地理信息系統應用案例范文

導語：如何才能寫好一篇地理信息系統應用案例，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】地理信息科學 地理信息系統 地下管線 數字檔案

中圖分類號：C922 文獻標識碼：A 文章編號：

1.系統總體架構

根據軟件需求分析，軟件系統中的表示邏輯、業務邏輯、后臺數據庫被分離為三個不同的層次，各司其職。表示邏輯負責用戶界面及信息的輸入、輸出，業務邏輯負責事務處理，后臺數據庫負責業務邏輯中的數據持久保存。三個層次通過網絡分布環境下的標準協議TCP/IP連接。

數據層是是業務的數據視圖，是業務處理的基礎；業務邏輯層是業務本身的邏輯表達，業務邏輯通常是不斷變化的；表現層是業務邏輯圖形化的表達，是用戶參與系統的界面。

系統體系架構要考慮的核心是將數據層、業務邏輯層、表現層分離，保持它們的獨立性，以便使系統能很好地適應未來的變化和擴展。利用接口的方式將三層之間松散耦合起來，這樣當每一層單獨改變時不會影響其它層的運作。

總體上系統包括三個層面，數據層、業務邏輯層、表現層。它們的關系如下圖所示：

2.系統的功能結構

2.1數據的管理功能

管線數據和屬性數據的采集、輸入、建庫以及維護。

系統具有對普查所獲得的數據進行預處理能力，能夠方便、有效、快速地把普查獲得的數據轉換為系統所需要的數據格式，從而進入系統。

管線圖與地形圖繪制，圖形庫與屬性數據庫雙向更新。

數據庫安全性控制，為保護系統數據的安全，不被隨意修改或破壞，應建立安全機制，只有被授權的操作人員才能使用系統和修改數據。

系統具有海量圖庫管理能力。可對轄區內的任意圖幅統一管理，進行各種操作（增加、刪除、檢索等）。

系統建立點、線屬性庫，可任意增加、刪除、修改屬性庫結構字段，可對數據庫中的記錄進行增加、刪除、修改、查詢操作。

2.2綜合查詢、統計功能

系統具備圖元的雙向檢索功能，用戶可方便地了解圖形與屬性庫的相關信息。系統具有管線點、線專業屬性庫的條件檢索功能，檢索條件可由用戶系統交互式設定。

按道路名、對象類型、專業、圖號、對象的屬性字段、空間位置等查詢任意范圍的管線及附屬物。

對任意指定范圍，任意的一個或幾個專業，對一個或幾個屬性字段進行單一和組合查詢。所查實體按適當的比例放大，同時列出其相關屬性及文檔、圖紙等。

2.3管線工程規劃管理功能

管線竣工后將有關符合《寶安區城建檔案室地下管線數據導入規范》的測量成果數據，經計算機差錯、錄入，轉換入庫。

對現狀管線數據庫進行修改與更新操作。

系統基本功能由十大模塊組成，包括管網管理、輔助設計、三維圖形處理、數據導入導出、圖形打印、資產統計、系統管理、系統幫助。其功能結構如下圖：

圖2.1系統功能結構圖

3.系統的主要應用

3.1數據快速入庫

寶安區地下管網地理信息系統是一個面向城市的、現代化的、數字化的包含各種市政專業管線的綜合管線信息系統。系統不僅能夠記錄歷史數據，并在日常管理中及時對各專業管線數據進行更新、維護，實現地下管網信息的動態更新。

系統在數據導入方面采取了多種手段，面向檔案系統目前以數據表轉換導入的方式為主。在充分考慮已有竣工測量資料的基礎上，專門為本區定制了以工程技術要素表為原型的數據導入工具。通過對包含有各種專業管線節點坐標、埋深和材質等全方位信息的工程技術要素表的讀取，生成管線及管線設施的圖形和屬性表，并在檢查無誤后直接入庫。這將大大簡化工程數據的導入程序，同時提高了錄入效率。另一方面，為保證工程技術要素表的準確性和完整性，系統將對檔案審查單元提出更高的要求。

3.2綜合查詢輸出

建設檔案歸檔的另一個目的就是利用。怎么能提高檔案利用率，也是我們檔案人十分關注的另一個焦點。系統是否擁有一個能實現數據全方位查詢和輸出的功能也因此成為衡量一個檔案系統好壞的重要指標。

寶安區地下管網地理信息系統提供了按重要地物、道路名稱、道路中心線、管線設施及工程屬性信息等多種查詢方式，并可實現地下管網數據的分幅、批量及各種比例尺的打印出圖工作；實現管線數據分層、分區顯示、輸出、查詢、編輯等功能；能夠按年代、按類型、按增量等多種方式進行統計分析，并輸出報表和專題地圖；建立統一的數據庫，在業務管理系統間實現數據共享；為應用部門提供及時、準確、全面的有關管線信息，實現對城市綜合管線的計算機輔助管理，為相關部門提供管理和決策依據及輔助手段。

4.系統應用的優勢

有別于專業管線GIS系統，該系統著重于檔案管理方面，對分析和三維方面要求較低，相反對于和傳統檔案的掛接方面則要求更高。通過本系統不但能夠向專業管線那樣，按照圖形要素查詢，還可以通過建設、施工、設計、監理單位等工程屬性查詢和統計，一定條件下甚至可以通過這類查詢調看該工程的文字掃描資料。這也是數字城建檔案館不可或缺的重要部分。

從與傳統數據管理方式的比對來看，海量數據庫的應用徹底打破了僅有數量龐大的圖紙和光盤的格局，一定程度上減輕了大量占用庫房面積的情況。地下管網系統數據庫的可靠性和可移植性，決定了該系統可以通過定期的數據庫異地備份的手段提高地下管網數據的安全系數。地下管線信息的快速檢索能有效的提高調取、查閱數據的速度，節省查閱時間。數據的定位與輸出功能也更為強大，能更加有效的為施工單位提供施工開挖前圖紙準備，必要的時候可以為專業部門、應急指揮部門提供有效準確的定位和打印輸出服務。系統的應用也使我們從令人昏迷的紙質文件庫房中解脫出來。竣工數據的快速實時更新方式徹底顛覆了傳統數據更新入庫的方式。通過數據表的方式更為安全精確，提高工作效率的同時也避免了野外重復采集調繪等資源的不合理配置。

5.系統應用的社會效益

5.1服務的快捷性和多樣性

由于傳統數據入庫的周期比較長，在查詢服務方面多以紙質檔案查詢為主，不但查詢速度慢而且服務較為單一。地下管網系統的應用真正從源頭上（工程報建開始到竣工驗收）進行把關，有效提升了竣工測量數據的質量。在竣工測量數據（工程技術要素表）移交后經過校正可直接入庫，如此一來將大大縮短相對于重復探測成圖的周期。傳統后期探測成圖到入庫的周期至少要六個月，而直接從竣工測量數據入庫的時間可以控制在一個月以內，從而使查詢服務更為快捷。服務方面也將不再只拘泥于傳統紙質圖紙的調閱，可以提供更為準確的圖形查詢、屬性查詢、疊加或分層查詢、范圍查詢以及精確定位查詢輸出服務。

5.2優化資源配置

目前大多數城市地下管網都是多頭管理的狀況，國土部門每年要花大量經費在管線的后期探測上，造成了大量公共資源的浪費。建設部如果城市建設主管部門，在工程竣工的同時把數據收集上來，通過數據共享的方式傳輸給國土部門作為補充，那么每年將節省大量的社會公共資源。

建設部第136號令第四條明確規定，建設單位在申請領取建設工程規劃許可證前，應當到城建檔案管理機構查詢施工地段的地下管線工程檔案，取得該施工地段地下管線現狀資料。地下管網系統的建立和應用更能強化體現這一政策意圖。將有效的提高查詢輸出質量，更好的為新項目開工準備提供服務。一定程度上減少或避免因盲目施工而造成地下管線被挖斷的事故出現，降低因事故帶來的資源浪費和社會不利影響。

【參考文獻】

涂圣文,蘇州;城市地下管線管理信息系統[J];市政技術;2005年06期

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關鍵詞：地理信息系統；教學方法；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）24-0118-02

一、引言

地理信息系統（簡稱GIS）與地理學、地圖學、測繪科學、遙感科學與技術、計算機科學、數學密切相關，同時涉及土地科學、資源學、環境科學、城鄉規劃等學科知識，是一門典型的交叉型學科，同時也是一門應用性很強的學科。隨著GIS技術在眾多領域的應用，對具有創新能力和解決實際問題能力的GIS專業新型人才的需求也在不斷增長，而現有的高校GIS專業課程的教學現狀還不能滿足社會對GIS專業人才的特殊需求。因此，對高校GIS專業課程的教學改革與實踐研究就顯得尤為必要和迫切了。

二、高校GIS專業課程教學現狀與存在的問題

近年來，隨著地理信息系統的快速發展，我國人才市場供求矛盾顯得尤為突出，一方面是社會對高層次人才的大量需求，另一方面是高校輸送的GIS專業畢業生社會實踐能力不強。GIS專業是應用性很強的專業，地理信息系統本科專業是以培養應用型人才為主，GIS專業課程的教學質量高低直接關系到通過高等教育培養的專業人才能否適應當前社會發展的需求。由此，為了更好地適應社會發展的需求，為社會輸送優秀人才就要不斷深化GIS專業課程的教學改革。

1.教育理念落后。目前高校GIS專業課程所采用的教學模式仍是傳統的講授模式，注重對學生理論知識的傳授，忽略了GIS專業的應用性特點，缺乏對學生實際操作能力的重視，忽視了對學生綜合能力的培養。不同的教學方法適用于不同的專業課程，在教學活動中引入適合本專業特點的教學方法，會起到事半功倍的效果，教學質量也會有大幅的提升。而GIS專業應用性很強的特點也要求教師在教學方法上有所改進。

2.實踐教學缺乏。實踐教學是一個較為復雜的教學活動，一般指教學活動中的實驗、設計、實習、實踐等，是高等教育教學的重要組成部分，也是GIS專業自身特點的要求。GIS專業作為一個應用性十分強的專業，通過課程設計、模擬實訓、社會調查、畢業實習、畢業論文等具體的實踐環節，能夠提高學生的學習興趣，培養學生自主學習的能力，培養學生分析、解決問題的能力以及創新能力。但是目前許多高校在課程設計上實踐課的課時偏少、對實踐教學投入的經費少等原因，雖然經過了多年的摸索實踐，基本上形成了完整的體系，但實踐環節還是顯得十分薄弱。

