地理信息科学的主要课程范文

导语：如何才能写好一篇地理信息科学的主要课程，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

近年来，城市建设的各个领域都有对GIS技术的需求，在城市管理、城市规划、市政工程、交通设施、公共服务、动态监测等城市建设方面都广泛地应用了GIS技术，效果显著，GIS在城市建设中为政府提供了强有力的管理规划和决策工具。主要以面向建设行业和城镇化建设为鲜明特色的城建类高校应以培养应用型、高素质人才为根本，对学生要求实践能力强，实践是衡量是否培养出适应社会发展的人才的重要标准，提高实践教学水平是城建类院校的当务之急。天津城建大学立足天津、面向全国，服务我国城镇化和城市现代化建设，构建了城市规划与建筑、城市建设、城市生态与环境、城市经济与管理、数字城市、城市文化等6个学科群。天津城建大学从2008年开始招收地理信息科学专业本科生，每年招收两个班，到2013年7月，已培养了两届毕业生，共108名，其中有18名同学考取了研究生。目前天津城建大学已经初步形成较完善的教学体系，培养满足社会需求的地理信息科学人才，但是在很多方面还有待深层次的改革与完善，另外还要积极拓展就业渠道。目前，天津城建大学地理信息科学专业建设中存在一些问题：人才培养目标定位不准，人才培养目标与企业需求脱节；课程体系过于庞杂，主次关系不明确，难以使学生掌握系统性的专业知识；地理信息科学专业实验室的建设远远滞后，实践教学环节的开展往往跟不上理论教学，造成理论与实践相对脱节。同时专业实验课程内容简单孤立、系统性差、连贯性缺乏，多以验证性实验为主，学生的综合能力没有得到全面培养。为了紧跟时代步伐和适应形势发展的需求，地理信息科学专业的人才培养目标定位应适应社会对地理信息科学人才新的需求。根据天津城建大学性质和专业特点，确定符合本校实际的地理信息科学人才培养目标。通过本课题的研究，促进天津城建大学地理信息科学专业的教学改革和发展；进一步更新教育观念，修订培养目标，改革教学内容、课程体系和教学方法，尤其重视应用能力的培养，以适应科学发展观的指导要求，培养能与社会多元化人才需要结构相适应的毕业生，真正实现为地方经济社会发展服务的目的。

二、研究方法

1)文献研究法：文献研究法作为一种单独的研究方法，通过对文献的分析，获得对事物及现象的正确认识。目前，对人才的培养目标定位已有了研究成果，课题组检索相关的国内外文献资料，合理利用已有的著作、论文，通过对资料的系统分析、梳理和归纳，并进行文献综述，分析和研究应用型人才的培养目标定位，总结并借鉴国内外先进的人才培养经验。

2)调查研究法：对天津城建大学地理信息科学专业毕业生的情况进行调查问卷，掌握第一手资料；到相关院校实地走访，结合他人的经验，进行深入的分析。通过调研，收集有关地理信息科学人才培养现状的信息和数据，进行相应的数据统计和处理，对人才培养质量以及实践过程中存在的问题和困难进行分析。

三、城建类高校地理信息科学专业人才培养目标定位

3.1确定地理信息科学人才培养方向与要求

通过到其它高校和就业单位调研，全面了解目前社会对高校地理信息科学专业教学中学生培养目标以及对学生实践能力的需求，同时全面掌握全国高校地理信息科学专业教学中的改革方向及研究成果。制定出天津城建大学地理信息科学人才的培养方向：培养具备地理信息系统、遥感技术、卫星定位技术、数字测图、计算机应用技术的基础理论、基本知识、基本技能及其在专业领域内的具体应用本领能够在城建、地理国情监测、测绘、资源环境、交通、土地管理等领域从事与地理信息科学相关的应用研究、技术开发、生产管理等工作的应用型人才。本专业学生主要学习并掌握地理信息系统、遥感技术、卫星定位技术、地理学、计算机应用技术方面的基本理论和基本知识，受到应用基础研究思维和科学实验训练，具有较好的科学素养，具有地理信息系统研究、设计的基本技能及初步的教学、研究、开发和管理能力。毕业生应获得以下几方面的知识和能力：掌握地理信息科学、地理学基本理论基本技能；掌握地理信息系统空间分析方法与应用软件、遥感图像处理和地学信息提取技术、GPS定位原理与应用，具有空间分析的基本能力；了解地理信息系统与遥感领域研究发展前沿，能熟练地运用地理信息系统、遥感与GPS定位系统技术解决地理学中的信息采集、分析处理和决策支持等相关问题；④掌握一门外语和计算机应用技能；⑤具有创新意识和协同攻关能力，具备一定的地理信息系统设计、开发或具体应用能力。

3.2专业培养方式

1)课堂教学：通过课堂教学使学生充分掌握GIS基础理论和基本知识。在课堂教学方面注重优化教学内容,增大课堂知识量，提高课堂教学效率，完善教学评价体系，充分调动教师和学生的积极性和主动性，注重采用启发式、提问式、研讨式等教学方法，实现教与学的良性循环。

2)课内实验教学：通过课内GIS基本实验技能训练，培养学生的动手操作能力和科学研究能力。天津城建大学四门课开设了课内实验，如地理信息系统原理实验、GIS设计与开发实验、GIS空间分析原理与方法实验、GIS软件应用实验。任课教师确定实验内容，在指导教师的帮助下，由学生独立完成，培养学生发现问题、思考问题和解决问题的能力。

3)实习教学：目的是巩固学生地理信息科学的基本理论，使学生系统掌握地理信息的理论技术和应用的基本技能。使学生能从事地理信息系统软件开发和地理信息工程的设计、建立与应用工作。适应经济建设人才要求，为国民经济建设培养具有创新能力、厚基础、宽口径、高素质、一专多能的应用性专门人才。既培养学生上机操作的实践能力，更好地掌握应用主要商用地理信息系统软件，同时又培养利用常用地理信息系统软件解决实际问题的能力和创新精神，从而达到通过上机实验巩固和拓展理论知识的目的。遥感实习进一步加深对相关专业理论知识的学习和理解；掌握遥感影像处理的一般流程；熟悉专业软件的使用方法；培养一丝不苟的工作态度和团队合作精神。培养学生进行遥感技术应用的实际操作能力，要求理解遥感图像目视解译，了解遥感影像的几何校正、增强处理和计算机分类。熟悉遥感影像获取原理，理解从遥感影像中获取各种信息的处理流程和方法，并熟练掌握一种或几种专业应用软件。GIS程序设计主要包括GIS软件设计和空间数据库设计两部分的内容，分为需求分析、项目管理方案设计、系统总体设计以及系统详细设计、系统部署、运行和维护等阶段。空间数据库系统是GIS软件设计的核心内容之一，进行空间数据库系统设计的主要任务是确定空间数据库的数据模型以及数据结构，并提出空间数据库相关功能的实现方案。空间数据库系统实现的主要任务是将设计的空间数据库系统的结构体系进行编码实现，并将采集的空间数据入库，建立空间数据库管理系统。

4)毕业实习：是地理信息科学专业本科生教学的必要环节，是毕业生走向工作岗位之前的一次综合性实习，是对所学理论知识的一次初步的综合考核。通过毕业实习，使学生进一步理解和领会所学的基本理论，了解地理信息系统技术的发展及应用，较为系统地掌握地理信息系统的基本技能，把所学知识与解决实际问题相联系，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，从而提高学生从事实际工作的能力。同时，通过毕业实习，为毕业设计收集必要的资料，做好技术、知识、资料的准备工作。5)其他方式：通过天津城建大学学生科技活动资助项目和天津城建大学国家级大学生创新创业训练计划项目管理办法提高学生解决实际问题的能力，增强学生的创新能力和在创新基础上的创业能力，培养适应创新型国家建设需要的高水平创新人才。让学生积极参加教师的科研项目，鼓励学生参加各种GIS竞赛活动，如MapGIS二次开发大赛、ESRI杯中国大学生GIS软件开发大赛、SuperMap杯全国高校GIS大赛等，通过竞赛能够培养学生的专业兴趣，激发学生的创新热情。

3.3理论课程体系研究

1)公共基础课主要包括大学英语、大学计算机基础、高级程序设计语言C、高等数学、大学物理等课程。这些课程是为提高人才基本素质需要而设置的专业通修课平台，为培养学生的二次开发能力做好铺垫。

2)学科基础课包括工程图学、线性代数、概率与数理统计、数据库技术与应用、计算机图形学、数据结构、数字测图原理与方法、C#程序设计等。主要为学生奠定好专业基础，

3)专业基础课主要包括经济地理学、摄影测量学、遥感技术与应用、卫星定位原理与应用、地图学与地图设计。这些课程为专业课学习奠定必要基础，是学生掌握专业知识技能必修的重要课程。

4)专业课主要包括地理信息系统原理、GIS设计与开发、GIS空间分析原理与方法、GIS软件应用和空间数据库等。这些专业知识和专门技能的课程使学生掌握必要的专业基本理论、专业知识和专业技能，了解地理信息科学专业的前沿科学技术和发展趋势，培养分析解决地理信息科学专业范围内一般实际问题的能力。

5)选修课包括专业选修课和公共选修课，开设了城市GIS技术与方法、数字城市、城市遥感、城市规划原理。通过这些课程的学习，使学生了解遥感和GIS技术在城市扩张、城市空间基础设施管理、城市规划制定与实施、城市管理功能、土地利用/覆盖、城市环境遥感监测等方面的应用。专业选修课在学生掌握了必备的专业知识的基础上，为了提高学生的专业水平、拓展专业素质、了解专业前沿和交叉学科新知识、新技术、新方法等而设置的。公共选修课是学生根据个人兴趣和实际需要而选择修读课程，该课程有利于提高学生的素质修养、开发学生的创新意识、拓宽学生的知识领域。

3.4实践教学研究

实践教学是深化理论课程知识，培养学生应用能力的有效途径[12]。地理信息科学是一门偏重于技术与实践的学科，应在注重学生理论素质培养的同时，加强应用能力和实践创新意识的培养。实习主要包括三个方面的内容：GIS基础与开发方面、遥感方面和测量方面。实践开设形式包括课内实验教学、实习两个模块。对于课内实验，目前开设了地理信息系统原理实验、GIS设计与开发实验、GIS空间分析原理与方法实验、GIS软件应用实验、数据库技术与应用等。对于实习，目前开设了地理信息系统基础实习、地理信息系统应用实习、遥感实习、GIS程序设计实习、数字地形图测绘实习、卫星定位原理与应用实习、毕业实习和毕业设计。加强实验室环境的建设，加强校企合作。培养学生从数据采集、数据编辑到数据库管理、空间分析再到系统开发的动手能力，熟练操作常用地理信息科学软件，并面向工程应用前沿与前沿领域开展科学研究和工程实践，拓宽应用领域。鼓励学生参与大学生科研立项，参加GIS大赛，并积极参与老师所研究的项目。完善实践教学体系，强化实习基地建设。

