非地理信息系統(tǒng)專業(yè)GIS課程教學(xué)模式

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[摘要]地理信息系統(tǒng)（GIS）是高校城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，也是時(shí)代背景下城鄉(xiāng)規(guī)劃實(shí)踐的重要技術(shù)平臺(tái)。調(diào)研建立在建筑學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)上的城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)gis課程情況，針對(duì)當(dāng)前城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)特點(diǎn)及GIS教學(xué)過程中存在的問題，結(jié)合實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，探索城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)開設(shè)GIS課程理論和實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容和方法。通過教學(xué)方法與模式的探索，以期為城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)的人才培養(yǎng)模式和教學(xué)改革提供思路。

[關(guān)鍵詞]城鄉(xiāng)規(guī)劃；GIS課程；教學(xué)改革

如今地理信息系統(tǒng)GIS(GeographicInforma-tionSystem)已是高校城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)一門重要的專業(yè)課程[1-2]。一方面，城鄉(xiāng)規(guī)劃中的數(shù)字城市、大數(shù)據(jù)和智慧城市等諸多研究方向都是以信息技術(shù)為基礎(chǔ)。自然資源部提出2020年我國(guó)將基本建立國(guó)土空間規(guī)劃體系，“一張圖”[3-5]系統(tǒng)也將統(tǒng)一建立在以GIS為主的信息平臺(tái)上，所以在時(shí)代要求下規(guī)劃行業(yè)必須不斷引入新的思路和技術(shù)。另一方面，在公布的新版《高等學(xué)校城鄉(xiāng)規(guī)劃本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》[6]中強(qiáng)調(diào)了GIS課程的重要性和必要性，其中指出地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用為基本掌握內(nèi)容，同時(shí)國(guó)家注冊(cè)規(guī)劃師考試大綱中也明確列出地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的相關(guān)考試內(nèi)容和要求[7]。因此在城鄉(xiāng)規(guī)劃發(fā)展的大背景下，加強(qiáng)并完善地理信息系統(tǒng)課程的教學(xué)，使學(xué)生掌握和利用GIS基本技能解決實(shí)際規(guī)劃問題，加強(qiáng)學(xué)生分析和實(shí)踐能力是非常必要的。地理信息系統(tǒng)是一項(xiàng)集合了對(duì)空間數(shù)據(jù)及其相關(guān)屬性數(shù)據(jù)采集、管理、顯示、分析、模擬等多功能的新的技術(shù)平臺(tái)[8]。就GIS這門學(xué)科本身而言，知識(shí)點(diǎn)繁多，跨學(xué)科，實(shí)踐性特別強(qiáng)，想要深入掌握需要一定的數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)算法以及地理學(xué)等方面的知識(shí)，而這一點(diǎn)對(duì)于非GIS專業(yè)的學(xué)生來說存在非常大的欠缺。所以針對(duì)非GIS專業(yè)進(jìn)行課程教學(xué)改革，在有限的課時(shí)內(nèi)讓學(xué)生掌握GIS的基本技能并將其應(yīng)用到城鄉(xiāng)規(guī)劃的實(shí)際應(yīng)用中，是急需解決和需要不斷探索的問題，這就要求我們改變傳統(tǒng)的GIS課程教學(xué)方法，改革教學(xué)模式，促進(jìn)人才培養(yǎng)質(zhì)量和專業(yè)建設(shè)。

1課程教育現(xiàn)狀

1.1知識(shí)體系結(jié)構(gòu)不完善

經(jīng)過調(diào)研，發(fā)現(xiàn)相當(dāng)一部分院校《地理信息系統(tǒng)》課程作為城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)的必修課貫穿在設(shè)計(jì)課、城市地理學(xué)等專業(yè)課中。由于城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)學(xué)生在設(shè)計(jì)規(guī)劃方面的能力較強(qiáng)，但關(guān)于數(shù)學(xué)、地理學(xué)以及計(jì)算機(jī)算法等知識(shí)了解不夠深入，因此對(duì)此類原理偏多的課程，普遍反饋課程較難，學(xué)習(xí)效果不好。