3.教學手段運用單一。多媒體和網絡技術能夠提供圖文、聲像并茂的多種感官刺激，能夠創設形象、直觀的交互式學習環境，激發學生的學習興趣，提高教學質量，同時還能提供大量的信息資源。如果能夠運用這些網絡資源和多媒體手段，不僅有利于學生主動發現、主動探索精神的培養，還有利于學生認知結構的形成與發展。但目前在高校地理信息系統專業的課堂教學中，基本上采用PPT講授的方法，對于其他多媒體技術和網絡資源的使用還很少。

4.教學考評模式簡單。地理信息系統是一門應用領域十分廣泛的學科，是以培養應用型人才為主，因此教學考評模式不能延用傳統的考核模式，應更多地強調學生在學習過程中的變化與發展，提高分析問題、解決問題的能力；提倡開卷、閉卷多種評價手段，理論實踐多元評價目標；注重激勵性評價，培養學生的自信心和自尊心。但目前許多高校GIS專業教學評價模式仍以單一的筆試成績來評價所有學生，教學考評模式過于簡單，不能真實、全面地反映學生的學習成績。

三、地理信息系統專業課程教學改革措施

1.注重案例教學。案例教學法是指利用已有的案例作為個案讓學生分析和研究，在此基礎上提出各種解決問題的方案，從而提高學生分析、解決問題的能力的一種教學方法。案例教學作為一種行之有效的教學法已被廣泛引入我國高校課堂。GIS專業課程具有應用性很強的特點，把案例教學引入課堂，能夠提高學生理論水平與實踐能力，培養學生理論聯系實際分析問題、解決問題的綜合能力，從而提高教學效率，提升教學質量。

2.加強教學實踐環節。教學實踐是地理信息系統專業課程教學的重要環節，計算機類課程是GIS專業的基礎課，注重理解計算機原理和運用計算機軟件，提高實際操作能力，如C++語言課程的上機操作。GIS的核心課程也要求學生掌握各種GIS軟件的操作，這些都需要在機房上機操作。實踐教學環節是對理論教學的補充與深化，能夠使學生熟練掌握arcgis、ERDAS等軟件，也是對學生應用能力的培養。同時，野外考察實習也是GIS專業必不可少的實踐環節，是對校內實踐課程的補充，其目的是使學生更深層次地理解基本理論，掌握基本地理信息的野外采集與表征方法，為GIS中空間信息的收集、處理、表達與分析打下堅實的基礎。除此之外，讓學生參與科研也是一種很好的實踐教學，教師根據情況可以讓學生參與教師本人或其他教師的科研項目，讓學生從實踐中學習，這樣不僅能對所學理論知識融會貫通，還能培養學生解決實際問題的能力。因此，高校地理信息系統專業在課程的設計方面應適當加大實踐操作環節，對于掌握理論課所講授的基本內容，提高學生的實際動手能力、培養學生的創新思維，都具有十分重要的意義。

3.積極運用網絡資源與多媒體手段。20世紀90年代以來，隨著計算機技術和現代信息技術的快速發展，網絡資源及多媒體手段已廣泛應用于教育領域的各個方面。在傳統教學中難以精確描述、學生難以充分理解的抽象內容通過多媒體手段能予以較好解決。地理信息系統技術的發展之迅速，意味著GIS專業的師生不斷更新知識才能保持專業上的技術優勢。Internet上的地理信息系統教育為地理信息系統專業的師生提供了一種重要的學習方式。這些網站介紹了GIS的相關概念和應用、各類數據來源以及處理方式等相關問題。同時，許多著名的GIS軟件生產公司的網址，如ESRI公司，這類網址上包含了軟件產品介紹、軟件包、程序設計技巧、大型數據及軟件免費下載方法等信息。遠程用戶可以直接下載某些GIS程序進行教學演示。除此之外，GIS精品課程也為GIS專業課程教學提供了豐富的精品資源，GIS精品課程的教學資源包括教學大綱、教案、課程教材、實習教材、實習指導書、習題集等，為師生提供了多種可供選擇的學習方式。總之，豐富的網絡資源也為教師和學生提供了一個良好的學習環境，大大優化了教學過程，豐富和完善了教學內容，提高了教學質量。網絡與多媒體的運用使教學效果起到事半功倍的作用，而且也提高了學生的學習興趣，同時也加強了學生綜合素質和能力的培養。

4.強化教學評價改革。地理信息系統是一門理論知識與實踐能力高度結合的課程，注重提高學生對理論知識的把握和實際的操作能力，而傳統的筆試量化評價的考核方式卻不能如實地反映學生的這種能力，因此在量化成績時應采用多樣化的考核方式。這種方法主要包括平時考試+期末考試、機試+筆試。平時成績應以學生參加案例討論、野外實習、交流、問題回答、出勤、課后作業等作為依據；期末考試也應重點考核學生理論聯系實際、分析和解決問題的能力；機試所占比例可達40%，這樣更能真實地反映學生的實際操作能力。這種多樣化的考核方式從多方面考核了學生，注重知識測試和能力測試，對提高學生學習的積極性以及提升學生各方面的能力起到了積極的作用。

四、結語

地理信息系統具有很強的實踐性和理論指導性相結合的特點。隨著地理信息系統的快速發展，社會對GIS專業畢業生的要求也越來越高，知識面廣、基礎理論知識扎實、實踐能力強及高素質的復合型人才已成為用人單位的寵兒，而教學改革是培養這種復合型人才的重要途徑。通過采用多樣化的教學方法，應用豐富的網絡資源以及采用多媒體手段和改革教學評價體系，學生不僅能更好地掌握和運用理論知識，而且能培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，培養學生的實際操作能力，為其以后步入社會打下堅實的基礎。

參考文獻：

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[關鍵詞]旅游管理 GIS 實驗教學

一、旅游管理專業開展GIS實驗課程的重要性

1.地理信息系統的特點。地理信息系統(GIS,Geographical Information System)是在計算機軟硬件支持下,對整個或部分地球表層(包括大氣層)的有關地理分布數據進行采集、存儲、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。它具有以下幾個基本特征:數據的空間定位特征、空間關系處理的復雜性、海量數據管理能力。GIS的處理對象是地理數據。地理數據除屬性和時間特征外,還具有空間位置特征,這是GIS區別于其他信息系統的根本特征。因此,GIS除了要處理一般的屬性數據外,還要處理相應的空間位置數據和空間關系。

2.地理信息系統在旅游業中的應用。旅游業所涉及的信息與地理位置有著密切的關系。例如旅游景區的位置、旅游道路的信息、客源地的分布等,都屬于空間數據。目前GIS在旅游業中主要應用于以下幾個方面:(1)旅游信息的查詢。通常游客在選擇出游之前首先要查詢旅游地的各方面信息。而GIS具有的數據采集、組織、管理等功能可以提供旅游地全面的地理區位信息。(2)旅游開發與規劃。在旅游開發規劃方面,GIS主要的應用有旅游資源的空間分析、旅游地發展條件分析、旅游客源市場分析、旅游環境的空間分析、旅游景區經營管理中的靜態與動態空間配置分析、旅游流量流向分析等。(3)旅游專題制圖。隨著GIS技術的不斷發展,電子地圖也越來越成熟。和傳統紙質地圖相比,電子地圖具有地圖編輯方便、數據存儲與管理方便、表達信息多樣、成本低等優點。因此,GIS技術應經被用于旅游專題地圖的制作。

二、實驗內容設計

1.基礎性實驗。基礎性實驗的主要目的是使學生熟悉GIS軟件的界面、基本功能,了解軟件的基本操作、空間數據的采集、管理與處理,掌握空間數據的分析與應用方法。實驗內容主要包括熟悉基本功能模塊、數據的采集和處理、空間信息查詢、圖形數據和屬性數據的編輯、空間數據的可視化表達、緩沖區分析、疊置分析、網絡分析等內容。

2.綜合性實驗。主要是在學生掌握GIS基本功能、分析方法的基礎上,結合本專業的知識來分析解決在實際中遇到的問題。實驗內容主要包括:制作某區域的旅游資源分布圖;景點的可視域分析;確定旅游區的保護范圍;為景區周邊的賓館、飯店等設施布局;景點之間最短路徑分析。這幾個實驗都是旅游管理實踐中經常遇到的問題,涉及到了地圖學、旅游規劃原理等相關理論背景,并且涵蓋了大部分GIS空間分析功能。

3.設計性實驗。設計性實驗要求學生綜合多門學科的知識,充分運用已學到的知識發現問題、分析問題、解決問題。實驗的主要內容包括:根據地區景區之間的網絡拓撲關系,設計一日游路線;分析某地區的旅游環境,對旅游環境進行評價,并分析經濟、社會發展等因素對該地區旅游的影響。通過實驗,鍛煉學生運用GIS工具來解決相對較為復雜的專業問題的能力,最大限度發揮學生學習的主動性。

三、實驗教學方法與手段

實驗教學內容的實施需要通過先進的教學方法和手段才能取得良好的教學效果。根據不同的實驗類型、實驗內容,針對不同的對象,采取不同的教學方法與手段,既注重鍛煉學生的基本技能,又兼顧能力發展的協調性、系統性,全面提高學生的實踐能力。

1.學生自我訓練為主,教師引導為輔。GIS實驗教學以學生自我訓練為主,學生在教師的指導下,從了解實驗背景、學習相關理論知識開始,通過實驗教學,能夠掌握基本操作技能。在綜合性和設計性實驗學習階段,建立以學生為中心的實驗教學模式,在教師的引導下,學生運用所學知識分析問題,自行尋找解決問題的方案,實施方案。

2.以案例教學為主。案例教學能夠使學生通過一個個由淺入深、由簡到繁的案例,了解GIS的基本原理和功能,掌握GIS在旅游管理專業的應用方法。案例的選擇非常重要,應根據實驗教學內容、教學目的和教學要求進行選擇。案例教學方法能夠將地理信息系統基礎理論知識與學生本專業的理論知識聯系起來,調動學生的積極主動性,激發學生學習的熱情和興趣。

3.注重課后訓練。實驗報告的撰寫一般在課后完成,要求以電子文檔的形式提交。實驗報告的內容包括實驗背景、原理、實驗目的、數據、操作步驟、實驗結果等。其中,實驗操作過程要求既有文字,又有截圖,力求將其操作過程表達清楚完整,同時防止學生之間的相互拷貝;實驗結果要求文字與圖表相結合,引導學生對實驗結果進行分析,最終解決問題。通過課后實驗報告的撰寫,可以促進學生自主訓練、探索創新的能力,

4.合理的考核評價標準。考核評價的方式可以采取“平時成績+操作技能+考試成績”相結合的實驗考核標準。其中,平時成績包括學生考勤、課堂表現等。操作技能主要指通過學生提交的實驗報告檢驗實驗的完成情況,包括采用的實驗方法是否合理、操作步驟是否正確、實驗結果正確與否、圖表的表示是否準確完整、是否拷貝等。通過多層次的考核標準,綜合考查學生的學習效果,充分調動學生學習的積極性,提高學生的實踐探索能力。

四、總結與展望

對于旅游管理專業的學生來講,掌握GIS技術是非常必要的。旅游管理專業GIS實驗教學的內容應緊密結合本專業理論原理,合理選擇實驗案例,運用恰當的實驗教學方法和手段,以學生自我訓練為主、教師引導為輔的方式,同時注重學生的課后訓練,制定合理的考核評價標準,從而調動學生學習的興趣,鍛煉學生實踐能力、探索能力,提高學生獨立分析問題、解決問題的能力。

參考文獻:

[1]湯國安,劉學軍,閭國年等.地理信息系統教程.北京:高等教育出版社,2007.

