人文地理与城乡规划专业地理信息系统课程实践教学改革研究

周龄 于凤永

摘 要：地理信息系统课程作为一门应用性较强的学科，需要加强实践教学，以提升学生的实践能力，培养出具有多元化素质的应用型人才。本文以赤峰学院人文地理与城乡规划专业为例，深入探讨了地理信息系统课程的教学情况，通过优化课程结构、梳理教学资源、分析实践教学重点、创新实践教学模式、结合教学研究构建应用实践教学环境以及探索思政教学内容等方面的探讨，为人文地理与城乡规划专业地理信息系统课程的改革提供有力的指导。通过加强学生的实践性和创新性，可以显著提升以培养应用型人才为目标的地方本科院校的就业率。

关键词：地理信息系统课程；实践教学；赤峰学院

中图分类号：G642.423  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2024）04-0082-05

作为一所综合性本科高等学校，赤峰学院正在加快应用转型的步伐，积极探索新的机制，建立高校、行业、企业和科研院所之间的联合培养模式，以提升人才培养质量，推动学院高等教育体系的改革，为社会发展做出更大的贡献。

赤峰学院资源环境与建筑工程学院拥有10多年的历史，目前设置地理学、人文地理与城乡规划、人文地理学与城乡规划（AISEC）、土木工程、土木工程（ISEC）、建筑环境与能源应用工程6个本科专业，地理信息系统课程是其中部分专业的核心课程，也是学院课程的重要组成部分。地理信息系统是一门融合了地球科学、信息科学以及其他前沿领域的综合性学科，它不仅可以帮助我们更好地了解自然环境，而且还能够提供实用的技术支持。它广泛应用于资源勘探、环境监测、城市规划等领域。2020年自然资源部全面推进“一张图”系统的建设，以GIS为核心，构建国土空间规划信息平台，以满足国家发展的需求。在新的国家教育形势下，为了满足经济与社会发展的需求，应该对实践应用较强的地理信息系统进行课程改革，以“应用”二字为指导，全面提升教学水平，培养具有较强的社会适应能力和竞争力的高素质应用型人才，以此来体现时代精神和社会发展要求[1]。

随着信息技术的发展，地理信息系统在城乡规划、区域规划等领域取得了较广泛的应用，而且高校GIS课程教学也引起了学界的讨论[2]，1998年我国教育部增设了地理信息系统专业，后改为地理信息科学，目前全国有100多所高校开设了地理信息科学专业，地理信息系统作为一门应用技术与科学的课程在环境与资源领域的多个专业都有开设，其较强的实践操作性成为该课程的亮点和学生走向工作岗位的必备技能，广大高校教师对此有不同程度的研究，湖南农业大学资源环境学院谢红霞等从人文地理与城乡规划专业角度对其实践教学内容进行了研究探讨；德州学院资源环境与规划学院李洋洋等从地方型应用大学角度探讨了该课程的实践教学改革；西北农林科技大学陈涛等从农林角度研究了该专业的建设。由于不同高校均有其自身特点，对地理信息系统的认识不尽相同，因此对GIS本科生制定的教学内容也存在较大的差异，但将地理信息系统作为专业基础课已达成共识，可见该课程的重要性[3]。随着GIS技术的发展，高校GIS教育事业突飞猛进，随之显现的教学问题引起广泛关注，但多数研究针对GIS专业，对于非GIS专业地理信息系统教学问题，尤其是实践教学问题探讨关注较少[4]。本文通过对赤峰学院非地理信息系统专业的地理信息系统课程的实践教学改革进行深入研究，提出一些有效的解决方案与建议。