1.2實(shí)踐課時(shí)較少，應(yīng)用能力偏低

GIS課程本身實(shí)踐應(yīng)用性很強(qiáng)，根據(jù)《高等學(xué)校城鄉(xiāng)規(guī)劃本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》的要求，學(xué)生要求掌握空間數(shù)據(jù)收集、編輯、管理和簡(jiǎn)單的分析技術(shù)，其中很多內(nèi)容都必須通過實(shí)踐才能真正理解。規(guī)劃專業(yè)的設(shè)計(jì)課時(shí)非常飽滿，學(xué)生平日的設(shè)計(jì)課程任務(wù)也相當(dāng)繁重。在此種課時(shí)有限的情況下，若單純從理論教學(xué)出發(fā)，不能保證實(shí)踐課時(shí)的數(shù)量和質(zhì)量，學(xué)生難免會(huì)覺得GIS課程枯燥深?yuàn)W，導(dǎo)致上課積極性不高。

1.3與本專業(yè)聯(lián)系程度不夠

在學(xué)習(xí)過程中城鄉(xiāng)規(guī)劃和GIS專業(yè)的學(xué)生應(yīng)區(qū)別對(duì)待。城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)的學(xué)生不需要深入了解GIS的方方面面，重點(diǎn)應(yīng)放在與規(guī)劃相關(guān)的三維分析和規(guī)劃空間分析上，采用傳統(tǒng)教學(xué)方法，看似理論體系很規(guī)范、健全，實(shí)則針對(duì)性很差，學(xué)生很難認(rèn)識(shí)到課程在專業(yè)學(xué)習(xí)上的重要性，再加上缺乏解決實(shí)際問題的能力，更別說將所學(xué)的東西應(yīng)用到實(shí)踐設(shè)計(jì)和項(xiàng)目中，極大程度影響城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)應(yīng)用型本科教育質(zhì)量的提高。

2課程教學(xué)內(nèi)容改革

城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)開設(shè)GIS課程的目的重在應(yīng)用，即培養(yǎng)學(xué)生利用基本GIS技能解決規(guī)劃領(lǐng)域問題的方法。目前大多數(shù)高校城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)一般只開設(shè)一門GIS課程，而且課時(shí)非常有限。因此必須要求在教學(xué)中根據(jù)專業(yè)要求進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的篩選、調(diào)整甚至是擴(kuò)展。GIS的課程教學(xué)一般由理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分構(gòu)成，理論教學(xué)內(nèi)容的選擇應(yīng)該和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相互補(bǔ)充，再通過實(shí)驗(yàn)練習(xí)來鞏固所學(xué)理論知識(shí)。在傳統(tǒng)GIS教學(xué)中實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直是重要的環(huán)節(jié)，非GIS專業(yè)教學(xué)中同樣要格外重視，并注重學(xué)生的動(dòng)手和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。所以，筆者從理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的角度來談?wù)剬?duì)城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)GIS教學(xué)內(nèi)容改革的思考。

