【摘要】“地理信息系统”课程具有知识点多、概念抽象、多学科交叉、理论和实践紧密联系的特点。本文根据“地理信息系统”课程实践教学现状的不足，引入案例教学法，从案例设计、案例教学平台构建、案例实施、案例考核等方面探讨如何通过案例的应用学习，充分调动学生学习的主动性、提高他们利用相关理论和GIS软件解决实际问题的综合能力、改善课程的教学效果。
【关键词】地理信息系统 案例教学 实践课程 教学改革
【中图分类号】G42【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）06-0215-02
引言
地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是集计算机科学、地理学、测绘科学等为一体的一门交叉性学科。在计算机软硬件的支持下，它为采集、存储、查询、空间分析、表达、输出和应用空间数据提供了技术方法[1]。GIS专业开设“地理信息系统”课程实践的目的，是为了让学生能够在已掌握的专业课程的基础上，利用 GIS工具，主要是GIS软件， 解决与本专业相关的经济、社会、文化等与空间信息相关的问题[2]。各大高校的教学方案中虽然开设了大量的GIS实践课程，往往由于教学方法不合理、教学内容没有很好的衔接或者实验实施不足等原因，没有取得很好的效果。因此，为适应GIS学科发展需要，提高GIS人才培养质量，GIS专业实践课程体系整体优化与教学方法设计的研究对提高学生的整体能力具有重要意义。
针对“地理信息系统”课程实践教学中的不足，本文从GIS课程的特点出发，结合教学实践，把GIS知识点和实际问题相互结合，在GIS课程实践教学中引入基于网络平台的软件案例教学法[3]。
1.案例设计与规划
案例的设计结合了GIS的基本概念和基本操作，以GIS的功能为主线、辅以GIS原理的各个知识点[4]。基本案例和综合案例组成了整个实践课程的案例库，每个案例不仅具有完善的功能，能够覆盖重要知识点，并以实际应用为目标，便于学生理解和操作。
根据课程内容，按照GIS基本功能、涉及的GIS原理知识点、基本案例和综合案例的顺序，由浅入深、从基本到综合的原则，建立了涵盖GIS课程理论体系的教学模式。GIS基本功能包括：GIS的概述、数据获取、数据存储、数据查询、数据分析、数据表达、数据输出。首先设计地图与属性信息交互的案例从宏观上了解GIS；在地图数字化理论基础上，设计地图投影等案例；在数据结构和数据编辑理论的基础上，设计要素编辑等案例；在空间数据库理论的基础上，设计要素闪烁等案例；在空间数据分析理论的基础上，设计缓冲区分析等案例；在空间数据可视化表达理论的基础上，设计专题图制作等案例；在地图输出理论的基础上，设计图幅整饰等案例。基本案例设计界面如图1。
综合案例是以实际问题为驱动，涵盖了基本案例以及GIS课程所涉及的知识点，需要学生具有一定的GIS软件操作基础，包括：自动拓扑造区、最短路径分析等案例。综合案例的设计一方面可以对GIS理论知识点的巩固，另一方面可以模拟实际工作过程中GIS软件的操作流程。以实验室选址为例说明。首先，根据需求分析，将实验所用的数据利用MapGIS Server Manager发布到软件案例教学平台上，涉及多源地图加载、地图基本操作等基本案例；在充分考虑影响实验室选址的因素的基础上，利用缓冲区分析功能确定河流等因素所影响的范围，涉及缓冲区分析案例；利用叠加分析功能进行相减、相交等操作，涉及叠加分析案例；利用查询分析功能查询满足条件的候选地址，涉及查询分析案例；最后根据缓冲区分析结果，结合土地的预计价格，利用地图制图功能将合适的候选地址突出显示出来，涉及地图输出案例。
