GIS专业研究性学习的教学改革与实践研究

【摘要】研究性学习具有提高课堂教学效果，锻炼和培养学生创新能力的优点。本文在深入分析研究性学习的内涵与意义的基础上，结合华南农业大学GIS本科专业的县体实践和专业特色，对研究性学习的课程体系、教学内容、教学方法、实践教学，考试模式等方面的教改措施和方法进行了探讨，以期为科学建设GIS专业，培养创新型的地理信息人才提供参考，

【关键词】研究性学习　地理信息系统　教学改革　教学实践

2005年3月28日，总理在国家科学技术奖励大会上指出，要把我国建设成为具有国际影响力的创新型国家。要按照培养创新型人才的要求，深入持久地开展研究性学习，让大学生在校期间就能参与科学刨新研究，培养科学创新精神。我国《高等教育法》明确规定，高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才，教学方法和教学手段的改革对培养高素质的专业人才至关重要。因此，如何实施研究性教学，推动研究性学习，进一步深化教学改革，锻炼和培养学生的创新能力，是高校教育改革的重要课题之一。

GIS专业是近20多年发展起来的新兴专业，具有多学科交叉与多技术融合的特点。由于课程体系还不十分完善，规范化的教学模式尚未形成，目前GIS课程教学目标、教学内容、教学方法等方面都存在诸多差异和不足。这在一定程度上制约了GIS课程教学质量的提高。因此，深入开展高校GIS课程体系、教学方法和教学实践研究工作，探讨科学、合理地课程体系和教学方法，将有助于我国高校GIS专业的健康发展，对提高我国高校GIS教学水平和教学质量有重要的意义。研究性教学方法的应用与研究，为GIS专业课程体系和教学方法的改革以及教学水平提高开辟了新的道路。

1　GIS专业研究性学习的内涵与意义。

1.1　研究性学习的内涌与特征。研究性学习是学生在教师指导下，从自然、社会和生活中选择和确定研究专题，创设一种类似于研究的情境，通过学生自主独立地发现问题，调查、搜集与处理信息，获得知识、技能、情感的发展，特别是探索精神和创新能力的发展的学习方式和学习过程。它与传统的接受性学习方式不同，强调学生学习的自主性、探索性和实践性，它提供给学生更多获取知识的渠道和方式，在了解知识发生和形成的过程中，推动他们去关心现实、了解社会、体验人生，并积累一定的感性知识和实践经验，使学生获得了比较完整的学习经历。同时。在学习中将培养学生一种探究性、开放性的学习方法和思维方式。在研究性学习中，教师是组织者、参与者和指导者。

1.2　GIS专业实施研究性学习的意义。

1.2.1　传统学习方式的弊端。学生创新能力和自主意识普遍弱化。传统教学模式在知识传承上，只讲继承不讲创新；在思维方式上，强调求同而忽视求异；在学生发展上，注重统一忽略个性；在传授方式上，重视主导忽略主体；在教学方式上，只重视理论而忽视实践；在教学方法上，重视灌输而忽略引导。学校只鼓励学生“learn”(认识、学会)，而不资助学生“study”(研究、思考)，因此，我国学生虽然接受了多年的教育，学习基础扎实牢固，但是学生的协作、科研、创造思维等能力没能得到应有的发展，创新能力远比欧美学生差。

教学内容与社会需求不够匹配。我国高校制定的教学计划、教学内容随着社会经济发展和信息变化调整的速度较慢，使得教学计划与社会需求联系不够匹配，教学内容不够前沿和实用，这样不利于创新人才的培养，不利于高校核心竞争力的形成。

理论教育和实践教育结合不够紧密。我国高校教育普遍采用理论知识学习与实践操作、职业技能相脱离的传统模式，即大一至大三大量学习理论课程，大四实习阶段才真正接触实践知识。由于缺乏实践这个教育平台，学生对与社会实际不紧密的理论教学兴趣不商，因此，对理论知识很难融会贯通。

学习效果的评估方法不科学。传统学习效果的评估方法单一，基本通过学期末的考试成绩评定。对于学生来说，只有期末考试前才是最要紧的“学习时间”，因此，考试变成了学生对学习知识的背诵能力和记忆能力的评估，而不是提出问题、分析问题和解决问题能力及创造能力、多向思维能力的评价，考试变成了对学生个性的扼系。调查结果显示，在校学习成绩与未来职业成功之间并没有相关联系。

教育资源利用不够充分。传统学习由于教学时间的有限性与教学内容的局限性，即学生学习仅局限于课堂及课后完成作业，学习内容局限于教材、教学内容必修，学生对教学内容没有选择的余地，学生对校内外的各种教育资源的利用也十分有限。