2.1理論教學(xué)內(nèi)容改革

課堂理論教學(xué)以講授GIS理論為主，重點(diǎn)放在經(jīng)過篩選出的內(nèi)容上，而不需要達(dá)到GIS專業(yè)的深度和要求。城鄉(xiāng)規(guī)劃的學(xué)生應(yīng)主要了解空間數(shù)據(jù)的采集和編輯，簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)維護(hù)和管理以及數(shù)據(jù)的顯示和輸出等，重點(diǎn)掌握空間數(shù)據(jù)分析的相關(guān)知識(shí)，包括空間分析的概念、空間分析的技術(shù)流程等。教學(xué)中應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生熟悉和掌握GIS這種分析工具，側(cè)重點(diǎn)放在空間分析在實(shí)際規(guī)劃中的應(yīng)用，而不是復(fù)雜的空間算法和技術(shù)。此外，根據(jù)需要還應(yīng)增加專題地圖的制作、3D分析和簡(jiǎn)單建模、大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)挖掘、遙感基礎(chǔ)知識(shí)的介紹等。這樣的設(shè)計(jì)不僅突出了GIS區(qū)別于其他信息系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，也能彌補(bǔ)規(guī)劃專業(yè)學(xué)生缺乏空間分析思維訓(xùn)練的不足。2.2實(shí)踐教學(xué)改革思路城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)學(xué)生若在畢業(yè)之際能夠使用GIS這門技術(shù)工具解決專業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際問題，對(duì)在專業(yè)領(lǐng)域中拓寬就業(yè)空間，在人才市場(chǎng)中提升就業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)性很有幫助。所以提高城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)學(xué)生的GIS操作運(yùn)用能力非常重要。GIS專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)一直是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，但是非GIS專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)存在與本專業(yè)相結(jié)合較少的問題，導(dǎo)致學(xué)生在課程專業(yè)重要性的認(rèn)識(shí)上大打折扣，所以有必要根據(jù)實(shí)際需求選擇與專業(yè)緊密結(jié)合的內(nèi)容設(shè)置相關(guān)實(shí)踐內(nèi)容。GIS課程的實(shí)踐教學(xué)主要以主流GIS軟件Arc-GIS的基本操作和分析為主，主要內(nèi)容包括ArcGIS的初步認(rèn)知、數(shù)據(jù)的采集和編輯、圖形和屬性數(shù)據(jù)的查看、緩沖區(qū)分析、疊置分析、簡(jiǎn)單地形分析和模擬等方面的內(nèi)容，實(shí)踐的重點(diǎn)內(nèi)容集中在空間分析模塊。通過與專業(yè)知識(shí)問題結(jié)合的訓(xùn)練，能夠使學(xué)生快速掌握ArcGIS的基本操作，在此過程中，同時(shí)能加深GIS基本原理在專業(yè)應(yīng)用中的理解。在結(jié)合課程特點(diǎn)和專業(yè)能力要求基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)GIS課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容版塊，通過版塊項(xiàng)目中的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)達(dá)到相關(guān)知識(shí)的掌握和應(yīng)用。

3教學(xué)方法與教學(xué)模式

3.1專題式教學(xué)

在先驗(yàn)知識(shí)缺乏的情況下，應(yīng)結(jié)合城鄉(xiāng)規(guī)劃的具體應(yīng)用，采用專題教學(xué)的方式取代傳統(tǒng)的知識(shí)灌輸方式來幫助學(xué)生更好理解GIS的基本概念和思想，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課堂參與度。專題式教學(xué)嘗試圍繞一個(gè)特定的專題設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，將需要掌握的知識(shí)點(diǎn)在專題中進(jìn)行劃分，巧妙的設(shè)計(jì)將專題和教學(xué)過程融為一體。例如在講述疊置分析這部分內(nèi)容時(shí)，可以引入居住區(qū)規(guī)劃選址問題，讓學(xué)生去思考實(shí)際中考慮的選址因素是如何在GIS環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的，即將考慮的因素轉(zhuǎn)化為圖層的概念，進(jìn)而幫助學(xué)生更好理解不同圖層之間疊置分析的原理和操作。不過在進(jìn)行專題設(shè)計(jì)的時(shí)候，要注意將復(fù)雜的專題進(jìn)行精簡(jiǎn)，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中的案例考慮的因素比較復(fù)雜，可以稍做一些修改使得學(xué)生更容易接受。例如剛才所舉居住區(qū)規(guī)劃選址，實(shí)際操作可以只從交通道路狀況、附近服務(wù)設(shè)施狀況、現(xiàn)有居住區(qū)狀況以及人口分布狀況考慮。從貼近專業(yè)的問題出發(fā)引導(dǎo)學(xué)生思考，將抽象的GIS知識(shí)轉(zhuǎn)化為熟悉的專題問題，比平鋪直敘的講解更加具有啟發(fā)性，學(xué)生也可以在這個(gè)過程中通過思考，自己提煉整理出知識(shí)點(diǎn)，形成自己獨(dú)有的知識(shí)體系。

