测绘类专业地理信息系统原理教学方法探讨

王继燕 王泽根 贾宏亮 李贞培

西南石油大学，四川 成都 610500

测绘是一门古老的学科，测绘类专业是培养测绘科学与技术专业人才的工程技术类专业，承担着培养测绘工程、遥感科学与技术、地理信息系统等专业人才的任务。1987 年，我国高校陆续开设大地测量与测量工程、摄影测量与遥感、地图制图与地理信息工程等测绘类相关专业，立足于地球空间信息科学与技术学科专业人才的培养。地理信息系统（GIS）阐述地理空间思维，从空间关系及其相互作用出发，揭示地理空间事物与地理空间现象的空间分布特征及动态变化规律，是一门以空间地理实体为研究内容和研究对象的学科，已经应用于日常生活各个方面，包括城市交通、生活消费、农业生产、水利工程、生态环境等各个领域，并成为测绘类专业的核心课程。地理信息数据及成果可视化展示等工作成功实现了空间数据采集、存储、组织、管理、分析、制图、应用等功能的运用，提高了测绘行业的工作效率，并保证了成果的规范性。高校在培养测绘类高素质专业人才的过程中，不仅需要加强GIS理论教学，加强地理信息系统原理课程思政教育，而且需要引导学生注重实验课程，将所学知识应用于实践，培养学生解决GIS相关问题的能力。

一、测绘类专业地理信息系统原理教学要求

地理信息系统原理主要介绍地理信息相关的基础理论、地理信息系统技术体系及其应用方法。鉴于教学目标、学生专业基础与背景的差异，与地理信息系统专业相比，测绘类专业的地理信息系统原理教学侧重于GIS 应用，主要要求学生能够掌握GIS 的基本理论和技术方法，熟悉GIS的主要应用领域和发展方向，熟练掌握GIS 软件的操作应用，能够利用GIS 解决实际问题，为从事GIS研究、开发及应用奠定理论与技术基础。

通过对地理信息系统原理课程的学习，学生应了解GIS的现状、发展与应用趋势，了解空间数据采集和输入输出、数据质量分析等数据处理理论，熟悉空间数据组织和管理的理论算法等，掌握常用的地理信息空间分析理论。同时，地理信息系统原理本身是一门实践性较强的课程，通过GIS的实验教学，测绘类专业的学生需掌握地理空间数据处理及分析、GIS产品的制作与显示、利用GIS进行空间分析及工程项目建模等技能，具备应用GIS解决相关科学问题及测绘项目问题的能力。

总之，地理信息系统原理作为测绘类专业的核心课程，具有较强的理论性和实践性。通过该课程的学习，测绘类专业学生不仅需要掌握地理信息系统的基本理论和技术方法，还需要具备利用GIS 解决实际问题的能力。

二、地理信息系统原理课堂教学模式多样化

（一）传统课堂教学

传统课堂教学目前仍是地理信息系统原理主要的授课方式，即以书本知识为本位，以教师教授为中心，以固定教案为依据，使用传统手段完成特定内容教学，并辅以板书、课堂提问、多媒体等相关教学手段。传统课堂教学模式下，教师可以通过对教学的组织管理完全掌控教学过程，帮助学生获取完整的知识体系。然而，传统课堂教学“重理论、轻实践”“重结论、轻过程”，片面强调书本知识以及教师的“教”，忽略了学生的“学”，学生只是机械地学习，即使掌握了客观定理及科学规律，也不能通过实践理解这些规律及知识来源的整个过程，很难灵活运用相关知识理论。譬如，在课堂上，教师单向向学生传输地理信息系统原理的基本概念、基本理论方法、产品的制作及展示等相关知识，以教师为主体，而学生则较为被动地接受教师传授的知识。这极大压抑了学生学习的积极性，很难激发学生对GIS 的兴趣和对地理空间相关问题的独立思考。

传统课堂教学的优点不容忽视，但其教学模式死板枯燥，忽略了学生的主体地位，削弱了学生学习的主动性、积极性及创造性。面对新兴的多样化的教学手段，当代高校教育应扬长避短，保留传统教学模式优势，同时引入多样化的课堂教学模式，以激发学生兴趣、培养学生的学习主动性及实践创新精神。