[2]陳建.非GIS專業地理信息系統課程實驗教學研究初探―以資源環境與城鄉規劃管理專業為例.南京曉莊學院學報,2005,21(6).

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一、《地理信息系統》課程開設的必要性

1. 地學研究的重要手段

《地理信息系統》課程是許多地理學科的主干課程，GIS對整個地學界的研究手段與方法帶來革命性的變化。GIS是綜合處理和分析空間數據的一種計算機技術系統，它將地理空間數據與計算機技術相結合，采用模型分析、綜合分析等方法，對資源環境、區域規劃、管理與決策、災害防治等方面的規劃、管理、決策及研究提供決策支持。它發展之快、應用之廣、影響之深刻是其它地理學科無可比擬的。目前，高等學校的地學類學科大都開設了GIS方面的課程，環境、地質、農業、林業、國土、規劃等部門，對GIS也給予越來越多的重視。因此進行地理教學與研究有必要了解或掌握GIS技術。

2.21世紀人才培養的需要

21世紀最寶貴的是人才，培養掌握和應用GIS方面的人才是當前地理教學改革的一個重要方面，作為高等師范院校地理教育專業，我們培養的人才主要是面向21世紀的中學地理教師，而他們的使命又是培養21世紀的建設者，所以開設的課程必須具有代表性和說服力。

二、《地理信息系統》課程教學存在的問題

1.課程設置不盡合理

GIS是一門綜合性學科，要求學生具有計算機、數學以及地學的相關知識，尤其是要開設《計算機基礎》、《程序設計》、《高等數學》、《概率統計》等課程，但很多高校地理教育專業無法滿足相應教師需求或無法安排足夠課時，致使學生對《地理信息系統》課程部分教學內容很難接受。

2.軟硬件設施不足

GIS是一門實踐性很強的學科，實習時數在總課時中所占比例很大，因此在開設課程的同時，需要相應的GIS實驗室。實驗室所需設備不多，40～50臺計算機組成的局域網、一臺數字化儀、繪圖儀及掃描儀完全可以滿足教學和部分科研的硬件要求，軟件方面目前用的較多的有中國地質大學的MAPGIS和美國的ARC/INFO系列軟件。但在很多高校地理教育專業開設的《地理信息系統》課程都無法保證實踐教學的軟硬件設施，主要以理論知識傳授為主，使得學生學習時枯燥乏味，缺乏激情和動力。

3.教學模式有待改進

在我國應試教育影響下，學生養成了被動的學習習慣，缺乏自主學習的能力和意志，從而造成專業學習的高分低能現象，高校地理教育專業教學也存在“灌輸式”教育現象。為了21世紀人才培養的需要，應鼓勵學生個性發展、自主學習，相應地，依據學科背景和專業特色，研究和實踐新的考核模式勢在必行。

4.學生層次不一

學生素質參差不齊，對計算機掌握程度不同，加上文理科學生思維方式以及學習興趣等差異，致使統一的《地理信息系統》課程教學無法充分發揮學生主動性，教學效果不佳。

三、《地理信息系統》課程教學改革探索

1.善用多媒體技術

利用多媒體技術進行計算機輔助教學是現代高校教育普遍采用的形式。GIS的理論性和技術性要求學生不僅要掌握其理論知識，還要有豐富的實踐經驗，因此在教學中滲透實踐課程非常必要。合理設置實踐課程，與課堂教學穿行，使學生深入理解課堂教學中學到的有關GIS的基本理論、基本知識和基本技術方法，并熟悉流行GIS工具軟件的使用、掌握軟件開發與數據處理等技能。

2.實行多層次教學

根據學生素質差異和愛好，可以把學生分為基本理論、軟件開發和軟件應用三個層次，這種層次教學模式可以使不同能力的學生各盡所能，各有所獲。學生自由分組，在共同完成基本理論課程學習后，以課題小組的形式各自完成任務。基本理論組以掌握GIS的基本理論、基本知識和基本技術方法等為主，主要是為了滿足中學地理教學需求，考核方式為閉卷考核或提交學習筆記和GIS相關論文；軟件開發組對學生計算機能力要求較高，包括GIS工具軟件和GIS應用系統的開發，需增加上機實踐的課時，考核方式為提交軟件成果；軟件應用組要充分掌握一至兩種GIS專業軟件的使用，并能用GIS專業軟件解決和分析地理學中的一些問題，可以制作基本的圖件，需增加上機實踐的課時，考核方式為制作指定地理專題圖。

3.提倡文理分科

地理學在高等教育中屬于理科，授予理學或管理學學位。因此在地理學專業招生中，一般只招收理科生，但由于在高中階段地理屬于文科，為適應地理學科綜合性和實用性發展的需要，2000年后，我國許多高校地理專業招生紛紛實行文理兼收，這有利于所培養的人才滿足就業市場需要。但文理科學生在學習背景、學習方式、學習效果上的差異，使得傳統模式的GIS教學無法滿足全體學生需求。文科生在接受GIS相關知識上存在難度，但他們的地理基礎好于理科生，為平衡這種差異，文理分科教學是最好的選擇。

4.強化案例教學

哈佛大學在20 世紀初創造了案例教學法，即圍繞一定的培訓目的，把現實生活中真實的情景加以典型化處理，形成供思考分析和決斷的案例，通過獨立分析研究和相互討論的方式，來提高分析問題和解決問題能力。采用案例教學法，可以提高學生對GIS的興趣以及應用 GIS 進行綜合分析和解決實際問題的能力。實施地理信息系統案例教學，要通過若干個案例設計，把GIS基本概念和基本操作融合，形成一個有序的、多樣的案例群，構建一個完整的教學過程，并突出案例的針對性、趣味性、完整性和實用性。

5.促進教學研結合

GIS是地學研究的重要手段和方法，讓學生參與科研是培養學生能力、進行地學研究和思維的有效手段。學生對GIS的基本理論、基本知識和基本技術方法學習后，通過相關GIS項目的研究，讓學生認識到GIS的重要性，激發其學習興趣。在教與學中進行研究，在研究中進行教學。

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[關鍵詞]地理信息系統 設計與開發 地方院校 教學質量

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）16-0042-03

地理信息系統（Geographical information system，簡稱GIS）融合了地理學、測繪學、信息科學、計算機科學等學科知識，是一門交叉學科，具有強大的生命力。隨著計算機科學的高速發展，地理信息系統展現了超凡的學科融合能力，應用的深度和廣度迅速提升。到目前為止，地理信息系統已經應用在國土、測繪、氣象、地震、林業、軍事、水利、環境、交通、環保等領域，全社會對GIS專業人才的需求迅速增長。[1]據統計，全國共有350多所高等學校近800個專業開設地理信息系統課程。[2]矢量化與建庫、空間數據處理與分析、GIS軟件開發與系統管理分別是GIS工作人員應具備的三個層次技能。GIS軟件開發是GIS專業畢業生的主要就業途徑，占GIS從業人員的32.01%。[3]各高校GIS專業越來越重視學生GIS開發能力培養。[4]地方院校GIS專業畢業生主要服務于地方社會經濟發展需要，GIS設計與開發以行業結合應用型為主。故地方院校地理信息系統專業的GIS設計與開發課程以培養學生從事GIS應用項目設計與開發能力為目標，具有很強的實踐性。地方院校受生源、基礎設施以及師資條件等影響，GIS設計與應用教學效果普遍不盡如人意。GIS設計與開發需要教師具有豐富的行業設計與開發經驗，同時需要豐富多彩的實例演示，這就對教師提出了很高的要求。GIS設計與開發需要學生具有很強的邏輯思維能力，并具備一定的數學和計算機功底。地方院校特別是地方師范類院校地理信息系統專業女性比例較高，其計算機基礎和數學功底相對薄弱。鑒于此，筆者結合自己的教學實踐，對GIS設計與開發教學內容與手段等方面進行探討，以期為提高GIS設計與開發教學質量提供借鑒。

一、GIS設計與開發課程教學特點

地理信息系統開發目前以組件式開發為主流。[5]通過專業地理信息系統平臺提供的可視化開發組件，可以快速便捷地搭建自己的GIS應用程序，嵌入常見地理信息系統功能，為進一步與應用行業融合提供接口。目前，各高校GIS設計與開發大都采用組件開發，且一般選用ArcGis，SuperMap，Mapgis，Mapinfo的二次開發平臺。

GIS設計與開發課程教學具有如下特征：1.實踐性強。GIS設計與開發以應用開發為主，需要依靠大量項目實踐來培養學生的動手能力。2.學科交叉性強。本課程融合了計算機科學、數學學科和具體應用行業學科知識，學科交叉性強，需要學生具有很強的學習能力、軟件開發能力和邏輯思維能力，這樣才能很好地將地理信息系統技術融入行業應用當中。3.教學方式靈活。GIS設計與開發是一門動手能力很強的課程，傳統的以理論講授為主的教學方式難以滿足課程教學需要。GIS設計與開發常采用項目教學法[6]、分組教學法等，以增強學生在學習過程中的主體性、趣味性、能動性。因此，GIS設計與開發教學的重點不在于理論知識，而在于實踐教學。[7]以實踐操作深化理論知識，使得學生在不斷掌握軟件開發技能的同時，完成理論知識的頓悟。

二、GIS設計與開發課程教學優化模式探討

（一）強化GIS設計與開發課程群設計

GIS設計與開發是GIS專業的一門主干課程，需要配套一系列課程構建GIS設計與開發課程群來輔助教學。其設計應遵循以下原則：1.理論與實踐相結合，強化實踐教學；2.因材施教，注重個性差異；3.堅持知識、能力、素養協調發展與綜合提高原則[8]；4.注重系統性和完整性；5.以需求為導向，堅持課程可調整性原則。

