地理信息科学专业范文

导语：如何才能写好一篇地理信息科学专业，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。

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地理信息产业发展从20世纪90年代初期进入起步阶段。随着社会进步,地理信息产业不断发展,我国地理信息产业面对国际金融危机的冲击仍然保持了强劲的发展势头,“十一五”期间增幅超过300%,2011年产业总产值突破1500亿元,从业人员约80万人,从业机构超过2万家。国家测绘地理信息局推进地理信息产业的目标是到2015年年总产值超过3000亿元,到2020年年总产值达到10000亿元。1998年教育部颁布了我国新的《普通高校本科专业目录》,其中对高校本科专业行了调整,专业由原来的504个调整为294个,教育部特别增设了地理信息系统专业,这一点说明地理信息产业的特殊优势和生命力。2012年普通高等学校本科专业目录再次调整,将地理信息系统专业改名为地理信息科学专业。经各种资料的统计表明,2000年有37所院校设立了GIS专业,2003年有93个高校开设了GIS专业,2007年全国共有161所高校设置GIS专业,2012年全国共有168所高校设置地理信息科学专业[1-2]。从而促进地理信息产业不断发展壮大。

2地理信息科学专业发展面临的问题与分析

2.1教师专业素养迫切需要提高

目前状况是一些院校现有的地理信息科学专业教师是从相关学科转入地理信息科学专业的,大多数是从学校毕业又走入学校,并没有机会从事实际地理信息系统研究、开发和应用的经验[3]。而地理信息科学技术本身发展又很迅速,这使得一些教师很难胜任所承担的核心课程与专业课程教学任务。

2.2教材建设与培养目标脱节

由于软件的更新速度飞快,相应的实验教材很难跟上。据此有些人提出了要大胆尝试采用电子教材,某些部门或是软件出品单位不要只是将精力放在软件使用帮助上,也应当随之出品入门级或更高档次的电子实验教材,弥补实验教材陈旧落后更新慢的问题。理论教材内容更新滞后非常明显,与各人才培养层次与方向脱节,没有针对各个培养层次和方向的统一化、系统化的教材的建设[4]。

2.3课程体系及教学内容与社会需要脱节

各高校开办地理信息科学专业时,主要是依托已有相关专业构建课程体系,无论是学科基础课程,还是专业核心课程的设置,皆与地理信息系统专业培养目标及社会需求脱节[5]。大多是根据本校的师资和学生的素质来设置相应的课程。还有因师资不足,涉及地理信息新理论、新技术、新方法的课程不能开设,学生空间分析、地理信息系统技术二次开发与应用的能力上得不到锻炼,在工作中暴露出地理信息系统应用能力差的缺陷,直接影响到该学校地理信息科学专业人才培养的声誉[6]。

2.4专业目录名称与本学科内涵不相适应

随着形势的发展,逐渐暴露出一些问题。从地理信息科学专业分层次的培养来看,名称上存在不相称,一些专家建议,对于理科院校或从地理科学为基础发展起来的,完全可以称为地理信息科学专业,但对于工科院校或从测绘等方向发展起来的,可以改称为地理信息工程专业。笔者认为经过多年的磨合共融发展,也可能在将来二者会统一于新的名称。

2.5资金投放不足

目前,高校地理信息科学专业建设与人才培养,同样受到发展速度与投入增量不同步的影响,专业建设经费不足,仪器设备陈旧且不配套。特别是在一般本科类院校,在追求规模发展过程中,因资金不足与基础设施建设需要,对教学仪器设备与运行保障经费采取紧缩政策[7]。

2.6全国地理信息科学专业的发展没有一个统一的教育培养评价体系

对于这个专业培养的人才没有相应评价体系。尤其针对一般本院校来说,不论是以测绘为基础发展起来的,还是以地理科学为依托发展起来的地理信息科学专业,都没有真正融入到全国地理信息科学专业的大圈子里。要真正服务社会,不应靠少数顶级院校的科学进展,更多是发挥好全国各地的地理信息科学专业的教育资源,让地理信息科学的大众化教育与培养复合型人才可以落到实处,从而彰显地理视角。

3建议与发展策略

3.1地理信息科学教育应遵循应用科学的教育理念

这个专业无论是从测绘工科院校发展起来的还是从以地理学空间分析应用为主的理科发展起来的,大家都会认为本专业是理论实践相结合的学科。从现在本科生、研究生的招生就业情况来分析,本科阶段是扎实掌握基本理论的重要时期,研究生阶段可注重与实践相结合。大学本科阶段要遵循教育的基本理念,而不是一味地追寻市场,更不能成为步入社会的培训场所。大学本科教育是思想和认知善恶发育成型的阶段,让学生有能力去追求知识与真理,这是大学本科的教学核心。只有这样才能在以后的工作中具有更强的创新能力。

3.2培养空间思维的教学模式不能变

空间思维能力不只是让人知道东西南北,更多是分析和解决问题的空间维度。从另一个角度来看,地理信息科学的普及也是对全民空间思维能力的培养,比如ESRI在美国会对小孩子进行免费的地理知识讲解,使他们从小就能接触到地理空间的概念,启发了他们的空间想象力。

3.3人才培养上要在权威机构中划分出层次

从地理信息产业发展来看,地理信息科学学位教育应强化技能培训,这部分人才培养就落在一些以测绘为基础的工科院校发展起来的地理信息科学专业的培养上,突出地理信息科学技术的开发与应用。而另一类别是以地理学为基础发展起来的院校专业上应突出地学方面的应用。总之地理信息科学人才的培养既需要有能够创新思路的人才,也要培养具有扎实知识的技能型人才,这样才能共同推动地理信息科学和地理信息产业可持续发展。

3.4通过任教资格考试、技术水平认证来规范地理信息从业人员的水平

国家应有相应的政策法规来管理地理信息产业。规定必须要有相当水平的从业人员才能承接各种项目。原因就是地理信息产业的相关行业关系人类社会正常发展,如果政策法规跟不上,那么将会一片混乱。3.5为一线地理信息科学教育工作者申请教学或科研

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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： 地方本科院校 信息管理专业 实践教学 教学改革

1.引言

在高等教育大发展的新形势下，地方本科院校均已开始转变观念，以培养应用型人才为基本目标开展教学和科研活动，这一转变符合地方经济建设和社会发展趋势。所谓应用型本科院校是指介于研究型高校和高职高专之间的一种高等教育的类别或类型，它是一种以应用型人才培养为主要任务和目标的办学层次，区别于以培养研究型人才为主的研究型大学和主要培养技能型人才的高职高专[1]。

应用型本科院校发展目标的制定，必须建立在自己的办学特色、办学质量和效益之上，要紧紧围绕应用型创新人才的培养进行。一方面要大力培育自身特色，提高应用型本科院校整体办学实力和核心竞争力。另一方面，必须从实际出发，围绕社会需要，培养应用型创新人才[2]，[3]。

在地方应用型本科院校定位下，培养的学生应该是以应用型为主的人才，而应用型人才应该具有较强的实践能力，要培养学生的实践能力，加大实践教学力度，提高学生实践能力。然而，通过对国内很多地方本科院校信管专业实践教学培养方案的了解，目前很多院校仍旧存在以下问题，比如：

（1）缺乏地方服务意识，在人才培养方面，特别是在实践教学方面，地方特色不是很鲜明，不能体现学校的培养目标。

（2）实践环节设置不合理，很多课程的培养仍旧按照传统本科院校的培养模式进行，实践模式陈旧，不能激发学生的学习兴趣和热情。

（3）实践考核方式不尽合理，考核结果不能真实反映学生实际的知识掌握水平，不能有效调动学生的实践积极性。考核中，不能将服务地方水平作为一项考核指标，偏离地方院校的培养主旨。

本文针对应用型本科院校信管专业人才培养中实践教学存在的问题，提出一种实践教学改革方案，主要通过增加实践环节，加大实践力度；选取与地方相结合的课程设计和毕业设计，提升地方服务水平；建立实践创新平台，提高实践能力；改革实践课程考核方式，强化实践效果，以此，提高地方本科院校学生实践能力，为地方培养出更多的应用型信管专业人才。

2.改革措施

（1）增加实践环节，加大实践力度。形成以课程为载体，以课堂实践、课后实践、课程设计和毕业设计为环节的信管专业实践新体系。对于专业课程增加实践课程课时，对实践课要求有具体的实践内容和考核标准，要求学生充分利用实践课自己动手，提高实践能力。每门主干专业课程增加课程设计，通过课程设计，让学生充分利用课程所学知识，解决实际问题。同时，更新毕业设计题目，加大毕业设计考核力度，强化毕业设计效果。

形成以认知实习、生产实习和毕业实习为形式的实习渠道。大一新生进行认知学习，了解本专业的就业岗位，大三学生增加生产实习，提高学生实际动手能力，大四学生强化毕业实习，实现学校和就业之间的顺利过渡，提高学生实践能力和动手能力，提升学生职业化水平。

