劉峰　譚暢

摘 要：案例式教學(xué)集實(shí)踐性、啟發(fā)性、互動(dòng)性、開放性和靈活性于一體，能鞏固學(xué)生的專業(yè)思想，提高學(xué)習(xí)熱情，開闊專業(yè)視野，增強(qiáng)學(xué)生的綜合能力和服務(wù)社會(huì)的意識(shí)。結(jié)合中南林業(yè)科技大學(xué)地理信息科學(xué)專業(yè)和GIS 空間分析課程的特點(diǎn)，分析GIS 課程實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀和問題，并從優(yōu)化課程教學(xué)體系、增加實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，靈活應(yīng)用教學(xué)方式，以賽促學(xué)、學(xué)以致用，強(qiáng)化第二課堂培養(yǎng);優(yōu)化課程考核方式及課程思政等方面的改革探索，為高校復(fù)合型人才培養(yǎng)提供參考與思路。

關(guān)鍵詞：地理信息科學(xué) 課程改革 案例教學(xué)

地理信息科學(xué)（Geographic Information System，簡(jiǎn)稱GIS），是一門集地理學(xué)、測(cè)繪學(xué)、遙感學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等各學(xué)科于一體的綜合性學(xué)科。[1]我國(guó)GIS 技術(shù)起步于20 世紀(jì)70 年代，經(jīng)過幾十年的蓬勃發(fā)展，GIS 已成為我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，被認(rèn)為是21 世紀(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。

根據(jù)2020 年最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，目前我國(guó)已有185 所高校開設(shè)了地理信息科學(xué)（系統(tǒng)）專業(yè)。[2]近年來(lái)，云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)+、智慧城市和人工智能等技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，推動(dòng)了GIS 的普及和發(fā)展，同時(shí)帶給了GIS 高等教育研究（包括案例教學(xué)、課程實(shí)踐和人才培養(yǎng)策略等方面）新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。[3]

2015 年《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見》指出，高校要樹立先進(jìn)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念，要把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)相結(jié)合，案例教學(xué)是改革的重點(diǎn)。GIS 案例教學(xué)集實(shí)踐性、啟發(fā)性、互動(dòng)性、開放性和靈活性于一體，能鞏固學(xué)生的專業(yè)思想，提高學(xué)習(xí)熱情，開闊專業(yè)視野，增強(qiáng)學(xué)生的綜合能力和服務(wù)社會(huì)的意識(shí)。GIS 案例教學(xué)突出過程的生成性，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位，促進(jìn)教師角色轉(zhuǎn)變并提高專業(yè)化水平，引導(dǎo)學(xué)生感受較真實(shí)的數(shù)據(jù)獲取、處理和分析等過程。[4]

農(nóng)林類高校地理信息科學(xué)專業(yè)，如何聚焦國(guó)家和區(qū)域智慧林業(yè)需求，培養(yǎng)專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、創(chuàng)新實(shí)踐能力突出的GIS 專業(yè)復(fù)合型人才，是“新農(nóng)科”背景下GIS 高等教育面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。從中南林業(yè)科技大學(xué)地理信息科學(xué)專業(yè)教學(xué)改革入手，以“GIS 空間分析”課程案例式教學(xué)為例，探討農(nóng)林高校GIS 專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)和創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的改革，為地方農(nóng)林高校培養(yǎng)復(fù)合型專業(yè)人才提供思路和參考。

一、GIS 課程實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀和分析

（一）實(shí)踐教學(xué)課時(shí)偏少

“GIS 空間分析”作為地理信息科學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課，安排在大學(xué)三年級(jí)第一學(xué)期，共40 個(gè)學(xué)時(shí)，其中24 個(gè)理論課時(shí)，16 個(gè)實(shí)踐課時(shí)。GIS 空間分析與“GIS 原理”“遙感圖像處理” “地圖學(xué)”“GIS 程序設(shè)計(jì)”等其他課程教學(xué)內(nèi)容互有融合與補(bǔ)充，具有綜合性、實(shí)踐性和創(chuàng)新性等特點(diǎn)。GIS 空間分析實(shí)踐環(huán)節(jié)較多，16 個(gè)實(shí)踐課時(shí)難以保證實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量和應(yīng)用水平。在有限的實(shí)踐課時(shí)內(nèi)，要求學(xué)生掌握相關(guān)GIS 軟件的空間分析模塊或功能幾乎是不可能的，往往需要學(xué)生和教師額外投入時(shí)間達(dá)到實(shí)踐教學(xué)的要求。