1 教学现状

1.1 学时分配

地理信息系统课程作为专业基础课于2010—2011学年第一学期开始开设，授课班级为08级人文地理与城乡规划本科班，总学时54学时，其中28学时为理论课，28学时为实践课，2010—2011学年第二学期授课于08级地理科学班，从此之后GIS作为专业基础必修课，在地理科学、人文地理与城乡规划和资源勘查专业开设，并且随着社会应用需求的不断发展变化，GIS技术在资源调查、环境评估、灾害监测、交通运输、空间选址、城乡规划等社会生活领域得到了广泛应用，全国各高校在GIS专业和课程建设上都给予高度重视，我院GIS课程课时逐渐增多，从32学时增加到48学时，再增加到64学时，其中理论与实践学时的分配是各占一半。

1.2 教学方法

在教授GIS课程10余年的经历中，我们不断探索和尝试GIS课程理论和实践技能课的多种教学方式和方法，并紧跟时代发展步伐，将社会日常应用GIS最新发展理念和应用方向融入课程中，以学生就业上岗必备技能为目标，结合所研课题，尝试改变和运用新的教学方法讲授本课程。GIS课程概括起来内容包括空间数据的定位、图形数据的表达和属性数据的管理。在每一学期课程开设中，在课程设计上将4学时连上，前2学时讲授GIS理论基础，后2学时进行实践操作，这种授课方式能让学生将所学理论和实践结合起来，在掌握原理的基础上进行上机实践，进而解决实际的问题。

1.3 考核方式

在课程评定方式上，经历过几轮调整，从最初的闭卷笔试到笔试与机试结合，到现在的过程性考核，始终与学校发展相对应，与课程建设相对应。目前的过程性考核若干环节也在不断调整变化中，以适应社会对人才的需求。

2 实践教学面临的重点问题

GIS课程汇集了多学科的知识，包括计算机、遥感、应用数学、信息科学和地理学，旨在培养学生的全面素质和创新能力。随着墨子号卫星带领的量子通讯、北斗卫星系统互联网、大数据技术的迅猛发展，我国新一轮国土空间规划迫切需要这样一门科学和技术进行空间数据的管理、分析和制图应用，如资源环境、区域规划、灾害预警和紧急救援等。GIS的发展速度惊人，应用范围极为广泛，其影响力也远超其他地理学科。根据最新的调查结果，许多高校都将GIS课程纳入了城市和农村规划、地理信息系统等专业的教学内容。

GIS作为强有力的技术工具在新一轮国土空间规划实践需求中得以广泛应用，是我校相关专业学生走出校园应必备的专业技能，可以在授课环节中将社会需求和课程内容设计结合起来，并从中探索全新的教学方法。人文地理与城乡规划专业开设地理信息系统课程的目的是让学生在掌握城乡规划有关理论和技术的基礎上，继续深入理解地理信息系统的相关知识，利用地理信息系统专业软件，解决与人文地理与城乡规划相关的问题，培养学生利用地理信息系统这一工具分析和解决问题的能力[5]。GIS课程目前所要解决的重点问题是突破课本内容的局限，将当前最新应用发展需求融入课堂，将空间规划视角从原来的二维拓展到三维至思维，将规划与可持续发展理念、责任担当、和谐价值、人生价值及创新设计结合起来。

3 教学改革对策与建议

在进行GIS课程教学改革中，最重要的环节是教学内容与社会最新应用相结合，以科技革命和行业发展为驱动，顺应高等教育改革大势，着力提高课程在人才培养中的基础性作用[6]。从这个角度出发，在教学中将尝试以下几个层次的改革探索。

3.1 课程结构的优化和实践教学的加强

地方性应用型本科院校在培养人才时，不仅需要注重理论课程，还必须充分发挥其专业特长，以满足社会对应用型人才的需求。资源和环境领域的实践性和应用性极强，因此，在地理信息系统的教学过程中，将实践教学纳入课程体系，以培养学生的专业技能，使他们具备将所学知识运用到实际工作和社会服务的能力至关重要。为了提高学生的学习能力和就业机会，需要不断调整培养计划和课时安排，并逐步增加实践课的时间。过去3年里，GIS课程的课时从48调整至64，而实践教学的课时则从原有的24调整至32，因此，在保持总体课时不变的前提下，实践教学的比重应该进一步提高。对人文地理与城乡规划专业而言，可以全面开设独立的GIS实践教学课程。根据专业的不同，教学内容也会有所差异。在人文地理与城乡规划专业中，课程内容主要包括：数据收集、编辑、空间参照和变换，还有区域分析和规划模拟，城乡资源和环境规划，以及人文经济影响因素的研究。