案例的设计通过“总-分-总”式过程实现，即首先使学生对地理信息系统形成总体概念和基本理解； 然后使学生熟练掌握GIS的基本案例，具备各单项GIS软件操作的应用能力；最后能够对GIS综合案例灵活运用，针对具体问题制定出可行的解决方案。这些案例不仅可以提高学生学习GIS软件的效率，而且还能引发他们对应用GIS理论、技术解决现实问题的思考。各个GIS功能、知识点、基本案例、综合案例之间具有一定的关联性，如图2。
2.案例教学平台构建
软件案例教学平台主要通过建设网站实现，在主页内实现教学案例、相关软件、参考书目等资源的上传和更新[5]。该平台是以国产GIS软件MapGIS的应用实训为基础，从辅助资料、案例资源、实验教学、综合测评、网上交流5个模块为师生提供了开放式的学习交流平台。平台构成如图3。
在软件案例教学平台设计中，各个模块相辅相成。1）辅助资料模块向学生提供了丰富的学习资源。2）案例资源模块整合了大量的GIS案例，将案例设计为基本案例、综合案例，以满足分层次教学的需要。根据GIS的功能和实践课程的内容，将GIS的基本功能分解制作成若干个基本案例；综合案例是把GIS基本概念和基本操作融合形成一个循序渐进、种类多样的基本案例资源。3）在各种辅助资料的帮助下，学生对案例的实现过程进行研究探索，通过教师的讲解对案例所涉及的GIS理论作进一步的了解，在教师的指导下，学生通过实际操作来掌握软件的功能和特性。学生可以通过该模块进行自动演播模式学习，让学生在每个操作步骤都可以自助得到指导。4）通过综合测评模块教师可以掌握学生的学习程度和学习效果，及时调整教学进度。5）网上交流模块为师生、生生之间的互动与交流提供了便利。教师对学生的在线咨询、留言等疑难问题进行反馈，学生之间可以针对感兴趣的问题进行交流和学习。另外，通过该模块组织学生以不记名形式进行评教，根据评教数据分析结果，对课程做出相应的调整，提高教学效率，提升个性化互动教学水平。
软件案例教学平台改变了传统的课堂教学模式，学生不仅可以从课堂上获取教师讲解的知识，而且可以在网络平台上获得全面详细的资源，方便学生自主学习[6]。
3.案例教学实施与考核
GIS软件案例教学的主要目标有：理解并掌握GIS的基本原理，熟悉GIS软件的结构、功能、熟练掌握GIS软件的操作方法，达到知识向能力的熟练转化[7]。本文利用软件案例教学平台，应用典型案例引导学生，开展案例教学；按照“准备-实施-调查-结束”循环迭代的过程进行教学实践；采用“分散的、阶段式”的考核方式进行教学评估。
3.1案例的实施
总结，教师对学生在案例操作过程中普遍存在的问题以及所用的各种解决方案进行总结与归纳，并对学生的实训情况进行评估，及时掌握学生对GIS软件的应用情况。结束阶段学生对案例的实训情况进行匿名留言，反映案例设计情况，教师根据调查情况发现问题、改进策略，优化案例。
在“地理信息系统”课程实践中实施软件案例教学法，可以根据学生课堂实训反映、课后网上讨论等途径获取学生对案例的掌握情况。系列案例的实训可使学生对GIS概念有全面的认识，掌握GIS诸多功能，找到快速学习GIS软件的方法。
3.2案例的考核
传统的一张纸质试卷定成绩的考核方式，只注重基础知识的掌握，忽视了学生的应用能力，没有调动学生的学习兴趣。由于GIS实践课程的概念多、实践性强的特点，本文采用分散的、阶段式的案例考核方式[8]。
