“地理信息系统实验”课程教学探索与实践

［摘 要］ 地理信息系统实验是“地理信息系统”课程教学的关键环节，结合环境生态工程专业特征，针对目前“地理信息系统实验”教学中存在的问题，开展课程教学改革探索，有助于激发学生的主观能动性，提升课程教学效果。以贵州工程应用技术学院环境生态工程专业为例，基于“地理信息系统实验”教学设计的教学软件选用、教学内容及课时设置、教学方法优化选择、教学效果考核与评价等环节展开探索，以期为高校环境生态类专业“地理信息系统实验”课程教学提供参考依据。

［关键词］ 环境生态工程；地理信息系统实验；教学探索；教学实践

［基金项目］ 2018年度贵州工程应用技术学院本科教学质量提升工程项目“环境生态工程转型试点专业建设”（〔2018〕131）

［作者简介］ 李望军（1986—），男，湖南长沙人，博士，贵州工程应用技术学院生态工程学院副教授，主要从事植被生态学研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）32-0119-05 ［收稿日期］ 2023-06-04

地理信息系统（geographic information system，GIS）是在计算机硬件、软件系统的支持下，对空间数据进行采集、管理、处理、分析、建模和显示的技术系统［1］。近年来，地理信息系统在自然资源调查、生态评价、城市规划、植物病虫害监测等领域的应用越来越广泛，成为高校环境生态工程专业普遍开设的重要课程［2-5］。地理信息系统实验是“地理信息系统”课程教学的关键环节，合理的实验教学设计有助于学生实践应用技能的提升，对课程目标的顺利达成起着至关重要的作用。

不同专业人才培养目标的差异，决定了“地理信息系统实验”课程的不同定位［6］。环境生态工程专业旨在培养掌握环境生态工程的基本理论、基本知识及工程治理基本技能，能够在环境与生态相关领域从事监测与评价、恢复与治理、规划与设计等方面工作的高素质专业化应用型人才。作为非地信类专业，环境生态工程专业“地理信息系统实验”课程的开设，将适当淡化对模型建模、三维可视化和系统开发等复杂内容的要求，更多地让学生将地理信息系统软件作为应用工具，结合自身专业知识体系，解决与本专业相关的图件制作和空间数据统计分析等方面的技术问题。本文以贵州工程应用技术学院环境生态工程专业为例，分析了目前“地理信息系统实验”教学中存在的问题，并基于“地理信息系统实验”教学设计的教学软件选用、教学内容及课时设置、教学方法优化选择、教学效果考核与评价等环节展开探索，以期为高校环境生态类专业“地理信息系统实验”课程教学提供参考依据。

一、“地理信息系统实验”教学中存在的问题

目前，高校在“地理信息系统实验”课程的教学条件、师资力量、教学内容设置和教学方法选择等方面仍存在一些问题。

（一）教学条件限制

良好的教学条件是教学质量的重要保障，地理信息系统实验对计算机配置及教学软件的要求相对较高，部分地方本科院校受经费和场地等因素的限制，没有建立充分满足“地理信息系统实验”教学需要的机房，或者因疏于维护管理、缺乏持续经费投入，未能对陈旧落后的设施进行及时的维护和更新。

（二）师资力量薄弱

对于没有开设地信类专业的院校而言，“地理信息系统实验”课程的开设往往存在师资力量薄弱的问题。例如，环境生态工程专业，教师多为生态类、环境类、生物类等相关专业毕业，极少有地信类专业背景的教师，这就导致“地理信息系统实验”课程的教学任务主要由其他专业背景的教师承担，由于非地信专业教师可能缺乏对课程知识体系及学科领域前沿进展的整体把握，将在一定程度上影响课程教学效果。

（三）实验内容设置不合理

地理信息系统实验没有完全统一的实验教程，实验数据的来源十分广泛，且开设该课程的专业差异明显，实验内容很难紧扣专业人才培养目标进行设置。不合理的实验内容设置会明显降低该课程的实践性和应用性，学生很难基于“地理信息系统实验”课程所学的知识，为自身专业知识学习过程中遇到的问题提供思路和方案。

（四）实验教学方法单一

传统的讲述法和演示法是当前“地理信息系统实验”课程最常用的方法［7］，教学过程中学生多为被动地接受教师灌输的知识点，机械地重复教程所示的操作步骤，存在学习效率偏低、课堂气氛较为沉闷等问题，不利于学生创新思维能力的培养。

二、课程教学改革探索

（一）教学软件

ESRI公司开发的ArcGIS软件是一款集成了数据输入、编辑、查询、空间分析和地理制图等功能的应用程序，该软件用户界面简洁，操作方便，是目前应用最为广泛的GIS软件平台［8］。由于地理信息系统实验在环境生态工程专业中表现出明显的应用性和工具性特征，选用ArcGIS软件的ArcMap模块作为“地理信息系统实验”教学的软件操作平台。

（二）课时及教学内容设置

结合环境生态工程专业培养目标和“地理信息系统实验”课程目标，“地理信息系统实验”课程共设置24课时，包含22课时实验教学和2课时期末考查，具体课时分配和教学内容设置见表1。

（三）教学方法

科学有效的教学方法有助于激发学生学习的内生动力，引起情感共鸣［9］。贵州工程应用技术学院“地理信息系统实验”课程组在课程教学过程中，始终秉持“以学生为中心”的OBE教学理念，结合具体课程内容特点，选用合理的课堂教学方法，充分发挥学生的主观能动性，调动学习热情。