另外，培养应用型人才离不开有行业实践经验的教师。应用型本科院校教师的工作经历绝大多数是从学校到学校，对企业的工作流程和运作模式了解甚少，对地方的需求也了解很少。学校要制定有利于应用型人才培养的人事制度，引导教师到产学研基地挂职，鼓励教师服务地方。一方面，鼓励教师到生产第一线，去企业学习锻炼，提高实践能力。另一方面，鼓励教师深入地方实际，了解地方需求，真正做到为地方服务。

（2）增加与地方实际相结合的课程设计和毕业设计，提升地方服务水平。课程设计学生是完成某一门课程后进行的阶段性教学内容，是锻炼学生实践能力的主要途径；毕业设计是学生完成教学计划规定的全部课程后进行的综合性实践教学阶段，是信息管理专业重要的培养环节，是检验学生学习质量的一项重要指标。随着教育的发展，社会环境和教育环境的变化，很多地方本科院校信息管理专业课程设计和毕业设计暴露出一些问题[4]。因此，需要对已有的课程设计和毕业设计进行改革，结合地方实际，探索一条新的毕业方法和途径。

由于地方应用型本科院校培养的毕业生主要是为地方服务，课程设计和毕业设计的选题一定要结合地方实际和地方特色。对于信息管理专业而言，可以设置一些结合“三农”特色的信息管理系统设计与开发题目，设计一些结合地方旅游的信息管理系统设计与开发题目，结合地方工业的信息管理系统设计与开发题目。鼓励学生下基层，去企业，结合基层和企业实际做毕业设计。这样，一方面锻炼了学生的实践动手能力，由于设计能解决一些实际问题，为学生就业提供了有效渠道。另一方面毕业设计能够解决一些实际问题，为地方服务，符合学校的办学宗旨。对学生、学校和地方来讲，获得三赢效果。

（3）建立实践创新平台，提高学生实践能力。可以通过开放学校部分实验室，给学生提供实践创新平台。实践创新训练遵循自愿、公开、公平原则，以自主工程训练为平台，选拔创新训练核心学生进行创新实践。以“大学生研究训练计划”、“ACM程序设计大赛”、“挑战杯”等竞赛为平台，鼓励学生积极参与，开展创新活动，提高学生实践能力。

（4）改革实践课程考核方式，提升实践水平。一方面要考核学生实践成果的知识性和合理性，另一方面要考核学生实践成果的服务地方性，能否真正解决一些实际存在的问题。并制定合理的评价制度，制定“学生自荐―学生评审―教师评审”的课程设计评价制度，主要由学生自己对设计结果进行评价，辅以教师参与评价，提高学生参与实践的积极性。

3.结语

本文针对地方本科院校信息管理专业发展过程中，实践教学存在的一些问题，提出增加实践环节、将服务地方引入到实践环节的各个部分等改革方法，旨在进一步提高学生实践能力和服务地方能力，为地方培养出优秀的应用型人才。

参考文献：

[1]陈解放.应用型人才培养的国际经验借鉴[J].北京联合大学学报（自然科学版），2005，（19）2：30-34.

[2]潘懋元，车如山.略论应用型本科院校的定位[J].高等教育研究，2009，30（5）：35-38.

[3]孙泽平.关于应用型本科院校人才培养改革的思考[J].中国高教研究，2011，4：55-57.

[4]李启锐，彭志平，陈晓龙，等.地方应用型本科院校计算机专业毕业设计改革[J].计算机教育，2013（008）：47-50.

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关键词： 地理信息科学; 课程体系; 数据库技术; 教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2015）01-48-02

Educational reform on database technology curriculum of geographic information science disciplines

Shao Yanlin， Liu Xuefeng， He Zhenming， Li Gongquan

（School of Geosciences， Yangtze University， Wuhan， Hubei 430100， China）

Abstract： In the curriculum system of geographic information science disciplines，database technology-related course is an important one. Educational reform on database technology curriculum of geographic information science disciplines of school of earth sciences， Yangtze University is discussed. The existing curriculum system and syllabus problems are clarified. The course setup， orientating teaching goals， teaching content selection， improvement on teaching methods and other aspects are discussed. The effect of educational reform on database technology curriculum is analyzed. Ideas which highlight the characteristics of educational reform on database technology curriculum are introduced.

Key words： geographic information science; curriculum system; database technology; educational reform

0 引言

20世纪80年代至今，地理信息系统历经数十年的发展，已由单纯的技术发展为一门学科[1-3]。地理信息系统（Geographical Information System，简称GIS），是一种在计算机软硬件支持下，以空间位置为主线，以采集、存储、管理、检索、分析和描述空间物体的定位分布及与之相关的属性数据，并回答用户问题等为主要任务的计算机系统。1992年，Goodchild提出了地理信息科学的概念，地理信息科学更加侧重于将地理信息视作为一门科学，而不仅仅是一个技术实现，主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题，地理信息科学是自然科学、工程技术、社会科学等多学科、多手段联合科学。地理信息科学在对于地理信息技术研究的同时，还注重支撑地理信息技术发展的基础理论的研究[2]。

长江大学（原江汉石油学院）于2000年开设地图学与地理信息系统专业，开始本科招生，学科代码为070503。历经十数年的发展，2012年长江大学将地图学与地理信息系统专业更改为地理信息科学专业招生，学科代码070504，顺应了学科的发展趋势与需要。地理信息学科专业下属长江大学地球科学学院地理信息系，地球科学学院具有深厚的石油地质勘探专业背景，如何在普通高校中，办出地理信息科学在石油地质勘探行业应用的特色，如何制定专业培养计划与课程教学大纲成为了我校专业教师关注的重点。

数据库技术是大容量海量数据的有效管理手段，能实现石油企业海量数据的安全共享与存储管理。无论是早期的地图学与地理信息系统，还是目前的地理信息科学，空间数据库作为空间信息的有效管理手段，数据库技术课程教学大纲的制定一直是教学教改的重点。本文结合石油地质勘探的专业背景，针对数据库技术课程教改展开探讨[4-5]。

1 现状与存在的问题

我校自地图学与地理信息系统专业招生以来，专业培养计划的制定与课程的设置积极参考国内高校相关专业的优点，目前开设有“数据库原理”与“数据库运用技术”两门数据库技术相关的课程。随着学科的发展，以及专业队石油地质勘探领域应用的需要，现有的课程设置、课程的教学目的与教学内容的设置需要进一步改进，主要针对以下几个方面[6-9]。

⑴ 总学时占比过高

现有的课程“数据库原理”的课时为56，学分3.5，“数据库运用技术”的课时为64，学分4，两门课程总学分高达7.5，占专业核心课程总学分的23%，极大地挤压了程序设计、GIS技术等方向课程的学时数，同时也增加了学生的负担。

⑵ 教学重点不突出

现有的两门数据库技术课程，教学目标不够明确，且对于地理信息科学专业的学生，教学目标过高。例如，在“数据库原理”课程中，对关系代数的教学要求过高，是参照计算机技术相关专业的要求来制定的，该内容对地理信息科学专业的学生的发展作用不大，学生学习起来还比较吃力。教学重点也不够突出，例如，“数据库运用技术”中的T-SQL语言基础、存储过程与触发器等内容，是教学的重点，但在课时上没有体现。甚至有部分内容在两门课程中重复明显。

⑶ 教学内容特色不明显

我校地理信息科学专业在地球科学学院开设，具有较强的石油地质勘探专业背景，但数据库技术相关课程教学大纲的制定，没有体现专业特色，没有紧密结合石油企业对海量数据的存储管理与共享、数据安全的需要，导致教学内容特色不够明显，影响了毕业生的行业竞争力。

2 数据库技术教改

2.1 课程调整

结合我校的行业背景与地理信息科学专业的教学需要，数据库技术相关课程的教学目标进行相应调整，以数据库技术的应用为主，针对石油行业海量数据存储共享、安全管理的需求，对数据库技术相关课程进行教改。将“数据库原理”与“数据库运用技术”两门课程共计120学时，7.5学分，调整为一门课程“数据库原理与应用技术”，64学时，4学分。由于学时的压缩，更需要明确课程的教学目标，突出重点教学内容。

2.2 教学目标

在数据库技术课程与学时的调整基础上，进一步明确“数据库原理与应用技术”的教学目标，使学生通过课程的学习，理解关系数据库的基本原理，并掌握主流数据库平台SQL SERVER的应用技术，掌握基于SQL SERVER的数据库及逻辑对象的创建，重点掌握存储过程与触发器的数据库编程，能利用其解决石油行业的海量数据存储管理的需求，明确数据库安全管理的实现机制，能基于SQL SERVER实现石油行业数据的安全控制。