四、结束语

篇2

    在对学生成绩总体评价方面,单位或企业都很看重学生的在校成绩,希望学生成绩在良好以上的单位占92.0%。在学生获得各类证书方面,希望学生外语成绩通过四六级考试的比例为72.0%,但有些单位不要求学生通过等级考试,这样的单位有软件公司和从事纯测绘的单位。希望学生掌握计算机程序设计语言能力的单位占96.0%,但在计算机等级考试方面,希望学生过二、三级考试的单位占64.0%,也有28.0%的单位不需要学生过计算机等级考试,这样的单位往往是行业管理单位或规模较小的单位。考虑学生是否具有“全国GIS应用水平考试证书”的单位不多,选择可有可无的单位占80.0%,选择需要的只占12.0%,“全国地理信息系统应用水平考试证书”考试是由地理信息系统软件及其应用教育部工程研究中心组织的。目前除高校外,对大多数企业来讲不是很了解,有待进一步加强宣传力度,当其纳入到政府行为的全国职业资格考试范畴时才会引起学生和用人单位的重视。在行业内地理信息系统软件使用方面,有84.0%的单位要求学生熟练掌握地理信息系统软件使用,说明单位看重学生的对行业内地理信息系统软件的实际动手能力。在地理信息工程应用方面,希望学生在校期间参加过工程应用项目经历的比例达84.0%,且92.0%的单位希望学生掌握了数据整理与建库技术。在地理信息系统软件开发方面,要求学生基本掌握或熟练掌握地理信息系统二次开发技术的比例达96.0%,要求熟练掌握的主要是地理信息系统软件公司和信息中心等单位达48.0%。由于调查的是测绘地理信息行业,有68.0%的单位希望学生具有从事外业测绘工作的经历和能力,不要求学生具备外业测绘能力的单位多数是软件公司和信息中心。除外业测绘能力外,有96.0%的单位强调学生具有摄影测量与遥感方面的知识,因为企业都知道摄影测量与遥感技术是未来空间信息获取的主要手段,此项知识的掌握有助于单位未来业务拓展。自学能力是一个人从事终生学习的基本要求,几乎所有的单位都希望学生具有自学能力,有72.0%特别强调很需要,说明一个单位的发展离不开员工的知识更新。希望学生具有科学研究潜力的单位占80.0%,只有20%的单位不强调这一要求,其中私有企业几乎都要求学生具有科学研究的潜力,表明企业要发展,必须要求员工具有科学研究潜力来保证。多数企业注重学生在校期间参加各类竞赛活动并获奖,有60.0%单位表示会优先考虑录用获得过各类竞赛奖的学生,只有16.0%单位不会考虑。至于学生在校期间是否获得奖学金,有60.0%的单位明确表示不考虑,表明单位注重学生实际能力的因素大于课堂考试成绩因素。在团队协作精神方面,有96.0%的单位强调学生这一素质,因此大学期间如何培养学生的团队精神是今后学校应该关注的问题。就学生的交际能力方面,84.0%的单位表示学生应该具备较强的交际能力。在学生业余爱好方面,强调学生具有体育、艺术爱好的单位比例分别是48.0%和36.0%,也有20.0%的单位不对学生业余爱好提出要求。在学生生源的地域方面,有76.0%的单位不考虑学生的地域要求,希望学生来自农村或周边省份的单位所占比例均为16.0%单位,这样的单位是基础测绘单位,希望学生能吃苦、稳定。在性别方面,有72.0%的单位不考虑学生的性别,有28.0%的单位希望是男生。这是由于GIS专业性质所决定,GIS专业人员大多在室内工作,男女生没有什么太大的区别。而希望招收男生的主要是从事测绘与地理信息生产任务的单位。

    2地理信息科学专业本科学生能力结构体系

    2.1学生能力结构体系

    人的能力是在人的生理素质的基础上,经过教育和培养,并在实践过程中吸取前人的智慧和经验而形成和发展起来的。能力=知识+科学方式+技能[6,7]。地理信息科学是一门集计算机科学、地理学、测绘科学、环境科学、空间科学以及管理科学等学科为一体的交叉学科,这就要求GIS专业的学生不仅要有扎实的理论基础,还应该具有较强的动手能力和软件开发能力,同时自主学习能力是学生适应未来学科发展和拓展应用领域的基础[8]。具体来讲,对一个GIS本科生的基本要求是:起码要熟练掌握一门计算机语言,能够开发简单的GIS应用模块,能够掌握二种以上的常见地理信息系统软件,并至少具有一种二次开发的能力,尽最大可能让学生参与相关的科学研究与实用地理信息工程项目的开发[9]。由此可见,GIS专业学生能力除一般大学生所具备的能力和素质之外,更要突显以下七个方面的能力:专业基础理论与前沿技术、地理信息系统软件使用与数据采集处理能力、空间数据建模与分析能力、地理信息工程建设能力、地理信息系统二次开发设计能力、自主学习能力以及GIS科研与创新能力等。基于上述分析,我们可以构建地理信息科学专业学生能力结构体系,通过专家打分后采用改进的层次分析法进行综合评价得到各结构项的权重[10-12],如表2所示。在该能力结构体系中,强调学生的基础理论、兼顾学生的基本技能,同时也突出了地理信息系统工程应用的特点和创新能力。权重的高低并不代表知识重要程度,因为表中的7个方面的知识和能力是地理信息科学专业所必须具备的,它是指各知识结构在整个知识结构中的比例,可以成为地理信息科学专业课程体系设置的基础。

    2.2能力结构体系应用

    东华理工大学地理信息科学专业从1999年开设,专业教师一直在探索该专业学生能力体系结构,并根据能力结构体系制订和修订教学计划。东华理工大学地理信息科学专业是依托测绘学科开设的,所以东华理工大学的特色在于突出空间信息的获取与表达、地理信息工程开发与建设两个方面。对此,东华理工大学加强了测绘类和计算机类课程的理论与实践性教学的比重,体现理论与实践性课程“四年不断线”的教学计划设计思路。例如,测绘类课程开设了地图学、测量学、测量平差基础、摄影测量学、GPS测量原理、遥感原理等课程;计算机类课程开设了计算机基础、C语言、高级程序设计、数据结构、数据库原理与地图数据库、计算机地图制图、GIS二次开发等课程;实践性课程有数字化测图软件(测量学)、GIS软件及应用、遥感软件及应用,GIS设计与开发、专业综合实习、生产(毕业)实习。这样保证了学生从大一到大四每年都能在测绘类、计算机类、实践类三方面都有相应的理论课程或实践性教学环节,对巩固学生的理论知识与实践能力、对学生能力培养起到了很好的推动作用。此外,东华理工大学还注重为学生提供科技创新与动手能力的机会,例如实行本科生导师制、鼓励学生参加老师生产型或研究型课题、引导学生参加各类科技创新与竞赛活动等。实践表明,通过教学计划的调准,学生能力有稳步提高的趋势。例如,东华理工大学2013届地理信息科学专业有一个本科生就成功地在网络环境下研发了一个“基于GIS的高校餐饮物流配送管理信息系统”,并应聘到上海诚信所从事软件开发工作,这与平时东华理工大学加强学生知识结构与能力培养是分不开的。

篇3

关键词：GIS专业；核心课程体系；创新型人才培养方案

作者简介：郭恒亮（1971-），男，河南商丘人，郑州大学水利与环境学院，副教授；骆亚波（1977-），男，湖南郴州人，郑州大学水利与环境学院，讲师。（河南 郑州 450001）

基金项目：本文系河南省教育科学“十二五”规划课题（课题编号：[2011]-JKGHAD-0230）、郑州大学教研项目的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）08-0114-02

一、研究意义

自从地理信息系统（Geographic Information Systems，简称GIS）专业诞生以来，社会对地理信息技术的要求不断增长，地理信息技术应用多种多样，GIS技术和应用得到了极大的发展。地理信息系统已经发展成为一个内容丰富的地理信息科学和技术的知识领域，包括地理信息科学、地理信息技术和地理信息科学技术应用三个相互关联的子领域。其中，地理信息科学是研究地理信息的本质以及如何将地理信息技术应用的问题，主要基于地理学科，运用哲学、心理学、数学、统计学、计算机科学和其他领域的知识和方法进行研究。地理信息技术是专门用于处理地理数据的信息技术，使用范围广泛，涉及数据获取、数据存储和操作、数据分析，以及数据的显示和输出。

目前有500多所高等院校开设了GIS专业和相关的课程，已培养了一大批各个层次的GIS人才，为我国的高科技事业做出了重大贡献，清华、北大、武大、浙大、南大、北师大等国内著名高校，都开设了地理信息系统相关专业。在河南，郑州大学、河南大学等10所高校有GIS专业。就GIS专业的教学水平以及毕业生的质量来讲，河南省处于全国中下游水平。因而，大力提升地理信息科学的教学与科研水平，加强学科建设，优化课程体系，对于高校资源配置、丰富GIS专业人才结构层次、提高GIS人才水平、推动中原崛起以及完善地理信息学科体系、促进我省向全国一流高校发展都具有重大意义。

我国各高校开设的GIS专业中，所依托的专业各种各样，有测绘类、地理类、管理类、计算机类、环境类、水利类、建筑类等，一方面说明GIS的应用广泛，另一方面也给课程体系的制订提出了问题。在查阅大量培养方案后发现，所有高校GIS专业中的课程体系，没有任何两个院校完全一样，这就给GIS专业的学生带来很多疑问，也给学生进一步深造（考研、考博）带来了麻烦。基于此问题的出现，本课题考虑用“平台+模块+课程群”的模式进行解决，主要解决了GIS专业核心课程的问题，同时体现各高校的特点，为各高校的GIS专业核心课程体系的制订和创新型人才培养方案的制订提供模板和借鉴，因此本课题具有很高的研究价值。

针对我国GIS高等教育的大背景和郑州大学（以下简称“我校”）GIS专业学科背景的实际情况，结合前一段水环学院新的教学改革方案研讨与实施的情况以及笔者多年来的教学经验，就跨学科GIS专业课程体系改革的指导思想、培养方案制订、课程体系配置、跨学科内容的优化与整合、专业教学环境的优化提升和教学方法等方面进行较为深入的研究。立足我校，面向全省，覆盖全国，为高校GIS学科核心课程体系的改革和创新型人才培养方案的制订提供借鉴和指导意义。

二、现状分析

就其学科而言，它是地理学、计算机科学、测绘科学、空间科学、信息科学、管理科学为一体的新兴的边缘和交叉学科，它的学科发展与高校GIS教育息息相关，培养学生质量如何与高校课程体系的优化有直接的关系。