基于當前對GIS設計與開發人才的需求以及地方院校課程設計情況，GIS設計與開發課程群應包括計算機組成原理、數據庫概論、數據結構與算法、GIS算法與數據結構、程序設計、軟件工程、軟件設計模式、計算機圖形學、地理信息系統概論、地理信息系統工程、GIS軟件開發、WebGis開發等課程，囊括了GIS設計與開發過程中所需的大部分知識，全面反映了“概念―原理―方法―操作―應用”五位一體的特征。

（二）多模式的培養學生實踐能力

目前，大部分GIS課程理論教學以教師講授為主，且實驗教學過程多采用學生被動學習的傳統模式，即由教師進行程序演示與操作，再由學生進行模仿或根據實驗指導書編程重現。在此模仿過程中，學生往往更多的關注了代碼的書寫，而未能主動思考，不能激起學生的主觀能動性和創造性，大大降低了程序運行成果所獲得實踐成功的成就感。因此，應該采取多種教學模式激發學生的學習積極性，多角度培養學生的實踐能力，具體如圖1所示。

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圖1 GIS軟件設計與開發課程教學架構示意圖

項目示范型。以教師科研成果作為典型案例，從項目的背景、需求、設計、編碼、測試進行分析、講解、示范以及實踐，將學生帶入學科前沿和具體工程實踐中，加深學生對知識的理解，讓學生直觀地感受解決實際問題的快樂，激發學生學習興趣，充分展現“讀、想、練、用”的教學要素。

團隊協作型。GIS設計與開發設計項目過程復雜，涉及面廣，需要發揮團隊精神，互補互助，達到最大工作效率。在實踐教學中可以將全班學生分為幾個小組，根據教學知識點假設項目背景擬定題目，教師擔任指導，由學生分組自學、協作完成教學工作。小組中一人負責問題分析，擔任項目甲方，負責提出需求；一人負責與甲方溝通，建立規范化需求清單；兩人負責系統設計與系統原型快速構建；一人負責項目測試；建立系統設計之后，全組分工協作完成系統開發工作。

開發競賽型。GIS開發大賽注重學生的知識綜合運用以及解決實際問題的能力培養，從選題、需求分析、設計、編碼到最后的測試，周期長、任務多樣、難點多，能鍛增強學生團隊協作意識并磨煉學生意志，非常接近工作狀態，能使學生盡早接受社會競爭。目前，除ESRI和SuperMap每年均會舉辦一次全國性GIS大賽外，很多高校會舉辦一些校內競賽，其中GIS設計與開發均是其重要的競賽項目，這為GIS設計與開發教學提供了很好的實踐教學平臺。

校企合作型。通過與相關GIS軟件公司合作建立實習基地，讓學生參與具體的項目，為學生提供進入社會和接觸實際項目鍛煉的機會，使學生在輔助完成項目的同時，熟悉項目流程、認清重點和難點、提升開發技能等。同時加強校企技術交流，邀請企業技術總監、項目經理舉辦不同類型的專題講座，增強學生項目閱讀能力。

軟件測試型。通過對GIS系統進行黑白盒測試，發現GIS設計與開發中的關鍵點、難點以及常見Bug分布情況，可加深學生對知識的認知并提升軟件設計與開發能力，避免自己在設計與開發過程中犯同類錯誤。

就業引導型。按照學生興趣愛好以及就業意向進行應用行業分組，與相關行業企業、協會、就業指導中心建立聯系，舉辦企業專題、行業發展前沿、就業指導等講座以及到企業中參觀學習業務流程、觀摩企業成果，擴展學生學術視野與知識面，了解業界動態，建立行業發展與GIS應用交集，縮短學生與社會、企業之間的距離。

（三）圍繞課程群打造教學團隊

教學團隊對教學質量起決定性作用，是學科建設與發展最重要的基礎性資源。GIS設計與應用課程群學科交叉廣泛，知識增長點眾多，發展迅速，這就需要教師不斷擴展學科領域和提升知識結構，以優化與提升整個教學團隊。地方院校多數將學校定位為“教學為主型”，教研僅限同門或相似課程教師間的交流，根本談不上團隊建設。[9]眾多實踐表明，科學研究是團隊建設的核心與抓手。科學研究可以以項目為紐帶團結各層次、各學科人才，凸顯學科帶頭人與技術骨干的作用，能形成良好的傳幫帶氛圍，建立以點帶面形成合力的局面。在項目資助與帶動下，才能實現學科交叉融合、知識結構更新、人才交流，才能吸引高層次人才來校教學與研究，形成良性的“引進、培養、鍛煉”長效發展機制。因此，可以有針對性的凝練研究方向，覆蓋GIS設計與開發課程群，在科學研究中建立教學團隊。

三、結語

GIS設計與開發能力很大程度決定了GIS專業學生的就業前景，是GIS專業培養的主要目標之一。GIS設計與開發具有很強的實踐性，其能力的培養需要綜合性、系統性、多學科的實踐教學體系支撐。從GIS設計與開發課程群設計以及圍繞課程群打造教學團隊、多模式實踐教學三個方面可豐富GIS設計與開發教學體系，促進學生由被動學習向主動獲取轉變，優化和提高教學質量。同時，我們應該認識到，GIS設計與開發教學質量優化提高是一個長期的過程，應在教學工作中不斷摸索與總結，探索新的教學模式、教學方法和教學理論，促進教學質量穩固提升。

[ 注 釋 ]

[1] 邊馥苓.我國高等GIS教育：問題、創新與發展[J].地理信息世界，2007（2）.

[2] 董雋.高等綜合院校地理信息系統教學問題探討[J].林區教學，2009（1）.

[3] 趙銀軍.高校地理信息系統人才培養探討[J].測繪與空間地理信息，2010（1）.

[4] 蔡菲，孫英君，單寶艷等.地理信息系統專業學生GIS軟件開發能力的培養[J].測繪通報，2008（6）.

[5] 鐘廣銳.基于SuperMap Objects的“GIS設計與開發”課程實驗設計[J].地理空間信息，2007（2）.

[6] 黃猛，李攀.項目教學法在地里信息系統教學中的應用研究[J].時代教育，2012（5）.

[7] 趙冠偉.地理信息系統設計與開發課程教學質量優化探討[J].實驗室科學，2011（4）.

篇6

【關鍵詞】地理信息系統；高中地理教學；理性知識

地理信息系統（GeographicalInformationSystems，簡稱GIS）是一種有效采集、存貯、管理、分析和表達地理數據的方法和技術，它能夠直觀地表達地理空間信息和屬性信息，被稱為地理學的第三代語言。它強大的空間查詢、管理、分析和表達功能是傳統的紙質地圖所不能比擬的。教師應將地理信息系統運用于地理教學，結合地理學科性質，通過強化學生的地理空間概念，幫助學生分析和處理空間信息，引導學生理解地理事物空間分布特征、規律和成因，培養學生的地理思維能力，使學生從地理的視角看待地理現象和解決地理問題。

一、高中地理理性知識教學難度分析

1.理性知識

按照認知層次，將地理基礎知識分為感性知識和理性知識。感性知識主要包括地名、地理景觀、地理數據、地理分布及地理演變。以直觀地圖和文字表述為基礎，學生運用記憶能力、觀察能力、想象能力和空間能力等實現對感性知識的學習掌握。例如，通過記憶掌握地名及相應地理實體空間位置；通過對地理景觀圖和地理分布圖的直接觀察，實現對相應地理現象的描述。理性知識主要有地理特征、地理概念、地理規律、地理成因。例如，通過對地理景觀的概括得出地理特征，對地理分布的歸納總結得出地理規律，對地理演變的分析得出地理成因等。

2.理性知識學習的難度

學生對地理基礎知識的掌握不能只停留在感性知識上，而應該從感性知識的認知上升到理性知識的認知。理性知識的獲得并不是對感性知識的簡單疊加及對地圖的簡單觀察，它對學生提出了更高的能力要求，需要運用思維能力對感性知識進行歸納、對比、綜合分析來實現。而學生的知識構成以感性知識為主，并未涉及深層次的地理成因等知識，并且知識的獲得大多以記憶為主。初中地理學習培養的主要是記憶和觀察等學習能力，但學生對地理知識的總結、歸納、分析等思維能力很差，因此，要使學生獨立實現地理基礎知識中感性知識到理性知識的上升比較困難。

3.教學內容構成問題

初中地理課程從地形地勢、氣候、人口、資源、工農業發展等方面展開，幫助學生積累了豐富的地理感性知識。與初中地理基礎知識的構成相比，高中地理基礎知識以理性知識居多。從表中數據分析可知：理性知識的數目幾乎是感性知識的兩倍，而且高中地理理性知識以地理成因居多，其次是地理概念和地理特征，地理規律類知識較少。這樣的知識構成特征對教師教學活動的開展提出了一定的要求，學生掌握了地理感性知識以后，教師要靈活運用教學工具引導學生從地理感性知識的認知上升到地理理性知識的認知。

二、GIS的功能在高中理性知識教學中的應用

1.靈活的圖層管理功能

對地圖進行點、線、面分層及分類管理。在教材中呈現的地圖都是對各圖層要素疊加后的綜合地圖，這樣不利于學生認識地圖中某一地理事物的分布特征。圖層管理功能是制作專題地圖、對地理數據進行空間分析的基礎。在教學中，教師可以靈活運用各種圖層，可對區域不同地理事物進行單獨探討，也可以根據需要對相關圖層進行空間分析。

2.完備的專題地圖制作功能

利用點、線、面、區域等多種圖形元素，以及豐富的地圖符號、文本類型、線型、填充色彩等表現類型，可詳盡、直觀、形象地完成電子地圖數據的生成。首先，可以利用GIS軟件繪制各種專題地圖，如地形分布圖、河流分布圖、交通圖、旅游分布圖等。教師將其運用到具體地理事物的講述中，使學生能夠清楚地把握地理事物的空間分布特征與規律。例如，在我國地勢呈三級階梯狀分布規律的教學中，可以運用GIS的數字高程模型，讓學生直觀學習，并結合地形剖面圖探究學習三級階梯的界限。其次，教師可以利用空間信息與地理信息的關聯性，將數據信息圖形化、可視化，方便學生理解。數據的可視化主要以面圖、水平直方圖、柱狀圖、線狀圖、餅狀圖和坐標散點圖來呈現。地理數據轉換成圖像信息，獲取地理事物分布特征與規律。例如，將中國人口密度的數據表制作成中國人口密度分層設色專題圖來呈現人口分布的空間差異，更有利于學生總結人口的分布特征（圖1）；同樣將2012年我國各省市區經濟密度數據制作成2012年我國各省市區經濟密度分層設色專題圖（圖2），通過顏色不同直觀認識相應的地理規律。