3.2 教学资源的梳理

赤峰学院在积极建设赤峰大学的过程中，正加大师资队伍、提升学科和专业发展建设，近几年学校增加引进专业人才数量，提升专业人才岗位职级。师资队伍是培养高素质人才的关键，是实现教育产业可持续发展的保证。资源环境与建筑工程学院拥有75位专业教师，其中拥有4位教授和21位副教授，为学院的发展提供了强大的支持；教师中有19位擁有博士学位，39位拥有硕士学位，这两类教师的比例接近77%，教师们来自多个领域，为学院发展做出了重要贡献。教师的年龄分布合理，学科和学缘结构优化，满足教学需求。是一支规模适当、素质良好、富有活力、勇于创新、适应社会发展需要的高水平师资队伍。

资源环境与建筑工程学院现有5个可支撑地理信息科学专业建设的基础教学科研实验室，包括遥感与地理信息系统实验室、规划与设计实验室、自然地理综合实验室、土壤环境与植物营养实验室、测量与数字化分析实验室，具备可进行地质、测量、气象、地图遥感、水文类、土壤、环境等专业方向的科研及教学用的基础及高端仪器设备，配备有ArcGIS、ENVI、ERDAS、eCognition、MapGIS、SuperMap等地理信息系统和遥感软件，教学科研设备齐全，能够满足本科教学及科研需求。通过遥感与地理信息系统实验室、赤峰市生态环境监测与保护院士专家工作站、国土空间规划与地理信息系统研究所等平台，积极从事教学研究和科学研究，在权威和核心刊物发表与地理信息科学相关或作为技术支撑的论文，申请国家级和省部级相关课题。

3.3 实践教学重点的分析

GIS课程既是一门基本理论学科，又是一门应用性较强的技术学科，因此在教学中必须非常重视实践，加强学生工程能力、实践能力和创新能力的培养[7]。通过全面深入探索，为GIS课程的理论和实践教学提供了有力的支持和保障。

学院教师以地理信息系统作为当前热门就业方向，精心挑选授课内容，将重点放在GIS理论的实践应用上，并且尽可能地满足GIS课程的深入性与复杂性，具体实践教学内容如表1。人文地理与城乡规划专业的学生应该掌握空间数据采集、编辑、维护和管理的基本技能，并能够将所学知识应用到实际的数据分析中，包括空间分析的基本概念、技术流程以及数据处理的实践操作等。在教学过程中，将重点放在培养学生对GIS分析工具的熟练使用，以及将其应用于实际规划中的能力，而非仅仅局限于复杂的空间算法和技术。除了制作专题图、进行3D分析和简单建模外，还应该深入探索大数据发现和数据挖掘技术，并且加强对遥感基础知识的学习和掌握。教学方法采用丰富的图像内容以及图标信息，利用多媒体进行教学。在教学过程中加强课堂约束力，改善教学氛围，引导学生自主学习，促进学生全面发展。

3.4 实践教学模式的创新

3.4.1 实行多层次教学法

将学生划分为三个层次：基础理论、实践操作和项目设计，让每位学生都发挥出最大的潜力并从中受益。学生们按照自己的喜好，将课程安排好，然后通过小组合作的方式，一起完成相关的任务。为了更好地满足教学的需求，基本理论组将重点关注GIS的基本理论、基本知识和基本技术方法，并采用闭卷考试或提交学习笔记和GIS相关论文的方式进行考核；软件应用组学生需要熟悉一至两个GIS专用软件的基本应用知识，可以熟练地使用它们处理地学中的复杂问题，并可以制作基本的图形，为更好地考核学生的水平，还需要设置上机实验的课程，考核方法主要是制作专门的地理专题图形；项目设计组旨在考察学习者的综合技能，如使用GIS工具软件、团队合作、协同创造等，以及提供项目成果材料的技能。