随着GIS理论、技术方法的进步和社会需求的不断拓广，GIS的应用早已渗透到人类生活的方方面面。到目前为止，GIS从最初的资源管理和土地规划到几乎所有与空间信息相关的领域，如商业、国防、电信、教育、工程、环境、政府、卫生、资源交通等，取得了明显的经济效益和社会效益。GIS综合性很强，需要很多其他学科知识作为基础。因此，高校GIS专业的人才培养 不应再是单一型，应以培养创新型人才为目标，要求学生不仅要有坚实的理论基础、良好的专业素质、宽阔的知识及对整个GIS有全面的了解，而且要尽可能多地了解相关学科和交叉学科。

目前我国GIS产业不断发展壮大，从业人员已经超过40万人，产业规模已经超过1000亿元，这是对行业内包括遥感、GIS、全球定位技术等在内的地理信息工业的一种广义的理解。社会对GIS技术和应用的需求日益增加，GIS科学和技术日益发展，学科日益成熟，原有的知识体系已经远远不能适应社会以及GIS科学和技术的发展要求，急需建立新的GIS专业核心课程体系和新的人才培养方案。

在国外早就开始了GIS核心课程体系的建立，1994年成立的UCGIS，一直致力于支持地理信息科学研究团体的工作，通过GIS的开发促进GIS教育界更广泛的共识和更加高效的工作。1998年成立了GIS模板课程工作组，2003年工作组了稻草人版报告，提出了核心体系的初步方案和人才培养模式，随后经过不断的探讨、修改，最终于2006年正式。地理信息科学与技术核心知识体系的工作和高校人才培养方案才开始逐步展开，逐步深入。

在国内相关人士和高校有关专家也在关注GIS核心课程体系和创新型人才方案的培养。北京大学遥感和地理信息研究所邬伦教授、美国东密西根大学地理系主任、地理研究所所长谢一春教授的积极促动下，翻译完成了《地理信息科学与技术知识体系2006》。此后，GIS学术会议上展开了GIS核心课程体系和人才培养方案的探讨。2006年、2008年两届高校GIS论坛上也提出了GIS核心课程体系和人才培养方案建立的探讨，直到2010年第三届高校论坛上“关于组建GIS核心课程体系与人才培养方案”的倡议书，着手建立全新的GIS核心课程体系和新的人才培养方案。到现在为止，在GIS核心课程体系和人才培养方案方面还没有真正实现统一。本研究基于我国目前的现状，根据郑州大学GIS专业10多年来的教学研究情况提出了本课题研究，力争为我校GIS教育，乃至全国GIS教育的发展提供范例。

三、建设内容

以人才培养模式改革为基本出发点，对核心课程体系优化配置、基于人才培养模式的创新型教学环境构建、课程体系教学团队和教学方法四大主题进行深入研究与实施。借鉴国内外创新人才培养的理念，从我校的实际出发，进一步明确GIS专业人才培养模式的改革思路；研究制订多种人才模式的培养方案，明确各种人才对知识、能力和素质的要求；另外结合国家与河南省政策，重点培养创业型GIS人才。建设内容如图1所示。

1.以培养多种人才模式为目标，构建核心课程体系

坚持教学内容和课程体系整体优化的原则，根据GIS专业的特点制订培养具有理论分析、GIS工程应用、GIS软件开发等类型的人才培养方案。按照平台加模块的方式设计课程教学计划，灵活设置专业方向，增加选修课比例。同时应培养学生的创业意识和创业知识重点培养创业型GIS人才；按照基础实践、专业实践、综合实践和创业实践的方式设计实践教学体系，重点在于建立校内实验教学平台、科技示范园区实践创新平台和社会生产创业平台。具体目标由原来的“公共课、专业基础课和专业课”体系，优化为“平台+模块+课程群”体系，并对诸多课程进行了整合和优化，包括GIS跨学科内容的整合与优化。GIS专业不是与相关学科若干课程的叠加，应该是在信息科技背景下的有机整合，培养学生利用地理空间思维和GIS方法解决问题的能力，构建统一的核心课程体系。

2.构建创新型人才培养的教学环境

从理论分析、GIS工程应用、GIS软件开发的三种人才培养模式出发，加强“校内教学基地――校外教学基地――企业实践基地”的创新型教学环境，进行“三阶段培养”的人才培养，将校内GIS、数学、计算机等本科专业的理论基础进行整合，发展课程体系的基础平台。另外将多工程专业实验室进行整合，组成专业实验平台，负责校内实验教学、科学研究及对外开放等服务功能；加大校外基地建设，包括野外测量实验等校外教学实验基地，强化实践教学，不断提高教学水平和教学质量的实际理解，建立企业实践基地，开展科学研究活动，培养学生的创业精神。或通过校企合作，解决资金投入与发展的瓶颈问题，提供教学资源、派遣与培养师资、基地实训、企业实习与就业等完整的人才培养链。

3.注重教学团队建设

以学校实习本科生导师制为契机，组建适合本专业发展的教学团队，以培养高素质的GIS综合人才作为目标。教学团队以教学专家、科研专家、企业专家为核心，由专业带头人、骨干教师、合格教师呈梯队，由课程负责人、主讲教师、助理讲师呈梯队组建课程教学团队，使老、中、青年教师，企业教师和学校教师，高学历教师和其他学历教师互相学习，互为补充，完善GIS教学团队的组成结构。具体目标应是形成一支以教授负责为主，并按一定比例配备辅导教师和实验教师的教师专家，满足结构合理、人员稳定、教学水平高、教学效果好的特点；为培养学生研究创新能力，应形成一支以科研能力较强的专家进行科研等方面的教导；最后，寻求相关GIS企业的高端人才形成企业专家。

4.强化教学方法研究

采用“学生导向”的办法加强GIS教学方法和手段的建设，即课程教学方面主要以启发为主的教学模式，着重培养学生的自我思考和团队合作精神，鼓励建立长期的本科生导师制，并吸取国外相关的先进教学理念。同时发扬教学团队的优势发展精品课程和优秀课程能够体现现代教育教学思想，能够促进学生全面素质的发展，改革学校育人环境，有利于带动高等教育教学改革。使用先进的教学方法和手段，相关的教学大纲、教案、习题、实验指导、参考文献目录等要上网并免费开放，实现优质教学资源共享。

四、拟解决的关键问题

1.核心课程不统一的问题

地理信息专业属于多学科交叉性，交叉的学科差距大，知识点分散，涉及课程多且繁杂，开设课程五花八门，核心课程也不统一，给学生和教师带来很大的疑惑，特别是学生考研、考博中带来了很大麻烦，本研究力图从地理信息专业的学科与技术特性，建立即符合教育基本规律，又能体现专业特色的核心课程体系。

2.核心课程应具有的教学内容

本专业知识更新快，新理论、新方法层出不穷，所以核心课程的教学内容存在着“夯实基础”与“紧跟前沿”的矛盾，核心课程的教学内容对知识单元的取舍、知识点的覆盖等要有前瞻性和基础性。由于应用领域的广泛性，核心课程的知识体系应具有普适性、可操作性。

3.人才培养方案中如何体现创新性

地理信息系统专业从诞生到现在，就不断在创新，其应用领域由原来单一的资源和土地利用，到现在应用到国民经济的各个行业，其技术和方法不断在创新，创新是GIS专业的灵魂。GIS专业人才培养方案如何体现学生的创新性，是一个难题。本研究从人才培养方案的制订中打破原来方案的禁锢，提出以“校内教学基地――校外教学基地――企业实践基地”构建创新型教学环境，改革GIS理论教学模式，加强学生创新意识，强化实验教学，提高学生动手能力与创新精神，以项目为驱动，提高学生的实践能力和创新性，把创新学分（10个）作为学生的必修学分。

五、实施方法

研究方法主要是利用调查分析法、基于SWOT（优缺点及机会与威胁）与层次分析方法。

第一，调研分析方法。本课题首先对国内外GIS专业现有的课程体系、人才培养方案、教学方法、团队建设等情况进行充分调研基础上，了解其他高校和研究机构的情况，比较分析其是否具有合理性，取其精华，去其糟粕。

第二，问卷调查法。制作调查问卷，在课程设置、培养方式、创新方法等方面进行问卷调查，问卷发放人员主要包括高校GIS专业教师、研究人员、开发企业、使用单位、毕业学生、在读学生、社会人员等，通过问卷方式了解学生最需要哪些课程，教师最注重哪些方法、社会最需要哪方面人才、企业最喜欢有什么样才能的学生。

第三，应用SWOT分析与层次分析方法进行课程体系配置的优化。SWOT分析法即态势分析法，SWOT四个英文字母分别代表：优势（S，Strength）、劣势（W，Weakness）、机会（O，Opportunity）、威胁（T，Threat），SWOT分析法被用于企业战略制订、竞争对手分析等场合。将该方法用于GIS课程体系优化配置，有助于学院将内部优势与外部机遇有机结合，趋利避害，或变内部劣势为优势，变外部威胁为机遇。另外，进行定量化研究，分析不同课程体系优化配置后的效果，应用层次分析方法确定多种因子权重，从而更有效地进行GIS课程体系优化。

六、结束语

构建GIS专业的核心课程体系和制订创新型人才培养方案。从核心课程体系的构建、课程体系优化配置、基于人才培养模式的创新型教学环境构建、课程体系教学团队和教学方法研究五大方面进行深入研究与实施。保证多样化的课程群能反映各学科背景下的特色，课程体系注重培养学生基础、技术与能力，分层次，重个性，面向产业、市场和社会，增强学生的就业能力和进一步深造的创新能力，使各高校GIS专业有一个统一的核心课程体系和符合本学校的创新型人才培养方案。

参考文献：

[1]王金鑫，郭恒亮.3S高新技术学科的特点与教学方法探讨――以郑州大学GIS专业为例[J].地理信息世界，2010，（6）：10-19.

[2]郭恒亮，贺添.地理信息系统专业精品课程建设的思考[J].中外教育研究，2011，（3）：14-15.

[3]秦其明.中国高校GIS专业核心课程设置问题的探讨[J].地理信息世界，2003，（4）：1-7.

