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摘要:本文為探討課程實(shí)驗(yàn)設(shè)置，對(duì)課程性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)和常見的誤區(qū)進(jìn)行了分析，論述了設(shè)計(jì)的一般原則和專用原則，得出設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)置有實(shí)際指導(dǎo)價(jià)值。

關(guān)鍵詞:地理信息系統(tǒng);實(shí)驗(yàn);原則

地理信息系統(tǒng)原理課程有較強(qiáng)的理論性和技術(shù)性，其理論抽象，技術(shù)復(fù)雜，難以理解，不便掌握，成為課程教學(xué)的難點(diǎn)。因此通過科學(xué)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與內(nèi)容設(shè)計(jì)，讓理論與實(shí)踐結(jié)合，是不二之選，而實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則與方法則是首先要考慮的。

1課程性質(zhì)

地理信息系統(tǒng)學(xué)科是融地理科學(xué)、計(jì)算機(jī)、遙感和地圖學(xué)于一體的邊緣學(xué)科，是“用于回答地理學(xué)問題的藝術(shù)、科學(xué)、工程和技術(shù)”的統(tǒng)稱[1]。它首先是一個(gè)信息系統(tǒng)，只是數(shù)據(jù)管理的難度高于一般系統(tǒng)；它既是一門多學(xué)科交叉學(xué)科，還是一門技術(shù)性很強(qiáng)的學(xué)科，雖外觀表現(xiàn)為計(jì)算機(jī)軟硬件，內(nèi)涵卻是數(shù)據(jù)的流動(dòng)；兼具工具、資源和學(xué)科三大屬性，它有以空間操作和分析專業(yè)提供空間問題答案的工具屬性，以整合多源數(shù)據(jù)與資源體現(xiàn)資源性，而學(xué)科屬性則是指其相對(duì)獨(dú)特的研究對(duì)象和技術(shù)體系，并正在逐步地發(fā)展為關(guān)于地理空間信息處理的專門技術(shù)、服務(wù)和科學(xué)等。地理信息系統(tǒng)原理課程是地理信息科學(xué)、測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)、遙感科學(xué)與技術(shù)及相關(guān)專業(yè)的入門課程，也是學(xué)生的第一門專業(yè)主干核心課程，擔(dān)負(fù)學(xué)科導(dǎo)論的作用。故課程具有理論性、技術(shù)性、實(shí)踐性、綜合性、先導(dǎo)性，它是確定教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的前提。

2實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求

2.1總體教學(xué)目標(biāo)

作為入門基礎(chǔ)課程，旨在通過本課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生樹立正確的空間認(rèn)知觀，了解數(shù)據(jù)采集規(guī)范，掌握數(shù)據(jù)輸入、處理技術(shù)，熟悉基本空間分析和建模分析方法，明確GIS技術(shù)與專業(yè)應(yīng)用的結(jié)合手段，提高解決實(shí)際問題的能力，學(xué)會(huì)平臺(tái)軟件的使用。具體教學(xué)內(nèi)容可劃分為基本理論、系統(tǒng)技術(shù)和應(yīng)用方法三大模塊。基本理論包括基本概念、信息傳播理論、空間定位基礎(chǔ)、空間分析理論及學(xué)科發(fā)展等，技術(shù)系統(tǒng)涵蓋系統(tǒng)配置、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入輸出系統(tǒng)、空間數(shù)據(jù)管理、用戶界面和支撐軟件操作等，應(yīng)用方法涉及專題分析模型、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、各類技術(shù)手段及實(shí)際問題與技術(shù)的結(jié)合方法等，它們以知識(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)，形成相對(duì)固定的教學(xué)順序。而伴隨著地理信息科學(xué)的推廣，將有更多創(chuàng)新的理論、思路、技術(shù)和實(shí)用模型被充實(shí)進(jìn)來(lái)。課程教學(xué)目標(biāo)可分為了解、理解、掌握三個(gè)層次，而課程學(xué)習(xí)中需深入理解和掌握的內(nèi)容較多。概念多而嚴(yán)密，須加以深刻理解，并區(qū)分與日常生活和相關(guān)學(xué)科概念的內(nèi)涵異同；其理論是學(xué)科的支撐，是地理信息科學(xué)的基石，恰恰是陌生的；技術(shù)系統(tǒng)———功能實(shí)現(xiàn)，雜亂、抽象、技術(shù)性強(qiáng)；應(yīng)用方法，缺少思路，難以捉摸，難與具體決策結(jié)合；即使于了解層面，也需了然于胸，否則影響后續(xù)教學(xué)。既要求宏觀體系的把握，又要細(xì)節(jié)的理會(huì)。綜上所述，本課程教學(xué)具有任務(wù)重、類型多樣、涉獵面廣、知識(shí)點(diǎn)豐富、知識(shí)體系龐雜等特點(diǎn)，構(gòu)成大一統(tǒng)的內(nèi)容體系。教學(xué)過程表現(xiàn)出內(nèi)容“虛”，理解難，基礎(chǔ)內(nèi)容多，要求學(xué)生基礎(chǔ)全面、學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，成為了教學(xué)的難點(diǎn)。化解以上問題，常輔以閱讀材料、使用相關(guān)教學(xué)法和實(shí)驗(yàn)等手段。