课堂考核方式呈现多样化，包括：1）课堂提交实训成果：将考核评价与课堂案例教学相互融合，按照教学内容和计划，分阶段地考核学生对各个案例知识点的掌握程度。2）综合案例考查：在学期初由教师根据GIS课程实践的内容，布置学生在学期末提交的一个综合案例成果，为了避免抄袭，案例主题、数据、问题设计等尽量不同。这个综合案例将贯穿整个实践课程，不仅杜绝了学生考试突击等情况，也锻炼了学生综合运用GIS的能力和案例整合能力。3）优秀作品展示：将优秀的作品在网络平台上展示，不仅是对优秀学生的鼓励，而且能让其他学生有很好的观摩学习机会，共同进步。4）上机考试：考核内容包括相关概念定义题、简答题、分析题和案例设计题，这种考核方式，既考查了学生对理论知识掌握情况，也强调了学生的实际动手能力。
无论是课堂提交成果还是贯穿整个学期的综合案例制作的考核方式，都将考核点分散到整个学期中，分阶段的、循序渐进的使学生在实践课程中掌握软件的使用方法。这种考核方式既能及时理解学生对软件的掌握情况，又能确保学生在实践课程的每个阶段都保持着积极的学习态度。
结束语
本文将案例教学法应用于GIS课程实践教学中，突出了学生思维能力、动手能力培养的教学思想理念。案例教学平台提供的辅助资料和网上交流模块为案例教学的顺利实施奠定了基础；通过设计案例库，使学生在实践中掌握GIS理论，把单纯的操作训练与实际问题结合起来，培养学生利用GIS分析、解决问题的能力；在案例的实施过程中突出学生为主体，教师引导学生，组织案例教学，充分发挥学生的主观能动性；案例考核充分调动了学生在整个实践课程学习中的积极性。
软件案例教学是以GIS功能为主线，具体问题为驱动，案例实训为重点，交流、考核为辅助。随着基本案例到综合案例的实训，所选案例内容的综合性、软件操作的复杂性逐步增强，可以使学生由浅入深、循序渐进地将所学知识和技术运用到实际问题中，在解决问题的过程中逐步提高学生对理论知识的理解和应用技术解决问题的能力。总之，案例教学法可以有效地改善GIS教学现状，促进学生GIS知识结构的完善，GIS应用能力的提高，提高学生学习的学习兴趣，提升教学效果。
参考文献：
[1]龚健雅.地理信息系统基础[M]. 北京： 科学出版社， 2001： 37-41.
[2]田雨，郑文华，卢秀山， 等. “地理信息系统GIS”课程实验教学体系改革[J]. 实验室研究与探索， 2006， 25（11）： 1426-1428.
[3]王志恒，胡卓玮，国巧真. GIS设计与开发课程中的组件式开发案例实现[J]. 测绘科学， 2015， 40（7）：164-168.
[4]刘国栋，王政霞. 案例教学法在GIS原理教学中的应用与实践[J]. 矿山测量， 2011（2）： 90-92+4.
[5]潘少奇，李亚婷.基于Web2.0的课程网络教学平台建设——以地理信息系统概论为例[J].测绘与空间地理信息， 2015， 38（10）： 7-9.
[6]刘民士，郑朝贵，何桂芳. “GIS概论”网络教学资源库建设[J]. 测绘工程， 2012， 21（2）： 77-80.
[7]胡卓玮. 基于案例分析的“组件地理信息系统”课程教学方法设计[J]. 测绘通报， 2013（12）： 122-125.
[8]尹淑欣，许楠，文春杰. 基于案例教学的《多媒体技术及应用》课程考核方法探究与实践[J]. 现代计算机， 2013（21）： 37-39.
作者简介：
孙斌（1959-），男，汉族，湖北武汉人，中国地质大学（武汉）副教授，博士，研究方向：GIS研发与应用，空间数据库。
韩艳玲（1991-），女，汉族，河南商丘人，中国地质大学（武汉）硕士，研究方向：GIS研发与应用，资源与环境遥感。
郑贵洲（1963-），男，汉族，福建屏南人，中国地质大学（武汉）教授，博士，研究方向为地理计算与空间分析，地理信息系统应用技术等。