篇4

关键词：地学三维可视化；教学改革；课程建设

中图分类号：P208 文献标志码：B 文章编号：1674-9324（2012）09-0155-02

科学计算可视化[1]（visualization in scientific computation）是20世纪80年达国家提出的一个新的研究领域，是通过运用计算机图形学和图像处理，将科学计算的过程和结果以图形或图像的形式显示，并进行交互处理的方法和技术。它涉及计算机图形学、计算机视觉、图像处理和人机交互等多个领域。科学可视化在地学领域，如地理信息系统（GIS）和地学建模（GMS）的应用，形成了地学可视化。通过地学三维可视化可以提高人们对复杂、抽象的三维地学现象的空间感知、理解和分析能力。随着地学可视化技术的发展和广阔的应用前景，一些高校在与地学相关的专业中相继开设了地学可视化相关课程。

一、课程开设的必要性

从学科发展需要而言，孙九林院士认为“地球信息科学这个学科是地球科学与现代信息科学技术交叉融合综合集成在一起的新兴学科，是以信息流为手段，来研究地球系统内部的物质流、能量流、人流和运动状态、方式。”地学领域关于三维空间信息的采集、组织、表达、建模、可视化、交互分析的研究日益重要，发展为两个并行的研究方向[1]，一个是3D GIS（三维地理信息系统），是以地球表面及其以上的自然地理实体和人工建筑实体为研究对象，另一个是3D GMS（三维地学模拟系统），是以地表及其以下自然地质实体和人工开掘实体为研究对象。目前，真三维地学建模、三维拓扑描述、地表地下空间无缝集成、三维动态地学过程模拟、三维地学可视化等问题已成为地球空间信息的技术前沿和攻关热点[1-3]，吸引了计算机科学、测绘、地理、地质、采矿、岩土、环境、资源等诸多领域的学者的研究兴趣。因此为了适应地球信息科学的学科发展，有必要开设“地学三维可视化”课程，使学生了解研究前沿和热点，实现本科生与研究生教育的良好衔接；并且，地学可视化在测绘、地质、环境、资源等诸多领域的重要性，使其成为学生应该掌握的重要技能。

从社会需求而言，随着三维可视化技术的发展，地学可视化具有十分广阔的应用前景和社会需求，主要应用于数字城市、矿山、海洋、地质、水利、气象、环境等领域[1]，例如城市景观分析、城市规划、地下水源污染监测、地下管线规划、地表沉陷监测、多煤层矿层储量分析、地层结构解析等。因此，通过开设“地学三维可视化”课程，使学生掌握三维地学建模、可视化和交互分析的方法和技能，可促进就业，适应社会需要。

因此，考虑到学科发展、就业和社会需求，有必要在地学相关专业开设“地学三维可视化”课程，使学生掌握地球信息科学领域的重要技能，促进学生在测绘、地质、环境、资源、气象等诸多领域较好就业。

二、课程的主要内容

本课程的目的是通过系统讲授地学可视化的基本概念、原理、方法和技术，使学生掌握面向地学的常用的三维空间模型、基本的三维空间建模算法、能够运用常用的三维空间信息系统与图形工具，如IDL（Interactive Data Language）或ArcGIS，进行三维地学建模和交互分析。

本课程主要包括以下5个方面的内容：

（1）“地学三维可视化”的内涵和相关概念，如“地学认知模型”、“空间数据模型”、“空间维数分析”、“真三维”“3D GIS”、“3D GMS”、“地学多维图解”等。

（2）针对“地学可视化”应用最多的两个领域：数字城市和地质领域，介绍常用的三维空间信息系统和三维图形工具。

（3）面向地学常用的三维空间模型，包括面元模型、体元模型（规则体元和不规则体元模型）、混合三维模型（断面-三角网混合模型、线框-块体混合模型、八叉树-四面体混合模型）、集成三维模型（三角网-八叉树集成模型、矢栅集成模型）；三维地质空间模型的原理、特点、优缺点及其适用范围。

（4）典型的三维空间建模算法，包括三维图形几何变换、地物模型与地形模型无缝集成、TEN模型生成、Octree模型生成、面向对象的三维模型重建、GTP模型剖切、LOD模型生成、多分辨率纹理生成与映射、三维空间索引与显示判断等代表性算法。

（5）从常用的三维空间信息系统与图形工具中选择一种典型系统或图形工具，如IDL或ArcGIS进行三维地学模型的建立、可视化和交互分析。

三、教学方法和考核机制

本课程是一门实践性很强的课程，要求以学生为主体，激发学生的学习兴趣、主动性和创造性；本课程并不指定某一具体的三维地学模型，不是要求所有学生都建立三维地形模型，而是鼓励学生创设自己感兴趣的三维地学模型，如洪水演进模型、地面沉降模型、三维地层模型、数字城市模型等，并鼓励学生根据模型的需要来选择合适的三维系统或图形工具，建立自己的三维地学模型。有的学生擅长编程，则可以用VC或IDL编程实现三维空间建模算法或建立三维地学模型；有的学生对菜单操作更感兴趣，则可以根据模型特点，选择ArcGIS或3D Max来建立三维模型。因此本课程给予学生充分的学习主动性，鼓励学生大胆想象和创设自己的三维地学模型，并根据自身特长和兴趣，选择合适的三维系统或图形工具实现自己的三维地学模型。

为了激发学生的学习热情，培养学生的创新精神，本人对教学方法作了一些探索和改进：

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关键词 网络GIS 教学模式 探讨

中图分类号：G424 文献标识码：A

Network GIS Teaching Method

Abstract Network Geographic Information Systems （Network GIS） has been widely used in many fields of the national economy.It is also an important course of the undergraduate students who major in GIS. Therefore， the Network GIS education is of great significance not only to the geographical spread of information technology， but also to cultivate qualified GIS personnel.The paper summarized the characteristics of the Network GIS course and analyzed the learning difficulty of the course. Then researched the teaching method of the course.

Key words Network GIS； teaching method； research

网络GIS是以网络为平台的地理信息系统，它在网络环境下为各种地理信息科学的应用提供GIS的基本功能（如分析工具，制图功能）、分布式计算和空间数据管理的空间信息管理系统。①目前，随着应用领域的发展，网络GIS在GIS学科中的重要性日益凸显。不少高等学校将其作为地理信息本科专业的一门必修课程。本文从网络GIS课程的特征出发，结合教学实践，对网络GIS课程的教学模式进行了探讨。

1 网络GIS课程的特征

网络GIS课程除了具有学科交叉性、发展迅速、实践性强等特点外，②③还具有以下特征：

1.1 表现形式多样

网络GIS产生于上世纪90年代，这就是最初的网络GIS，常被称为万维网地理信息系统（WebGIS）。在近十年里，网络GIS随着网络的普及和相关技术的进步而迅速发展，不仅性能上大幅提升，而且存在形式上也更加多样。其不再局限于单一的万维网地理信息系统形式，发展了移动GIS、 网格GIS、云GIS等多种表现形式。现在，网络GIS常被分为狭义网络GIS与广义网络GIS。④前者是指在一定时期内特定形式的计算机网络和分布式对象技术的融合所形成的GIS系统，如基于C/S的网络GIS、基于B/S的网络GIS、基于空间Web服务的GIS、基于移动与嵌入式的网络GIS、基于网格的网络GIS。后者不仅是狭义网络GIS的统称，同时还代表了不同狭义网络GIS结合的产物，还包含了各种网络协议和不同的分布式软件体系构建起来的GIS应用。可见，课程教学首先需要合理界定教学内容。

1.2 技术种类繁多

每种网络GIS可有不同的构造模式，而不同的构造模式又可选用不同的技术框架来实现。以分布式WebGIS为例，其目前大体可有四种技术框架：基于J2EE的WebGIS结构、基于DCOM/COM+的WebGIS结构、基于CORBA的WebGIS结构和基于.Net的WebGIS结构。这些不同的技术框架各有优势，在实际应用及教学中具有同等的重要性。如何讲授并使学生掌握这众多的技术是教学面临的问题。

1.3 更新换代快

信息技术的更新一直是日新月异的。网络GIS以一系列信息技术（如网络通信技术、多媒体技术、程序设计技术等）为支撑，⑤其往往跟随支撑技术的更新而更新。同时，网络GIS本身的理论与技术也在不断革新。从万维网地理信息系统的发展来看，在十年间已经历了四个阶段：静态地图、静态网络制图、交互式网络制图和分布式地理信息服务。而支撑技术的更新换代更为迅速，如动态网页技术ASP，从推出到被替代也就3～4年的时间。课程教学也要顺应这种发展，做到与时俱进。

2 网络GIS课程学习难度分析

在多年的教学中，学生普遍反映了解课程的重要性并对其有较大的兴趣，但同时大部分也认为该课程学习难度大。根据他们的反馈信息，总结出以下几个难点。

2.1 知识点难掌握

掌握知识点不是原封不动地记住书上的定义或者说明，而是熟悉并能运用知识。本课程包含大量的名词或者定义，尽管授课时针对每个名词或者定义都给出了详细的说明，而学生当时也理解了，但一段时间后却又忘了，实际上并没有真正掌握。他们的“理解”只是针对文字说明的字面意义的了解，并没有在大脑中转化为实体的形象，因此，更无法指导具体的应用。

2.2 技术多难取舍

如前所述，每一种网络GIS可有一套或多套构造技术体系。由于这些技术体系在实际应用中的地位相当而课程的学时又有限，于是，通常有两种教学方式：一种是只深入地讲解一种技术体系；另一种是对各种技术体系分别进行概要的介绍。第一种方式是教师为学生做了取舍，其弊端在于既没有与实际需求相结合也没有顾及学生的兴趣。第二种方式是使学生对每种技术体系都略有了解，但将深入学习哪种或哪几种技术的选择问题留给了学生。

2.3 实习任务难完成

本课程是一门实践性很强的课程，其实习课时长一般为12～16学时，实习内容为：基于一定的网络GIS平成一个具体应用的原型系统。其目的是希望通过实践使学生具有开发网络地理信息应用系统的能力。要求是每个学生完成二次开发平台的熟悉、网络编程语言的学习、系统设计、功能设计、编码调试等工作。面对这样的教学要求，大部分学生的反映如下：一是时间紧任务重；二是涉及内容多为初学，遇到问题容易退缩；三是在课下缺少可以交流、讨论的对象。

3 教学模式探讨

针对教学过程中碰到的难点和学生反馈的学习困难问题，笔者在多年的教学实践中反复摸索，探索出了以下教学模式。

3.1 教学内容瞻前顾后与顾全大局

所谓瞻前是指充分了解学生已学的科目，也是了解大部分学生的学习基础。如若学生已经学习了计算机网络课程，则在教学过程中就不必介绍该内容；而如果学生之前并没有涉及网络的内容，那么就应该补充这方面的知识。所谓顾后是指充分了解学生在后续学习中即将开设的课程，即了解后续课程需要哪些知识作为支撑，以及还有哪些课程是对本课程的扩展。对后续课程中需要的支撑知识应该做适量的介绍，而对有扩展课程的内容应概要介绍。同时，GIS学科的多学科性与交叉性决定了专业课程体系的多样性，⑥课程教学内容的设计还要考虑自身专业优势和特色。

3.2 理论讲解与形象认识相结合

纯理论的讲解不仅容易使学生觉得乏味，也使知识点很难被真正理解和掌握。如“分布式”是本课程中最常见的名词之一，文字解释为数据和程序可不位于一个服务器上，而是分散到多个服务器。该解释无法增加学生的形象认识，更不知分布式是怎样实现的。指导学生在实践中配置具体的分布式应用，一边实践一边讲解，不但使讲解和认知变得容易，还能提高学生的动手能力。