（二）创新的课堂教学

随着社会的发展、计算机的全面普及以及国家基础地理信息系统的建立，地理信息系统原理的教学在形式、方法和内容上都发生了巨大的变化。传统教学方法与多媒体、网络、视频等教学手段的深度结合，逐渐构建出多样化的课堂教学模式。多样化的课堂教学手段更具信息化、网络化，教学方法趋向个性化、适应化，教学内容显示出丰富化、时代化，创新的课堂从教学方法、内容、手段、组织、管理上都进行了深度变革。为了尽可能激发学生对GIS 的兴趣，增强学生分析和解决空间信息问题的能力，可在传统课堂教学模式的基础上，补充如下教学方法和手段，构建多样化、个性化的课堂教学。

1.研讨式教学。此方式指教师在教学过程中结合教学进展及课程特点设置探讨问题，鼓励学生通过分组或者个人方式收集资料，并利用课堂时间有计划、有目的地开展教学研讨活动，将课堂45 分钟交给学生，充分培养学生查阅资料、通过讨论获取知识的能力。教师在满足信息化时代GIS 的相关要求的基础上，针对地理信息系统原理课程教学的重点难点，按照教学进度设置不同的研讨式问题，鼓励学生小组内分工合作收集资料、寻找答案，督促学生在课堂上研究讨论问题并总结答案，让学生参与课堂教学，有计划、有目的地开展教学研讨活动，从而顺利完成教学任务。

2.启发引导式教学。此方式指教师在教学过程中，从学生思维角度用学生的语言提出学生能够听得懂且容易理解的问题，引导学生主动积极思考，并根据自己的兴趣，提出具有创新性或者较强实践性的解决方案，充分发挥教师在教学过程中抛砖引玉的作用。在地理信息系统原理课程教学过程中，可以列举GIS 在我们生活中应用的例子，鼓励学生提出问题，结合GIS空间分析理论，让学生积极参与案例思考，提出学生自己对GIS应用的理解，并督促学生通过自己的努力寻找答案解决问题，充分调动学生学习、实践的积极性。

3.研究式教学。此方式指教师在教学过程中，鼓励学生参与教师的科研项目或者学校资助的项目和活动，或让学生参与到校企合作的实际工程项目中，开阔学生的眼界，提升学生认识的高度，进而增强学生主动学习的动力。针对地理信息系统原理课程教学的特点，可以通过参与项目或者实践活动使学生了解GIS及其在现实生活中的应用，包括地理空间模型、地理空间数据库的建立，GIS 空间分析理论在日常生活、地质灾害、气候环境、城市建设等各方面的应用，使学生在项目研究或者实践活动进行过程中提高学习能力、培养创新意识。

4.翻转课堂。此方式指教师在教学过程中调整课堂和课下的时间，采取多元和开放式教学，突破传统课堂教师说、学生听的学习方式，让学生掌握学习决定权，以学生为主体，教师只针对具体问题与学生进行讨论、对学生进行辅导或为有问题的学生提供帮助。在地理信息系统原理的教学过程中，可以根据教学进度针对某一个地理信息系统原理知识点设置相应的话题。譬如针对GIS 的缓冲区分析，利用翻转课堂探讨缓冲区分析应用条件、应用领域、应用结果、应用成果展示，等等，促进学生对缓冲区分析的理解，激发学生学习缓冲区分析知识点的动力。

5.微课。此方式指教师在教学过程中针对某一个知识点，录制并播放课堂教学视频。微课因时间短、内容简单，呈现“碎片化”的优势，可以作为传统课堂教学较好的辅助教学资源。地理信息系统原理教师可以利用网络资源收集或者利用软件制作某一个知识点的视频，或者录制相关的实践操作视频，以帮助学生加深对理论和实践知识点的理解。

6.线上线下相结合。受新冠肺炎疫情的影响，各地高校加速了对网络线上教学模式的探索，通过网络平台进行课程教学已逐渐成为特殊时期的一种主流教学方式。各地高校纷纷推出网络线上授课，丰富的网络资源（图片、音频、视频、动画等）被最大化利用起来，各网络授课平台亦如雨后春笋般出现，慕课、雨课堂、超星、腾讯、钉钉等网络平台在众多高校教师教学过程中发挥着举足轻重的作用。然而，在高校教师利用各网络平台教学的时候，各种问题也层出不穷。例如：线上授课受网络稳定性以及学生是否有个人电脑、电脑配置是否能满足要求等客观条件的制约。同时，线上授课无法及时收到学生的教学反馈，较难开展实验案例示范教学等。因此，随着各高校线下教学的恢复，线上教学的主流地位也逐渐下降，线下教学重回历史舞台。将线上和线下教学结合起来，充分利用线上教学丰富的教学资源以及线下教学良好的教学反馈，可以避免枯燥无味的教学形式的弊端，实现课堂教学形式多样化。地理信息系统原理的线上和线下教学可在传统教学模式的基础上，利用各种网络资源，包括地理信息系统相关精品课程，引导学生了解并讨论GIS 相关的热门话题，学习GIS 相关理论知识，思考是否存在问题、如何解决现存问题、是否存在最优方案等。

