地理信息科學專業教學內容拓展及實踐教學方法研究
政史地教學與研究
作者：張興國 張麗 王帥帥
摘要：文章針對地理信息科學教學中存在的問題，重點就教學內容和實踐教學方法進行了研究與探討。信息技術的飛速發展促使地理信息科學必須對教學內容進行拓展，包括網絡電子地圖的地圖投影、視頻傳感器GIS應用技術、網絡開發技術，同時要開展多種形式的實踐活動，提高學生的實踐動手能力，包括第二課堂、項目帶動和科技活動。
關鍵詞：地理信息科學教學改革實踐教學
隨著社會經濟的發展，地理信息科學（GIS）日益引起空間數據相關行業的關注和應用。GIS已經從實驗室走向行業應用，從行業應用走向大眾化。然而，GIS的教學內容和方法並沒有因為其應用的拓展而相應改革。究其原因，主要包括：（1）GIS相關技術發展迅猛，相關教材、師資難以同步；（2）傳統教學方法難以滿足社會對GIS研發人員的旺盛需求。（3）高校教學的中心地位需要進一步加強，相關政策應提高對高質量的理論教材、實驗/實習教材、實踐活動的支持力度，讓教師真正喜歡教學，並通過不斷進步拓展教學內容，改進教學方法。綜上，我們在GIS大眾化背景下，麵向社會對GIS人才的需求，探索GIS需要拓展的教學內容，並就實踐教學方法進行了探討。
1.GIS教學內容拓展
隨著GIS的普及應用，GIS學生不僅要掌握傳統領域的知識，更要了解大眾領域所使用的技術。同時，隨著大數據時代的來臨，應該在教學中引入相關教學內容。
（1）網絡電子地圖的地圖投影
當前，網絡電子地圖已經完全融入生活，可以快速定位，提供詳細的地理信息。但是，在GIS專業教學中，對於其使用的技術方法並沒有介紹，對於其與GIS的集成更無涉及，這就造成專業的GIS人員對這些大眾化的地圖比較“陌生”，從而影響其在GIS行業中的應用。因此，我們建議在教學中加強這部分內容的介紹。
地圖投影在GIS中具有非常重要的地位，地圖投影是按照一定的數學法則，將球麵的地理空間數據映射為平麵的地圖[1]。常見的Google、Baidu、天地圖、SOSO等地圖，均采用地圖投影，其投影為Web墨卡托投影。Web墨卡托投影把地球視為球體而不是橢球體，這種假設是為了計算的簡單化。設定球體的半徑R=6378137.0米，橢球體的a=b=R，具體計算為公式①。
①式中，為經度，為緯度。
通過該公式可以將經緯度坐標投影為平麵坐標，即Web墨卡托投影。GIS學生了解了該內容後就可以嚐試分析網絡地圖，並在實踐中使用該地圖。
（2）視頻傳感器的GIS應用技術
圖像、視頻數據以海量的方式出現在日常生活中，相對於其他傳感器，如溫度、噪聲等，其獲取更便捷和直觀。當前GIS教學中對於該類數據並沒有加以利用，根本原因在於圖像或視頻以側視的方式觀察世界，而傳統地理空間數據以正射的方式表達現實世界，兩者存在視角的差異。但在計算機領域，針對圖像或視頻的研究日益成熟，如《計算機視覺》、《數字圖像處理》等，可以逐步引入相關的理論，以獲取圖像或視頻中的時空信息，主要涉及圖像中豐富的紋理信息、序列圖像的三維恢複、監控視頻的中實時的動態目標的信息等。圖像和視頻在GIS中的引入，有助於拓展專業的應用領域，拓展地理信息獲取的途徑，推動實時、真實GIS的建立和應用[2]。
（3）網絡開發技術
網絡的興起，空間數據相關行業的網絡地理信息係統需求旺盛。通過網絡使用地理信息係統，可以極大地降低客戶端在數據管理和分析方麵的負擔。傳統GIS教學內容，側重單機、局域網內的GIS研發，對於網絡GIS的研發技術並沒有引起足夠的重視。我們認為急需加強網絡GIS相關技術的教學與實踐，主要包括：
第一，網頁設計技術，主要學習HTML、CSS、Dreamweaver或Asp.net，設計一些基本頁麵。
第二，網絡開發技術，包括javascript、C#、Java等，編寫網站前端和後端的代碼。
第三，WebGIS開發包，如ArcGISServerforJavascript，開發應用型的網絡地理信息係統。
2.GIS實踐教學方法
在GIS實踐教學中，不能僅僅依托課堂和實驗教學，而應該采取多種形式進行教學。
（1）第二課堂
GIS在實踐中主要依托的硬件為計算機，在學生中已經普及。教師可以以所帶課程為基礎，在課外安排合理的學習任務，並進行指導，這裏以《GIS設計與開發》課程為例進行說明。這門課程從理論上講，主要講授GIS的設計方法，包括結構化的分析與設計、麵向對象的分析與設計兩大核心內容，幾乎占用本門課的一半教學時間[3]。在剩餘的時間，通常會講授某一類開發技術，如C#和ArcEngine。在72個學時內，要讓學生學會分析、設計並開發一個應用型GIS係統比較困難。這種局麵造成許多GIS專業的學生不會開發，害怕開發，難以滿足社會對GIS開發人才的需求。如果開設第二課堂，這種局麵將得到極大改進，具體內容包括：