陈年根

地理信息系统（GIS）依赖先进的计算机技术，达到采集、管理、分析和表现地理空间数据的目的，可以为空间决策提供支持。地理信息系统是一个地理学研究方法系统。从定义角度出发，GIS可以分成两个方面，一方面，GIS学科研究的对象是空间信息，研究内容包括空间信息的描述、存储、分析和输出，分析研究内容的理论和方法；
另一方面，地理信息系统从某个角度看，相当于一个技术系统，搜集地图信息，建立地理空间系统数据后，使用多种分析方法，例如地理模型分析法和綜合分析法，在搜集静态地理信息的同时，能顺利搜集到地理信息的动态变化。利用地理信息系统，能较全面地搜集空间信息，有利于地理学研究，为地理学决策提供信息支持。因此，地理学界认为GIS是研究地理学的计算机技术系统。

一、地理信息系统在地理教学中的地位

地理学的研究对象是地理空间，地理空间是人类赖以生存的基础，地理学就是研究空间的科学。因为地球空间和地表事物种类繁杂且变化多端，加上地球表面具有非均一性的特点，所以地理学的研究对象非常复杂。要想成为一名合格的地理学家，必须能处理三个问题，包括地理现象发生的地点、地理现象的特征和地理现象的空间关系。如何解决这三个问题，要求地理学家能正确描述地理数据。地理数据是地理现象的数字化体现，能体现地理现象的空间感。经过长时间的研究探索，地理研究界具备了一套比较完备的分析地理空间的研究理论和实践方法。这些理论和方法是建立GIS的基础，是基本的空间分析观点和方法。GIS系统的简历和发展作为一种全新的技术手段，能有效解决地理问题，在地理学研究中充分发挥数学的作用，GIS系统的产生和发展与地理学密不可分。

二、地理信息系统课程开设的必要性

1.地理科学专业研究的重要手段

地理信息系统作为一种研究方法，为地理学的发展注入新的活力，GIS课程是很多专科学院地理学科的重要课程。地理信息系统利用计算机技术，搜集、分析地理空间数据，运用多种方法，包括模型分析法等综合分析方法，GIS利用先进的计算机技术，可以为地理区域的规划管理提供决策支持，包括灾害防治、资源管理和环境保护等方面。地理信息系统的发展速度快、应用范围广、对地理学的影响程度深，和其它地理学科方法相比，地理信息系统具有无法比拟的优势。如今，大多数专科学院的地理科学院系开设了地理信息系统的课程，国家相关部门也越来越重视地理信息系统发展，由此可知，对于教授地理学和研究地理学的参与者，必须了解、掌握地理信息系统。

2. 新世纪人才培养的需要

21世纪是发展速度最快的时代，各行各业最紧缺的就是人才，地理学界也不例外。当前专科学院的地理学科需要变革，必须培养地理信息系统方面的人才，对于高等师范院校的地理学科，最重要的是培养优秀的初高中地理学科教师。因此，在专科学院开设GIS课程具有必要性。

三、当前地理科学专业开设地理信息系统课程存在的问题

目前，我国地理学科的专科学院课程还存在部分问题，和国外相比，国内的地理信息系统教学的师资力量薄弱，基础学科设置落后，包括教材和实验软件，甚至会出现实验软件数量不足的情况。我国地理学科教学的目标是在掌握基础理论的同时，具备一定的操作和开发系统的能力，但目前还不能达到这个目标。

1.师资力量薄弱

结合我国地理学科发展的现状，地理信息系统师资力量薄弱有三个原因：第一个原因，地理信息系统的应用范围广。朝着产业化、市场化的方向发展，市场对优秀的GIS人才的需求量大。为了满足市场需求，绝大多数专科学院都开设了地理信息系统课程，原有的教学老师数量不能满足现有的缺口，加上现有的地理学科教师中相当一部分人没有系统学过地理信息系统，对地理信息系统教学不熟悉，导致师资力量薄弱；
第二个原因，地理信息系统教学需要具备数学分析能力，但专科学院的数学老师数量较少，“高等数学”“线性代数”等数学学科的开展较难；
第三个原因，地理信息系统是一门计算机系统，但计算机老师人数较少，限制了计算机教学，导致地理信息系统的教学不能达到预期目标。目前，我国专科学院各学科的人才配置呈倒“金字塔”结构，具体表现为“一流人才搞研究，二流人才执教鞭，三流人才做实验”，地理信息系统的教学也不例外。和国外“少而精”的培养理念不同，我国侧重人才数量，忽略了人才质量，导致经过多年努力，虽然我国培养的地理信息系统的人才数量多，但整体水平不高。