1.2.2　大学学习特点的需要。高校所培养的人才不仅要掌握专业理论和技能，还要具各较强的创造思维、资料查阅、规划设计、交流表达、组织管理和开发创新等能力。大学阶段是大学生处于学习知识、研究问题、发展创造力的黄金时代，为他们的学习由继承性认识过渡到探索性、创造性认识提供条件是高校培养的重要目标。

研究性学习环境有利于学生逐渐学会思考、探索、创新，培养发现问题、分析问题、独立开展科学实验、解决实际问题的能力。因此，高校不仅要传授知识，而且要进行科学研究，培养学生的创造力。

1.2.3　地理学科发展的需要。地理学科是一门具有很强综合性、区域性和空间性的学科，它主要研究各要素之间的相互作用、相互关系、空间分布以及地表综合体的特征和时空变化规律。随着科学技术进步和社会经济发展，地理科学被赋予了全新的内涵，它跨越了一系列自然科学与社会科学，将全球尺度与区域尺度融合，并将实现跨学科的综合集成。而地理信息技术为地理科学的发展提供了重要的方法和手段，GIS是地理学从传统地理向现代地理过渡的个标志。它具有信息量大、空间性强、分析功能丰富、更新速度快等特点，它为地理学科的学习提供了丰富的信息资源，并能满足地理学科课程内容广泛性、空间性的特点，为更加方便、直观和准确地认识事物的本质和区域差异及其相互联系起到良好信息载体的作用。同时在培养地理空间思维能力和建立区域地理思想方面能起到其他教学无法替代的作用a因此，在地理学科中引入信息技术，能极大地提高地理研究的效率和质量，开拓地理学的研究领域，推动现代地理学的快速发展。推进信息技术与学科课程的整合，为学习者提供丰富的教育环境和有力的学习工作，是地理学科发展的要求。研究性学习具有的开放性、探究性和实践性特征，与现代地理学发展需求一致，因此，开展研究性学习将有助于提高地理信息的收集能力，处理、分析和解决地理问题的能力-也能有效地增强学生对空间概念的感知和想象能力的培养。

2　GIS专业研究性学习的改革与实践。OIS专业研究性学习具有充分的开放性、深刻的探究性和丰富的实践性的特征，其主要目标是体验性目标，它强调学生学会收集、分析、整理地理信息技能的学习过程，学生的直接参与和亲身体

验。因此，加强研究性学习和实践性教学是GIS专业教学改革的突破口，是优化实践教学体系，提高学生实践能力和创新意识的主要方式。

2.1　GIS专业研究性学习课程设置。

2.1.1　课程体系及模块划分。GIS是一个新兴的交叉学科，在我国学科设置中，地理学一级学科、计算机一级学科都设有GIS的二级学科。一级学科的不同。OIS专业的培养目标也有较大的不同，如以地理为背景的GIS专业侧重于GIS数据的获取、数据质量的控制、空间数据的管理、3s的集成以及其在土地利用、城乡规划、资源合理利用开发等方面，以计算机为背景的GIS专业侧重于软件的开发、WebGIS的应用、数据共享、交互操作等方面。

为了重点培养学生的动手能力，在课程体系设置时，我校紧密围绕人才培养目标，从学生专业背景和就业岗位群出发，明确支撑其工作所需的知识、技能和素质要求后，将GIS专业的职业能力分解为GIS应用能力与GIS开发能力两个核心能力。根据两个核心能力对专业课教学体系进行模块化整合，形成两个模块，以地理为专业背景、就业方向为GIS应用研究的模块强调自然地理学、人文地理学、城镇规划、土地规划、生态规划、旅游规划、土地调查与评价、规划实践等课程体系的建设，而以计算机为背景、就业方向为GIS软件设计与开发研究模块强调GIS算法基础、GIS二次开发、软件工程、网络GIS开发、开源GIS、嵌入式(3IS开发、GIS系统集成、地理信息工程实践等课程体系的建设。两个核心能力的培养主要通过相应的两个模块来培养完成。

2.1.2　突出重点、整台与优化教学内容。在教学内容改革时，考虑教学内容的前沿性和实用性，我校根据GIS技术的发展实际和市场的需求，及时将新理念、新技术、新方法、新实例等新的知识引进课堂。同时，通过校企联合，走产学研结合的教学新模式，不断调整专业课程的教学内容，大胆进行课程模块化整合，打破学科单一性，整合相关理论课程，使之结合更紧密，内容更紧凑。如《GIS》课程。适当增加反映GIS工程特色、软件编程和当代GIS最新的科技发展等内容组织教学，使教学内容更加全面系统。《地图学》课程删去那些已被淘汰或基本不用的技术工艺，如传统编绘工艺、制印工艺等内容，对那些虽为重要内容但商观、易于理解的内容，如地图符号、地图表示方法等内容的课时量大幅减少，提倡学生自学，同时加强答疑力度，而对既是重点又抽象、难以理解的内容，如地图投影、遥感制图等内容适当补充、加强，从而达到优化教学内容、突出重点的目的。

