实践，应用于实践，是一门应用性非常强的以应用为目的的学科，实践教学的重要性在地理信息系统课程中已凸显并受到广泛重视。即GIS除了具有基础性和公益性特点，服务于科学研究和造福人类外，还具有实际应用并创造价值的广阔市场。

二、地球科学类专业GIS教学中学生综合素质的培养

1.地学观的培养。地理信息系统是关于空间信息的理论和方法的科学，虽然该课程重在地理信息理论和方法的研究，但由于地理信息系统是一种技术性学科，表现为软件的形式，具有一定的工具性，因而许多情况下被认为是一种单纯的软件或计算机学习。以GIS概念为例，许多学生、甚至长期从事地理信息系统教学的教师都认为地理信息系统就是一种绘图工具，把矢量化、数字化看成了GIS的全部功能，事实上，地学空间分析方法才是GIS的核心与精华。在实际教学中，要从课程内容中结合实例不断地渗透地学方法及其区域性、综合性的特点，使学生建立正确的学习态度，培养学生的地学观。

2.地学实践能力的培养。GIS具有很强的实践性，与其他学科相比在培养学生的实践能力方面有着更广阔的天地，担负着更重要的使命。和其他计算机类技术课程不同的是，GIS课程，不仅要学会理论、学会软件操作，更重要的是要学会联系实际，学会这些地学方法在具体解决问题时如何使用。地学实践能力是地球科学类专业学生综合素质能力的重要组成部分，没有以地学实践能力培养作为基础的GIS教育是一种“低能教育”，培养具有GIS基础理论、方法与应用技术的高素质综合型人才成为高校GIS课程的最终目标。

3.综合分析能力的培养。GIS最大的优势在于对多来源、多时态空间信息的集成与综合分析，较传统分析方法而言，具有宏观性、动态性、综合性的特点。用地理信息系统进行分析问题时，会涉及到诸多因素及学科，通过各要素之间关系的分析与情境模拟，可以对野外实践和各学科的实践教学起到辅助作用，从而达到培养学生综合分析能力的作用。

4.创新性学习能力的培养。创新性学习一直是我国教育教学的一种理念，包括清华大学、北京大学、吉林大学等在内的一些综合性大学都先后开展了创新性学习在本科生教育中运用的探索。“工欲善其事，必先利其器”，GIS以其先进的手段、高度的综合性、广泛的适用性，为学生进行创新性学习与研究提供了基础。GIS课程学习中，要重视培养学生分析问题、解决问题的能力，可以通过多种情境模拟，展示学生自己的思维，并将思维与创新意识结合起来，培养学生的科研能力，为学生主观能动性的发挥提供了广阔的空间。

三、教学实践探讨

鉴于GIS课程性质及其学科特点，实践教学中应该注意以下问题。

1.注重GIS课程学习中应用实例的分析。在实例分析时重点讲解GIS技术的科学性、综合性。实例分析以任课教师近年来主持或参加的科研项目为素材，其优点在于能够更好地把研究中的细节问题讲清楚，而不是局限于照本宣科。实例讲解时，不仅让学生了解和掌握该学科的发展动态，还要注重收集矿产资源、生态环境和综合应用等不同层次、不同领域的研究成果。这有利于学生掌握GIS技术在专业中的应用状况，起到触类旁通的作用。

2.处理好GIS理论与上机实践的关系。在技术类课程中，学生通常比较重视上机的内容，认为理论的内容无足轻重，只要会上机操作就可以了。但实践需要理论的指导，如果不懂原理，就相当于“无源之水、无根之木”，很难透彻地理解操作过程，达不到举一反三的效果。如果只死记硬背原理和方法，不进行实际上机操作，就失去了地理信息系统技术性、实践性、应用性的特点，失去了课程设置的意义。

3.鼓励学生多途径解决问题。GIS是一种空间分析的技术方法，对任何问题的解决，其方案都不是唯一的。如我们在进行缓冲区与叠加分析综合练习时，学生们自己提出的方案就有四种，通过一个问题多种方案的训练，能够培养学生善于思考、勤于动手的习惯。

综上所述，GIS技术的综合性不断提高，趋向于集成化发展，其综合应用的领域不断推广，从而决定了GIS课程是一门动态很强的课程。这对任课教师的知识更新能力提出了挑战，同时，也为地学类学生提供了较好的发展机遇。

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