3.強大的空間分析功能

空間分析是地理信息系統這一學科最重要的內容，也是地理信息系統相關應用軟件的核心功能。空間分析是基于空間數據的一種分析技術，通過對地理對象位置、分布、演變等信息的綜合分析獲取其相應的地理規律與成因。GIS具有疊加分析、緩沖區分析、網絡分析等分析功能，教師可以根據課程需要將不同的專題地圖進行疊加，對區域多種要素進行綜合分析，這樣不僅能讓學生直觀地認識地理特征，同時也讓學生掌握了分析地理事物特征成因和總結地理規律的方法。

（1）空間疊合分析是指在統一的參照系統下，將同一區域中表示不同地理事物的圖層疊加顯示，以表達該區域的多種屬性或者不同事物之間的聯系。教學案例：在農業地域的形成與發展這一章節中，將某農業地域分布圖與其相應的地形圖、氣候圖、河流分布圖等進行疊加，分析農業地域的成因及影響因素。在講授我國商品糧基地這一問題時，在課堂中將中國商品糧基地分布圖與中國政區圖、等溫線圖、等降水量線圖、中國三級階梯地形圖進行疊加分析，引導學生分析我國商品糧基地分布的自然條件及其分布規律。

（2）空間緩沖區分析是通過對點、線、面等地理對象的分析，確定某地理事物對周圍事物的影響范圍。教學案例：通過對不同等級城市的分析，讓學生直觀認識不同等級城市服務范圍不同的規律；污染源的有害范圍、洪澇災害的影響范圍等的緩沖分析，引導學生分析相關地理問題并提出解決方法；通過對鐵路線的緩沖分析，并與城市分布圖進行疊加分析，引導學生總結鐵路促進城市發展的規律。通過教學的實踐研究發現，地理信息系統很好地詮釋了地理學科區域性和空間性的特征。將地理信息系統運用于地理理性知識的教學，實現了教師與學生的雙贏。它在引導學生收集、分析、處理地理信息的同時，提高了學生的思維能力，使其實現了對地理理性知識的掌握。地理信息系統在地理教學中的普及是必然趨勢，這對廣大地理教師提出了更高的要求，不僅需要充實地理信息系統的相關知識，還要熟練運用地理信息系統的相關軟件，將地理信息系統作為自己的教學工具呈現在課堂中。

參考文獻：

[1]蔡淑花.GIS在中學地理教學中的應用淺析[J].教育時空,2011,(9):177.

[2]袁書琪.地理教育學[M].北京:高等教育出版社,2001.

[3]鄧生娥,葉樂安.ArcView在中學地理教學中的運用[J].科技創新導報,2008,(1):91-92.

篇7

關鍵詞：地理信息系統；MapInfo開發；MapX控件；蟻群算法

中圖分類號：F259.27 文獻標識碼：A

Abstract： In this paper， an object-oriented programming language Visual Basic development tool， using MapInfo software， integration MapX controls to achieve a support Changsha MapInfo emergency logistics and distribution systems， use of improved ant colony algorithm for path optimization， using MATLAB software to verify the validity of the and feasibility.

Key words： geographic information systems； MapInfo development； MapX control； ant colony algorithm

地理信息系統（GIS）是一個以地理數據庫為基礎，在計算機的硬、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述，并采用地理模型分析方法，實時提供多種空間和動態的地理數據，為地理研究和地理決策服務而建立起來的計算機技術系統。20世紀90年代以來，地理信息系統在全球得到了空前迅速的發展，廣泛應用于各個領域，產生了巨大的經濟效益和社會效益。

地理信息系統的集成二次開發是指利用專業的GIS工具軟件，如ArcView、MapInfo等實現地理信息系統的基本功能，以通用軟件開發工具，尤其是可視化開發工具，如Delphi、Visual C++、Visual Basic、Power Builder等為開發平臺，進行二者的集成開發。集成二次開發目前主要有兩種方式：一種是OLE/DDE，采用OLE Automation技術或利用DDE技術，用軟件開發工具開發前臺可執行應用程序，以OLE自動化方式或DDE方式啟動GIS工具軟件在后臺執行，利用回調技術動態獲取其返回信息，實現應用程序中的地理信息處理功能；另一種是GIS控件，利用GIS工具軟件生產廠家提供的建立在OCX技術基礎上的GIS功能控件，如ESR的MapObjects、MapInfo公司的MapX等，在Visual Basic、Delphi等編程工具編制的應用程序中，直接將GIS功能嵌入其中，實現地理信息系統的各種功能。

1 利用MapInfo繪制地圖

MapInfo Professional 7.0是目前世界上最為完備、功能強大、全面而直觀的桌面地圖信息系統。MapInfo Professional 7.0可以幫助用戶在數據庫中不同的數據之間建立關聯，在同一環境下顯示，并迅速提示數據之間的關系以及易被忽視的數據模式，從而做出快速的決策，提高運作效率。利用MapInfo軟件，以網上獲得的柵格地圖為藍本，MapInfo Professional 7.0 SCP軟件繪制的長沙市區域物流城市節點如圖1所示。

2 集成MapX控件

MapInfo MapX是一個用來做地圖化的OCX控件，它可以在應用程序中加入強大的制圖功能。可以把數據用地圖的形式顯示出來，使數據更易于理解。由于MapX是一個OCX控件，所以它可以被集成到使用Visual Basic、PowrBuilder、Visual C++等開發的客戶端應用程序以及使用Lotus Script的Lotus Notes中。本設計以Visual Basic為開發工具，集成MapX控件，設定GeoSet的路徑，地圖就可以在View窗口中直接顯示了。MapX對其進行設置屬性、調用方法或相應事件，即可實現數據可視化、專題分析、地理查詢、地理編碼等豐富的地圖信息系統功能。MapX可以和遠程數據庫連接，可以使用SQL語句進行查詢，可以通過數據綁定而把記錄顯示在地圖中，還可以按照數據的地理信息進行各種統計與查詢。如果和GPS相結合還可以實現在途動態跟蹤和定位。

3 算法實現

3.1 改進后的信息素更新規則

（2）設置循環次數，即Nc=Nc+1。

（3）設置禁忌表，將螞蟻禁忌表的索引號設為k=1。

（4）設置螞蟻數目，螞蟻數目的變化為k=k+1。

（5）判斷路徑是否在搜索熱區內按照式（5）～（7）計算出每只螞蟻應當移動到下一條路徑的概率，并實現螞蟻的移動。

（6）當螞蟻從i點出發到達j點時，對其所經過的路徑上的信息素進行更新并修改禁忌表，將禁忌表指針按照當前狀況進行修改，即將新城市j置于禁忌表tabuk中。

（7）執行步驟2～6，直到每只螞蟻都找到了一條包含所有節點的可行路徑。

（8）在新生成的所有可行解中找到一條最短路徑，這條最短路徑就是本次迭代中的最優路徑。

（9）判斷循環次數，若循環次數小于10次，則對螞蟻找到的最優路徑按照本次迭代最優值進行信息素更新； 若循環次數超過10次，則按照全局信息素進行更新。

（10）對所有螞蟻經過的每一條路徑，按式（1）～（4）進行一次全局信息素的更新。

（11）循環執行2～10，直到連續多次的迭代中沒有出現更優解或Nc的值已經達到最大迭代次數，停止運算，輸出當前值作為最優解。

4 仿真實驗

某地區突發公共衛生事件，需要對各個醫院運送藥品，物資配送中心為該地某醫藥公司，位置已知，有8 個醫院需要緊急救援物資，物資種類有兩種，每個醫院編號以及需求量已知，各個需求點允許到達最晚時間已知。車輛運輸速度為60km/h，車輛數為5，車輛載重量為10t，配送中心以及各醫院間的距離已知，配送中心對各醫院送貨，使每個醫院在規定時間之內得到物資，同時使配送時間最短。

利用改進蟻群算法，采用Matlab 7.0編程對距離求解，可得到四條路徑為：1-5-3-1；1-2-1；1-9-6-1；1-4-7-8-1。因為在編程時將配送中心定義為編號1，醫院定義為編號2-9，所以實際得出四條路徑為：第一輛車的配送路徑為：配送中心-4

-2-配送中心；第二輛車的配送路徑為：配送中心-1-配送中心；第四輛車的配送路徑為：配送中心-8-5-配送中心；第五輛車的配送路徑為：配送中心-3-6-7-配送中心。

5 結束語

本文以長沙市區域物流為研究對象，研究應急物資調運信息系統中的路徑優化、物資分配、車輛優化調度等核心問題，以面向對象程序設計語言Visual Basic為開發工具，借助MapInfo軟件，集成MapX控件，開發一個支持長沙市應急物流配送的MapInfo系統，利用改進蟻群算法進行路徑優化，應用MATLAB軟件驗證了改進螞群算法路徑優化的有效性和可行性。實踐證明，支持長沙市應急物流配送的MapInfo開發系統， 較好地滿足了應急物資調運的時效性需求，具有一定的參考價值。

參考文獻：

[1] 謝金龍，翟玲英，段圣賢. 物流地理[M]. 2版. 北京：高等教育出版社，2014.

[2] 謝金龍，李陶然，王俊風. 物流信息技術與應用[M]. 2版. 北京：北京大學出版社，2014.

[3] 謝金龍，武獻宇. 基于Dijkstra和GIS湖南省應急物流的模型研究[J]. 微型機與應用，2013（1）：9-11.

[4] 何小年，謝小良. 帶裝載量約束的物流配送車輛路徑優化研究[J]. 計算機工程與應用，2009，45（34）：236-240.