2.3 教学内容

重新整合了原有的“数据库原理”、“数据库运用技术”两门课程的教学内容，设置了新课程“数据库原理与应用技术”的教学内容。压缩了数据库原理的教学内容，剔除了关系代数等难度大、实用性不强的教学内容，突出了T-SQL语言基础、存储过程与触发器等数据库编程等内容的地位，增加其课时，进行重点教学。并且，针对地理信息科学专业特点，补充了空间数据库内容，针对石油勘探开发专业背景，增加了数据安全管理教学内容。

2.4 教学方式与手段

为了提高教学效果，在“数据库原理与应用技术”的教学过程中，采用课堂教学+课堂实训+上机实践+课程设计的模式，培养学生的实践动手能力，使学生能从真正意义上掌握一种商业数据库SQLSERVER的应用。同时，为了顺应社会知识传播技术的发展，在教学过程中，采用多媒体+板书的模式，多媒体信息量大，并且方便现场演示教学，板书能强化学生对重点知识的掌握，记录教学过程中的重点教学内容。

3 教改效果分析

数据库技术教改在2011级学生中开始实施，基于学生的理论课程成绩，分析难度系统与往年相当的考题，平均成绩由原来2010级学生的72，提升至79分，教学效果提升明显;基于学生的课程设计大作业情况，学生能更加顺利地完成数据库课程设计，质量有显著提高;针对2010级、2011级学生展开问卷调查，学生对数据库的实践应用更感兴趣，对过于基础的关系原理等内容，感觉枯燥，学习起来比较吃力，验证了此次数据库教改的效果。

4 结论

通过地理信息科学专业数据库技术教学改革，我们取得了以下的认识与结论。

⑴ 教学目标要适应专业背景和发展需求，针对我校石油地质勘探专业背景，修正了数据库技术的教学目标，以数据库技术的应用为重点。

⑵ 教学内容要根据学生情况制定，针对我校普通高校的地位，生源质量，制定合理的教学内容，提出关系代数等，对数据功底要求过高，行业应用价值不大的教学内容，突出重点，提升教学效果。

⑶ 教学方式要多样，采用课堂教学+课堂实训+上机实践+课程设计的模式，将理论教学与实践紧密结合起来，增强学生动手能力的培养。

⑷ 教学手段要与时俱进，采用多媒体+板书的，发挥多媒体教学信息载荷大，能现场演示教学的优势，同时配以传统的板书，能加深学生对关键知识点的理解与记忆的优势，传统板书和快捷多媒体相配合，提升课堂教学效果。

参考文献：

[1] 柯长青，李满春，王结臣.与时俱进 培养地理信息科学拔尖创新人才[J].

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[2] 程朋根，夏元平，聂运菊，刘波，郭先春.地理信息科学专业本科生需求

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关键词　地理信息系统　学科建设　政策建议

1 引言

地理信息系统是地理学、资源与环境科学、地球系统科学中最富有生命力的部分，是它们重要的发展方向之一，“在持续发展的研究和决策中，没有任何其他领域比利用GIS技术更为重要”。地理信息系统发展十分迅猛，地理信息系统学科也非常年轻，从第一个GIS建立到现在只有33年的时间，从“数字地球”的提出到现在耳熟能详的“数字化浪潮”只有短短8年的时间。

随着地理信息系统学科的快速发展和社会需求空间的不断增大，地理信息系统人才的需求量也在不断扩大。如何加强GIS学科和人才培养体系建设显得尤为必要。

2 地理信息系统学科体系

GIS（Geographical Information System）是在计算机软件和硬件支持下，综合运用地理学、系统工程和信息科学的理论，获取、存贮、管理、传输、分析和输出地理空间数据的信息系统，是计算机和信息系统技术在地理科学中运用发展的产物。从学科角度看，地理信息系统是管理和分析空间数据的科学技术，是一门集地理学、测绘科学、计算机科学、空间科学、信息科学和管理科学等多门科学为一体的新兴的综合集成学科，具有多学科交叉的显著特点。

从广义来看，GIS应属地球信息科学与技术的范畴。地球信息科学包括理论、技术和应用三部分。应用信息论、控制论和系统论形成了地球信息科学的方法论；区域的可持续发展和全球变化构成了地球信息科学的应用部分；信息的获取、监测，信息的模拟，信息的传播与建设构成了地球信息技术部分（见图1）。当前我国的GIS学科建设方面，存在理论不适应技术的发展需求，同时技术与应用脱节的现象。

从狭义来看，GIS属多学科综合集成的学科，包含了理、工、管理学科的科学与技术内容。GIS作为理科，以地理学、地图学、系统科学为基础；GIS作为工科则以计算机科学与技术、测绘科学与技术、系统工程为核心；GIS作为管理学，则以管理信息系统（MIS）为支撑体系。目前对GIS学科建设，一是分散在相应学科的边缘，没有得到充分的重视；二是学科体系不清，结构不完善。因此，只有把GIS学科建设作为一类交叉学科门类，进而从科学、技术、工程三个层次加强，才能够形成完善的学科体系，任何强调其中一个方面的倾向，均会对GIS学科发展产生不利的影响。设置交叉学科类在美国的学科分类体系中得到了充分且高度的重视。从GIS科学角度，要加强地球信息科学、地球系统科学等在GIS中的应用；从GIS学科建设的技术角度，要加强遥感技术的应用，以及网络计算机软件技术的开发与应用；从GIS学科建设的工程角度，要加强系统工程在GIS中的应用，从而保证任何GIS软件系统具有很强的稳定性与安全性，能够具有强大的服务功能。

3 地理信息系统人才培养体系

3.1 GIS人才培养方向

把握了GIS人才培养方向就勒住了人才培养体系的龙头。根据前面的论述，GIS人才培养方向可以归纳为：①GIS理论人才；②GIS技术人才（含软件开发人才）；③GIS应用人才(GIS工程建设)。

从科学（理论）角度看，地球系统的信息流是GIS研究的主要内容。资源与环境信息则是其主要关注的对象。GIS在不断发展中已逐步形成了以“地球信息科学”为基础的独特的理论体系，具有多学科集成的显著特点。但目前，正如陈述彭先生所指出的“地理信息系统基础研究状况是理论的发展满足不了技术进步的需求”。因此，在GIS人才培养中，首先需要的是能够满足学科发展所急需的理论型人才。

GIS技术人才包括信息的获取、监测，信息的模拟，信息的传播与建设等方面的人才，这些人才的培养，广义上包括遥感技术、GPS技术、地理信息系统与空间辅助决策系统以及信息基础设施建设方面的人才培养。对于GIS软件开发，为避免大量人力集中在低层、重复的程序编制上，应尽量利用已完成的软件资源，同时从长远看，中国应该发展自己的GIS软件，应该加大对软件开发的投入。

国外有统计数字：用于GIS软件、硬件和建库的投资比例为1∶2∶10。这反映中国的GIS软件市场大，而GIS的应用市场更大。现在国内急需GIS工程建设的高级技术人才。这样的高级技术人才必须具备很好的测绘、遥感、地理学、计算机和应用科学的知识基础；有处理各类GIS应用技术问题的经验；果断的判断和决策能力；较高的组织指挥才能。他们要凭自己的知识、经验和能力对GIS系统的建设和开发过程进行总体控制，解决技术难点，并能进行系统开发，对运行系统进行诊断。

GIS软件开发和GIS应用两类人才都需要培养。尤其是GIS应用人才培养目前国内还没认识到其重要性，国内不少人避开社会科学问题，倾向于纯技术课题，片面认为唯有编制低层次的算法程序才是高级的、有意义的工作。实际上“在发达国家的GIS人员结构中，绝大多数的人员和研究生都在GIS的应用领域工作，这才促成了GIS的蓬勃发展”。

3.2 国内外GIS学科、专业设置现状

GIS学科与专业设置影响到GIS人才培养的素质与人才结构。国外的GIS专业教育比中国早10年左右，20世纪80年代中后期，国内一些大学才开始着手建立了GIS专业。1997年国家学位委员会在对原有学科进行合并、调整的同时，在原地理学一级学科目录中增加了“地图学与地理信息系统”（理学）、在原测绘科学与技术一级学科目录中增加了“地图制图学与地理信息工程”（工学）两个二级学科，并开始进行这两个二级学科的博士、硕士研究生培养单位审批和招生工作。这也是我国最早开始的硕士、博士GIS研究生学位教育。1998年7月教育部颁布的新的本科专业目录中，在原地理类专业中增设了“地理信息系统”理学本科专业。

在我国现行的学士学位(本科)专业目录中，能够进行GIS专业人才培养相关的有理学、工学、管理学3个门类，4个学科，4个专业。但仅有地理科学类门下的“地理信息系统”一个专业可以授予GIS理学学士学位。美国在现行的学士学位(本科)专业目录中，能够从事GIS专业人才培养的有理学、文学、工学、管理学和环境学5个门类，5个学科，14个专业，并且都可授予GIS学士学位。