（二）學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力不足

我校地理信息科學(xué)專業(yè)以文理兼招模式招收生源，部分文科生源上機(jī)實(shí)操能力相對(duì)薄弱，習(xí)慣死記硬背條條框框，對(duì)一些重要的原理掌握不透徹，理論知識(shí)點(diǎn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)的具體操作之間不能融會(huì)貫通。部分學(xué)生只關(guān)注實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的基本技能操作的現(xiàn)象突出，如地圖矢量化、緩沖區(qū)分析、疊加分析、密度分析等，技能片段化，對(duì)于如何綜合應(yīng)用這些工具或方法解決具體的林學(xué)或生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域的科學(xué)問題，學(xué)生依然不能形成一個(gè)完整的解決思路和知識(shí)體系。

（三）教學(xué)案例數(shù)量和質(zhì)量不高

案例教學(xué)中的素材收集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、整體思路構(gòu)建和更新等環(huán)節(jié)都有積累的過程，短時(shí)間內(nèi)很難形成一個(gè)難易適中、具有綜合性和開放性的教學(xué)案例。此外，部分案例直接來(lái)自老師承擔(dān)的科研項(xiàng)目，有的專業(yè)知識(shí)對(duì)于本科生來(lái)說(shuō)比較晦澀難懂，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)部分案例的實(shí)踐意義不明確，為什么要做這個(gè)案例，案例完成后有哪些方面可以擴(kuò)展，學(xué)生對(duì)此不感興趣，學(xué)生的主體地位不明顯，影響對(duì)GIS 空間分析中基礎(chǔ)技能的掌握及綜合實(shí)踐能力的提升。

二、案例式課程教學(xué)改革措施

（一）優(yōu)化課程教學(xué)體系，增加實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

GIS 空間分析是地理信息科學(xué)的核心領(lǐng)域，側(cè)重圍繞地理學(xué)問題的“空間”本質(zhì)建立模型，在傳統(tǒng)定量分析的基礎(chǔ)上引進(jìn)描述空間關(guān)系和相互作用的特征量。為此，應(yīng)適量精簡(jiǎn)地理信息系統(tǒng)原理、地圖學(xué)等相關(guān)課程的內(nèi)容，注重講授空間自相關(guān)、空間異質(zhì)性、空間統(tǒng)計(jì)、空間點(diǎn)模式、空間回歸和地統(tǒng)計(jì)等描述地理問題的方法和技術(shù)，構(gòu)建較完整的體系。根據(jù)案例教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化針對(duì)性、專業(yè)性、關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)ArcGIS、SuperMap、MapGIS 和ENVI 等主要應(yīng)用軟件的學(xué)習(xí)，同時(shí)兼顧SPSS、CAD、GeoDa 和R等輔助軟件的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手和實(shí)踐能力。

（二）靈活應(yīng)用教學(xué)方式

在課堂教學(xué)和多媒體演示教學(xué)的基礎(chǔ)上，靈活運(yùn)用主要在線課程平臺(tái)（如中國(guó)大學(xué)MOOC 平臺(tái)、學(xué)堂在線、超星爾雅、學(xué)銀在線、智慧樹網(wǎng)等）及其他優(yōu)質(zhì)課程資源，開展理論課線上教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)研討等活動(dòng)。課件與視頻網(wǎng)絡(luò)上傳、課程公告、布置作業(yè)、討論答疑、PPT+語(yǔ)音互動(dòng)、互動(dòng)輔導(dǎo)等方式，加大信息傳遞密度，增強(qiáng)互動(dòng)環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生及時(shí)理解知識(shí)點(diǎn)，系統(tǒng)掌握空間分析操作內(nèi)容。以案例或項(xiàng)目為導(dǎo)向，組建3 人或4 人的案例學(xué)習(xí)小組，為每個(gè)小組制訂一個(gè)循序漸進(jìn)的自主學(xué)習(xí)計(jì)劃。根據(jù)教學(xué)計(jì)劃，將教學(xué)內(nèi)容融入多個(gè)案例，并進(jìn)行“基礎(chǔ)性”“綜合性”“創(chuàng)新性”分級(jí)設(shè)置（表 1）。教學(xué)考核通過專題調(diào)查報(bào)告、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、作業(yè)或程序設(shè)計(jì)等多種方式進(jìn)行檢驗(yàn)。

