“地理信息系统原理”课程教学改革与探索

刘赛艳 解阳阳，2

1.扬州大学水利科学与工程学院 江苏扬州 225009；2.扬州大学现代农村水利研究院 江苏扬州 225009

一、概述

“地理信息系统原理”是水文与水资源工程专业的学科基础课，兼具理论性、实践性和技术性，主要介绍地理信息系统的基本原理、基础理论及应用方法。通过本课程的学习，学生能够理解并掌握地理信息系统的基本理论和技术方法，掌握空间数据库的理论和相关技术、空间分析的原理与分析方法。笔者采用的教材是由华一新、张毅、成毅等老师编著的《地理信息系统原理》第二版[1]，相关的参考教辅资料为康玲主编的《理信息系统原理与应用》(高等学校水利学科专业规范核心课程教材·水文与水资源工程)。笔者根据近年来的教学实践过程，根据课程特点和教学现状，深入思考并探讨了该课程教学改革工作面临的主要问题和解决途径，以期有效组织课程教学、激发学生学习兴趣、积极提升教学效果，并为严峻复杂形势下[2]的同类课程改革创新提供一些参考和借鉴。

二、课程特点

“地理信息系统原理”是一门典型的交叉性学科，综合了地理学、计算机科学、数学、测绘学、地图学、管理学、信息科学等多学科的知识，因此只有在对相关课程或学科有一定了解的基础上才能够更深刻地理解本门课程[3]。课程内容覆盖面广(如下表1所示)、知识点多、理论性强，涉及较多的概念和专业术语，由于这些概念和术语之间通常关联性较弱、学术性较强，尤其很多概念或术语都是由英语直译过来的，因此不易被理解和掌握，在相当程度上打击了学生学习的积极性。比如，第3章中地理空间数据的概念模型有：对象模型、场模型和网络模型。场模型中的“场”在汉字中往往表示为“场所、场地或某一个过程”，但是在该门课程中：场模型表示把地理空间中的现象作为连续的变量或体来看待，如大气污染程度、地表温度、土壤湿度、地形高度以及大面积空气和水域的流速和方向等。不能直观理解为某个场地的模型或者某个模型运行过程，相较而言，此概念较为晦涩难懂。整门课程中诸如此类的概念和术语较多，不仅加大了学生理解课程的难度，而且容易打击学生的自信心，削弱学生的学习兴趣。

其次，课程抽象性较强，内容相对松散，章节自成体系，内在逻辑不明显，进一步加大了教学的难度，导致难以实现知识的内化。此外，课程内容复杂且较深，比如地图投影变换、坐标转换模型、数据编码方式、空间数据处理等，往往存在着较多复杂难懂的公式和逻辑推理，综合性和理论性都较强，这就要求学生必须具备扎实的基础知识和较强的理解能力，才能够将抽象的原理与实践应用贯通起来。

此外，该门课程虽然为水文与水资源工程的学科基础课程，但是涉及水文与水资源工程专业相关方面的知识和技术较少。如下表所示，课程仅在第9章简单地介绍了地理信息原理在水文及水资源领域的应用，在课时紧凑的情况下，想要深入讲解一些相关知识和应用，也显得心有余而力不足。这就导致理论知识和实践应用存在“两张皮”的现象，即理论不能较好地指导专业相关实践活动，实践也不能进一步促进理论知识的消化和吸收。如果要达到课程目标和学习效果，就需要学生花费更多的课外时间去进一步了解和学习，也进一步反映和说明理论课程效果不能达到预期。

课程教学章节和教学内容表

三、课程线上线下教学现状

(一)课时设置不合理，重点难点不突出

根据扬州大学水文与水资源工程专业培养方案，“地理信息系统原理”课程理论教学为32学时，而这其中还包含两次教学实验课。一是课程内容多且杂、课时却相对较少(见上表)，课程重点难点不突出，也没有相对多的时间理解消化，只能囫囵吞枣一带而过。二是这门课实践性和技术性很强，仅仅依靠有限的课堂讲解和屈指可数的教学实验课程，难以满足学生学习的需求，理论与实践不能紧密结合，也使得抽象的理论教学效果受到一定的影响。三是实验教学中，课程多是通过屏幕共享方式、直播课堂或者播放相关视频演示，然后同学们只需要根据实验手册，进行简单操作即可，不涉及到进一步地探索和深入学习；尤其是线上教学期间，不能进行现场指导，无法保证实验教学效果，对提高学生相关技能和综合能力有一定负面影响。

(二)课程教学方法单一，教学资源更新不足

“地理信息系统原理”课程教学主要采用传统的课堂讲授法进行授课，学生自主思考、自主学习意识较弱。作为一门实践性和技术性较强的课程，机械式的教学、枯燥无味的理论知识以及简单的演示实验往往难以实现学生对知识的融会贯通。其次，除了课堂教学和专门的答疑时间外，师生间互动性不足。尤其是线上课程隔空教学，课堂节奏比较单一，导致师生之间、学生之间、同伴之间无法有效交流互动，学生不能深入思考。课程结束后，师生间也大都是简单互动，无法了解具体的学习状况。因此，学生学习积极性不高，难以达到理想的教学效果。第三，随着地理信息技术发展迅速、更新换代快，学科前沿知识呈爆炸式增加，然而“地理信息系统原理”课程沿用的多是“十五”或“十二五”时期的教材，教学内容更新明显不足，导致所学知识与应用实践脱节，不利于学生今后发展。