比较而言，我国现行的GIS专业设置，不符合GIS作为一门交叉学科和综合性学科的特点，阻碍了GIS学科建设，现行培养方案已不能满足GIS人才培养的需要，并在一定程度上限制了人才培养体系的建设与发展。

3.3 国内GIS专业课程设置对比分析

合理的课程设置，尤其是专业核心课程的设置，是GIS人才培养体系所面临的一个重要问题。目前，GIS专业课程体系主要由公共必修课、专业基础课、专业课等几部分组成。本文选取了典型的7所国内高校本科GIS专业的主要专业课程设置，包括：3个理学专业，4个工学专业（见表2，不包含数理基础部分的课程）。

分析表2可以看出：

1）不论其学校系科归属于理学或工学，课程体系的设置本质差异不大，除去公共必修课和数理基础课程外，根据GIS学科包含的核心内容看均包含有：地理（地球）科学、摄影测量与遥感、计算机科学，以及地理信息系统专业课程四个部分。

2）各校课程组结构比重的差异反映了理学、工学办学的特点及各校的办学特色与师资条件。虽然开设的课程类别基本相同，但课程结构存在明显差异：a) 工学对数理科学有相当高的要求，对计算机类和摄影测量与遥感课程组的要求也明显高于理学GIS；b) 理学GIS专业课明显多于工学GIS专业课，体现地理信息系统专业起源于地理学科的固有特性，反映了工科系科内地理科学有关学科师资力量的薄弱与不足；c) 不论工科或理科，各校优势学科课程都明显高于其他学校。如同济大学的测绘科学与技术课程，占总课程的30％。

3）比较而言：必修课除了物理、数学、计算机文化基础、英语、政治之外，如果将其他必修课作为专业核心课程，则重庆邮电大学 GIS专业测量学方面与遥感方面相对薄弱，电信专业方面课程得到加强。重庆邮电大学GIS专业是设在计算机学院下，重庆邮电大学GIS专业中各类课程的比重是：地理学或地学课程11.5%；计算机课程31.5%；摄影测量与遥感课程占2.27%；GIS专业课程15.9%；电信类课程占16.26%；其他基础课部分20.3%（图2）。这从某种程度上说明了重邮的特色，即计算机加电信的地理信息系统，同时也能引起我们对于到底培养怎样的GIS人才、办成怎样的专业特色进行思考。

4 地理信息系统学科与人才培养体系建设对策

4.1 学科建设对策

目前GIS学科的发展不能适应GIS未来发展的需要，甚至在一定程度上限制了学科的发展。有必要从本学科的长远发展来考虑如何将专业优势转化为优势专业的问题。

（1）完善和加强各级实验室建设。依托现有的计算机实验室，建立初步满足教学实验的软件和硬件环境，这对提高GIS人才的实验技能、对发展GIS专业至关重要。在地理信息系统实验室中，可分为理论基础实验、软件工程实验和综合实验三方面。

（2）全面建设野外综合实验基地。增添野外定位、观测、数据采集、记录、处理、通讯设备（GPS、水、土、气、生自动观测等）常规设备。野外综合实验基地的建设是提高对地学信息野外测量能力的基础，可包括地理学综合实验基地、测量和遥感实验基地、软件工程与管理实验基地等。

4.2 人才培养对策

4.2.1根据GIS人才的素质要求，加强实践性人才培养

GIS是一门集地理学、测绘科学、遥感学、计算机科学、环境科学、城市科学、空间科学和管理科学等为一体的新兴边缘学科。虽然有个别提法不一定完全一致，但GIS是一门新兴的边缘、交叉学科，却是大家的共识。我们不能否认GIS的理论性，但我们更不能否认GIS的强技术性与实践性。可以说，GIS是一门偏重于技术与实践的学科。理论性与技术性并不矛盾，陈述彭院士说过，没有高新技术支持的科学是落后的科学，没有科学理论指导的技术则是盲目的技术，这是一句富含哲理的睿语。美国的GIS理论与技术都十分先进就是一个例证。因此，GIS人才不但要有深厚的理论基础，而且还要有过硬的技术能力，这就是GIS人才的素质标准。具有合理的知识结构，灵敏的空间数字思维方式，卓越的技术、实践、管理与组织才能，才是GIS创新型的高级人才。

人才培养除了要了解市场的前瞻性，从长远来看，将来GIS人才面向的越来越多的是企业，而真正推动“数字地球”“数字城市”的是政府行为，政府本身无法完成庞大的“数字城市”“数字国土”的任务，这些任务最终落在企业身上，从行政行为到市场的选择，它本身有一个滞后的过程，它受国家地理信息基础设施完善程度和某些技术瓶颈的制约，一旦这些瓶颈打破，将带来大量的对GIS人才的需求。

当前是市场经济，人才培养除了要了解市场的前瞻性外，还要有市场需求的现实性。从近期来看，企业需要的是马上能给单位创造价值的可塑性人才，它需求的是现实价值和潜在价值的统一，两者中，又更加注重现实生产力。技术娴熟的生产者能够马上受到企业的青睐。

因此GIS专业人才培养除加强理论教学外，更应该注重实践性人才培养。

4.2.2 进一步加强GIS人才培养的核心课程建设

目前，在本科教育中，精英教育与大众教育并存，GIS学科人才培养核心课程体系的建设已显得十分重要。为此，针对上述GIS学科体系划分、人才培养的专业设置，建议进一步加强大学GIS专业的核心课程建设，优化核心课程体系（表3、表4）。内容涉及与GIS学科密切相关的地理类、测绘与遥感类、计算机科学与技术类、GIS专业类四个课程组，作为GIS本科专业素质教育的核心课程。

4.2.3 注重GIS课程前驱课程和后续课程的设置

GIS课程应该根据专业特点和学生的认知特点设置，体现知识的前后衔接。学生通过前驱课程的学习，再进入GIS课程的学习，以GIS知识为主导，将GIS技术融入到其他方面的分析中（图3）。

4.2.4 在狠抓教学质量的基础上，扩大专业规模

从1998年7月教育部颁布的新的本科专业目录中，增设了“地理信息系统”理学本科专业。例如，重庆邮电大学地理信息系统专业于1999年经教育部批准设立，2000年开始招生，学制四年，授理学学士学位，是西南地区创建该专业的本科教学最早的学校之一，经过6年办学，从无到有，逐步走向完善。全体老师共同努力，教学计划得到调整，办学经验不断丰富，但规模一直成为进一步增加投入加强学科建设的一个瓶颈。

建议在狠抓教学质量的基础上，扩大专业规模，同时应该不失时机地加大投入。高新技术本身意味着需要高投入、高风险，才有高回报。

4.3加强GIS专业建设的规划与规划的执行

借用根据克来因综合国力方程，专业综合势力的评价可以表示为：

PP=（C＋E＋M）×（S＋W）

PP――表示专业综合势力

C――表示基本实力，包括学生素质，师资力量和教学设备

E――表示经济投入能力

M――表示领导能力，等于领导的感召力和协调能力，调动各项资源从事专业建设的能力

S――表示战略意图，即专业定位和专业建设长期规划、短期规划和年度计划

W――表示贯彻战略意图的能力，即专业建设长期规划、短期规划和年度计划执行力

由此可见，有战略目标，有强有力执行战略意图的能力是专业综合实力的一个重要指标。许多学校的专业建设都十分重视专业的整体规划。作为一个学科建设，需要有明确的站在时代的角度、全国的角度审视的战略意图，需要加强执行战略意图的能力。

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关键词：GIS；发展；演化

一、前言

地理信息系统（GeographicInformationSystem,GIS）是一种专门用于采集、存储、管理、分析、和表达空间数据的信息系统。其既是表示、模拟现实空间世界和进行空间数据处理分析的“工具”，也可看作是人们用于解决空间问题的“资源”，同时还是一门关于空间信息处理分析的“科学技术”。

二、GIS的提出和迅速发展

50年代，由于电子计算机科学的兴起和它在航空摄影测量与地图制图学中的应用，使人们开始有可能用电子计算机来收集、存贮和处理各种与空间和地理分布有关的图形和属性数据，并希望通过计算机对数据的分析来直接为管理和决策服务，这样就导致了地理信息系统的问世。

1956年，奥地利测绘部门首先利用电子计算机建立了地籍数据库，随后各国的土地测绘和管理部门都逐步发展土地信息系统（LIS），用于地籍管理。1963年，加拿大测量学家R.T.Tomlinson首先提出了地理信息系统这一术语，并建立了世界上第一个GIS—加拿大地理信息系统（CGIS），用于自然资源的管理和规划。稍后，美国哈佛大学研究出SYMAP系统软件。但是，由于当时计算机技术水平不高，存储量小、磁带存取速度慢，使得GIS带有更多的机助制图色彩，地学分析功能极为简单。当时的系统能实现手扶跟踪数字化地图，进行地图数据的拓扑编辑，分幅数据的拼接，并发展了基于栅格的操作方法。