演示法是指教师通过展示实和直观的教具，进行示范性的实验，或采取现代化视听手段等指导学生获得或巩固知识的一种教学方法［10］。在一些基础性较强的地理信息系统实验内容教学过程中，这一相对传统的课程教学方法发挥了至关重要的作用。结合教师的逐步演示和讲解，学生能够在学习过程中理解和消化每一个具体操作的原理、调用的工具、注意事项、可能出现的问题及相应解决方案等。

启发式教学法指教师基于课程教学目标，结合学生的知识基础、接受能力和认知水平，引入各种教学启发手段，从而充分调动学生的学习积极性，发挥学生主体作用的一种教学方法［11］。在某些原理和步骤相对复杂的“地理信息系统实验”教学过程中，教师需预先设置问题，基于问题层层点拨，引导学生积极思考，鼓励学生展开尝试和探索，启发学生自主发现问题、分析问题、解决问题。启发式实验教学法能够将传统的“灌输式”教学转变为学生主动参与的互动式教学，充分发挥学生的主观能动性，培养学生的发散思维，增强学生的创新意识。

任务驱动法是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学方法，是将以讲授知识为主的传统教学理念转变为以解决问题、表达情境、完成任务为主的多维、互动式的教学理念［12］。任务驱动法要求学生在具体学习任务的驱动下，通过主动学习，结合已有的知识、技能和经验提出方案，最终解决问题并从中获取知识。在一些应用性和综合性较强的地理信息系统实验内容教学过程中，教师需要将教学内容分解成具体的学习任务，为学生创建真实的任务实施环境，引导学生通过探索达成任务目标，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的应用能力。

（四）考核评价

科学合理的课程考核评价体系，是课程教学质量的重要衡量标准。根据贵州工程应用技术学院课程考核要求，环境生态工程专业“地理信息系统实验”课程教学评价成绩=过程性评价（平时成绩）×50％+终结性评价（期末考核成绩）×50％，其中过程评价包括课堂笔记（10％）、实验报告（20％）和中期考核（20％）；终结性评价指本课程的期末考核（50％）。各项考核指标对应具体的课程目标，考核结束后，教师基于指标权重计算课程目标达成度，撰写达成度评价报告，分析课程目标达成情况，查找课程教学过程中存在的问题，并提出持续改进措施。

结语

“地理信息系统实验”课程是地理信息系统教学的关键环节，具有综合性和实践性强、专业差异明显、教学内容灵活等特点。针对环境生态工程专业优化“地理信息系统实验”课程设置，丰富教学内容，完善考核评价机制，这将有助于提高学生的软件操作技能，提升课程教学效果，具有十分重要的理论价值和现实意义。

参考文献

［1］阎守邕，詹慈祥，周海荣.地理信息系统发展趋势的分析［J］.遥感技术动态，1988（1）：21-34.

［2］崔冰，马德健.地理信息系统（GIS）在自然资源调查中的运用策略研究［J］.工程与管理科学，2021，2（6）：31-32.

［3］李文杰，张时煌.GIS和遥感技术在生态安全评价与生物多样性保护中的应用［J］.生态学报，2010，30（23）：6674-6681.

［4］魏丽丽.地理信息系统在城市规划与管理中的应用研究［J］.地矿测绘，2022，5（1）：37-39.

［5］杨漾，谢健文，胡月明，等.GIS技术在农作物病虫害监测预警系统中的应用［J］.广东农业科学，2012，39（10）：200-202.

［6］连懿，刘朋飞，何龙，等.地理信息系统实验教学中的问题探讨［J］.课程教育研究，2018（9）：108-109.

［7］王志杰.高校生态学专业GIS课程实验教学改革C-H-I模式探讨［J］.绿色科技，2018（17）：265-266+269.

［8］李茂林.ArcGIS在地图制图中的应用［J］.价值工程，2021，40（9）：213-214.

［9］佘新松，董丽丽，马明海.《生态学》课程思政改革实践［J］.黄山学院学报，2020，22（3）：67-69.

［10］马淑华.化学教学演示法与能力培养浅探［J］.黑河教育，1997（4）：36.

［11］杜瑞卿，刘莹娟，夏敏.启发式教学和传统式教学效果的比较分析：以“人体组织学与解剖学实验”为例［J］.南阳师范学院学报，2022，21（6）：63-66.

［12］张丽波，杨惠雯，焦雨梅.任务驱动法在生理学实验教学中的应用与思考［J］.锦州医科大学学报（社会科学版），2021，19（4）：49-52.

Teaching Exploration and Practice of Geographic Information System Experiment Course： Taking the Environmental Ecology Engineering Major of Guizhou University of Engineering Science

as an Example

LI Wang-jun， HE Fang-wen

（College of Ecological Engineering， Guizhou University of Engineering Science， Bijie， Guizhou 551700， China）

Abstract： The experimental teaching is the crucial segment of the teaching of geographic information system course. Combining the characteristics of the environmental ecology engineering major， in accordance with the existing problems in the experimental teaching of geographic information system course， to explore the reformation of curriculum teaching will contribute to stimulate students’ subjective initiative and improve the effectiveness of curriculum teaching. Taking the environmental ecology engineering major of Guizhou University of Engineering Science as an example， this paper analyzes the problems of the experimental teaching of geographic information system and explores its selection of software， arrangement of contents and class hours， optimization of teaching methods， examination and evaluation of teaching effect， etc hoping to provide reference for the experimental teaching of geographic information system of the environmental ecology engineering major in colleges and universities.

Key words： environmental ecology engineering major; Geographic Information System Experiment; teaching exploration; teaching practice