(三)师资队伍建设不足，难以保证教学效果

“地理信息系统原理”课程师资队伍主要由青年教师组成，教学实践和教学经验不足，往往使得他们对课程教学难点和重点把握不全面。其次，作为一门学科基础课程，承担教学任务的教师不乏非地学专业出身的青年教师，本身地学知识背景的不足，使得他们对于课程的认识多停留在学习层面，加之缺乏工程实践经验，往往会陷入照本宣科的理论教学境地。尤其是线上教学缺乏和学生面对面的交流和互动，进一步加剧了课堂教学的枯燥无味，从而导致学生参与性和积极性不高、教学效果差。

(四)学生功利性的学习观，导致课程学习的重视度不足

现今00后的大学生是伴随着互联网的发展而成长的新兴一代。研究表明[6]，受互联网普及和传播的多元文化影响，00后的大学生具有发散、形象、直觉等的新思维模式。同时，受应试教育的影响，他们的学习动机往往具有较强的功利性和现实性[5]，加之就业压力的影响，导致学生们的学习动机大多与近期目标相关联，比如顺利通过课程考试、获得奖学金或荣誉称号、顺利毕业或就业，缺乏对学习的长远规划。这也使得同学们对枯燥无味的理论教学产生不良情绪，课堂抬头率不高，多沉迷于短视频或社交媒体。尤其是线上教学期间进行隔空学习，很多同学虽然在上网课，但是缺乏对课程学习的重视程度和严谨性，大都抱着考前突击学习，课程顺利通过即可的学习态度，缺乏对课程重要性的理解和长远规划，难以达到理想的课程教学目标。

四、改革的措施和方法

针对“地理信息系统原理”课程教学现状，提出以下改革措施和方法：

(一)调整教学计划，合理安排教学内容

调整教学计划，合理安排教学内容主要包括这两个方面的改进。第一，根据教学效果，合理安排理论教学和实践教学环节，同时修改教学大纲，增加专门的课程设计环节。将理论教学和实践教学有机结合、适时穿插，让学生在实践过程中深化理论知识的理解，提高学习效率、提升教学效果。第二，根据课程定位，厘清课程与其他专业课之间的关联性，梳理知识架构，突出教学重点难点，尤其注重地理信息系统在水文及水资源领域的应用和实例分析，比如可设置流域水系提取、流域空间分析等相关教学环节和实验环节，让同学们实际操作，加深学生对专业知识和课程应用的理解，充分发挥课程在专业人才培养中的作用。

(二)丰富教学手段，优化考核模式

突破传统教学模式，充分发挥多媒体教学优势，结合专业图片、音频、视频等影像资料，丰富教学手段，增加“地理信息系统原理”课程的趣味性和艺术性。同时，引导学生收集和阅读相关文献资料，分享并展示对课程相关内容的理解和看法，课堂内外注重学生创新思维的锻炼，真正做到以学生为中心，提高学生学习自主性，提高学生创新能力。其次，还可以根据00后大学生的思维活跃的特点，开展“翻转课堂”等教学实践，鼓励同学们自己动手搜集相关材料，并对某个章节的内容进行讲解，不仅可以激发同学们的学习兴趣，还可以提升同学们收集材料以及当众讲演的能力，达到以讲促学、以讲促教、以讲促内在提升的积极效果。第三，课程结束后，还可以请同学们参与相关教学反馈调查，请同学积极建言，为课程的讲解提供自己的思路，也进一步促进教师思考，如何有效教学过程。此外，要优化考核方式，注重综合素质考核。例如，课程考核方式可以采用“平时到课率+课程笔记+课后习题+实验操作演算+课程个人展示(表现)+期末闭卷考试成绩”相结合的方式，最终通过加权平均得到学生课程成绩。既保证了到课率，又考查了学生理论和实践知识掌握程度。

(三)加强师资队伍建设，更新教学内容

首先，可以通过组织观看教学比赛视频、青年教师试讲课、老中青教师结对指导以及教学过程中教学督导巡视等手段，积极提升青年教师教学实践、丰富教学经验。其次，实施“走出去”和“引进来”双向政策：加强院校交流、共享教学经验、探讨教学改革方式，并且引进相关地学专业人才，促进课程师资队伍建设。再次，积极组织教学团队开展相关教学研讨，把握课程最新发展动向、及时更新教学内容。第四，深入挖掘课程思政元素[4]，大力开展“地理信息系统原理”课程线上线下(Off-Line to On-Line，O2O)混合教学模式[5]，积极应对严峻复杂形势下可能面临的教学困境，提升教学效果，促进培养德智体美劳全面发展的高素质人才。

结语

青年兴则国家兴，青年强则国家强，青年成长则国家成长。严峻复杂形势时期，如何提高教学质量、保证教学效果、培养高素质人才是高校教育面临的主要困境。作为高校教师，不仅要清醒地意识到课程教学面临的问题，积极探索并提出相应的改革措施，同时也要不断学习，更新专业知识，提高个人教学和科研水平，积极践行为党育人、为国育才的使命。