进入70年代以后，由于计算机硬件和软件技术的飞速发展，尤其是大容量存取设备—磁盘的使用，为空间数据的录入、存贮、检索和输出提供了强有力的手段。用户屏幕和图形、图像卡的发展增强了人机对话和高质量图形显示功能，促使GIS朝着实用方向迅速发展。一些发达国家先后建立了许多专业性的土地信息系统和地理信息系统。GIS这一技术成为一个引人注目的领域。

三、80年代的GIS—地理信息系统（GeographicInformationSystem,GIS）

80年代是GIS在理论、方法和技术上取得突破与趋向成熟的阶段。由于大规模和超大规模集成电路的问世，推出了第四代计算机，特别是微型计算机和远程通讯传输设备的出现，为计算机的普及应用创造了条件，加上计算机网络的建立，使地理信息的传输效率得到极大的提高。另外，软件开发工具的广泛应用和数据库技术的推广，推动了GIS的数据处理能力、空间分析功能、人机交互对话、地图的输入、编辑和输出技术的进一步发展，并逐步走向成熟。GIS的应用从解决基础设施的规划（如道路、输电线等）转向更加复杂的区域开发问题。当时，GIS已跨越国界，在全世界范围内全面推广，应用领域不断扩大，并与卫星遥感技术结合，开始应用于全球性的问题（如全球变化、全球沙漠化监测等）。因此，国际著名的GIS专家，即前面提到的R.T.Tomlinson认为：“如果70年代是GIS发展的巩固时期，那么80年代则是国际上GIS发展具有突破性的年代”。这个时期，GIS还保留有地理信息系统（GeographicInformationSystem,GIS）的含义和意思。

四、90年代的GIS—地理信息科学（GeographicInformationScience,GIS）

地理信息系统技术的应用大大提高了人类处理和分析大量有关地球资源、环境、社会与经济数据的能力，而地理信息系统技术及其应用的进一步发展则必须以地球信息机理理论为基础。陈述彭院士在论述地理信息系统发展时强调了对于地球信息基础理论的研究，并指出地球信息基础理论的实质内容：地理信息系统已不仅仅限于物质流与能量流的信息载体，而且包括研究地学信息流程的动力学机理与时空特征、地学信息传输机理及其不确定性(多解)与可预见性等；并认为：Geo-Informatics不同于Geomatics，在于这个Info还包括很多地学规律，其分析模型必须以地学为基础。

Goodchild于1992年提出地理信息科学(GeographicinformationScience)的概念。地理信息科学主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存贮、提取以及管理和分析过程中所提出的一系列基本问题，如数据的获取和集成、分布式计算、地理信息的认知和表达、空间分析、地理信息基础设施建设、地理数据的不确定性及其对于地理信息系统操作的影响、地理信息系统的社会实践等。地理信息科学的提出是地理信息系统技术及应用发展到相当水平后的必然要求，它是在人们不再满足于仅仅利用计算机技术来对地理信息进行可视化表达及其空间查询，而强调地理信息系统的空间分析和模拟能力时产生的；它在注重地理信息技术发展的同时，还注意到了与地理数据、地理信息有关的其他一些理论问题，如地理数据的不确定性、地理信息的认知以及社会对于地理信息技术运用于实践的认可等。由此可见，地理信息科学在地理信息技术研究的同时，还指出了对于支撑地理信息技术发展的基础理论研究的重要性。世纪之交，由于地理信息系统的应用日益广泛，加上航空和航天遥感、全球定位系统、数字网络(Internet)和地理信息系统等现代信息技术的发展及其相互间的渗透和整合，逐渐形成了以地理信息系统为核心的地球空间信息集成化技术系统，为解决区域范围更广、复杂性更高的现代地学问题提供了新的分析方法和技术保证；同时，这些现代信息技术的综合发展及其应用的日益深广，掀起了全球变化研究与对地观测计划的新高朝，于是时势造英雄，促使一门新兴的交叉学科“地理信息科学”的脱颖而出。这个时期，GIS己经渐变地含有地理信息科学（GeographicInformationScience,GIS）的含义和意思。

五、现在的GIS—地理信息服务(GeographicInformationService,GIS)

近年来，随着地理信息产业的建立和地球数字化产品的普及应用，GIS的发展进入到各行各业乃至各家各户的用户时代，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。这个时期，社会对GIS的认识普遍提高，需求大幅度增加，地理信息系统已成为许多机构（特别是政府决策部门）必备的工作和决策咨询系统。国家级乃至全球级的地理信息系统已成为公众关注的问题，地理信息系统已被列入“信息高速公路”计划，也是美国前副总统戈尔提出的“数字地球”战略的重要组成部分。地理信息系统的研究和应用正逐步形成行业，具备了走向产业化的条件。

近来，个人数字助理（PersonalDigitalAssistant,PDA）、移动电话的普及给新的应用创造了许多机会。这样的应用有流动工作人员和基于位置服务。流动工作人员，顾名思义，他们工作在远程位置，如客户处、分公司或者野外现场。这些工作人员经常要为完成某项任务下载一段所需的数据，在远端使用这段数据，然后在每天工作结束的时候将改动更新（同步地）到主数据库上。这种场景的一个重要方面是：客户端保留有数据，并以离线方式在本地对数据进行操作。基于位置服务的使用是近年来出现的一个重要趋势，这类服务彻底改变了对用户地理位置的依赖。随着全球定位系统（GPS）的应用，可以很容易确定任何一个客户/使用者的精确位置，并根据用户的地理位置提出最佳解决方案。基于位置服务的影响和重要性促使开放GIS协会（OpenGISConsortium,OGC）提出了开放位置服务（OpenLocationService，OpenLS）,希望能够将地理空间数据和地理操作的资源集成到位置服务和电信基础设施中去。美国联邦政府已于2001年10月颁布了规定：所有蜂窝电话的位置在67%的使用时间里必须是可追踪的，追踪精度为125米。这样，一方面人们总在评述着Internet革命“消灭”了地理的概念，与此同时，对于空间技术的需求却在不断增长。位置服务（LocationBasedService,LBS）的巨大魅力在于通过固定或移动网络发送GIS功能和基于位置信息，从而在任何时间应用到任何人、任何位置和任何设备上。当前，LBS已成为科学研究、技术发展和市场开拓领域共同的热点话题。此时，GIS已朝着地理信息服务(GeographicInformationService,GIS)的方向发展。

六、结论

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1摄影测量与遥感学的发展趋势

摄影测量与遥感学作为基于影像的空间信息科学，是地球空间信息学的核心。地球空间信息学是空间数据的采集、量测、分析、存贮、管理、显示和应用的集成科学与技术，属于现代空间信息科学与技术的范畴。2004年，美国劳动部把地球空间信息技术与纳米和生物技术一起列为当今最具发展潜力的三大技术，其发展有以下几方面的趋势。

1.1空间信息获取的发展趋势

地球空间信息获取的发展趋势具有多平台、多传感器、多比例尺和高光谱、高空间、高时间分辨率以及空天地一体化的明显特征。随着航天技术、通信技术和信息技术的飞速发展，人们将可以从各种航天、近空间、航空和地面平台上用紫外、可见光、红外、微波、合成孔径雷达、激光雷达、太赫兹等多种传感器获取多种比例尺的目标影像，大大提高其空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率，形成天地一体化摄影测量与遥感的数据获取方法，为人们提供愈来愈多的影像和非影像数据。

随着新一代全球卫星导航定位系统(GNSS)的发展，定位系统将以更高的精度自动测定各类传感器的空间位置和姿态，从而实现无地面控制的高精度、实时摄影测量与遥感。

1.2空间信息处理的发展趋势

地球空间信息处理和信息提取的发展趋势是走向定量化、自动化和实时化。目前，摄影测量与遥感所存在的一个突出问题是数据海量、信息不足、知识难求。利用网格技术进行网格计算给解决这一问题带来了新的机遇。

1.3空间信息管理的发展趋势

地球空间信息管理与分析的发展趋势是走向信息共享、互操作和网格化。从网格计算的资源共享和协同计算观点看，目前，地理信息系统已从单机GIS系统发展到网络和移动地理信息系统(Web-GIS和Mobile-GIS)，下一步将走向网格地理信息系统(Grid-GIS)。为此，需要解决地理空间数据存在的时间基准不一致、空间基准不一致、数据格式不一致和语义不一致引起的问题。空间基准不一致引起的问题可以采用全球地心坐标系或坐标变换来解决;数据格式不一致可以用互操作软件解决;时态和语义不一致引起的问题较难解决。前者要解决空间数据的实时更新或建立时空地理信息系统，后者需要一个基于本体的空间信息语义网格来处理这些语义的差异，从而实现网格技术下空间信息的共享和互操作。