篇8

關鍵詞：GIS技術；基礎地理教育；應用

中圖分類號：G633.5 文獻標識碼：A 文章編號：1001-828X（2013）05-0-03

引言

隨著信息技術的突飛猛進，人類社會已步入信息時代，各種信息技術已經悄然的影響著人類的生活方式，工作思維。當前的教育觀念也在發生著重大改變。傳統的地理教學中往往依靠教材的圖表分析來調動學生的積極性，然而，這種單一的教學方式已不能實現培養信息社會型人才的要求。隨著地理信息系統的廣泛應用，打開了中學地理教學的新視野。地理信息系統是一個擁有強大功能的工具，近年來，備受廣大中學地理教師的青睞。

一、地理信息系統的涵義及其在基礎地理教育中的重要性

1.什么是地理信息系統

地理信息系統（Geographic Information System，簡稱GIS）是20世紀60年代中期開始逐漸發展起來的一門新的技術，它是以地理空間數據庫為基礎，在計算機軟硬件的支持下，對空間相關數據進行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，為地理研究和地理決策服務而建立起來的計算機技術系統。GIS與其他信息系統相比，主要特點在于它能將空間和屬性信息有機的結合起來，從空間和屬性兩個方面對現實對象進行查詢，檢索和分析，并將結果以各種直觀的形式準確，形象的表達出來。其次，可以將空間數據和屬性數據結合起來，以降低數據結構的復雜性，使數據存儲，管理一體化。

利用GIS技術可以將復雜的地理景觀甚至抽象的地理概念用三維的，動態的方式直觀的表現出來，還可以制作虛擬的場景來展現地理教學中不容易掌握的內容，這不但提升了教學效果，還可以提高學生學習的興趣和積極性。

2.GIS在基礎地理教育中的重要性

GIS技術在地理教學，尤其是基礎地理教學中起著重要的作用。根據現代地理教學理論，現代信息技術教學理論，無論是從適應現代地理學的發展還是從培養新型人才的要求來看，中學地理教學都應該引入GIS技術。通過GIS技術可以對跨地域的資源數據進行觀察、探索，揭示其中隱含的模式，發現內在的聯系和發展趨勢，特別是GIS能將空間和屬性信息結合帶來數據的可視化，這為地理教學中使用好地理圖像、地理圖表提供了一種新的方法。

GIS技術在中學地理教學中的應用，為推動以教師為中心的教學模式向以學生為中心的教學模式的轉移打下了堅實的基礎；激活了地理教學內容，突出了地理學習的探究性，促進了教學氛圍的輕松活潑，激發了學生學習地理科學的熱情，加速了教育手段的現代化；對于促進教學模式，教學方法的改革和提高學生的創造力發面起著較大作用。結合當前信息技術與學科課程整合改革，GIS定將在地理教學活動中占有重要地位。綜上所述，將GIS技術應用于地理教學中是完全有必要的。

二、中學地理教學中引入GIS技術分析

1.GIS技術在中學地理教學方法中的運用

GIS技術用于地理教學須以教育理論與信息理論為指導，以GIS與其他輔助開發軟件為主要支撐工具，將理論與實踐相結合，GIS技術與傳統教育方法相結合。傳統的教學手段和教學方式注重文字的推理和記憶，至多運用掛圖、課本插圖或投影片來進行授課，在一定程度上可以加深學生對于知識的理解，但由于這些都是靜態的顯示，在視覺上也無法即時對比感知，而且使用起來也不太方便。GIS技術的出現，可以幫助教師用簡捷的手法形象地展現思維重組、理性升華的認知過程，這無疑會使課堂結構的優化上升到一個新層次，也使教師對教材結構的開發重組進入一個新境界，將抽象的理論和地理現象直觀化，形象化。從培養學生創造性思維及快樂學習的角度出發，從而使學生認知水平的再提高成為可能。下面以中學地理的部分重要內容為例來進行應用分析：

案例1：行政區劃

例如講到中國的行政區劃時，利用GIS軟件可以將34個省級行政單位的名稱、分布及范圍逐個以動態閃爍的方式顯示，而且分別賦予屬性，可以即時查詢每個省級行政區的面積、人口、社會經濟情況等內容。這樣教師在授課時輔助教學可以使學生有直觀的了解，使學生一目了然。

案例2：地貌演變

高中地理第一冊“地殼的變動與地表形態”這一節內容，地貌的演變是中學地理地貌教學的較難理解的內容，尤其是褶皺和斷層的形成過程較抽象，傳統的平靜靜態教學方法難以達到滿意的教學效果。使用GIS技術的真三維顯示與動態模擬功能，模擬巖石受力分布及相關地貌的形成過程與結果：如巖石受到強的壓力和張力時會發生斷裂，并沿斷裂面有錯動或位移的現象，上升的一側地貌表現為斷裂山或高地，而相對下沉的地貌則表現為裂谷或低地；如受內力作用的影響，巖石在水平方向上受擠壓導致褶皺，受外力作用的影響，背斜中心的巖石易被侵蝕形成谷地，而向斜中心巖石堅固不易被侵蝕，則形成山脈。這樣一個漫長復雜的地貌演變過程，動態模擬功能可以在瞬間完成。讓學生對所學的知識有比較深刻形象透徹的理解。

案例3：地形分析

在地形分析中，傳統的平面地圖缺乏對山峰、山谷、山脊、鞍部與陡崖等概念的直觀形象的可視化表達，不易學生觀察理解。利用GIS技術的數字高程模型創建模塊，通過先繪制二維等高線并賦予高程值，再創建三角網，進而建立數字高程模型，并進行可視化表達處理，便可展示出一座山體，直觀地觀察山峰、山谷、山脊、鞍部、陡崖等多種地形。

案例4：天體運動

在天體運動教學中，一般的教學掛圖三維效果不突出且缺乏動感，不易掌握其運行規律。通過GIS技術的二次開發系統，可用其三維動畫制作工具，建立場景，制作太陽、地球與月球的彩色三維表現以及地球和月球的運動軌跡，并指定月球軌跡與地球的鏈接，進而完成天體的運動制作。這種方式進行教學，不僅能具體鮮活的模擬出抽象的天體運動，而且可以調動學生的積極性，使學生產生強烈的求知欲，那么在教師進行講解時，學生就會集中注意力，主動學習，更好的掌握天體的運動規律。

用GIS技術制作相應的課件進行教學，圖片比投影片更準確，比掛圖更清晰；圖形呈現的方式也靈活多樣。不但可以充實教學內容，還能培養學生的積極性，活躍課堂氣氛。

2.將GIS技術引入到教學內容中

據調查顯示，目前學生對地理普遍不喜歡，在七門學科中，地理僅排在物理之后，位居第二位，屬于比較難學的課程。造成這樣一種結果的主要原因：一方面是多數教材在知識內容上不同程度的存在著“繁、難、多、舊”的情況；另一方面，地理課堂教學不夠生動，很多教師注重結論性的知識而忽視了灌輸知識的過程，再加上對于地理了解不深，導致學生為了應付考試而死記硬背，最終導致學生對于地理學習缺乏興趣。因此提高中學地理教學質量水平是當務之急，應從根本入手，變抽象為具體，變靜態為動態，化繁雜為簡單，引起學生主動學習的興趣。

將GIS應用于教學內容中，大大改善了傳統教學手段存在的弊端。運用GIS技術制作教學數字地圖，信息容量大，知識精度高，集圖、文、聲、像信號于一體，以動靜結合和可觸可感的方式，把教學內容立體地呈現在學生的面前，為學生提供多樣的外部刺激，使學生獲得的信息更全面、更深刻。通過鼠標點擊自由地在不同知識點之間進行轉換，在較短的時間內接受大量的信息，使教學容量大為增加，也拓寬了學生的知識面。例如上面提到的在地形分析中，利用GIS技術創建數字高程模型（DEM），便可三維立體的顯示出一座山體，讓學生直觀地觀察山峰、山脊、山谷、鞍部、陡崖等多種地形。還可以讓學生親自上機操作，并通過旋轉動態技術，使山峰的方向任意旋轉，或變換顏色以突出某種山體。這種教學明顯調動了學生的積極性和主動性，加深了學生對地形特征的理解。讓學生有身臨其境的感覺，這是利用平面地圖進行教學不能達到的效果。

GIS技術為主動式的學習提供了交互、開放的環境，可操作性強，在這一工具的輔助下，學生通過問題-數據-分析的學習過程獲得探究問題的能力，全方位地調動學生學習的積極性，在心身悅愉的學習過程中，獲得分析問題的技能。從而使有限的學習素材，通過GIS和學生的大腦，成為無限的學習天地；學生的智力在這種學習環境下將得到充分發揮。例如，在高中地理第二章，講到全球多雨帶、少雨帶分布與實際干濕地區的分布關系時，往往從全球氣壓帶、風帶分布入手，通過投影、板圖或計算機動畫演示，標示出三圈環流的存在，再從近地面垂直氣流上升、下降狀況得出多雨帶、少雨帶的分布。這一過程老師講述，學生思考仍感困難。GIS可以制作專題圖顯示和布局設計，可以根據需要制作多種專題地圖：個別值地圖、范圍圖、分級符號圖、點密度圖、柱狀圖、餅狀圖、二元主題專題圖等。這樣教師在授課時輔助教學可以使學生對雨帶的分布和變化有直觀的了解，使學生一目了然。在這一過程中，學生是主體，教材和地理信息系統構成學習的客體，教師是主導。而教師在整個學習過程中充分尊重學生，考慮學生們的選擇與意見，并與他們進行平等的合作與探索，服務、幫助、引導學生取得最佳學習效果。例如，讓學生自己動手，應用地理信息系統軟件及圖形處理軟件制作教學掛圖、矢量圖，在此基礎上，制作地理模型。通過從理論到實踐，從感性認識上升到理性認識，往往能使學生體驗到巨大的成就感。這不僅更符合教學規律，而且有利于學生智力的發展和創新思維的培養。

3.適度引入GIS知識培養學生地理素養

地理素質教育是中學生全面素質教育的重要組成部分，是知識經濟時代地理教育的必然變革。地理空間是地理學永恒的主題，地理信息與其他信息的本質區別在于地理信息具有空間位置特征。現代地理學將空間分布與時間過程相結合，探求地理實體的空間分布格局及其成因和發展規律。這一系統思想在中學地理教學內容中應更多地體現，特別是在人文地理、經濟地理的某些章節中。如高中地理下冊，有關工業、農業、人口和城市等內容，學生在分析這些地理事物的空間分布特征、時間變化規律時，可以適當接受現代地理信息系統知識中的有關知識，認識到地理信息、地理數據的特殊性，以及人們對這些信息、數據進行各種綜合處理、仿真模擬的意義等。從1994年開始，美國就召開了首屆GIS在教育上的應用會議，會后便開始了Mapping Our City計劃，該計劃試圖利用GIS技術，使美國城市的中學生將地理課教學內容與所在城市的社會、環境等問題聯系起來，引導學生關注當地社會熱點問題，借助GIS技術將這些問題可視化并尋找解決方案，最終達到在青少年中普及GIS知識，同時提高中學生科學素質的雙重目的。

GIS技術作為一門高科技應用技術，發展非常迅速，對地理學界乃至整個社會產生深刻的影響，利用GIS培養學生的地理素養，提高學生的綜合素質，已經成為中學地理教學的一項新任務。新一輪高中地理課程改革即將實施，其中把培養未來公民所具備的地理素養作為首要目標，強調信息技術在地理學習中的應用，只有把GIS納入教學系統，地理教育才能適應知識經濟時代的要求。新課程在地理“比修3”的第三節介紹了地理信息技術的應用，在選修模塊7中專門安排了GIS的相關知識。但是，目前GIS在中學地理教學中的推廣非常緩慢，面臨的困難很多。只有教師轉變觀念，積極適應信息時代的要求，主動學習，選擇有效地方法和途徑，GIS教育就一定能受到學生的普遍歡迎，產生良好的效果。總之，GIS在信息社會具有舉足輕重的地位，在中學地理教育中滲透GIS知識，培養學生的地理信息素養已經成為中學地理教師的當務之急。

三、中學地理教學中GIS應用技術的思考

GIS這一新的地理信息工具，在我國中學地理教育中的應用才剛剛起步，事實上由于教育決策者與地理教育者的認識不夠，GIS技術運用于地理教學并沒有引起足夠的重視。即使有中學開始重視利用GIS進行教學，但由于教師和學生對信息技術的掌握程度，對教學效果有著直接影響。筆者在2009年12月在南充市六中、九中等和雅安市二中隨機取樣調查了四所中學的30位地理老師，他們對GIS的認知程度，結果如表1.