（三）以賽促學(xué)，學(xué)以致用

通過鼓勵(lì)本科生參與全國(guó)大學(xué)生GIS 應(yīng)用技能大賽、全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模比賽、全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)實(shí)際動(dòng)手能力，開闊視野，提高綜合素質(zhì)。積極引導(dǎo)學(xué)生參加老師主持的科研課題或生產(chǎn)見習(xí)活動(dòng)，端正學(xué)習(xí)工作態(tài)度，開發(fā)潛在創(chuàng)新能力。在參加各類比賽之前，給全校范圍內(nèi)的相關(guān)專業(yè)學(xué)生做好賽前宣傳工作，由學(xué)習(xí)自行組隊(duì)參賽，一般4 人一組，由1 名綜合素質(zhì)最好的學(xué)生擔(dān)任組長(zhǎng)，與其他學(xué)生共同完成一項(xiàng)案例或?qū)嵺`內(nèi)容。在比賽培訓(xùn)過程中，適當(dāng)調(diào)整GIS 相關(guān)課程設(shè)置，加強(qiáng)與遙感、測(cè)量、土壤、水文、生態(tài)學(xué)等課程的相互聯(lián)系，增加綜合性、創(chuàng)新性案例的教學(xué)，通過集中訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、專業(yè)應(yīng)用能力和獨(dú)立創(chuàng)新能力。

近三年來(lái)，中南林業(yè)科技大學(xué)地理信息科學(xué)專業(yè)學(xué)生獲得全國(guó)大學(xué)生GIS 應(yīng)用技能大賽特等獎(jiǎng)2 項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1 項(xiàng)， 獲得全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模比賽二等獎(jiǎng)2 項(xiàng)，國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽2 項(xiàng)等好成績(jī)。以賽促學(xué)，學(xué)生受益面大，激發(fā)了學(xué)生主體意識(shí)和班級(jí)學(xué)習(xí)熱情，近年來(lái)平均就業(yè)率在90% 以上，考研錄取率為18%—25%。

（四）強(qiáng)化第二課堂，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力

2007 年中南林業(yè)科技大學(xué)成立GIS 專業(yè)協(xié)會(huì)，90%以上的學(xué)生都是協(xié)會(huì)會(huì)員，形成了高年級(jí)對(duì)低年級(jí)學(xué)生傳幫帶的良性循環(huán)，學(xué)生專業(yè)思想牢固，學(xué)習(xí)熱情飽滿，GIS 軟件作品層出不窮。協(xié)會(huì)與多家地理信息企業(yè)建立了長(zhǎng)期協(xié)作關(guān)系， 企業(yè)技術(shù)人員定期來(lái)學(xué)校進(jìn)行專題講座，學(xué)生參與企業(yè)的項(xiàng)目實(shí)踐，開闊了學(xué)生的專業(yè)視野，提高了學(xué)生的綜合能力，強(qiáng)化了服務(wù)社會(huì)與地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)的意識(shí)及促進(jìn)了學(xué)生就業(yè)。