1.4空间信息应用的发展趋势

地球空间信息成果应用的发展趋势是成果的多样化和应用的大众化与普适化。未来的地球空间信息成果产品可以是矢量的或栅格的，可以是图形的或影像的，可以是二维的或三维的，可以是静态图像或连续动画视频图像，可以是多媒体或流媒体，可以是虚拟现实或可测的实景影像，也可以是上述各种形式产品的融合与集成。长期以来，摄影测量与遥感主要面向地球科学和环境科学的应用，作为基于影像的空间信息科学，它除了将继续在影像城市、虚拟数字地球和地理环境中得到应用之外，还有很大的潜力用于工业制造、医学诊断、文化遗产保护等方面。如果将原始或加工后的影像连同它们的方位元素和测量工具软件一起作为产品，则用户可在Web2.0环境下实现自己的按需测量和按需解译，从而实现地球空间信息成果应用的大众化与普适化。

1.5新地理信息时代的出现

随着下一代互联网与Web2.0的出现，一个新的地理信息时代悄然而来。新地理信息时代的服务对象不仅包括专业用户，而且包括普通大众用户。在新地理信息时代，可实现专业人员和大众用户互动，共同参与按需服务。服务环境是图形、图像和多媒体，服务的提供和实现都是动态的。

2摄影测量与遥感学的发展重点

随着国家经济实力的增长、科学技术的进步和社会可持续发展的需要，中国的地球空间信息科学与技术包括摄影测量与遥感在内，在今后若干年内将出现更加飞速发展的大好时机。我们要坚持自力更生，自主创新，努力工作，并虚心向世界各国同行学习，学习和吸收世界各国的先进技术和经验，围绕创建我国和谐社会，以空间信息服务为中心，建立一个智能化和实时化的地球空间信息服务体系。未来几年内的发展重点简述如下。

2.1发展先进的高分辨率对地观测系统

为了进一步推动中国遥感对地观测的发展，首先要抓好空间信息的数据源。2005~2020年，《国家中长期科技发展规划纲要》指出:发展基于卫星、飞机和平流层飞艇的高分辨率(dm级)先进对地观测系统，发射一系列的高分辨率遥感对地观测卫星，建成覆盖可见光、红外、多光谱、超光谱、微波、激光等观测谱段的高中低轨道结合的、具有全天时、全天候、全球观测能力的大气、陆地、海洋先进观测体系。到2020年，建成稳定的运行系统，提高我国空间数据的自给率，形成空间信息产业链。

2.2构建面向实时服务的广义空间信息网格(GSIG)

地上的全球信息网格与天上的智能传感器网格相集成，形成全球的广义空间信息网格。广义空间信息网格指的是在网格技术的支持下，在信息网格上运行的天、空、地一体化地球空间数据获取、信息处理、知识发现和智能服务的新一代整体集成的实时/准实时空间信息系统。

2.3加强高性能空间信息处理与分析技术的研究，解决应用的关键技术

为推动空间信息技术的应用，进一步加强高性能遥感图像处理与分析技术，突破高精度定标与定位、宽带微波成像修正、遥感图像超分辨率分析与相干处理、多源卫星遥感影像自动配准与融合、高空间分辨率影像目标自动识别、高光谱影像地物精细分类、基于遥感机理模型的地物参数的定量反演与同化等技术;发展复杂地表环境下的地物信息自动提取与定量分析技术，突破空间信息自主加载、维护、复合匹配与服务等技术，开发具备自我维护功能的空间信息网络服务软件系统。突破动态交通信息的获取、融合、分析、预测与动态路径规划等关键技术，开发基于动态交通信息的智能导航与位置服务软件，建立应用系统，为开发具有自主知识产权的新一代位置服务与智能导航系统奠定基础。

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关键词：地理信息系统；教学方法；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）24-0118-02

一、引言

地理信息系统（简称GIS）与地理学、地图学、测绘科学、遥感科学与技术、计算机科学、数学密切相关，同时涉及土地科学、资源学、环境科学、城乡规划等学科知识，是一门典型的交叉型学科，同时也是一门应用性很强的学科。随着GIS技术在众多领域的应用，对具有创新能力和解决实际问题能力的GIS专业新型人才的需求也在不断增长，而现有的高校GIS专业课程的教学现状还不能满足社会对GIS专业人才的特殊需求。因此，对高校GIS专业课程的教学改革与实践研究就显得尤为必要和迫切了。

二、高校GIS专业课程教学现状与存在的问题

近年来，随着地理信息系统的快速发展，我国人才市场供求矛盾显得尤为突出，一方面是社会对高层次人才的大量需求，另一方面是高校输送的GIS专业毕业生社会实践能力不强。GIS专业是应用性很强的专业，地理信息系统本科专业是以培养应用型人才为主，GIS专业课程的教学质量高低直接关系到通过高等教育培养的专业人才能否适应当前社会发展的需求。由此，为了更好地适应社会发展的需求，为社会输送优秀人才就要不断深化GIS专业课程的教学改革。

1.教育理念落后。目前高校GIS专业课程所采用的教学模式仍是传统的讲授模式，注重对学生理论知识的传授，忽略了GIS专业的应用性特点，缺乏对学生实际操作能力的重视，忽视了对学生综合能力的培养。不同的教学方法适用于不同的专业课程，在教学活动中引入适合本专业特点的教学方法，会起到事半功倍的效果，教学质量也会有大幅的提升。而GIS专业应用性很强的特点也要求教师在教学方法上有所改进。

2.实践教学缺乏。实践教学是一个较为复杂的教学活动，一般指教学活动中的实验、设计、实习、实践等，是高等教育教学的重要组成部分，也是GIS专业自身特点的要求。GIS专业作为一个应用性十分强的专业，通过课程设计、模拟实训、社会调查、毕业实习、毕业论文等具体的实践环节，能够提高学生的学习兴趣，培养学生自主学习的能力，培养学生分析、解决问题的能力以及创新能力。但是目前许多高校在课程设计上实践课的课时偏少、对实践教学投入的经费少等原因，虽然经过了多年的摸索实践，基本上形成了完整的体系，但实践环节还是显得十分薄弱。

3.教学手段运用单一。多媒体和网络技术能够提供图文、声像并茂的多种感官刺激，能够创设形象、直观的交互式学习环境，激发学生的学习兴趣，提高教学质量，同时还能提供大量的信息资源。如果能够运用这些网络资源和多媒体手段，不仅有利于学生主动发现、主动探索精神的培养，还有利于学生认知结构的形成与发展。但目前在高校地理信息系统专业的课堂教学中，基本上采用PPT讲授的方法，对于其他多媒体技术和网络资源的使用还很少。

4.教学考评模式简单。地理信息系统是一门应用领域十分广泛的学科，是以培养应用型人才为主，因此教学考评模式不能延用传统的考核模式，应更多地强调学生在学习过程中的变化与发展，提高分析问题、解决问题的能力；提倡开卷、闭卷多种评价手段，理论实践多元评价目标；注重激励性评价，培养学生的自信心和自尊心。但目前许多高校GIS专业教学评价模式仍以单一的笔试成绩来评价所有学生，教学考评模式过于简单，不能真实、全面地反映学生的学习成绩。

三、地理信息系统专业课程教学改革措施

1.注重案例教学。案例教学法是指利用已有的案例作为个案让学生分析和研究，在此基础上提出各种解决问题的方案，从而提高学生分析、解决问题的能力的一种教学方法。案例教学作为一种行之有效的教学法已被广泛引入我国高校课堂。GIS专业课程具有应用性很强的特点，把案例教学引入课堂，能够提高学生理论水平与实践能力，培养学生理论联系实际分析问题、解决问题的综合能力，从而提高教学效率，提升教学质量。

2.加强教学实践环节。教学实践是地理信息系统专业课程教学的重要环节，计算机类课程是GIS专业的基础课，注重理解计算机原理和运用计算机软件，提高实际操作能力，如C++语言课程的上机操作。GIS的核心课程也要求学生掌握各种GIS软件的操作，这些都需要在机房上机操作。实践教学环节是对理论教学的补充与深化，能够使学生熟练掌握arcgis、ERDAS等软件，也是对学生应用能力的培养。同时，野外考察实习也是GIS专业必不可少的实践环节，是对校内实践课程的补充，其目的是使学生更深层次地理解基本理论，掌握基本地理信息的野外采集与表征方法，为GIS中空间信息的收集、处理、表达与分析打下坚实的基础。除此之外，让学生参与科研也是一种很好的实践教学，教师根据情况可以让学生参与教师本人或其他教师的科研项目，让学生从实践中学习，这样不仅能对所学理论知识融会贯通，还能培养学生解决实际问题的能力。因此，高校地理信息系统专业在课程的设计方面应适当加大实践操作环节，对于掌握理论课所讲授的基本内容，提高学生的实际动手能力、培养学生的创新思维，都具有十分重要的意义。