雖然這次調查的范圍較小，但是也能基本反映西部地區大部分中學地理教育者對于GIS認識的現狀。GIS給我們的啟發就是：改革目前的中學地理教育，包括從考試大綱、教材到練習，從實際教學到最終的考試評價，我們應該更多的追求培養學生的地理技能目標，而不是追求去機械識記沒有用的地理數據和現成結論。在新的國家基礎教育課程改革中，充分借鑒了世界上先進歸家的教育理念，其中地理課程標準對中學地理教育提出了適應未來人才競爭和發展要求變革，特別是提出了要構建基于現代信息技術的地理課程，這正是我們翹首以待的。

GIS是一個功能強大的地理使用工具，GIS的地理觀念也在逐漸改變著地理教育者的地理思維方式；作為地理空間信息處理的基本手段之一，GIS必將成為中學地理教學的重要內容和必要工具。GIS技術應用于地理教學有很大的前景。將GIS技術引入中學地理教育具有前沿性的嘗試，廣泛的應用必然推動中學地理教育的改革與發展，提高GIS在中學地理教學中的應用發展水平，并逐步縮小與發達國家中學地理教育的差距。

四、結語

借用中科院院士著名的地圖與信息系統專家陳述彭老師的觀點“定性描述是地理學的第一代語言，地圖是地理學的第二代語言，地理信息系統是地理學的第三代語言”。其實這也是廣大地理教師的共識，也充分體現出GIS技術的重要性與價值所在，現在，以GIS為核心的3S（GIS、遙感系統RS、全球定位系統GPS）集成已寫入中學地理課本作為新的重要的教學內容，這要求中學教師不僅要學習什么是GIS技術？更需要用GIS技術進行中學地理教學，中學地理教學強調對學生的全面素質教育，要求在對各種地理知識的掌握基礎上重視學生能力的培養及地理思維方式的培養，優化教學信息環境，這就需要在地理教學中引入GIS技術。可以說，GIS技術已逐漸成為基礎地理教學的高新手段。

總之，隨著現代教育技術的高速發展，越來越多的教學手段和教學工具被逐步引入到中學的教學中，較PowerPoint，Author ware等教學輔助軟件而言，操作GIS平臺一般需要計算機專業知識，對于中學地理教師來說還存在很大的困難，更何況要將GIS應用在地理教學中。因此如何掌握GIS技術？基于GIS的教學模式有哪些？GIS應用于教學對學生心理發展有何影響？這些問題都值得地理老師繼續學習與研究的。因此每個中學地理教師都應具備“終生學習”的教育理念。

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作者簡介：諶 柯（1966-）男，四川三臺人，高級實驗師，西華師范大學法學院學士，主要從事地理教育和3S技術研究工作。

張道川（1969-）男，四川廣安人，中教一級，主要從事中學地理教育。

篇9

關鍵詞： 工作過程；課程體系；職業教育；GIS

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2012）05-0273-03

0引言

中國的職業教育，涵蓋了14000所中等職業學校、1100所高等職業學校，擁有1600萬中職生、700萬高職生這些以形象思維為主的教育對象[1]。而當前的很多高職院校，仍然按照“學科體系”來設置課程。在學科體系的課程中，崗位工作中所需的各項知識、技能和態度等分散于不同的課程，甚至是不同學科的課程中；加上專業基礎課、專業課、實訓和實踐課程分段排列，使學生難以理解和掌握崗位工作活動的完整過程和相關要求。如何使高職課程設置和內容區別于本科，充分體現其職業性、應用性、技術性特征，是高職教育研究的重要課題。本文結合昆明冶金高等專科學校地理信息系統與地圖制圖技術專業的課程體系改革，對以工作過程為導向的課程體系開發進行了探討。

1課程體系開發思路

工作過程導向的目的在于：克服學科體系下結構化內容的學習，而有利于工作過程相關內容的學習。進行新的課程體系開發，要對原有的學科體系進行重新思考，是對原有學科體系的解構與新的行動體系重構的過程[2]。課程開發思路：

①根據GIS職業崗位群中歸納整合出的典型職業工作過程，分析構成職業能力的工作任務的總和，確定“行動領域”。②按照教學論要求，對職業行動領域進行歸納，構建學習領域。即：將前面整合的工作任務轉換成綜合化的學習性工作任務，并以此設計工作過程系統化的課程，組織建設工作過程系統化的課程資源。③對學習領域中的學習情境進行設計，可采取項目導向或任務驅動來組織教學，設計教學方法。

2工作過程系統化的GIS專業課程體系開發

2.1 工作任務分析只有進行系統的、有效的工作分析，才能準確地確定工作知識，把握工作結構。目前云南省的大部分GIS企業均是立足于測繪行業而發展起來的，尤其是中小型GIS企業，它們對GIS高技能人才的要求是具備地理信息數據生產、地理信息技術服務、大比例尺地形測圖和中小比例尺地圖編制能力。其主要工作集中在大比例尺數字地形圖測繪、4D產品生產、土地利用更新調查與建庫、地圖編制等幾個方面。通過對云南省GIS行業發展及現狀進行調查，以及對近幾年學生的就業情況分析，確定我校GIS專業的就業崗位群是：數字測圖、地理信息數據生產、地圖制圖、攝影測量與遙感、地籍測繪、工程測量[3]。

據此，我校聘請了與畢業生就業崗位相對應的不同性質、類型、規模、層次的企業專家，進行GIS工作任務分析。由于企業專家來自不同的企業，其工作性質和內容都不盡相同，可采用頭腦風暴法，盡可能地把不同意見展現出來，然后整合不同專家的意見，形成工作任務分析表[4]。如表1。

按各崗位群的工作任務劃分，以工作過程為導向，形成以下行動領域和學習領域，如圖1。

2.2 學習領域課程方案設計學習領域在形式上相當于學科體系的課程，又與之有所區別。學科體系中各門課程的知識相對來說是孤立的，自成體系，缺乏溝通綜合。有些課程理論性強，與企業實際運用的知識、技術、工藝、方法等相距甚遠，理論教學與技能訓練相互脫離，學生畢業后不能適應企業的實際需要。而學習領域包括了學科體系中相關的課程知識，將相關課程知識融合在一個學習領域，可在一個學習領域的學習中按照工作過程組織教學，學生的學習貼近于實際[5]。

通過對數字測圖、地理信息數據生產、地圖制圖、地籍測繪、攝影測量與遙感、工程測量崗位的工作任務和職業能力分析，按照從簡單到復雜的工作任務，根據教學論，分析應構建的課程門類、課程結構，確定哪些課程應該整合、如何整合，哪些課程的邊界應該重新劃分，哪些工作內容在教學過程中沒有涉及到，以及得出各項工作的重要程度、難易程度等[5]，從而導出工作過程系統化的課程體系，即地理信息系統與地圖制圖技術專業“學習領域”課程方案。見表2。

在本方案中， “地形測量”學習領域僅學習測繪基本知識和傳統地形測圖方法，重點培養學生常規測繪儀器的操作技能和測圖能力。將“測繪工程CAD”作為數字測圖的制圖基礎在第二學期的前段開設，后段再開設“數字測圖”。基于地理信息數據生產過程，將“地理信息系統技術應用、空間數據庫技術應用、地圖制圖”三個學習領域安排在第三學期同步開設，將學科體系下“地理信息系統技術應用”課程中原空間數據組織與管理部分的內容并入“空間數據庫技術應用”課程，原地理信息與地圖制圖部分的內容分解到“地圖制圖”學習領域中，“地理信息系統技術應用”學習領域重點培養學生GIS軟件操作技能、GIS數據采集與處理能力、綜合運用空間分析方法解決實際問題的能力。“空間數據庫技術應用”學習領域課程主要培養學生SQL Server數據庫管理軟件的操作技能、運用ArcSDE組織和管理空間數據的能力。將“遙感技術應用、數字攝影測量、控制測量和GNSS定位測量”四個學習領域課程安排在第四學期同步開設，重點培養學生利用航空攝影影像和各種遙感影像資料、測繪儀器和計算機系統，測繪地形圖，制作4D產品的能力。各門課程以工作過程為導向，進行了重新整合和序化，而知識的總量不變。

2.3 學習情境設計學習情境是一個項目化、案例化的學習單元，它把理論知識、實踐技能與實際應用環境結合在一起。學習情境在形式上相當于學科體系中課程的章節，又與之有所區別。學科體系下課程的章節是按知識的結構由簡單到復雜進行排列，而學習情境在選擇合適的載體基礎上，由項目或任務引出，是按照任務的難易程度進行排列。可在一個學習情境的學習中按照工作步驟組織教學，學生在完成一個個項目或任務的過程中增長知識，積累經驗，熟悉工作過程[6]。

以“地理信息系統技術應用”學習領域為例，設計了5個學習情境[7]：認識GIS、空間數據采集與質量控制、空間數據處理、空間查詢與分析、地理信息系統技術綜合應用。每個學習情境都是以任務驅動，圍繞任務的實施和完成來組織教學內容，設計教學方法和教學手段。現以學習情境2――對空間數據的采集與質量控制的設計加以說明，如表3所示。

最后，在完成了學習情境的設計之后，要進行具體學習單元的設計，即對各學習情境進行細化，如表4所示。

3課程方案特點

與學科體系下的課程方案相比，本課程方案具有如下特點：

①本課程方案是在分析、整理典型職業活動的工作過程的前提下，按照由簡單到復雜的工作任務進行重構，形成工作過程系統化的課程方案，適合于具有形象思維特點的高職學生的學習；

②工作中的場景通過學習領域來體現，教師在學習情境中以項目導向來組織教學，采取任務驅動法、案例教學法等進行教學，學生實踐以完成工作任務為目標，實現了教學做合一，理論與實踐合一，突出了工學結合；