3.3 广泛介绍与培养兴趣点

有的学校将网络GIS课程定位为通识课，旨在使更多的学生了解网络GIS。作为GIS专业的学生，既要广泛地了解网络GIS的内容，也要在某一方向上有所专攻。基于该培养目标，笔者采取了广泛介绍、培养兴趣点的教学方式。广泛介绍是指在教学中，讲授内容尽量广泛概要。而学生在了解网络GIS的众多方向后，就可能选择自己最感兴趣的方向深入学习。根据学生的兴趣点，可将学生划分为不同的团队，指导他们进行自主学习、定期讨论。最后，组织各团队围绕自己的方向报告学习情况，相同学习方向的团队间进行交流与讨论。通过自主学习不但培养了学生的自学能力，也使学生对知识的掌握更为牢靠。同时，团队的构建为实践课的开展奠定了基础。

3.4 基于团队的课程实践

以团队的方式进行课程实践，在一定程度上减轻了每个人的工作量，使学生有更多的时间去思考、讨论系统的设计。同时，团队也为学生提供了交流的环境，培养了团队协作的精神。

4 教学效果检验

本课程的教学效果检验主要由两部分组成：一是理论考核；二是实践成果检验。理论考核主要检查学生对网络GIS基本原理的掌握情况；实践考核主要检查学生对所学知识的运用情况以及二次开发的能力。

在使用该教学模式以来，不但学生的理论成绩有了大幅度的提高，而且也能更好完成实习任务，所提交的成果也更有新意。并且，不少团队在后来参加的各类GIS设计与开发大赛中取得了较好的成绩。在教学反馈意见中，绝大部分学生认可这种教学模式。

5 总结

网络GIS是GIS专业的重要课程，探讨和改进其教学方法是任课教师的基本责任。笔者在深入分析课程特点的基础上，以学生为本，从理论教学和实践教学等方面对课程的教学模式进行了探讨，并在教学过程中取得了良好的教学效果。然而，教学模式的探讨与改进是无止境的，也没有一种教学模式是永远适合的，需要在教学实践中不断地摸索。

注释

① 孟令奎，史文中，张鹏林等.网络地理信息系统原理与技术[M].科学出版社，2008.12.

② 杜培军，闫志刚.对地理信息系统专业计算机类课程设置的探讨[J].测绘通报，2005（1）：63-66.

③ 盛业华，杜培军.地理信息系统专业的课程体系与专业建设[J].煤炭高等教育，2002（2）：59-61.

④ 张书亮，吴宇，徐洁慧，等.网络GIS 及其内容体系和应用分析[J].地球信息科学，2007（2）：43-48.

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【关键词】遥感数字图像处理 团队合作 问题导向 地理信息科学

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）10-0016-02

一、课程特点和教学现状

1998年教育部新增地理信息系统（GIS）本科专业后，我国GIS教育发展形势空前活跃。目前，国内已有近200所高校开设了地理信息系统专业，逐步形成了比较稳定的GIS专业课程体系与课程设置方案（石永明，2011）。其中，遥感系列课程（遥感物理与技术、遥感数字图像处理、遥感地学分析与应用）成为GIS专业课程体系中的重要模块。充分利用各种图像处理算法从遥感数据中获取各种生物物理参数和土地覆被/利用信息，可以为自然和人文生态系统的空间分布式模型提供输入参数，在遥感技术应用中占有十分重要的地位。

《遥感数字图像处理》是一门系统研究遥感图像理论、技术和应用的课程（路元刚，2012）， 它是遥感科学技术和地理信息系统等专业本科生的专业课（朱洪锦，2012；宋怀波，2014）。数字图像处理技术的迅速发展使其分支几乎扩展到农业信息科学的全部领域，该课程强调实践性，实践教学是创新人才培养中的重要环节，对于培养学生专业技能和理论实践结合能力、激发学生的创新思维和探索精神、提升科研能力，有着重要意义。因此，只有通过适时安排实验课，才能收到最佳的教学效果。目前，国内高校中该课程一般都安排有12个学时以上的实验。新疆农业大学GIS专业的《遥感数字图像处理》课程于2009年开设，教学过程中重视实践教学环节，安排有20-24学时的上机实验，按照教育部对实验课的要求，实验类型主要为验证性和综合性。虽然现有的实践教学内容不断丰富，但仍以教师为主导，学生的学习兴趣没有被完全调动，主动思考的意识尚有待提高。而现代教学模式强调学生的主观能动性，教学要以学生为中心，使学生处于主动的地位。因此，如何更好地激发学生学习遥感图像处理的兴趣、鼓励学生自主学习理论知识并培养动手能力是在本课程课堂实践环节中最重要的目标之一。笔者所在的新疆农业大学GIS教研室的教师通过多年的课程实践教学积累了一些经验，并在实践中取得了很好的效果（朱磊，2014），需及时地进行系统地梳理和总结，尽快建立起一套符合农业类院校遥感图像处理的课堂实践教学模式，以规范和完善课程实践教学的内容并推动授课模式的改革，有助于提高GIS专业学生的遥感图像处理的实践能力。综上所述，本研究拟将“研究型教学模式”和“问题导向型教学模式”引入到课程的课堂实践环节中，构建以学生为主导的实践体系，使学生了解和掌握了图像处理的主要内容和方法，培养学生团结协作和创新思维能力，为今后深入学习专业课程和高质量完成毕业论文奠定基础。

二、实践教学内容调整

1.调整课时安排

《遥感数字图像处理》课程强调学生的实践动手能力，因而实践教学在整个教学过程中占据重要地位。新疆农业大学自2009年开设“遥感数字图像处理”课程以来，课程总学时为50-52学时，其中实践教学课程始终保持在20学时至24学时之间，占课程总课时量的近50%，高于其它同类高校约33%的平均比例（黄秋燕，2008）。较高的实践教学课时，保证了学生能够接触到大量的综合性实验，并有足够的时间能在教师指导的状态下熟悉和掌握实践技能，这对他们提高动手能力、积累实战经验大有益处。全部课程共十章，除第一章绪论外，其余各章均安排有2-4学时的课堂实习。

2.补充教学材料

《遥感数字图像处理》课程相关教材较多，我们选用的是韦玉春等主编的、科学出版社出版的《遥感数字图像处理教程》（韦玉春，2007）。该教材结构设置合理，对遥感数字图像处理的基本概念和常用方法进行了系统的讲解。但限于篇幅，教材中对涉及到的其它遥感领域的一些定义、算法和思路仅做了概述，因此向学生推荐了多本辅助教材，如：赵英时主编的《遥感应用分析原理与方法》（赵英时，2003）和戴昌达等主编的《遥感图像应用处理与分析》（戴昌达，2004）等。另外，鉴于教材中部分内容的时效性，不能够反映最新的研究动态，而这部分内容恰恰是教材中最能够引发学生学习兴趣的部分。因此，我们鼓励学生自行检索并下载阅读近1-3年相关领域的文献，并推荐有能力的同学阅读英文文献。同时，引导学生充分利用网络资源，主动查阅资料，不断更新知识库、扩展知识面。

3.推进学科交织

遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）构成了“3S”综合应用体系，遥感作为该系统最重要的数据源，与其他学科结合紧密。学生已初步具备了GIS和GPS的基本知识和操作技能。因此，教师适时地运用视频、图片等多媒体方式将“3S”实际应用的案例穿插在理论讲授过程中，让学生了解遥感图像处理在整个“3S”应用体系中的作用和技术要求，以及RS如何与GIS和GPS衔接与集成。此外，积极引导学会学生触类旁通、举一反三，不仅要知道怎么做，而且知道为什么做，同样的方法还能够解决什么问题，碰到类似的问题时自己是否能够独立解决等等，这对学生日后面对实际工作、解决实际问题具有极大的帮助。

三、实践教学方法改革

1.构建任务导向式的实践教学模式

根据实践教学方案，各主要章节理论知识讲授完毕后，均安排相关内容进行上机实验。课堂实验选题设计为学生在未来的专业领域可能遇的“真实世界”的现实的问题，没有固定的解决方法和过程。整个过程以自主探究和小组写作为主，减少教师的“灌输式”讲述。在每一个任务完成和每个课程单元结束时进行自我评价和小组评价，并定期进行总结。如：第八章图像分割上机实验题目为“运用空间建模手段，提取给定影像上的植被信息，非植被区域保留原始影像”。通过完成该任务，学生可以复习、巩固以下知识点和技能点：（1）归一化植被的概念、作用和计算步骤，不同取值的指示意义；（2）如何为植被区域赋常量值，非植被区域保留原始影像；（3）借助专业图像处理软件ERDAS IMAGINE的空间建模平台，构建针对本任务的模型。上机实验中任务的设计对教学效果极其重要，应全面考虑学生对理论知识的掌握程度，并要求教师对重要知识点的提炼和融合，力求让学生通过完成一个课堂任务来增强对理论知识的理性认识，更重要的是培养学生分析问题、解决问题的能力。

2.培养学生团队合作意识和能力

实践教学活动在我校综合实验楼GIS机房中进行，作者本学期所带的GIS132班共计29人，按照自愿结合的原则，分为10个小组（除第十组为2人外，各小组均为3人）。同一小组的同学座位相邻，便于交流。每人一台计算机，保证操作的独立性。

首先用很短的时间对已学的相关知识进行简要的复习，让学生较快地进入到学习新知识的氛围中来，并让学生了解到本节课实践内容与复习内容的相关性，为之后学生自主探究及实践做铺垫。

之后教师课堂任务，学生以小组为单位开展实践。由于最终的考核是以小组为单位，所以组内的每位成员都需按时完成任务，且保证质量，小组内部就会产生一种你追我赶的学习状态，每个学生都不想因为自己的落后而影响整个小组。从而在小组内自发形成“快带慢、快帮慢”的学习模式。此外，在任务完成质量同等的前提下，教师将对先完成任务的小组给出较高的分数，各小组间也形成了竞争模式。先完成的小组可以帮助进度较慢的小组，这种帮助其他同学完成任务的过程也会让先完成的同学获得成功的体验，形成“任务一出，大家争相完成”的学习氛围。

3.改革学习考核评价方法

本研究运用上述授课形式，对GIS132班进行了教学模式改革的尝试，学期末通过对学生进行的调查问卷，获取了学生对知识掌握的情况及对该授课方式的意见和建议。最终，综合学期考勤记录、学生课堂表现记录和期末调查问卷，得到课堂实践教学模式改革的整体效果评价，结果显示：（1）学生出勤率较高，完成作业情况较好，课程学习的积极性较高：全班共计29人，本课程包含13个教学周，总计旷到1人次、请假2人次、迟到5人次；课后书面作业5次，总计4人次未按时提交，作业正确率较高。（2）学生对知识点的掌握更为牢固，调查问卷显示90%以上的学生认为通过本学期的学习，掌握了遥感数字图像处理的主要步骤和方法，了解了实际应用的领域。（3）课堂实践教学模式取得了较好的效果，全班认为“问题导向型模式”和“小组协作型模式”有助于课堂理论知识的巩固和实践操作技能的提高的比例达到100%。

四、结语

《遥感数字图像处理》课程是地理信息科学专业本科生的专业必修课，在整个课程体系中占有重要地位。该课程在理论和方法的课堂教学之外更加强调学生的实践能力，因此该课程的课堂实践教学显得尤为重要。本研究探索性地将“研究型教学模式”和“问题导向型教学模式”引入到课程的课堂实践环节中，构建了以学生为主导的实践体系，同时编制《遥感数字图像处理实验手册》。该教学模式在提高学生学习主动性和创造性及培养团队意识等方面取得了较好的效果，。今后的教学改革中，如能将该模式与翻转课堂等其它先进的教学模式进行合理地组合，将开创《遥感数字图像处理》课程课堂实践教学的新模式，进一步提高学生自主学习的效率，并有助于探索出一套适合GIS本科生实践技能和创新能力培养的开放式的综合教学体系。

参考文献：

[1]石永明， 田永中. 地理信息系统实验课程教学探讨[J]. 实验室科学， 2011， 14（1）： 26-29.