3.积极运用网络资源与多媒体手段。20世纪90年代以来，随着计算机技术和现代信息技术的快速发展，网络资源及多媒体手段已广泛应用于教育领域的各个方面。在传统教学中难以精确描述、学生难以充分理解的抽象内容通过多媒体手段能予以较好解决。地理信息系统技术的发展之迅速，意味着GIS专业的师生不断更新知识才能保持专业上的技术优势。Internet上的地理信息系统教育为地理信息系统专业的师生提供了一种重要的学习方式。这些网站介绍了GIS的相关概念和应用、各类数据来源以及处理方式等相关问题。同时，许多著名的GIS软件生产公司的网址，如ESRI公司，这类网址上包含了软件产品介绍、软件包、程序设计技巧、大型数据及软件免费下载方法等信息。远程用户可以直接下载某些GIS程序进行教学演示。除此之外，GIS精品课程也为GIS专业课程教学提供了丰富的精品资源，GIS精品课程的教学资源包括教学大纲、教案、课程教材、实习教材、实习指导书、习题集等，为师生提供了多种可供选择的学习方式。总之，丰富的网络资源也为教师和学生提供了一个良好的学习环境，大大优化了教学过程，丰富和完善了教学内容，提高了教学质量。网络与多媒体的运用使教学效果起到事半功倍的作用，而且也提高了学生的学习兴趣，同时也加强了学生综合素质和能力的培养。

4.强化教学评价改革。地理信息系统是一门理论知识与实践能力高度结合的课程，注重提高学生对理论知识的把握和实际的操作能力，而传统的笔试量化评价的考核方式却不能如实地反映学生的这种能力，因此在量化成绩时应采用多样化的考核方式。这种方法主要包括平时考试+期末考试、机试+笔试。平时成绩应以学生参加案例讨论、野外实习、交流、问题回答、出勤、课后作业等作为依据；期末考试也应重点考核学生理论联系实际、分析和解决问题的能力；机试所占比例可达40%，这样更能真实地反映学生的实际操作能力。这种多样化的考核方式从多方面考核了学生，注重知识测试和能力测试，对提高学生学习的积极性以及提升学生各方面的能力起到了积极的作用。

四、结语

地理信息系统具有很强的实践性和理论指导性相结合的特点。随着地理信息系统的快速发展，社会对GIS专业毕业生的要求也越来越高，知识面广、基础理论知识扎实、实践能力强及高素质的复合型人才已成为用人单位的宠儿，而教学改革是培养这种复合型人才的重要途径。通过采用多样化的教学方法，应用丰富的网络资源以及采用多媒体手段和改革教学评价体系，学生不仅能更好地掌握和运用理论知识，而且能培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生的实际操作能力，为其以后步入社会打下坚实的基础。

参考文献：

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[6]许捍卫，张友静，张行南.21世纪高校GIS本科人才培养方案的研究[J].地理信息世界，2003，（4）：55-56.

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关键词：地理信息系统；现状；发展方向；未来前景；分析；

引言

当今社会，可以说一个信息社会，科技的发展，直接影响信息数据的发展更新速度，以信息技术和对区域空间应用为特征。作为信息技术和空间应用的载体，GIS近年来在生产生活的多个领域都发挥着重要作用，如防震减灾、病虫害防治、洪水暴雨预警等，越来越引起人们的广泛关注。现状良好，让人欣慰。

同时，不仅仅地理信息技术有所发展，与之相关的其他技术也得到相应发展，GIS与RS，GPS（简称“3S技术）的结合集成、面向空间区域对象技术的应用、GIS与专家管理决策分析系统（ES）相结合、GIS的网络化、GIS与多媒体技术及虚拟现实技术的结合已成为GIS的发展方向。相信将来在研究人员的不断努力下，也会取得更好的成绩。

一、地理信息系统简介

地理信息系统（GIS）是近代科技革命以来，诞生的一种针对专门地区的十分重要的空间信息系统。它是计算机技术和地理信息的结合，通过对整个地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理，再次对相关数据进行运算、分析、显示和描述的技术系统。因此又被又称为“地学信息系统”。

基于位置服务在地理信息系统，在科学研究中，单纯的经纬度坐标用处极小，信息价值不大，只有将其只与相关的地理信息相联系，随后将其翻译为一目了然的信息，才会被用户认识和理解，找到自己所需要的信息。也就是说，用户必须将获取到位置信息与所处的地理环境进行分析后才能为用户活动提供信息支持与服务。所以地理信息系统既是LBS的核心，也是LBS的基础。

在这个分析的过程，计算机和地理信息系统是相互促进的，计算机的工具对数据的分析与处理十分有帮助，地理信息系统作为以计算机为基础的系统，可以对收集到的空间信息进行分析和处理，然后将数据进行具象化，，转化成人们熟悉的一目了然的信息使其更易为人们所理解和运用。

同时在各大高校的教学中，地理信息系统作为一门综合性学科，它结合多种学科对地理进行研究，其中包括地理学与地图学以及遥感和计算机科学等等。它是一种可以用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统，因此在不同的科学领域有着广泛的应用，受到了人们的广泛欢迎，也逐渐成为一个热门专业。

二、当前现状

地理信息系统在出现之后，就受到前所未有的重视，受到人们的广泛应用，在地理地质找矿、矿产资源预测风险评价、土地用途整治、自然资源管理、区域经济用途规划、国情研究、城市建设、各种灾害的评估和防治、农作物估产和耕地动态变化等方面都发挥着重要作用，应用十分广泛。

城市建设中，常常会遇到特定时间和地点的交通拥堵，如在每天的中午十二点到一点之间，是我国各地的放学、上班时间，在一些学校、公司聚集的地方，这个时间段往往车水马龙，被人流、车流围堵的水泄不通，这个时候地理信息系统就发挥出应用的作用，在汽车安装的导航信息系统中，会通过语音提醒前方多少米处有交通拥堵情况，哪里的交通状况相对良好，以便人们及时绕行，避开交通高峰地区，既能有效缓解交通压力，又能减少车流量、人流量，进行分流，避免高峰期因此而导致的交通事故，保障人民的出行安全和效率。

再者，在灾害防治方面，也要用到地理信息系统的技术。地理信息系统可以在灾害期间对受灾区域的资料进行详细的了解跟踪，并且预测受影响的区域，从而制定合理有效的胶原救援疏散方案并且派出合理的组织机构。灾后重建活动中，地理信息系统可以有效的协调工作，通过实时的灾区相关信息，将会对灾区的复原损害评估及修复等工作提供非常大的帮助。

除此之外，地理信息系统在道路灾害的防治中发挥了巨大作用，地理信息系统可以宏观的展现道路的相关情况，如技术等级、路面技术状态、路面等级、路面现状和路面灾害等，然后将这些数据和地理信息系统的位置信息进行关联，再在地图上展现出来，并进行分析。通过运用地理信息系统，可与对地质灾害进行预测，并对具体灾害的处理规模进行预测，进行精确的处理工程。

三、未来发展趋势

地理信息系统可以已经收集的对地理信息进行分析，以数据的形式向我们展示真实的地理信息，并且可以由已有的数据对未来的发展进行合理的预测，因此地理信息系统在全世界范围内得到广泛应用也就在情理之中，由于其良好的性能，世界各国都在积极努力的发展地理信息系统，所以地理信息系统将会在未来有着极好的反战。未来地理信息系统的发展趋势主要有以下几个方向：

（1）地理信息系统网络化：建立的地理信息系统与网络相连接，使得地理信息系统得到更加广泛的运用。

（2）地理信息系统标准化：对地理信息系统进行规范，使得不同国家的系统有着相同的标准，从而在世界各地得到更好的利用。

（3）数据商业化：地理信息系统作为对人类科学研究和日常生活有着极大影响的系统，其商业化是必然的。

（4）系统专业化：不同的机构或个人对地理信息系统的需求不同，因此有必要对地理信息系统进行专业化，使其满足绝大多数的需求。

（5）地理信息系统大众化：地理信息系统将来会与人们生活息息相关，因此必然会广泛的被大钟是用。

（6）结构组件化：搭建一个地理信息系统系统是一个庞大的工程，所以如何将地理信息系统分割成不同的组件，从而可以快速搭建新的完整的地理信息系统也成为了重要的研究方向。

结语

地理信息系统是重要的地理实践和学习过程中重要的信息应用系统，一经诞生就在众多领域发挥着重要作用，本文主要从地理信息系统研究现状出发，指出了现在存在的问题，指出应当注意的问题，并相信未来的发展前景一片光明，展望了未来的发展趋势，相信一定会越来越好。

参考文献：

[1]陈石羡.地理信息系统在金属矿产预测中的应用[J].地质找矿论丛，1998，30（1）：74-83.

[2]肖克炎.应用GIS技术研制矿产资源评价系统[J].地球科学――中国地质大学学报，1999，24（5）：525-528.

[3]徐翠云.地理信息系统应用现状及相关技g发展趋势[J].中国地质，1998，6（4）：1-4.