③學生通過完成多個項目或任務，不僅積累了經驗，而且掌握了工作的技能和完整工作過程的思維能力。

本方案在昆明冶金高等專科學校2008、2009、2010級地理信息與地圖制圖技術專業的教學中開始實施，已取得顯著成效。學生在學習過程中能整體把握今后的職業工作過程及工作任務，學習目的性強，學習效率高、效果好，學生的職業能力和素質得到較大提升。

4結語

當前的職業教育改革，除了完成工作過程系統化的課程開發外，還有兩個最緊迫的任務，就是任務驅動的系列教材開發和“雙師型”教師的培養。因此，高職院校應該大力推動專業教師深入生產企業第一線，盡快使專業教師成為具有企業經驗的“雙師型”人才，在此基礎上，才能夠順利進行工作過程導向的系統化課程開發與實施，以及配套的系列教材開發。

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篇10

【關鍵詞】卓越工程師實踐教學地理信息系統

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）03-0003-02

1.引言

2010年教育部啟動“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”），該計劃是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010-2020年）》的重大改革項目，也是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措。該計劃旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務。

武漢理工大學作為教育部首批“卓越工程師教育培養計劃”試點院校，“卓越計劃”的主要目標是著力提高學生的工程意識、工程素養和工程實踐能力，培養適應我國經濟社會發展需要的各類工程技術人才。地理信息系統（GIS）專業是一門工程性和實踐性很強的學科，如何培養出高素質的、具有很強的工程實踐能力的專業型地理信息系統人才，是擺在我們面前的一道難題。

國外大學地理信息系統的培養目標定位于講授GIS理論及實踐應用，要求學生掌握基本的GIS理論和GIS應用[1]。在實踐課程設置方面，將實踐教學與理論課程結合得更為緊密，集中安排類似于課程設計的實踐環節，部分課程將實習穿插其中，重視測量工程、自然地理、人文地理、經濟地理的野外實踐，一些高校在課程實踐教學中率先開始使用面向專題應用的實踐教學模式，突出學生在專題應用情境等實踐中學習[2]，強調學生的專業應用技能培養，要求學生必須在GIS實驗室中完成一定的研究實驗和創新實驗。

目前我國GIS專業本科教育發展很快，從工程實踐教學體系上不同背景GIS專業都汲取其各自學科的營養精華，重視GIS綜合性實踐活動的改革與建設，強調在人才培養上的教學與科研相結合，理論與工程實踐相結合，取得了顯著的成效[3]，但是與國外相比，在學生工程實踐能力的培養方面還存在不足。有些教師存在重視基本原理和基本方法等理論方面的教育，對實踐教學重要性的認識仍然不足。長期的應試教育，造成部分學生只重視理論課而輕視實驗課，甚至相當一部分學生對實驗課敷衍了事，更別談向工程型人才轉變了。因而從現在開始，應該著手對GIS實踐教學體系和內容進行系統的研究，根據各學校GIS專業學科優勢、企事業合作特點和特有的實踐教學平臺構建相應的實踐教學模式，為特定的工程領域培養受歡迎的GIS人才。

2.研究意義

地理信息系統是一門技術性、實踐性很強的新學科，是與計算機技術、地理學、測繪學、統計學等密切相關的一門交叉性、邊緣性學科[4]。目前，GIS專業已經在城市規劃管理、交通運輸、測繪、環保、農業、地質、制圖等領域發揮了重要作用，取得了良好的經濟效益和社會效益[5]。正由于地理信息系統是一門多學科結合的綜合性學科，實踐性很強，研究GIS專業的實踐教學改革來培養更高素養的卓越工程師具有非常重要的意義。

（1）實踐教學能作為理論教學的重要補充內容。GIS專業培養的卓越工程師，不但要有深厚的理論基礎，而且要掌握過硬的實踐技術，而實踐教學可以彌補學生在動手能力方面的欠缺。

（2）實踐教學能顯著提高教學質量。通過實踐教學可以將理論與實踐很好的結合起來，使得稍顯枯燥的理論課程更容易被學生接受，更能激發學生的學習興趣，也能夠讓學生了解GIS專業在社會中的應用領域和發展方向，讓學生自主學習。

（3）實踐教學能培養“來之能戰”的卓越工程師。實踐教學在培養學生的創新思維、科研能力方面的作用重大，在培養人才方面起著不可取代的作用。通過課內實驗、課程設計、自主創新、企事業合作等實踐教學全面增強學生獨立分析和解決問題的能力、創造性思維能力，為將來工作和走向社會奠定了強大的基礎。

3.研究內容

本研究以武漢理工大學資源與環境工程學院GIS專業的實踐教學為研究對象，以資源、環境的特定應用領域為主線，旨在提高學生的實踐動手能力，并以學校提出的“卓越人才工程培養”為契機，分析GIS專業的實踐教學的現行模式的優缺點，提出新的實踐教學要求、實踐教學內容、實踐教學方法和模式，提高教學水平和教學質量，培養合格的GIS人才。

（1）分析GIS專業實踐教學現行模式的優缺點。經過8年的地理信息系統專業的建設，武漢理工大學資源與環境工程學院的GIS專業的實踐教學模式取得了一定的成績，提高了學生的動手能力，學生在課內實驗、項目研發、創新實驗、GIS競賽方面都有了長足的進步，并且學生近幾年的就業率也比較高，說明該專業培養的人才也得到了社會的認可。但科技和社會都在進步，現行的實踐教學模式也有待加強，比如如何更好的激發學生的自主學習和創新能力就是擺在我們面前的問題。

（2）研究GIS專業實踐教學要求。在科技進步飛速發展的今天，討論GIS專業實踐教學的基本要求。任何GIS專業的發展必須依托相關的其他學科的發展，將GIS技術用于具體的行業領域，才能使GIS永葆活力。本研究結合武漢理工大學資源與環境工程學院的優勢學科（資源、環境），以資源、環境領域的專題應用為主線，以礦業資源、礦山環境為特定發展領域，探究GIS專業的實踐教學要求。

（3）研究GIS專業實踐教學內容。不同學校、依托不同的專業，GIS專業實踐內容會有所不同。該文中所有的實踐內容以資源、環境為主線，以提高學生的動手能力為指導，以培養卓越工程師為目標，來制定相應的實踐內容。在實踐教學內容的制定過程中，盡量做到實踐課和理論課的平衡，以實踐課來強化對理論課的理解，以理論來加強對實踐的指導。實踐教學內容應從課程實踐、野外實踐、創新實踐、項目實踐、競賽實踐、企業實踐等方面來全方位考慮，針對學生的不同特長，從不同的實踐方面來分別培養，從而做到由易到難，學生更容易掌握實踐內容，提高自己的實踐動手能力，培養出不同方向發展的專業型人才。

（4）研究GIS專業實踐教學方法。好的方法是事情成功的一半，因此，在確定了實踐教學內容后，就要制定能取得良好效果的教學方法。基本上來說， GIS專業實踐教學方法可以概括為“先易后難”、“老師引導、學生自主”、“重視專題、加強應用”。“先易后難”就是首先通過簡單的應用為引入點，以一個簡單的GIS應用作為案例，激發學生對于GIS專業的興趣，然后學生才愿意在更深入的方面做些實踐，可以先進行課程實踐和野外實踐，然后過渡到競賽實踐、企業實踐和創新實踐。“老師引導、學生自主”就是在實踐的過程中，不能像傳統的填鴨式教育一樣，要充分發揮學生的自主學習能力和敢于創新能力，給出一個問題，讓學生自己設計實驗方案和過程，培養學生解決科研問題的能力。“重視專題、加強應用”就是要以資源、環境這個特定領域為專題方向，引導學生將GIS技術應用到該領域，同時，鼓勵學生參與各類型的競賽項目，向學生提供參與教師項目和企業合作的機會，強化GIS在該專業領域的應用，以GIS專業來解決該領域的問題。同時，資源、環境優勢學科領域也可以拓寬GIS專業的發展方向。

（5）研究GIS專業的實踐考核方法。課程考核是促進學生學習的重要動力機制，也是考查學生學習效果的一種手段。雖然考核不是目的，但是可以通過考核適當給學生壓力，讓學生主動對不熟悉的內容進行鞏固，達到增強學習效果的目的。對于實踐的考核不能采用傳統的筆試考核方式，要研究新的考核辦法。可以通過老師出題，學生上機的方式來及時考核。也可以讓學生自主選題，給出規定的時間后，讓學生準備報告，現場答辯并演示選題成果。也可以讓合作企業對學生的實踐效果進行評價。通過多種考核方式，能夠全方位提高學生的實踐動手能力，為學生的工程化訓練提供最終的考評結果。

4.研究方法

（1）對比研究。國內外已經有很多學者和教學研究者對實踐教學改革都進行了探索[6-8]，因此，可以基于國內外GIS專業（尤其是與資源、環境的優勢學科相關的GIS專業）的實踐教學體系、方法和模式，對比武漢理工大學資源與環境學院GIS專業的實踐教學體系、方法，分析該體系、方法的優缺點，好的方法繼續保持并深化，有缺陷的地方提出相應的改革措施。

（2）調查研究。調研國內資源、環境領域的研究前沿，將GIS專業的實踐教學內容與資源、環境領域的熱點研究問題進行關聯，對于武漢理工大學資源與環境工程學院的GIS專業來說，應該將礦山GIS作為最主要的應用領域，所有實踐的內容以此為主線，培養為資源、環境領域服務的專門GIS工程人才。

（3）實例研究。基于實踐教學內容中的課程實踐、野外實踐、創新實踐、項目實踐、競賽實踐等方面，以資源、環境領域為主線，在各個實踐方面具體實施，驗證實踐內容和實踐教學方法的效果。

（4）統計研究。通過采用調查問卷的形式來收集相關信息，比如就業率、競賽成績、創新成果、參與項目、企業合作成績等，經過統計分析，來評價這些實踐教學內容的教學效果。

5.總結

地理信息系統的實踐教學對培養高素質的工程師具有很重要的意義，通過教學實踐的改革研究，可以推動GIS專業人才創新能力的提高，可以培養“來之能戰”的專業型工程人員，促進GIS專業的就業率。而且始終以資源、環境特定應用領域為切入點，所以實踐教學的內容、實踐教學方法的成果可以推廣到其他類似的高校和科研單位，為其他高校和科研單位的人才培養提供一定的借鑒作用。甚至可以將實踐教學成果進行提煉、總結，建立GIS實踐示范工程，建設較高水平的科技創新基地，最后將其轉化成科研成果和生產力。

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