教学方式上重视对学生思想和创新能力的训练，运用问题和小组讨论的方式，改变了学生死记硬背的思维习性，以培养学生的学习兴趣，并调动了学生的学习激情。在课程实施中，给学生留出一部分的想象空间，并指导学生独立思维，培养学生的创造思维。

3.4.2 强化案例教学法

20世纪初，哈佛大学推出了案例教学法，旨在帮助学员更好地掌握知识，将日常生活中的经历、事件、矛盾等进行典型化，并将其转换为可供学习者进行深入思考、分析、探索、决策的案例，从而增强学习者的分析、解决问题的能力。通过案例教学法，学生们不仅会更加热衷于GIS，而且还会更加熟练地运用它来分析、解决复杂的现实问题。通过实施GIS案例教学，将基本概念和操作融入一个有序、多样的案例体系中，以此来构建一个完整的教学过程，使学习者能够更加深入地理解、掌握和运用GIS技术，从而提高学习效果。教学方法上使用问题创设方法，激发学生GIS课程的学习兴趣，小组讨论的教学方法，激发学生的学习思维，促进学生之间的交流，构建和谐的课堂氛围。

3.5 教学研的结合

随着中国城市化的推进和地理信息产业的迅速发展，各地对具备高素质的应用型人才的需求日益增长。作为一个具有创新精神的应用型本科院校，校企合作至关重要，积极推进产教学的融合，不断扩大实践教学的范围，并利用GIS技术，让学生在企业、政府机构、社区、企业等多个领域获得更多的实践机会，从而提升他们的实践技能。

GIS作为一门与资源环境领域沟通的语言，是一种深入探索、发掘、分析、评估的有效工具，在学习过GIS的基础理论、基础知识以及实用技能之后，通过实践活动的探索，使学生深刻地意识到GIS的重要性[8]，并且激发他们的学习热情。教法方法采用实际操作法，让学生进入到教师的科研课题任务环节中，完成部分专业领域的工作，学生将所學知识与实践结合起来，为学生走进工作岗位奠定理论和实践基础。

3.6 创造应用实践教学环境

通过参加学科竞赛，不仅能够深入研究课程的基础知识，还能够把握最新的专业发展动态，并且能够在实践中运用。采用“以赛促学”学科竞赛的方式，可以有效激发学生的学习热情，让他们从被动学习转变为主动学习。资源环境与建筑工程科学院致力于GIS/RS技术的发展，并设立了两个全国性的认证考试点，即GIS应用水平、MAPGIS工程师认证，以满足学生的学术需求，并且为他们的专业实践、职业发展提供良好的环境。

学生的参赛（如GIS应用技能大赛和MAPGIS工程师考试）成绩也能反映教学的合理性。打造一个能够实现信息快速传递、培养具有实际应用能力的人才、实现产教学研一体化、并能够进行大规模协作的校企合作项目环境。

近年来，随着地理信息技术的飞速发展，对于应用型人才的需求也在不断攀升，因此，作为一所地方性的高等院校，要更加注重培养这一领域的人才，并且积极推进实践教学与实习活动的开展。随着时代的发展，通过顶岗实习、寒暑期兼职等方式，不断扩大校外实训基地，为企业和事业单位提供更多的实用型人才。资源环境与建筑工程学院与中地数码集团、赤峰市华地方圆规划设计院、清华同衡规划设计院、赤峰市自然资源局共建的“人才培养工程”，根据协议共建单位负责向下属企事业单位推荐学生完成专业实习、生产实习和毕业生就业工作。为了更好地帮助人文地理与城乡规划的学生，组织他们到相关实习基地进行实习，打破传统的分散式实习方式。通过扩大实训基地，为学生提供了更多的实际操作机会，并为他们的专业发展打开大门。

