非地理信息系统专业GIS课程教学模式

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[摘要]地理信息系统（GIS）是高校城乡规划专业的一门重要专业课程，也是时代背景下城乡规划实践的重要技术平台。调研建立在建筑学专业基础上的城乡规划专业gis课程情况，针对当前城乡规划专业特点及GIS教学过程中存在的问题，结合实践教学经验，探索城乡规划专业开设GIS课程理论和实践教学的内容和方法。通过教学方法与模式的探索，以期为城乡规划专业的人才培养模式和教学改革提供思路。

[关键词]城乡规划；GIS课程；教学改革

如今地理信息系统GIS(GeographicInforma-tionSystem)已是高校城乡规划专业一门重要的专业课程[1-2]。一方面，城乡规划中的数字城市、大数据和智慧城市等诸多研究方向都是以信息技术为基础。自然资源部提出2020年我国将基本建立国土空间规划体系，“一张图”[3-5]系统也将统一建立在以GIS为主的信息平台上，所以在时代要求下规划行业必须不断引入新的思路和技术。另一方面，在公布的新版《高等学校城乡规划本科指导性专业规范》[6]中强调了GIS课程的重要性和必要性，其中指出地理信息系统的应用为基本掌握内容，同时国家注册规划师考试大纲中也明确列出地理信息系统应用的相关考试内容和要求[7]。因此在城乡规划发展的大背景下，加强并完善地理信息系统课程的教学，使学生掌握和利用GIS基本技能解决实际规划问题，加强学生分析和实践能力是非常必要的。地理信息系统是一项集合了对空间数据及其相关属性数据采集、管理、显示、分析、模拟等多功能的新的技术平台[8]。就GIS这门学科本身而言，知识点繁多，跨学科，实践性特别强，想要深入掌握需要一定的数学、计算机算法以及地理学等方面的知识，而这一点对于非GIS专业的学生来说存在非常大的欠缺。所以针对非GIS专业进行课程教学改革，在有限的课时内让学生掌握GIS的基本技能并将其应用到城乡规划的实际应用中，是急需解决和需要不断探索的问题，这就要求我们改变传统的GIS课程教学方法，改革教学模式，促进人才培养质量和专业建设。

1课程教育现状

1.1知识体系结构不完善

经过调研，发现相当一部分院校《地理信息系统》课程作为城乡规划专业的必修课贯穿在设计课、城市地理学等专业课中。由于城乡规划专业学生在设计规划方面的能力较强，但关于数学、地理学以及计算机算法等知识了解不够深入，因此对此类原理偏多的课程，普遍反馈课程较难，学习效果不好。

1.2实践课时较少，应用能力偏低

GIS课程本身实践应用性很强，根据《高等学校城乡规划本科指导性专业规范》的要求，学生要求掌握空间数据收集、编辑、管理和简单的分析技术，其中很多内容都必须通过实践才能真正理解。规划专业的设计课时非常饱满，学生平日的设计课程任务也相当繁重。在此种课时有限的情况下，若单纯从理论教学出发，不能保证实践课时的数量和质量，学生难免会觉得GIS课程枯燥深奥，导致上课积极性不高。

1.3与本专业联系程度不够

在学习过程中城乡规划和GIS专业的学生应区别对待。城乡规划专业的学生不需要深入了解GIS的方方面面，重点应放在与规划相关的三维分析和规划空间分析上，采用传统教学方法，看似理论体系很规范、健全，实则针对性很差，学生很难认识到课程在专业学习上的重要性，再加上缺乏解决实际问题的能力，更别说将所学的东西应用到实践设计和项目中，极大程度影响城乡规划专业应用型本科教育质量的提高。

2课程教学内容改革

城乡规划专业开设GIS课程的目的重在应用，即培养学生利用基本GIS技能解决规划领域问题的方法。目前大多数高校城乡规划专业一般只开设一门GIS课程，而且课时非常有限。因此必须要求在教学中根据专业要求进行教学内容的筛选、调整甚至是扩展。GIS的课程教学一般由理论教学和实验教学两部分构成，理论教学内容的选择应该和实验教学相互补充，再通过实验练习来巩固所学理论知识。在传统GIS教学中实验教学一直是重要的环节，非GIS专业教学中同样要格外重视，并注重学生的动手和实践能力的培养。所以，笔者从理论和实验相结合的角度来谈谈对城乡规划专业GIS教学内容改革的思考。

2.1理论教学内容改革

课堂理论教学以讲授GIS理论为主，重点放在经过筛选出的内容上，而不需要达到GIS专业的深度和要求。城乡规划的学生应主要了解空间数据的采集和编辑，简单的数据维护和管理以及数据的显示和输出等，重点掌握空间数据分析的相关知识，包括空间分析的概念、空间分析的技术流程等。教学中应指导学生熟悉和掌握GIS这种分析工具，侧重点放在空间分析在实际规划中的应用，而不是复杂的空间算法和技术。此外，根据需要还应增加专题地图的制作、3D分析和简单建模、大数据和数据挖掘、遥感基础知识的介绍等。这样的设计不仅突出了GIS区别于其他信息系统的优势，也能弥补规划专业学生缺乏空间分析思维训练的不足。2.2实践教学改革思路城乡规划专业学生若在毕业之际能够使用GIS这门技术工具解决专业领域的实际问题，对在专业领域中拓宽就业空间，在人才市场中提升就业的竞争性很有帮助。所以提高城乡规划专业学生的GIS操作运用能力非常重要。GIS专业的实践教学一直是教学的重要环节，但是非GIS专业的实践教学存在与本专业相结合较少的问题，导致学生在课程专业重要性的认识上大打折扣，所以有必要根据实际需求选择与专业紧密结合的内容设置相关实践内容。GIS课程的实践教学主要以主流GIS软件Arc-GIS的基本操作和分析为主，主要内容包括ArcGIS的初步认知、数据的采集和编辑、图形和属性数据的查看、缓冲区分析、叠置分析、简单地形分析和模拟等方面的内容，实践的重点内容集中在空间分析模块。通过与专业知识问题结合的训练，能够使学生快速掌握ArcGIS的基本操作，在此过程中，同时能加深GIS基本原理在专业应用中的理解。在结合课程特点和专业能力要求基础上，设计GIS课程实验教学内容版块，通过版块项目中的学习和实验达到相关知识的掌握和应用。

