环境地理信息系统课程教学改革与探索

摘要：“环境地理信息系统”课程是环境专业的选修课。通过该课程的学习，学生可以掌握运用GIS技术进行环境规划、环境影响评价、环境应急预案等领域的研究。根据环境专业培养目标，从教材建设、教学资源整合、课堂教学与实践教学结合、改革考核方式等方面入手，结合教学实践经验，着重探讨如何让环境专业学生在有限的学时内较快较好地掌握GIS理论与技术。

关键词：环境地理信息系统；教学改革；环境专业

作者简介：吕慧华（1982-），女，江苏盐城人，盐城工学院环境科学与工程学院，讲师；周峰（1985-），男，河南南阳人，盐城工学院环境科学与工程学院，讲师。（江苏 盐城 224051）

基金项目：本文系盐城工学院2013年度校级教改研究项目（项目编号：77）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）14-0127-02

环境地理信息系统属于地理信息系统（GIS）在环境领域的研究分支，是利用GIS 技术对环境进行管理与研究的计算机系统。它以环境工程和环境科学为研究对象，以环境学、计算机科学、地理学为基础，与遥感、测量、数据库、数据挖掘等紧密相连，广泛应用于环境资源调查、环境评估、环境规划等领域的研究。[1-4]

环境地理信息系统作为解决众多实际环境问题的重要技术手段，具有较强的实践性以及跨学科特点。与GIS专业学生相比，环境专业学生在计算机、地图学、地理学、测绘学、程序设计、数据库等方面知识结构不完整，若系统深入学习，将面临很大的困难。[5，6]因此，环境专业学生学习GIS课程时，其教材、教学方法、实验设计以及考核方式等都应具有一定的特殊性。本文根据环境地理信息系统课程特点以及环境专业学生培养目标要求，结合笔者近几年教学实践，着重探讨如何让环境专业学生在有限的学时内较快较好地掌握GIS理论与技术。

一、环境地理信息系统课程简介

环境地理信息系统是环境专业的选修课。该课程主要利用学生所学的环境学、数据库技术和GIS技术对环境地理信息系统的进行设计开发与应用，拓展学生的应用技能。其教学目标主要为：第一，使学生熟悉GIS的基本概念；了解空间数据组织和管理的常用方法；掌握空间数据采集和输入；数据质量分析的基本方法和内容。第二，掌握GIS空间分析的基本方法与特点，具备应用GIS解决环境领域实际问题的能力。第三，了解环境信息系统的结构和开发过程，并能利用所学理论进行开发设计。

GIS技术在环境领域得到广泛应用，主要表现在以下几个方面：第一，GIS在环境数据管理中的应用。例如在编制环境质量报告书中，可以运用GIS进行环境地理空间数据组织和管理，并且运用专题制图功能分析环境质量的时空变化趋势。[7]第二，GIS在环境影响评价中的应用。例如将GIS与大气污染扩散模型相结合，可以预测在给定气象条件下污染物的空间分布，再将污染物空间分布与人口密度进行空间叠加分析，从而确定受大气污染影响的人口数目。第三，GIS在环境规划中的应用。例如在污染源分析和水源保护区划分中，可利用GIS缓冲区功能，将缓冲区与其他信息作叠置分析，以确定受污染源影响或影响水源保护的区域。第四，GIS在环境应急响应中的应用。例如在突发性水污染事故中，可以运用GIS的空间数据集成和网络分析功能与水质模拟技术相结合，对突发性水污染事故造成的污染情况进行模拟，以便能及时确定受影响的范围和对象。

二、教材建设和教学资源整合

1.教材的建设

教材是一门课程的基础。环境地理信息系统由于涉及的相关学科众多，目前还很少有针对环境专业的地理信息系统权威教材，因此编制环境地理信息系统教材对于保证课程质量具有重要的作用。通过教学实践发现，环境地理信息系统课程教材在内容上可以分为两大部分：第一部分为GIS基础理论和关键技术，主要内容为地理信息系统主要原理和技术步骤；第二部分为专题案例，分别讲述地理信息系统在环境规划、环境管理、环境监测以及环境影响评价中的应用案例。将教材分成上述两个部分，可以实现理论和实践的有机结合，从而达到更好的教学效果。

2.教学资源整合

GIS教学资源特别丰富，要注意充分开发和利用。第一，开设教学网站，把多媒体课件、讲课录像、案例等资料放到网络上，使学生能够随时下载或在线学习。第二，建立教学资源数据库，汇总国内外比较好的地理信息系统学习资料，对Internet上的一些专业的GIS网站、论坛建立超链接，方便学生对这些网上资源进行访问，从而能获取更多的GIS信息，拓宽知识面。第三，积极与相关学科的教学及科研人员广泛联系，密切合作，实现资源共享，形成强大的课程推动力和浓郁的课程文化氛围。第四，教师要引导学生在GIS课程学习过程中始终处于主动地位，让学生通过自主学习，掌握有关技术运用。