3.2共享式教學(xué)

針對(duì)前面提到的課時(shí)受限的問題，提出共享式的教學(xué)方法，即在規(guī)劃設(shè)計(jì)課中穿插一部分和GIS相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容。例如在總體規(guī)劃設(shè)計(jì)課程中，可以增加幾個(gè)課時(shí)向?qū)W生講述關(guān)于遙感技術(shù)在城市現(xiàn)狀的調(diào)查和分析的應(yīng)用、基于GIS的城市土地利用調(diào)查等專題，并將GIS部分納入考核的加分項(xiàng)，通過這樣的方法，不僅彌補(bǔ)了課時(shí)不夠的問題，使GIS教學(xué)內(nèi)容得以延伸和更好的應(yīng)用，而且有助于學(xué)生發(fā)散思維，擴(kuò)展思路，從另一個(gè)角度去思考城鄉(xiāng)規(guī)劃中的特定問題。當(dāng)然，還可以充分利用微課、慕課等新型的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)形式，打破課堂的封閉狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)課程的共享，讓學(xué)生除去課堂時(shí)間之外還可以在課余時(shí)間和老師就學(xué)習(xí)中遇到的問題進(jìn)行交流。

3.3啟發(fā)式教學(xué)

通過教師適當(dāng)?shù)膯l(fā)和引導(dǎo)，更易激發(fā)學(xué)生的求知欲。同時(shí)受同濟(jì)大學(xué)宋小冬教授的“以實(shí)踐為導(dǎo)向的地理信息系統(tǒng)‘逆向’教學(xué)模式”[9]的啟發(fā)，本人在實(shí)踐教學(xué)過程中嘗試使用“理論—實(shí)踐—理論”的模式進(jìn)行教學(xué)。在理論課案例學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，用實(shí)踐帶動(dòng)理論學(xué)習(xí)，加深學(xué)生對(duì)抽象原理、性質(zhì)和內(nèi)容的理解。具體表現(xiàn)在實(shí)踐課中限定一個(gè)合適的時(shí)間段，以小組為單位，對(duì)實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，教師在這個(gè)過程中僅起指導(dǎo)作用。學(xué)習(xí)時(shí)間結(jié)束，各組交流學(xué)習(xí)的收獲并提出疑問，教師總結(jié)并答疑解惑。需要說明的是，在實(shí)踐課程前期可以將比較詳細(xì)的操作過程分發(fā)給每小組，到后期，教師僅告知操作的大致基本思路，嘗試讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)操作過程。通過這種啟發(fā)式教學(xué)，有助于建立活躍的課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生的求知欲，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，也更有利于學(xué)生通過自己的認(rèn)知構(gòu)建知識(shí)體系，提高各方面能力。

4總結(jié)

隨著城鄉(xiāng)規(guī)劃步入大數(shù)據(jù)時(shí)代，面對(duì)新的時(shí)代背景，對(duì)人才的要求也越來越高，作為GIS教師必須積極探索城鄉(xiāng)規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容改革。在城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)GIS課程中，理論課和實(shí)驗(yàn)課緊密結(jié)合是至關(guān)重要的。本文通過自身教學(xué)中的探索與反思，嘗試對(duì)城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)GIS理論和實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行改革。通過專題式和共享式教學(xué)的方法，串起GIS知識(shí)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生將復(fù)雜難懂的GIS理論知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)為熟悉的案例，加深理論知識(shí)的理解。并期望通過啟發(fā)式教學(xué)，使得GIS實(shí)驗(yàn)課程不再只是一門獨(dú)立的計(jì)算機(jī)類課程，而是逐步作為城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)解決實(shí)際問題的平臺(tái)和工具，提高學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)的興趣和提升解決綜合問題的能力。

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作者：許璟 汪婷婷 單位：黃山學(xué)院 建筑工程學(xué)院