3.7 思政教学内容的探索

地理信息科学专业以其特有的时空表达与空间分析功能为“思政进课堂”提供了广阔平台[9]。

3.7.1 责任担当和感恩社会

培养学生应用现代高科技技术，绿色环境可持续发展理念及富有情怀的全局系统思想。通过案例分析，培养学生一丝不苟的工作作风和责任担当精神，技术精湛的工匠精神，体悟劳动付出的辛苦，培养大学生学会理解和感恩社会的思想意识。

3.7.2 图是简练的宇宙

在GIS理念与思维引导中，理解图是简练的宇宙，宇宙无一不是由图形描述简单的几何，囊括了复杂万象，生活的几何体现了极致之美。我们的生活处处以几何为支撑，这是自然界本身的规律法则，GIS的世界给我们带来了方便、舒心和快乐，通过案例的演示，激发学生的学习兴趣和热爱的情趣。

3.7.3 图是凝缩的文明

图形元素是表达万物形态、原理、结构的基本要素，在建设、设计物质世界的同时，人是主宰，符合自然规律、珍惜生命、热爱环境、和谐相处是所有人应该遵循的发展理念，人类的包容品质是我们古圣先贤的美德，在建设物质世界过程中，充分体现了这一点，通过案例分析，发现在我们生活的周围，时时处处体现着包容和奉献。

3.7.4 创新设计思政元素

通过先进的计算机制图技术，潜移默化培训学生的创新精神和不忘初心的责任价值，通过创作产品，我们可以展现创造美好未来的愿望，展现设计者的劳动价值及成果的使用价值，以及设计者的人生价值。

4 结语

地理信息系统不仅仅是一门技术，更是将当下的社会发展和资源环境联结起来的桥梁，因此，为了让这门具有重要实际意义的课程更好地发挥作用，教师们必须不断尝试多种有效的教学模式，在不断更新教学内容的基础上，着力于探究本专业的社会实践应用，并且强调实践教学的有效性，努力提升实践教学的质量，从而使课程教学体系得到优化，最终达到培养应用型人才的目的，这也是当前地方高校创新发展的方向。

参考文献：

〔1〕张青峰，付金霞，刘京，等.农林院校GIS类专业课程形成性考核体系的构建与实践——以西北农林科技大学为例[J].高等农业教育，2012，4（04）： 60-62.

〔2〕王琤，常庆瑞，田霄鸿，等.《地理信息系统原理》课程本科翻转课堂教学模式设计初探[J].课程教育研究，2017，22（21）：180-189.

〔3〕王晓东，张刚.地理信息系统课程实践教学方法研究[J].测绘与空间地理信息，2015，38（08）：4-6.

〔4〕李洋洋，唐艳，刘芬.地方应用型大学地理信息系统课程实践教学改革研究以德州学院为例[J].高师理科学刊，2019，39（07）：107-110.

〔5〕谢红霞，周清，段建南，等.人文地理与城乡规划专业地理信息系统课程实验教学探索[J].新西部（理论版），2015，5（29）：45-46.

〔6〕程钢，杨杰，王磊，等.智慧教学环境下“地理信息系统原理与应用”课程教学综合改革与实践[J].测绘通报，2021，28（12）：161-165，170.

〔7〕王世界.非地理信息系统专业GIS课程实验教学改革与探索[J].测绘与空间地理信息，2013，36（08）：55-57.

〔8〕杨世杰.地理信息科学专业课程体系的完善[J].地理空间信息，2020，18（12）：119-120.

〔9〕牟乃夏，张灵先，任浩楠.海上丝绸之路GIS课程思政实验案例库建设与思考[J].南京师大学报自然科学版，2021，44（S1）：6-13.