三、课堂教学与实践教学的有机结合

1.教学时间要安排恰当

第一，开课时间的安排：由于该门课程要求学生具有较高的计算机运用能力，同时要对环境科学与环境工程专业知识有一定的积累，因此这门课的开课时间最好设置在四年级第一学期，这样可以取得较好的教学效果。

第二，理论课与实验课的学时比例：建议学时数为标准的40学时，其中理论课安排24学时，实验课安排16学时，理论课和实验课要交叉进行。

2.教学引导要灵活多样

案例驱动是应用型环境信息系统课程教学、引导的好方法。它是一种以项目为核心的教与学的方法，将教学过程与具体的案例充分融为一体，围绕具体的案例构建教学内容体系，组织实施教学。例如在盐都县环境功能区划图项目中，使用GIS软件的进行空间数据库和属性数据库的建立、缓冲区分析、叠置分析、制图等，每一个功能对应实践教学体系的一项内容，由学生独立完成。在这个过程中，学生可以了解相关知识点，甚至把零散知识点有机串联起来，形成自己独有的知识体系。

3.实验课程要分级

表1 环境地理信息系统实验课程安排一览表

实验类型 实验名称 具体内容 学时分配

基础性实验 ArcGIS的基本操作 熟悉软件基本操作界面；空间数据库和属性数据库的建立 2

影像配准及矢量化 影像配准；定义投影；扫描矢量化；数据转换 2

拓扑检查 拓扑的创建、错误检测、错误修改和编辑等 1

地理查询 地理查询；SQL查询；查询函数的应用 1

矢量数据的空间分析 叠置分析；缓冲区分析；网络分析；空间统计分析 2

栅格数据的空间分析 重分类；栅格计算；坡度提取 2

综合性实验 ArcMap制图－地图版面设计 版面设计；地图标注；地图整饰；地图输出 2

环境监测点分布图 区域环境底图的制作，环境监测点位的标注 2

环境生态功能区划分布图 根据环境要素、环境敏感性等，对区域进行生态功能分区 2

环境地理信息系统实践中很重要的内容就是软件的应用，因此要想系统掌握应用技能，就需要把实验进行分层设置，如设置基础性实验和综合性实验，具体内容见表1。基础性实验是软件基本界面和操作，学生需要了解该软件界面，掌握基本功能；综合性实验采用学生熟悉的专业课相关的案例，使得学生能够掌握使用软件工具解决专业问题的能力。

四、改革考核方式

GIS是一门理论性与应用性并重的课程，它的考核内容包括基础理论、基本技能、应用能力等。因此，在教学过程中，应针对不同的教学内容，设计灵活多样的课后作业，改革传统的课程考核方式。第一，建立网络GIS教学和问答系统。通过网络GIS互动教学，根据学生的不同个性特点和需求对学生进行在线辅导，帮助解决学生在学习过程中存在的问题，培养学生对GIS的兴趣和动手建模能力。第二，设计灵活多样的课后作业。通过布置学生论文，让学生自主查询网络资料，并根据自身情况明确学习的具体内容，开阔学生视野，提高自学能力。第三，建立课程兴趣小组。对于知识掌握较好，应用能力强的学生，可以将其组成若干学习小组，参与到教师的科研项目中，进一步提高其学习应用能力。第四，采取多样化的考核方式。除日常考试外，可选择实验、设计报告等进行综合考查，试题可以采用非唯一性答案并与专业实际紧密联系，由此发散学生的思维，培养其创造力。

参考文献：

[1]蒋良群.资源环境与城乡规划管理专业地理信息系统课程试验设计[J].北京测绘,2010,(4):93-94,48.

[2]高飞.应用型高校资环专业GIS课程教学方法研究[J].安徽农学通报,2013,19(21):93-94.

[3]孙水裕,王孝武,王雄.浅析环境类专业“环境信息系统”课程的建设[J].广东工业大学学报(社会科学版),2003,6(3):105-107.

[4]马万征,于群英,邹海明,等.环境信息系统教学改革初步研究[J].现代农业科技,2011,(22):44,49.

[5]陈建.非GIS 专业地理信息系统课程实验教学研究初探――以资源环境与城乡规划管理专业为例[J].南京晓庄学院学报,2005,21(6):

99-102.

[6]俞晓莹,覃事娅.地理信息系统课程教学改革的探讨――面向资源环境与城乡规划管理专业[J].长沙航空职业技术学院学报,2006,

6(3):7-9.

[7]李旭文.ArcGIS技术在环境质量报告书编制中的应用[J].环境监测管理与技术,2007,19(5):15-18.