（五）優(yōu)化課程考核方式

“GIS 空間分析”課程考核方式重基礎(chǔ)、強(qiáng)應(yīng)用，注重專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)性、綜合性和創(chuàng)新性學(xué)習(xí)，采取過程考核方式， 建立“平時(shí)—案例實(shí)踐—筆試”的教學(xué)考核模式，平時(shí)成績(jī)、案例實(shí)踐成績(jī)和閉卷考試成績(jī)分別占整個(gè)考核成績(jī)的20%、50%、30%。平時(shí)成績(jī)包括平時(shí)作業(yè)、隨堂提問和平時(shí)學(xué)習(xí) 態(tài)度情況，督促學(xué)習(xí)鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容;案例實(shí)踐成績(jī)主要針對(duì)案例內(nèi)容融會(huì)貫通、觸類旁通的應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力方面的考核，由于案例實(shí)踐周期較長(zhǎng)，采取線下提交作品的形式，考核成績(jī)依據(jù)文檔的撰寫質(zhì)量;筆試內(nèi)容主要集中在基礎(chǔ)理論知識(shí)方面，包括空間數(shù)據(jù)收集和編輯、數(shù)據(jù)處理、空間數(shù)據(jù)庫(kù)、地圖制圖與輸出及基本的空間分析方法。

（六）利用案例分析開展思政教育

在“GIS 空間分析”課程教學(xué)中，除了通過案例學(xué)習(xí)加深知識(shí)點(diǎn)理解外，還應(yīng)全域、全息化地融入思想教育的理念、目的、手段、技巧，在實(shí)踐中落實(shí)“課程思政”，做到“潤(rùn)思政”而細(xì)無(wú)聲。引導(dǎo)學(xué)生以專業(yè)課程為基礎(chǔ)，全面提高修養(yǎng)，例如政治素養(yǎng)、愛國(guó)精神、團(tuán)隊(duì)精神、家國(guó)情懷、道德意識(shí)、責(zé)任意識(shí)、科學(xué)精神和身心素質(zhì)等。案例教學(xué)過程不僅是GIS技能或方法的學(xué)習(xí)過程，還是社會(huì)生活、人的思想行為和思維觀念塑造的過程。例如在“農(nóng)村貧困地區(qū)空間格局分析”案例教學(xué)中，學(xué)生不僅需要掌握主成分分析、空間自相關(guān)分析及空間回歸模型等具體的GIS 空間分析方法，還應(yīng)知道扶貧攻堅(jiān)是自黨的十八大以來(lái)，以習(xí)近平同志為核心的黨中央團(tuán)結(jié)帶領(lǐng)全黨全國(guó)各族人民，凝心聚力，攻堅(jiān)克難，組織推進(jìn)人類歷史上規(guī)?？涨?、力度最大、惠及人口最多的脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)。在案例教學(xué)過程中，幫助學(xué)生牢固“四個(gè)意識(shí)”，樹立“四個(gè)自信”，加強(qiáng)“兩個(gè)維護(hù)”。

三、結(jié)語(yǔ)

案例式教學(xué)對(duì)于強(qiáng)化大學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)，推進(jìn)教學(xué)改革，促進(jìn)教學(xué)與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，推動(dòng)大學(xué)生培養(yǎng)模式改革具有重要意義。通過GIS 案例式教學(xué)，我校地理信息科學(xué)專業(yè)本科生提高了學(xué)習(xí)熱情和專業(yè)技能，開闊了專業(yè)視野，增強(qiáng)了服務(wù)社會(huì)的意識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔健雅. 當(dāng)代地理信息系統(tǒng)進(jìn)展綜述[J]. 測(cè)繪與空間地理信息，2004（1）.

[2]廖順寶，王艷萍. 應(yīng)用型本科院校GIS 類課程教學(xué)中的問題與改革思路[J]. 高教學(xué)刊，2020（29）.

[3]湯國(guó)安，董有福，唐婉容，等. 我國(guó)GIS 專業(yè)高等教育現(xiàn)狀調(diào)查與分析[J]. 中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2013（6）.

[4]吳紅波. 模塊化和案例式教學(xué)在地理科學(xué)專業(yè)GIS課程實(shí)踐中的應(yīng)用[J]. 測(cè)繪與空間地理信息，2018，41（12）.

[5]董建軍. 基于ArcGIS 的地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[J]. 教育教學(xué)論壇，2015（12）.