三、地理信息系统原理课程思政教学

习近平总书记在2016 年全国高校思想政治工作会议上指出：“要把思想政治工作贯穿教育教学全过程”“用好课堂教学这个主渠道，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应”。因此，要将专业课程与思政教育结合起来。教师不仅要向学生传授专业理论知识，更要成为学生思想文化的引路人，对各门专业课程以及通识课程补充课程思政元素。地理信息系统原理作为测绘类专业的核心课程，要求学生能够掌握与地理信息相关的基本理论以及GIS 技术，全面了解地理信息产业，熟悉GIS的主要研究应用领域和发展方向，能够应用GIS去解决实际问题。由于该课程紧贴生产生活实际，思政元素切入点也较多。譬如GIS 基本概念以及国内外GIS发展状况、GIS相关学科与GIS功能和应用等知识点与生产生活息息相关。在学生全面了解GIS的同时，也要告诉学生我们国家测绘、地图服务、卫星导航定位、遥感等地理信息产业迅猛发展，已经基本形成由四大智慧城市群向周边辐射的产业空间格局，以增强学生的民族自豪感。

在补充地理信息系统原理课程思政元素的同时，也可尝试建立地理信息系统原理课程思政案例库。一方面，可以立足专业理论知识，结合地理信息系统原理课程特点，寻找思政元素切入点，收集典型案例。例如利用“我国常见的地图投影”这一知识点，向学生讲解我国投影系统的发展历史等，增强学生的文化自信。另一方面，可以收集专业相关素材，包括测绘前辈事迹、测绘技术发展情况、测绘行业现状等，深入挖掘地理信息产业所蕴藏的各种思政教育元素。比如在新冠肺炎疫情期间，GIS展现出辅助应对较大公共事务的能力；又如我国登山队成功登顶珠穆朗玛峰，顺利完成各项测量工作，振奋了全国人民的民族精神等。

四、注重地理信息系统原理实验教学

随着我国教育的全面改革，培养具有创新精神与实践能力的全面人才是当代教育的目标。实践出真知，要培养出高层次的复合型优秀人才，实验教学是必不可少的环节。实验教学模式灵活多样，目的是帮助学生提高自主学习及动手能力，引导学生更深刻地理解所学内容，帮助学生发现、思考、解决问题，开阔学生眼界，培养学生实践能力以及在实践中创新的意识。

测绘类地理信息系统原理作为一门工科专业课程，强调培养动手解决实际问题的能力，因此实验教学在该课程的教学中尤为重要，是不可缺少的环节。地理信息系统原理实验教学旨在帮助学生深入理解GIS的基本原理，掌握空间数据采集、存储、组织、管理、分析、制图、应用等方法，培养学生解决问题的能力。地理信息系统原理实验教学可以在理论课堂教学的基础上，结合相应的实验教学（如利用GIS软件实现空间数据的获取及编辑、处理、分析等），加深学生对地理信息相关理论知识概念以及方法算法的理解，引导学生自己去学习。应合理设置阶梯型实验项目，包括GIS 初识、数据采集、数据处理与管理、空间数据分析、空间建模知识，逐步引导学生从了解GIS软件到熟练掌握GIS软件，最后能够利用GIS软件解决测绘工作中所遇到的实际问题。

五、结语

空间信息获取、处理、管理与应用是测绘类专业的基本内涵，地理信息系统原理作为测绘类专业的核心课程，旨在加强学生空间信息工程理论和技术，培养其利用空间信息工程解决实际问题的能力。高校在开设地理信息系统原理课程、培养测绘类专业人才过程中，理论与实践教学均不可缺少。面对新兴的多样化的教学手段，本文进行了一些思考，以期能够为测绘类专业地理信息系统原理教学提供帮助。首先，在传统的地理信息系统原理课程教学模式基础上，引入多样化的教学模式，如研讨式、启发引导式、研究式、翻转课堂、微课以及线上线下相结合等多种教学方式。其次，补充地理信息系统原理课程思政元素，建立课程思政案例库，推进测绘类专业学生思政教育。最后，注重地理信息系统原理实验教学，合理利用多种教学资源，锻炼学生思考学习的能力，培养学生实践创新意识，为培养国家测绘栋梁之材做出贡献。