2.教学模式过于传统

GIS学科教学的范围广、跨度大。由于GIS应用的领域多，针对不同的应用领域，有不同的教学方法，但大致可以分为两种教学模式：艺术类教学和工程技术类教学。针对不同的应用领域，两种教学模式同时存在，各有优劣，共同的缺点是不专业、不系统。对于GIS学科教学，工程技术类教学模式基本采用“填鸭式”教学方法，“填鸭式”教学方法是教师讲课，学生被动听讲，课后完成作业。即使采用多媒体教学手段，但核心的教学方式没有改变。和艺术类教学模式相比，工程技术类教学模式的内容较少，深度比较浅，学习的时间短，虽然减少了教学内容，但学生表示学习负担较重，每节课的学习内容超过了承受能力。教师为了达到课程的教学目标，每节课的内容较多，学生难以完全接受，作业的错误较多。

3.地理专业基础课程设置存在缺陷

和地理学其他的学科不同，地理信息系统具有两个特征，分别是边缘性和学科交叉性，因此，在教授地理信息系统时，必须和相关学科的基础理论相结合。地理信息系统学科的知识体系由GIS学科的专业知识和计算机专业、测量遥感专业的理论知识共同组成，专科学院中理工科专业的学生都要学习计算机的理论和实际操作，会计算机知识有利于开发地理信息系统，能建立GIS数据库；
测量遥感技术能搜集、处理地理空间信息，方便测绘地理空间，保证数据的真实性；
地理学科是一门综合性的学科，具有区域性的特点，因此地理专业会学习基本的空间分析法和决策法。在正式学习地理信息系统之前，学习相关的数学、地理学、计算机和遥感学知识，有利于推进地理信息系统教学。目前最大的问题是相关学科的教学课时不足，不能满足地理信息系统教学的基本要求，尤其缺少计算机专业课程，甚至没有基础理论课程，这导致学生学习地理信息系统比较困难，很难掌握理论知识，更不用说开发地理信息系统。除了这些问题外，地理信息系统课程的排课顺序、课程的衔接过渡都存在问题。

四、地理科学专业开设地理信息系统课程的改革措施

1.加强师资队伍建设

保证授课质量的关键是提高教师的素质水平，教师是影响授课水平的关键因素，学生的成长受老师的影响很深，教师的价值观和工作能力非常重要，即教师情况是影响地理信息系统教学质量的关键因素。由于地理信息系统涉及很多学科知识，因此需要建立一支由不同学科教师组成的GIS教师队伍。在地理专业中，地图学和遥感技术两种基础科学属于专业教学计划内的学科，可以由单一学科的教师教授。GIS的教师应该由四种学科的教师组成，专业的GIS课程由GIS毕业的教师教授；
计算机理论部分由计算机专业的老师教授；
数学是地理学的传统课程，应该安排专门负责地理数学教学的老师或者求助学校内数学课程的专业老师；
测量学学习部分可以借助校外力量，如邀请行业专家授课。除了加强教师团队的配置，教师组应经常相互交互，总结教学经验，定期去研究院学习GIS系统。

2.调整地理信息系统教学内容

GIS知识体系建立的依据是地图学理论。投影理论是知识基础，利用投影确定图层关系，使地图表达的信息更准确，因此，必须掌握投影理论，这是地理信息系统的重要学习内容之一。此外，分析地图和设计地理信息系统时，地图对象是非常重要的概念，基本原则是产生一切关系的必要条件，地图对象组合成地图图形。在投影理论中，研究地图对象的组合是重点學习内容，无论是教学课件还是课程安排，都围绕地图对象进行，由浅到深，循序渐进。GIS的MapInfo（美国MapInfo公司研发的桌面地理信息系统软件）教学内容由两部分组成，一部分包括属性、空间数据、投影理论在内的地理信息系统；
另一部分是借助完整的地理信息系统，进行的社会实践，包括各种分析和输出成果等内容。

3.提高学生的创新意识

在教学中，教师经常使用启发式教学法，启发式教学法旨在调动学生的积极性，让学生参与到教学中。在学习教材内容的基础上，教师和学生展开讨论，教师引导学生解决学习中遇到的问题。启发式教学方法的关键是引导学生要注意分寸，不能说的太多或太少，不能替学生解决问题，也不能让学生无法解决问题。例如，建立图层时，教师可以逐步引导学生，首先提问学生，图层绘制的地图对象是谁；
根据地图对象，需要使用哪些说明数据；
使用这些数据时，需要设计哪些字段；
字段的数据类型和宽度如何设置，等等。根据这些问题，学生用学过的知识建立图层，完成后，教师让学生讨论，互相找出对方的问题，分析每位同学建立的图层区别，指出优点和缺点，提出解决方法。在教学过程中，教师引导学生发现问题，培养学生独立思考问题的能力，锻炼学生的创造性思维。教育心理学有个观点，启发式教学是学生对知识进行组织再加工，有效完善自己的知识体系。在地理信息系统的教学中，要发挥学生的独立精神，营造创造式学习的氛围，激发学生的创新意识，通过教师的引导，能增强学生的创新思维，激发学生对学习的兴趣，加快吸收知识的效率。

综上所述，笔者建议地理信息系统的教学可以采用启发式教学法，教师教学生学习基础知识，加以引导，让学生自主探索，让学生先学习实习指导手册的内容，边学习边实践，增强对基本理论的理解，体会到自主学习的乐趣。

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