3教学方法与教学模式

3.1专题式教学

在先验知识缺乏的情况下，应结合城乡规划的具体应用，采用专题教学的方式取代传统的知识灌输方式来帮助学生更好理解GIS的基本概念和思想，从而提高学生的学习兴趣和课堂参与度。专题式教学尝试围绕一个特定的专题设计教学内容，将需要掌握的知识点在专题中进行划分，巧妙的设计将专题和教学过程融为一体。例如在讲述叠置分析这部分内容时，可以引入居住区规划选址问题，让学生去思考实际中考虑的选址因素是如何在GIS环境中实现的，即将考虑的因素转化为图层的概念，进而帮助学生更好理解不同图层之间叠置分析的原理和操作。不过在进行专题设计的时候，要注意将复杂的专题进行精简，因为现实中的案例考虑的因素比较复杂，可以稍做一些修改使得学生更容易接受。例如刚才所举居住区规划选址，实际操作可以只从交通道路状况、附近服务设施状况、现有居住区状况以及人口分布状况考虑。从贴近专业的问题出发引导学生思考，将抽象的GIS知识转化为熟悉的专题问题，比平铺直叙的讲解更加具有启发性，学生也可以在这个过程中通过思考，自己提炼整理出知识点，形成自己独有的知识体系。

3.2共享式教学

针对前面提到的课时受限的问题，提出共享式的教学方法，即在规划设计课中穿插一部分和GIS相关的教学内容。例如在总体规划设计课程中，可以增加几个课时向学生讲述关于遥感技术在城市现状的调查和分析的应用、基于GIS的城市土地利用调查等专题，并将GIS部分纳入考核的加分项，通过这样的方法，不仅弥补了课时不够的问题，使GIS教学内容得以延伸和更好的应用，而且有助于学生发散思维，扩展思路，从另一个角度去思考城乡规划中的特定问题。当然，还可以充分利用微课、慕课等新型的网络教学形式，打破课堂的封闭状态，实现课程的共享，让学生除去课堂时间之外还可以在课余时间和老师就学习中遇到的问题进行交流。

3.3启发式教学

通过教师适当的启发和引导，更易激发学生的求知欲。同时受同济大学宋小冬教授的“以实践为导向的地理信息系统‘逆向’教学模式”[9]的启发，本人在实践教学过程中尝试使用“理论—实践—理论”的模式进行教学。在理论课案例学习的基础上，用实践带动理论学习，加深学生对抽象原理、性质和内容的理解。具体表现在实践课中限定一个合适的时间段，以小组为单位，对实践内容进行学习，教师在这个过程中仅起指导作用。学习时间结束，各组交流学习的收获并提出疑问，教师总结并答疑解惑。需要说明的是，在实践课程前期可以将比较详细的操作过程分发给每小组，到后期，教师仅告知操作的大致基本思路，尝试让学生自己设计操作过程。通过这种启发式教学，有助于建立活跃的课堂气氛，激发学生的求知欲，加深对所学知识的理解，也更有利于学生通过自己的认知构建知识体系，提高各方面能力。

4总结

随着城乡规划步入大数据时代，面对新的时代背景，对人才的要求也越来越高，作为GIS教师必须积极探索城乡规划教学内容改革。在城乡规划专业GIS课程中，理论课和实验课紧密结合是至关重要的。本文通过自身教学中的探索与反思，尝试对城乡规划专业GIS理论和实验课程进行改革。通过专题式和共享式教学的方法，串起GIS知识点，引导学生将复杂难懂的GIS理论知识点转为熟悉的案例，加深理论知识的理解。并期望通过启发式教学，使得GIS实验课程不再只是一门独立的计算机类课程，而是逐步作为城乡规划专业解决实际问题的平台和工具，提高学生实际学习的兴趣和提升解决综合问题的能力。

参考文献：

[1]张瑞芳,刘祖文.城市规划专业GIS课程教学体系的构建[J].测绘与空间地理信息,2009(1):32-33.

[2]黄鹏娜,李良玉,白如山.人文地理与城乡规划专业的城市规划原理教学模式探索[J].阜阳师范学院学院（自然科学版）,2018(4):107-111.

[3]郭理桥.新型城镇化与基于“一张图”的“多规融合”信息平台[J].城市发展研究,2014(3):1-3.

[4]黄兴.国土一张图架构体系与关键技术研究[J].地理空间信息,2014(4):164-166.

[5]牛丙震,谭玉峰,焦波.基于GIS的“多规合一”城乡电网规划成果信息管理平台建设[J].工程勘察,2018(6):63-66.

[6]高等学校城乡规划学科专业指导委员会.高等学校城乡规划本科指导性专业规范[M].北京:中国建筑工业出版社，2013:1-28.

[7]涂英时,胡毅.从注册规划师考试大纲的修订谈城市规划原理[J].城市规划,2008(8):87-89.

[8]孔云峰.论地理信息系统概念与内涵的演变[J].地球信息科学学报,2004(2):6-11.

[9]宋小冬.以实践为导向的地理信息系统"逆向"教学模式[J].地理信息世界,2008(2):38-41.

作者：许璟 汪婷婷 单位：黄山学院 建筑工程学院