[2]朱磊. 浅析地理信息系统专业本科生创新能力的培养[J]. 2014， 4： 154-155.

[3]路元刚. 《数字图像处理》课程的教学探讨与实践[J]. 江苏教育学院学报（自然科学）， 2012， 28 （5） ： 32-33.

[4]朱洪锦， 范洪辉， 叶飞跃， 等.《数字图像处理技术》课程的教学改革探索[J]. 吉林化工学院学报， 2012， 29 （12）： 24-27.

[5]宋怀波， 何东健， 龙燕， 等. 农业院校《数字图像处理》课程教学改革与实践[J]. 教改研究， 2014， 70： 10-12.

[6]黄秋燕. GIS专业遥感概论课程实验教学改革探索[J]. 科技信息， 2008（27）： 352-353.

[7]韦玉春. 遥感数字图像处理教程[M]. 科学出版社， 2007.

[8]赵英时. 遥感应用分析原理与方法[M]. 科学出版社， 2003.

[9]戴昌达， 姜小光， 唐玲莉. 遥感图像应用处理与分析[M]. 清华大学出版社， 2004.

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关键词：问题教学法；地理信息系统原理；空间认知

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）44-0187-02

高校教学改革的重点是教学方法的改革。但长期以来，高校中普遍流行的教学方法就是课堂讲授法，该方法虽然能使学生系统全面地获取知识，但因其过分强调预设，形成了以教案为中心的封闭性教学，学生在教学过程中的主体地位难以落实，因而使课堂教学变得机械，课堂气氛沉闷。因此，如何探索有效的教学方法，以增强大学生学习的积极性和主动性，提高课堂教学质量，是摆在大学教师面前不可回避的现实问题。

一、地理信息系统原理课程的特点

地理信息系统是地理信息科学专业的入门课程，该课程覆盖面广，涵盖基本概念、基础理论、技术原理和应用方法等。其中基本概念是构成该学科的基础，包含专有部分和通用部分，各概念间难区分，总体说来晦涩难懂。技术原理是课程的主体，其数据结构、程序算法和实现均不直观，难于揣摩。应用方法涉及一系列的思维转换，无法身临其境，有空洞感。课程存在知识台阶，不能和已有知识无缝衔接，同时基础学科众多，其先修基础课程开设不全，教师需即时补充基础知识点。因此课程教学内容存在由易到难、由虚到实、逐层递进的内在关系。

教师常采用铺垫、启发、引导、提问和讲授相结合的教学方法，但教学效果仍不尽如人意。

我们曾对本校地理信息科学三个年级236位学生进行了问卷调查和访谈，91%认为学习有难度（一般，较难），95%的认为内容抽象。多数认为现有的讲授方法难以保证持久的注意力和兴趣，有厌学情绪。

凡此种种，给课堂教学带来极大挑战。因此，如何在现有的教学条件下，改进教学方法，提高教学质量，显得尤为重要。

二、问题教学法的含义与特点

随着教学理论的研究和教法的探索，问题教学法越来越受到重视。它有着悠久的渊源，历史上用提出问题的方式教导学生的孔子和苏格拉底，他们就采用问题教学法。它以提出问题为主线，即教师提出问题，学生自学教材，探求问题，讨论问题，教师引导讲解，最终达到解决问题的教学目标。可见，问题教学法具有“针对性、参与性、主动性”的特点[1]，它既能改变传统教学中教师教给学生的都是定论知识的现象，又改变了传统的大学课堂中教师满堂灌的弊病。该方法通过讨论争辩、质疑探索，使学生的学习变得主动，也能培养学生的问题意识，大大调动学生的学习积极性。它把学生的学习变为感受知识―理解知识―深入探究的活动，使学生实现了再发现和再创造，养成良好的学习习惯，提升学习能力。同时，问题教学法对于教师来说能有助于教师化解理论讲授的枯燥性，降低教学的难度，提升教学效果。因此我们不难发现，采用问题教学法可以让地理信息系统原理课程教学中的问题迎刃而解。

三、地理信息系统原理课的兴趣养成

1.教学模式。问题教学法实施过程可概括为三环六步模式。三环为：①自学，即提出问题。提出问题是此法的首要环节。首先，学生可以根据对教材的预习，提出自己需要解决的问题，然后教师将筛选、总结归纳出的典型性问题作为教学的依据，如教学中相关概念的区别与联系、关系与法则的理解等，即生成问题。②研学，即讨论问题。它是此法的核心，它主要展示学生研究问题的过程，从而使学生掌握解决问题的具体方法。当学生的思维模糊不清时，教师必须提出需进一步澄清的问题。③固学，即解决问题。以培养学生的知识迁移能力为目的，通过学生讨论引发的问题，教师总结解决问题的方法，使学生的经验和知识达到再增长。六步为具体化：①明确目标。创设问题情境，使学生发现，提出问题，明确要解决的主要问题。②学生自主探究。分析问题，提出假设，设计解决问题方案。③小组研讨。学生分小组讨论未解决的问题，教师通过巡视、质疑、提问、上堂板演等形式，发现学生共同性的疑难问题，对互助研讨加以引导。④质疑点拨。通过学生间和师生间的讨论、质疑、争论、辩解、分析、更正、补充等互动形式，形成班内全员参与、积极探究、氛围热烈的场面，把课堂教学推向，使学生再次享受获得知识的快乐。⑤总结归纳。师生梳理、总结。⑥检测达标。用检测题等方法进行测试，学生答，教师评，并展示交流，并为接续导出下堂课的新知做准备[2]。时间分配一般为35∶10，前35分钟解决学生已预习的问题，完成本节课教学内容，后10分钟，导出新问题，分发材料，指导预习，确保前后衔接。

2.教学设计。参照以上模式，在地理信息系统原理课程教学中，遵从三环六步，将理论教学从整体设计为课前、课中、课后三大过程。课前，教师编写教案，实现知识问题化，问题层次化；学生预习上次课导出问题的基础知识，并回顾旧课的内容。课堂上，首先进行目标再现，由教师简述教学目标；接下来用提问、竞答等方式对预习情况进行调查，重点关注学生预习中发现的问题与质疑；教师归纳汇总问题，即时设计解决方案；后续问题讨论，教师适当点拨，并适时精讲；最终在教师指导下，对本课内容进行总结梳理、明确重点难点与关键点。在每次课的最后10分钟，依照提供给学生的“导学案”及讲授提纲与知识要点，从常规概念，用普通思路导出问题，指定自学的教材内容，提出学习目标，留待下次课讨论学习。课后，教师对课堂进行回顾，总结经验教训；学生温习已学内容，预习教材，查询相关基础知识。

3.教学实例。在空间认知一课的教学中，于前一节课的末段，指定了自学的内容，设计出“现实世界到底有什么？基本空间对象有哪些？你找到的对象是连续，还是离散的？怎样表达它？”等带递进和层次的问题作为导学案，由学生课后自习。这样就将教学延伸到课外，缓解了课时紧张。

课中第一段，教师简述目标――现实世界的基本空间单元和表达方法，完成目标再现，提示地理语义是从空中看世界；后接层次问题的提问，学生分小组自由回答，教师适当启发，以掌握问题和质疑；接下来的讨论，因为学生对问题和基础知识比较陌生，依教材常能得出的仅是“世界由空间实体组成”这一结论，难以逃脱常规思维的束缚，难以建立起正确的认识观，需要加以及时引导、精讲，教师依“地物―离散的―呈点线面状；地理现象―连续分布―分割为形状大小相同的面元”进行了点拨，这时学生积极参与，课堂气氛活跃；接下来是分小组总结环节，指定较好的小组进行总结发言，可辅以幻灯片演示，最终让学生明确关键点（难点）――离散化，点状、线状和面状抽象是自然离散化，是仅关注自己感兴趣的东西，可称实体空间观；真实而连续的现实世界，需要另行离散化，划分空间面元就是要离散连续的空间对象，可称为连续空间观，最终总结出基本空间单元为点状、线状、面状和栅格4类，基本空间图元为点、线、面与像元。从而让学生建立正确的空间认知观和空间表达方式，完成主体教学。

课中的第二段，教师导入下次课的问题。

下课后，师生进入课后阶段。

整个过程，根据教师的节奏，环环紧扣，调动了学生的兴趣和主动性，达到了对知识前所未有的深度学习，教学效果良好。同时，结合教改，将讨论、答问和总结，计入课堂考试成绩，完成课堂考试。

对于比较复杂的内容采用了打通两节课连上的形式，将一二段时间分配为80∶10。

四、结语

实践证明，运用问题教学法进行地理信息系统教学，保证了教师的主导地位，体现了学生的主体性，降低了理论的抽象性，增强了学生的兴趣，培养了学生的学习能力，提高了目标的达成度。实践中还发现鼓励同学大胆质疑与讨论，才是成败的关键。

参考文献：

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关键词:地理信息系统;双语教学;教学改革

双语教学广义上是指在学校教育环境中以母语和第二语言作为教学语言进行各门学科的教学,其目的是使学生掌握专业知识,提高第二语言的应用能力。由于目前我国双语教学中的第二语言主要指英语,故狭义的双语教学是指帮助学生以中文和英语为工具,学习和接触国外相关的专业知识和表达方式,并培养学生用英语思维的能力。

一、我国实行双语教学的原因

一是上级主管部门要求。教育部在2002年提出加强大学本科教学的12项措施,要求各高校在三年内开设5%~10%的双语课程。

二是在世界经济一体化的影响下科技迅速发展,社会对复合型高级专业人才的需求不断增加。

三是外语教学改革以及培养新型教师的需要。与传统的英语教学相比,双语教学更重视英语与学科的渗透,不但让学生以英语为工具获取知识,全方位地应用英语,而且引进国外先进的教育理念、教学模式、教学方法。