[4]唐宾.GIS支持下的金属矿产成矿预测简介[J].广西地质，2000，13（1）： 69-71.

[5]李忠武，张.GIS在地质学中的应用研究现状综述[J].青海地质科技情报，1998，（1）：1-2.

作者简介：

王瑞琪，女，汉，1996年5月2日，汉族，学生，来自陕西省西安市

谢赢，男，1994年12月，壮族，学生，来自广西壮族自治区南宁市

单位：郑州大学水利与环境学院 专业：地理信息科学

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关键词：环境科学；地理信息系统；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）45-0236-03

一、引言

地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS，下同）是以计算机软件、硬件为基础，实现地理信息采集、管理、分析和表现地理空间数据的系统，已经成为地理信息科学的核心[1]，广泛应用于土地利用、资源管理、环境监测、交通运输、城市规划、经济建设等领域。特别是与遥感技术相结合，GIS正深入解决全球性问题：厄尔尼诺现象与酸雨、核扩散与核废料以及全球气候与环境的变化监测。可以说，GIS已经深入社会生产和生活的各个领域，成为很多领域中新的工作手段和方法[2]。

作为注重学科交叉与渗透的环境科学专业而言，开设GIS课程教学具有一定的前瞻性。将环境科学专业与地理学有机融合，更加凸显环境科学的“大环境”特征，也更能符合全球环境的研究趋势[3]。GIS与环境科学在研究对象和研究方法上具有一定的相似性和互补性，在环境问题愈来愈突出的今天，设计和开发服务于环境应用系统的辅助决策支持工具GIS，将具有极大的发展潜力。目前，我国开设GIS专业的高校和开设GIS课程的专业非常多，开设GIS课程的非专业的数量也在逐渐增加[4]。鉴于GIS课程的学科与技术并重的特点，非GIS专业学生知识结构不完整，如计算机、地图学、地理学、测绘学、程序设计和数据库等知识，导致非GIS专业的学生在学习该课程时抓不住重点，反感理论性知识，缺乏主观能动性[5]。重庆三峡学院化学与环境工程学院经过20多年的发展，环境科学与工程专业建设为重庆市重点学科，并于2013年顺利获批硕士学位授予权。目前学院环境科学专业已经开设了GIS课程，但是从我院目前的课程建设情况来看，该课程的建设仍处于起步阶段，从教学体系、实践模式方面仍面临着前述问题。因此开展课程建设，进行教学研究，顺应学校提出“向应用型科技大学转型”的办学理念以及“培养具有创新精神和实践能力的应用型高级人才”的办学宗旨，已成紧迫的任务。

二、环境科学专业GIS课程教学要求

一般而言，GIS技能主要分为三个层次：基本应用型；综合分析型；开发管理型[6]。其中基本应用型侧重于将GIS作为工具，掌握GIS基本概念，并能够使用l～2种GIS软件进行简单的数据输入、分析和制图工作。环境科学专业作为非地理信息系统专业开设GIS课程，其技能要求定位为基本应用型，即立足环境科学专业基础课程，强调GIS的技术性，侧重于实践教学，针对本专业相关的环境管理、环境规划、环境监测以及环境影响评价等与空间信息相关的问题，掌握GIS工具空间分析操作技能，解决专业相关的问题。因此，实验教学更显重要，通过加强学生实践能力的培养，进而提高学生的自主创新能力。符合应用型人才培养的要求[7]。

根据设定的基本应用型目标，笔者对环境科学专业的GIS课程体系进行了部分的教学改革实验，以探索适合于本专业GIS课程教学的模式。

三、教学改革实验

针对环境科学专业的知识结构特点，紧扣能力目标的基本应用型要求，将教学分为三个梯次，梯次一：要求了解GIS是什么，掌握GIS的基本原理，主要在课堂教学中精细化课程内容；梯次二：掌握GIS主流软件的操作方法和应用，主要结合课程项目的设计完成该梯次的教学设计；梯次三：应用阶段，在环境科学专业范围内，基于GIS基本功能解决实际问题。主要在实验实践环节提升学生的应用能力。基于上述三个梯次的教学总体设计，教学的各个环节改革与优化介绍如下。

1.梯次一：理论课程内容与学时精细化设计。梯次一为课程引入与理论了解阶段，考虑GIS具有综合性强、多学科集成，知识点多，学科与技术统一性，且发展与内容更新速度快，渗透性和空间抽象性强等特点[8]，针对环境科学专业学生的知识结构体系，注重理论与实践相结合，梳理GIS课程体系，选择兼具概念与实践并重的教材《地理信息系统原理、方法和应用》（邬伦主编，科学出版社），该书详细划分了理论基础讲解、GIS功能介绍与应用技术，有助于教学内容的自由选择。考虑环境科学专业学生的背景，将GIS的基本概念、组成、功能及其应用领域、空间数据结构（矢量和栅格数据结构）、空间数据采集、空间数据处理与分析、GIS空间分析原理与方法及GIS产品制作与输出作为重点内容讲解。让学生由浅入深，了解GIS具体功能，数据的来源与特点，如何将现实世界数据化、信息化，如何利用GIS解决身边的问题（如公园选址、交通管理、城市拆迁与洪水分析等），增强利用GIS作为辅助决策工具的兴趣和学习自主性。

针对梯次一的基本要求和课程内容选择，笔者理论教学课时精简为32个学时。具体安排：（1）导论，4个学时，主要讲述GIS的基本概念、组成、演变历史和发展趋势、基本功能、与相关学科的关系以及GIS主流软件的认识。（2）GIS空间数据结构，8个学时，主要讲述空间参照系统、地图投影、空间数据采集、空间数据模型、栅格和矢量数据结构、编码方法等。（3）空间数据处理，6个学时，主要讲述空间数据变换、数据融合、空间插值与拓扑关系编辑。（4）空间分析，8个学时，主要讲述空间查询与量算、空间叠加分析、缓冲区分析与网络分析等。（5）GIS产品可视化与输出，4个学时，主要讲述地图制作与输出、专题地图设计。

2.梯次二：理论教学与专业实例设计。为了加强教学过程理论与专业实际的联系，笔者提出将“农业点源大气污染可视化分析”课题作为专业实例设计，贯穿整个GIS课程教学过程中，以提高学生主观能动性。

国家环保部2012年公布的《环境空气质量标准》（GB3095-2012），首次将PM2.5（年均和日均浓度限值分别为定为0.035mg/m3和0.075 mg/m3）、O3纳入常规空气质量评价，并收紧了PM10、氮氧化物等标准限值，以期“十二五”期间使我国大气PM2.5污染得到缓解，区域大气复合污染得到有效遏制，大气环境质量得到持续改善。选择农业点源大气污染可视化分析，整个课题既贴近现实，又属于环境专业关注的热点问题。这个课题设计内容主要涉及农业点源大气污染源调查、农业区空间分布、人口分布、污染源季节特征、大气污染扩散模式等，结合缓冲区分析得到农业点源大气污染时空分布与影响区域划分。根据这一课题的设计，在课堂教学上提出问题，引导学生总体规划设计，以原有专业知识在解决问题上遇到的瓶颈，自然引导利用GIS技术解决此类问题。将各部分内容分版块划分，贯穿到各章节授课内容中。如导论中以谷歌地球、寻找本拉登实例作为开始，让学生了解实例以及GIS的基本功能，并指出谷歌地球是数据来源之一；空间数据结构与处理讲解中引导学生如何采集与处理农业点源大气污染的相关各类型数据，指出相关的数据转换可在GIS中实现，实验环节就可以亲自操作；空间分析讲解中指出缓冲区分析和空间插值可解决污染影响区域划分和时空分布，在实验环节可以设计操作。

通过上述的专业实例贯穿，可以有效引起学生的自主学习能力和兴趣，感觉GIS就在身边，又产生“技痒”，促进梯次三的实践教学。

3.梯次三：实践教学课题化设计。上机实验是环境科学专业GIS学习的重要环节，依据所设计的课题，在实验过程中得以实现和解决，将大大加强对GIS课程的理论理解与掌握，激发进一步深入学习的动力。具体实验教学内容安排如表1所示。实验学时与教学学时1∶2配套。

三个专业实例化实验设计，基本包含了GIS基本操作技能，在让学生亲自了解GIS的强大功能的同时，更真正体会到了在GIS中的具体操作过程。

四、结语

环境科学专业与地理学有机融合，更加凸显环境科学的“大环境”特征，也更能符合全球环境的研究趋势。加强环境专业GIS教学与改革是顺应我国新时期高等教育“造就一批创新能力强、适应企业发展需要的优秀工程师”的要求。笔者提出GIS教学过程中贯穿专业实例课程化的改革方式，旨在激发学生的学习热情，在实践中增强学生的动手与解决问题的能力，达到基础应用型的技能要求，实现学以致用。

参考文献：

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