2.2　GIS专业研究性学习的教学方法和教学手段的改革。针对GIS应用的广泛性，应在教学改革中大力推行研究性学习。研究性学习是以学习为中心，把学生对知识的意义建构作为学习过程的目标，设计兼顾“巩固基础理论”、“熟悉理解方法原理”、“掌握方法技术过程”等全面需求的GIS教学软件环境。

2.2.1　采用“项目教学法”，增强学生的实践能力和实践技能。“项目教学法”是采用产学研相结合的项目实践教学方式，即通过实施一个完整的项目而进行的教学活动，其目的是在课堂教学中把理论与实践教学有机地结合起来，充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力。依托我校GIS产学研课题的研究优势，在研究性教学中，所有课程均围绕一个真实的产学研项目作为一个共同的目标进行讲授。在实践环节中，如项目技术方案的编制、项目组织设计、模拟招投标中均围绕这个共同的项目展开训练。这样，不仅每一个项目培养一个合作精神和协作能力强的团队，而且这个研发中心项目开发小组开发的成功项目编写成“项目实践教学指导”，在第一课堂的地理课程中实施项目实践教学，实现教与学互动的教学目标。

2.2.2　采用丰富多样的教学方式。针对研究性教学的特点，采用案例教学、模拟实践教学、多媒体教学、双语教学、网上教学及软件实习以及生产实践相结合等多样化的教学方式。如《遥感图像处理》课程中，学生非常熟悉华农大校园区域，抓住学生在高分辨遥感IKONOS和QuickBird影像中看到自己所生活学习的建筑物、操场的积极性，培养学生学习的主动性和浓厚兴趣。《虚拟现实技术》通过模拟地理事象动态过程的动画设计，使学生身临其境，真实度高，对知识的理解客观、深刻；备课程制作生动形象的多媒体课件，提高课堂教学效果，与此同时，在教学实践中，我们还通过探讨一些具体的问题，加深学生对所学内容的理解，培养学生的专业学习能力。如在《自然地理学》中，系统地讲授了“大气的热能”和“大气的水分”等章节后，结合气象奇观吉林雾淞，要求学生解释雾淞具有“夜看雾，晨看挂，待到近午赏落花”这一观赏特点的原因。丰富多样的课堂，拓宽学生对知识认知的角度，开拓视野，使学习效果更佳。

2.2.3　改革考核方法。改革考试形式和方法，转变传统的学生成绩评价方法，考核学生学习效果除了笔试外，在实践操作较多的课程中可以采取灵活的考核方式，如答辩、现场测试、现场操作等，实现理论考试和实操考核相结合。着重考核学生的应用能力和分析能力，促进学生素质全面发展。如《土地利用规划》、《土地调查与评价》、《GIS应用》、《GIS二次开发》、《网络GIS》、《测量学》等课程需要大胆进行考核方式的改革，采用“笔试”与“考试”分别进行的方式，课程成绩按理论笔试的成绩与实验课成绩相结合评定。

2.3　GIS专业研究性学习实践教学的改革。

2.3.1　改革实践教学方法，突出学生的主体地位。引导学生独立实践和体验，增强其动手能力和发现问题、分析问题、解决问题的能力。大力提倡启发式、引导式教学法。实践教学过程中学生是主体，教师起辅助作用。采用启发式引导式教学，给学生指出分析问题和解决问题的思路和方法，放手让学生自己处理一些异常现象，使学生真正的学到技能。

2.3.2　编写合适的实践教材。结合我校GIS专业方向特色，研究制定具有我校地理特色的实践教学大纲、课程实施方案和实践指导书，鼓励专业教师编写体现行业与地方特色，突出能力培养的实践教学教材。2008年，我校出版了《数字化成图原理与实践》一书，对于数字化成图软件的开发、数字化测图软件的使用方法、数字地图的管理与质量评价等内容引进了大量的新的知识点和新技术，同时突出强调了对学生的实践能力的培养。

2.3.3　加强校内外实践基地的建设。我校GIS实习基地于2004年底被广东省教育厅批准为计算机工程与应用重点实验室一3s分室，今后我校也会依托重点实验室平台，加强实验室建设，添置实验实践设备，以满足学生实验实践要求。根据不同的实践需要，先后与广州市城市规划勘测设计研究院、南方数码科技有限公司、广州城市信息所有限公司、广州奥格智能科技有限公司、广州南沙南国测绘有限公司、广东友元国土信息有限公司、珠海斗门水产品中心等7家单位签订了实习协议，作为长期、稳定的实践基地。企业安排学生实习，优先接收优秀毕业生就业，互惠互利，形成了良好的合作关系。