四是提高学生综合能力和培养学生创新能力的需要。双语教学以通过第二语言学习学科知识为目的,促进学生对两种不同文化的积极适应和沟通,培养学生的跨文化意识。

五是充分利用各种信息资源的需要。英语是当今国际交流的通用语言,现代权威的论文和著作90%以上都用英文发表,70%以上的信息都由英语传播。双语教学可以使学生获得更多的知识,掌握、获取最新信息,还可以把研究成果推向世界。

二、地理信息系统专业开展双语教学的必要性

地理信息系统是一门介于信息科学、空间科学、管理科学之间的新兴交叉学科,是传统科学与现代技术相结合的产物,是在计算机硬、软件系统支持下对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。地理信息系统不管是内在理论还是外用软件,都有较强的国际共通性,学生在学习的过程中会用到大量的英语文档的辅助材料。双语教学有助于提高学生的英文水平,为学生自主学习和思维扩充提供良好的平台,因此地理信息系统专业开展双语教学很有必要。

三、地理信息系统专业开展双语教学存在的问题

目前全国有160余所高校开设地理信息系统专业,对该专业课程实行双语教学的学校亦不在少数。以河南城建学院为例,该专业课程双语教学的授课对象为地理信息系统专业大三第二学期学生,采用的是混合型教学模式,即中英文讲义并存,课堂上用中英文讲授的比例各占50%左右,幻灯片80%以上用英文制作,在课程实践环节中采用国际上主流的ArcGIS等专业软件,使用案例教学法。但目前地理信息系统专业开展双语教学仍存在一些问题,突出表现在以下三个方面。

1.教材不合适

一般来说,双语教学都会选择原版英文教材,因为原版英文教材在理论的准确性和源头性等方面有着无可比拟的优势,在内容编写上也包含了详细的阐释、丰富的事例等,但使用原版英文教材不能很好地把国内外的思维方式统一表达,在国内大量订购这样的教材也很难,价位比一般的中文教材高出数倍,给学生和学校造成很大的经济负担。

2.学生英语水平参差不齐

授课班级学生的英语水平有较大差别,有的学生已经通过英语六级,对双语教学有较强的接受能力,并且可以在课堂上与教师较顺利地交流;有的学生尚未通过英语四级,这部分学生在学习初期有明显的抵触心理,不利于双语教学的顺利开展。

3.课堂信息量不足,教师备课的工作量大大增加,教学双方的注意力都有所偏移

在准备双语教学的过程中,为了达到英语教学不低于50%的要求,教师就会牺牲一些简单的中文表达;在准备教案和课件的过程中,教师要充分考虑到学生的接受能力和表达习惯,因此教案和课件的制作会花费比其他课件多2~3倍的时间;在授课的过程中,教师会把一部分注意力放在解释学生未知的专业词汇上面,直接影响理论讲述的深度。

四、地理信息系统专业开展双语教学的改革措施

鉴于教学过程中存在的问题,要想提高教学质量,就需要对地理信息系统双语教学进行改革。

1.教材的改革

因为国内目前没有与地理信息系统专业相关的双语教材,所以在教材选用方面,为了实现实用性和经济性的目标,教师可以综合Kang-tsung Chang编写的《Introduction to Geographic Information Systems》、Paul Longley等人编写的《Geographic Information Systems and Science》等英文教材,以及邬伦等编写的《地理信息系统原理、方法和应用》中文教材,按照教学大纲的重点和难点,自编适合实际双语教学的教材。

2.与课程配套的试题库的建设

为了巩固专业课程的内容,提高教学质量,就需要建立一个完整、多样的试题库。建设试题库时可以教学大纲为依据,结合教学目的、要求和内容,明确各章节应掌握的知识。还要注意参阅国内外各高校地理信息系统专业的考试考查方法,建立相关的中英文题库。试题要注重考核学生对基本概念、基本理论和基本技能的掌握情况,以及学生分析问题、解决问题的能力。试题库题量要充足,同一章节相应内容要有不同层次、不同形式的试题,试题难易要适度,在较难、中等、较易之间保持适当比例。试题库要基本满足“覆盖要全面、重点要突出、题型要丰富、难度要适中、题量要适度、附件要齐全、用字要规范”等要求。这样的试题库在学生平时的练习和考试准备中也可以发挥重要的作用。

3.教学手段、教学方法的改革

运用多媒体。运用多媒体教学可以使课堂效果明显改善,在课程要点、难点的讲解中,图形、图像资料和模拟演示等能发挥较大的作用。

搞好课堂互动。为了提高学生的学习兴趣,可以让学生在课堂上自由发表对于某一问题的看法,并组织学生围绕这一看法展开讨论,这样不仅能提高学生的表达能力,而且能提高学生的英语口语水平。

理论与实践相结合。给学生提供相关数据,让学生根据授课内容上机实习,巩固课堂上所学的内容,灵活运用相关知识。这一做法在锻炼学生动手能力的同时,也提高了学生分析问题、解决问题的能力。

扩充知识。给学生提供大量有利于学习该课程的网站和资料,拓宽他们的专业学习范围,使他们养成遇到问题查阅英文原版资料和帮助文档的良好习惯,进而提高他们的英语阅读水平。

五、地理信息系统专业开展双语教学的效果

1.双语教学有效地培养了学生的读、译能力,使学生的心理完成了从生疏到熟悉的过程,也使学生的思维从汉语过渡到英语,进而实现双语教学中外语的渐进式导入。

2.深化了学生对相关原理的认知,较好地培养了学生分析问题、解决问题的能力,使学生由被动接受转化为主动参与,在一定程度上提高了学生自主思考的能力。

3.培养了学生用外语进行专业交流的能力,增强了学生开口说、动手写的热情,提供了学生与教师进行专业交流的平台。

可以说,双语教学能促进学生语言的发展,提高他们对第二门语言的掌握程度,有助于他们及时了解并掌握国内外最新的地理信息专业知识。

参考文献:

[1]魏日宁.香港双语教育及其启示[J].现代教学研究,2002,(11).

[2]吴平.五年来的双语教学研究综述[J].中国大学教育,2007,(1).

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地理学是研究人类发展与地理环境之间相互关系的科学。在人类的文明发展进程中，地理学是促进人地关系认识的质的飞跃的关键要素；它经历了自然语言、地图学和新一代以空间分析为核心的GIS阶段。计算机技术的发展给地理学带来了全新的挑战与机遇。当前，全球范围内面临着持续增长的人口与日益短缺的自然资源总量之间的矛盾，这成为实现全人类可持续发展的关键和核心。地理学紧密地关注这一人类世界的永恒主题，RS、GIS等提供了有益的分析工具，空间分析的方法与理论模型为人类提供了问题求解的分析方法。于是，来自地理学、GIS、RS、城市规划、景观设计、环境等多学科的研究人员自发地共同探讨如何实现人类活动在规划之初即实现最佳的环境效益问题，即以最小的环境代价获取最佳的环境效益但又不至于影响到人类的生存。在这样的背景下，随着ESRI公司的有力推动，2009年举行了第一届峰会，GeoDe－sign的概念得以正式提出。尽管目前理论界尚未就GeoDesign的科学概念取得一致，但这丝毫没有影响到GeoDesign相关研究活动的开展，ESRI在其最新的软件产品中已经部分地集成了具有GeoDesign功能的模块。

受伊安•麦克哈格的《与自然共设计》的启迪和斯坦尼兹景观变化模型的影响，GeoDesign的核心在于将设计的理念引入到GIS系统的框架之中，研究一种可以融景观规划和设计、环境影响与评价、过程管理和结果预测于一体的地理规划设计工具以及所涉及到的相关理论与方法问题。GeoDesign具有广阔的理论与实践应用前景，也必将给我国高校在目前的地理科学类专业的核心课程体系设置、专业办学模式和人才培养方案等方面带来巨大的冲击。尤其值得注意的是，GeoDe－sign的核心理念就是建立“追求人类活动对环境所造成的破坏或影响程度最小的规划、设计活动”，这对我国广大地方院校的地理科学专业开展专业课程设置具有重要的启示，需要作深入、系统地研究。

2GeoDesign对地理科学专业的影响

2．1对学生的知识背景与专业技能提出了更高的要求

地理专业核心课程体系旨在培养学生掌握地理学的基本理论，形成运用地理学思考和解决人文、经济、社会领域的地理问题的基本技能，锻炼运用地理学的相关知识和理论进行地理学实习、实验的基本实践技能。地理专业的核心课程体系关注学生的地理知识、能力和素质的培养（表1）。GeoDesign借鉴风景园林、环境科学、地理学、规划学、再生研究及综合。研究等诸多领域的研究成果，采用多学科的综合研究，用于在地区和全球尺度上通过地理位置和取向的优化来解决突出的问题。显然，GeoDesign是新兴的地理信息科学与景观规划设计领域的相关理论、方法融合的结果，关注学生运用GIS技术和地理学原理来评估人类活动所可能产生的影响的方法（图1）。可见，地理专业今后需要更加注重拓宽学生的综合知识视野，拓宽学生的专业知识领域，形成更加系统的复合专业技能。学生在专业知识的学习上要更加注重吸收多学科的知识并内化为自身的综合技能，掌握新兴的GIS、GeoDesign等专业技术并转化为自身的地理知识创新技能。

2．2对地理专业的人才培养模式提出了变革的要求

目前，我国各类师范类高校大都开设了地理科学专业，且学生的培养目标主要定位为面向基础教育输送合格的中学地理教师。长期以来，这种定位为我国的地理专业人才培养作出了巨大的贡献。但是，随着现阶段我国基础教育改革的整体推进，这种地理专业人才培养模式的弊端也日渐显露：（1）由于中学地理师资的相对饱和导致地理专业的毕业学生就业竞争日趋激烈，部分高校的地理专业在招生、专业发展等诸多问题上面临困境；（2）相对集中的地理学基础知识的培养模式局限了学生主动学习并掌握地理科学领域的新技术，不利于学生形成创新性较强的能适应现代科学技术发展动态的知识结构，最终影响到学生综合技能与就业取向；（3）对学生实际动手能力的培养重视不够充分，很多学生毕业后即使是选择进一步深造也仍需继续学习在本科阶段就应该学习过的一些技能性、实践性课程；（4）没有构建学生的可持续创新的地理科学知识终身素养。这说明了地理专业的整体办学思路长期没有得到有效的调整，另一方面也体现了广大师范类高校的地理科研工作者没有及时地结合国际地理科学前沿研究领域对地理专业人才培养模式进行深入思考。GeoDesign是一种统一的、具有较强的空间规划能力但又不依赖于特定软件平台的地理科学整体思维方法，致力于解决复杂环境下的地理设计、分析、建模问题。因而，GeoDesign要求学生具有良好的地理空间思维能力、设计规划能力、空间分析能力和数字表达能力，这对现有的地理专业人才培养模式也提出了更高的要求（图2）。

2．3要求变革现有的教学方法

目前，我国很多高校都非常重视地理专业的改革，在课程体系设置、课程教学、教材建设、教学模式等方面进行了一系列的探索。由于地理科学前沿研究领域的很多科学理论转换到专业教学领域需要一定的时间；所以，高校地理专业领域的教学改革仍然方兴未艾。目前，美国的宾州州立大学、北亚利桑利大学已经开始开设GeoDesign的相关专业，开始正式实施GeoDesign专业的相关教学。这对将GeoDesign纳入到我国高校地理专业的教学改革中有着很好的借鉴意义。

GeoDesign是一种全新的地理学空间规划理论体系，紧密关注人与地理环境之间的相互关系；它所提出的“改变自然，设计自然”的理念更加注重将地理学的理论、知识、方法运用到人类的实践活动当中。GeoDesign以GIS作为技术支撑，以对空间活动的规划设计作为目标，对于很多设计过程的中间结果可以在计算机中实现虚拟重现，这样的特点非常有利于教学过程，学生不但可以观测到中间过程结果，而且还可以对设计结果进行预测。所以，如何将地理学的理论、案例、实验方法、实验结果等有机结合，形成具有地理信息技术新特色的GeoDe－sign教学模式，这些都是对当前地理专业教学方式的重大挑战。

3对地理专业环境教育模式改革的建议

3．1设置学科交叉融合性强的环境保护核心课程

地理学是一门多学科交叉融合的学科，始终以人地关系作为学科的核心领域。现代地理学融合了地图学、数学、计算机科学、遥感、自然环境、地球表面过程等诸多学科，随着人类对地理环境问题认识的深入，其他学科的方法和理论不断被引入到地理环境保护问题的研究当中。因此，目前我国高校地理专业的核心课程设置中应当突出并强化新兴的、综合性强的、能体现地理学最新理论发展方向的交叉课程的设置，并鼓励学生选修这类课程，以利于培育学生的环境素养并通过他们促进我国环境保护的宣传、教育。如地理信息科学是地理学与测绘、计算机等学科融合发展的新兴学科，但目前我国很多高校的地理专业一般只开设地理信息系统原理这样一门较为简单的课程，而对于其它技术性课程则多数不开设，在环境教育类课程设置中也不注新的学科理念、技术理念等的引入，这非常不利于拓宽学生的知识面。地理学在科学技术的驱动下不断发展，形成了很多新的学科和专业，如GIS和GeoDesign。所以，在保证学生掌握必备的地理学基本理论的前提下，应该尽可能地将新兴的交叉性强的地理类环境保护相关课程作为地理专业学生的专业必修课程，以利于他们形成更加良好的知识结构。

3．2加强学生终身地理素养和环境意识的培育

终身地理素养指的是学生能够掌握与日常工作和生活密切相关的、有用的地理知识和技能，并且能够形成持续的地理学创新思维和创新能力，即使他们从学校毕业后仍然能够自主地、不断地学习新的地理学知识和理论，能够关注地理学的研究热点问题。这实际上是地理专业人才培养的真正目标。对于我国高校地理专业的本科阶段的学生而言，培养他们形成良好的地理学科学思维方法，掌握必备的地理学软件分析工具，构建运用计算机进行地理科学实验的基本方法，这些都是非常必要的，也是必须的。学生一旦掌握了地理学的科学思维方法和基本的地理学研究工具，在今后的工作与学习中，他们就能够自主地围绕某一地理科学问题开展相关研究活动，这不但有利于增强地理专业学生的就业竞争力，而且也非常有利于提高我国基础教育阶段的地理师资水平。当然，对于如何构建学生的终身地理科学素养，既要开展相关评价方法的研究，也要制定切实可行的培养方案和课程方案，更加要求广大高校的地理学工作者提升自身的研究水平，掌握某些地理科学的前沿研究领域。

3．3加强学生动手实践能力的培养

掌握系统的理论基础知识和较强的实践动手能力是现代高素质复合型地理人才的必备要素。近年来，历经多轮地理专业教学改革，我国很多高校的地理专业的主干课程的课时总数都被不同程度的削减。但是，地理学始终是强调实践动手能力的学科。现在地理专业的实践动手能力主要由野外实践、课程实习和毕业论文构成，在评价方式上主要有实验报告、考察记录和毕业论文等方式，加之现在很多实验课程依赖于多媒体教学等方式，实验课程的开设效果也存在很多的问题。这些在客观上都导致了地理专业学生的实践动手能力没有得到真正的提高，如有的学生甚至连ArcGIS、ER－DAS等主流GIS平台软件都不能熟练地进行操作。当今地理学走向跨学科交叉发展成为必然的趋势。因此，GIS技术已经成为地理学研究的必备工具。

因此，探索学生的专业实践动手能力提高的有效途径显得尤为重要。以笔者所工作的高校为例，部分科研实力较强的教师结合科研项目的需要，有针对性地给学生提供丰富的地理研究课题，通过指导学生参加大学生科技创新或者课外学术作品竞赛、参加“挑战杯”等多种方式，使得很多有浓厚学术兴趣的学生在实践动手能力方面得到了锻炼；此外，系部还根据学生的实际情况，指导有兴趣的学生成立了“地理信息工作室”、“制图规划工作室”等学习团体，开展学科竞赛，这些都为强化学生在课外通过自主学习提高实践动手能力积累了有益的经验。我们认为，GeoDesign代表了地理学发展的一种新趋势，也体现了地理学在数字化时代不断与其他学科交叉融合的新特点。因此，在这一背景下加强学生的动手能力培养，不但要突出课内时间的有效利用，更要求教师要善于精选科学研究的案例并指导学生从事难度适中的地理学环境问题的科学探究。

4结语

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一、计算机辅助的多媒体教学具有能够综合处理文字、图像、声音、动画的能力，给教学和学习带来了信息交流、思维方式的革命性变化，这种教育技术的优势是传统教学手段所无法比拟的

第一，课堂教学情景、内容呈现方式多样化。可以充分调动学生多重感官刺激，特别是影音、动画、计算机模拟等的应用，能充分调节课堂氛围，使课堂生动活泼，形象直观。如高中自然地理模块教学中，播放有关宇宙、地球、地壳物质循环、大气运动、水循环、洋流的视频资料、动画能极大丰富学生的感性认识，有利于原理、规律性地理知识的探究、总结、把握。

第二，有效课堂信息量加大。多媒体教学不仅仅能大量减少教师板书、板图工作量，节省更多时间用于课堂教学内容，同时可以增加大量阅读材料、图片、探究性问题、规律性总结、网络知识体系构建、课堂同步检测训练题，充实教学内容，增加教学容量，推动高效课堂模式形成。

第三，增强教学的互动性。互动性是多媒体技术最具特色和优势的本质特性，也是多媒体教学的核心。通过多媒体能及时对学生的学习情况进行反馈，迅速了解学生掌握知识情况和学习进展，适当给予刺激与激励，可以极大地调动学生“自主、探究、合作学习”的积极性。例如，需要学生熟悉中国各省区轮廓与分布位置、重要资源分布区，应用多媒体的互动性，让学生在有限时间内用鼠标拖放到正确位置，不成功的予以鼓励，成功的及时给予奖励，游戏式学习有利于激发学生的学习激情和探究精神。

第四，多维动画模拟利于重难点的突破。多媒体教学可以在一定程度上突破时间和空间的限制，将抽象的问题直观化，形象化。充分表达教学意图，突破教学中的学习难点，并可以通过计算机丰富的表现手段，突出教学重点。例如，进行地球运动分析时，运用多媒体的三维技术，模拟实现了太阳直射点的移动，昼夜长短的变化，正午太阳高度角的变化等，形象直观，是重难点地理问题解决的突破口。

二、在现代信息技术与地理新课程整合中，我们应该在新课程的理念指导下运用现代教育技术，加强信息技术与有效课堂教学的方法性、实用性、科学性、操作性、互动性多方面设计思想研究

首先，要防止那种新技术、旧理念、呈现过量信息的“电灌”课。现代课堂教学并不是提供越多的信息就越好，因为学生在一定的时间条件下接受的信息和思维的提高是有限的，过多的信息输入反而会影响学生基础知识与基本能力及思维能力的提高。

主要的新技术包括： 1）地理信息系统（GIS ， Geographic Information System）是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，它作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科而迅速地兴起和发展起来。GIS 重视对拓扑结构的管理，重视拓扑关系的自动生成，强调与空间相关的查询统计，强调空间分析，强调三维模型分析。地理信息系统中 “地理” 的概念并非指地理学，而是广义地指地理坐标参照系统中的坐标数据、属性数据以及以此为基础而演义出来的知识。2）遥感（英文名称为 Remote Sensing ，缩写为 RS ）是利用遥感器从空中探测地面物体性质的。它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理，来识别地面上各类物体，具有遥远地感知事物的意思。也就是利用航空飞机、飞船、卫星等飞行物的遥感器收集地面数据资料，从中获取信息，经记录、传送、分析和判读来识别地表物体。3） GPS 的英文全称是 Navigation Satellite Timing And Ranging Global Position System 简称 GPS ，有时也被称作 NAVSTAR GPS。GPS 成为当前最广的应用，为社会提供了重要的定位信息。4）数字地球，是美国副总统戈尔于 1998 年 1 月在加利福尼亚科学中心开幕典礼上发表的题为 “ 数字地球 ― 新世纪人类星球之认识 ” 演说时，提出的一个与 GIS 、网络、虚拟现实等高新技术密切相关的概念。在戈尔的文章内，他将数字地球看成是 “对地球的三维多分辨率表示、它能够放入大量的地理数据 ”。数字地球要解决的技术问题，包括计算机科学、海量数据存贮、卫星遥感技术、宽带网络、互操作性、元数据等。可以预见，随着地球空间信息学的发展，而建立起的数字地球。

其次，要依据课堂所学问题的特点来选择信息技术的使用方式，并不是每一个教学内容都适合采用信息技术。

信息技术在课堂上的应用应该考虑教育成本，尤其是考虑时间成本，能够用最简单的方法来解决教学中的问题就是最智慧的教育，不要过于追求课堂有限教学时间内 面面俱到地使用信息技术。

正确的原则应当是，信息技术的应用是为学习目标服务，是为学生进行多样化的学习活动提供技术支持的，学生在信息技术应用的背景下应该得到更好的发展，教师的教学方法与信息技术结合应十分和谐，应使学习目标在这种技术支撑下更高水平地达成等。只有这样，才能构建起基于现代信息技术高质量的有效地理课堂教学。

三、结语

高中新课改理念下现代多媒体教学给传统课堂教学带来了很大冲击，但传统课堂教学是广大教育工作者经过长期的实践和研究所总结出来的行之有效的教学模式，当前的教学模式仍不可能完全脱离传统的课堂教学手段，关键是如何将两者有效的整合起来，最大化的提高课堂教学效果。