2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)置問題

有學(xué)者通過社會(huì)需求、教與學(xué)三個(gè)方面的分析，對(duì)理工科的教學(xué)方法進(jìn)行研究，提出引導(dǎo)高校理工科學(xué)生“應(yīng)用創(chuàng)新”的授課方法和手段，從而將教學(xué)落實(shí)到“實(shí)處”，成為有影響的教改思想。也有學(xué)者提出立體化教學(xué)方法、問題教學(xué)法等，皆為多手段并用，讓學(xué)生充分參與，親自動(dòng)手。而隨著地理信息科學(xué)的出現(xiàn)，有研究者提出針對(duì)地理信息科學(xué)方法論的教學(xué)機(jī)制，建立了地理信息本體論、科學(xué)方法、技術(shù)方法及創(chuàng)新機(jī)制與策略的教學(xué)體系，同樣強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新。前述方法中最突出的要求就是理論與實(shí)踐結(jié)合。在教學(xué)過程中設(shè)立課程實(shí)驗(yàn)，這已是通行的方法。實(shí)驗(yàn)所用軟件有MapInfo、ArcView、ArcGIS等等，它們雖有所差異，但都是成熟的支撐平臺(tái)，均能滿足課程需要。但現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)存在針對(duì)軟件功能而設(shè)置的問題[2-3]，如設(shè)立初識(shí)軟件、數(shù)字化、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、數(shù)據(jù)操作、空間分析、制圖等實(shí)驗(yàn)，重心是軟件操作和功能實(shí)現(xiàn)，其實(shí)是一種驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，雖然對(duì)理解教學(xué)內(nèi)容似乎起到一定作用，但往往目的并不突出，與理論教學(xué)和知識(shí)體系結(jié)合不緊密，并非針對(duì)課程，無(wú)法達(dá)到以實(shí)驗(yàn)鞏固、化解知識(shí)的目標(biāo)，突顯教學(xué)目標(biāo)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的矛盾。因此實(shí)驗(yàn)設(shè)置的目標(biāo)就必須針對(duì)課程內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)和實(shí)驗(yàn)存在的問題展開，以此探討設(shè)計(jì)原則。

3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則

3.1一般原則

這是所有實(shí)驗(yàn)設(shè)置必須遵守的共同原則。首先是科學(xué)可行性原則。原理、方法、材料和結(jié)果要滿足科學(xué)性，符合客觀規(guī)律，不違背基本知識(shí)、基本原理，邏輯正確。做到實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_、原理正確、手段恰當(dāng)。其次是對(duì)照性原則。通過對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)消除無(wú)關(guān)變量影響，必須嚴(yán)格控制，要平衡和消除無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。再次是可重復(fù)性原則。實(shí)驗(yàn)都必須能夠重復(fù)，這是可靠性的標(biāo)志，也就是在相同實(shí)驗(yàn)條件下必須做多次獨(dú)立重復(fù)實(shí)驗(yàn)，避免偶然性，提高試驗(yàn)可靠程度，要求控制實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)變量下重復(fù)實(shí)驗(yàn)，消除無(wú)關(guān)條件的干擾。還有就是最經(jīng)濟(jì)原則。不論什么實(shí)驗(yàn)，都有它的最優(yōu)選擇方案，這包括在資源的使用及時(shí)間的損耗上，可用產(chǎn)出和投入的比值來(lái)衡量，不可超越所擁有的實(shí)驗(yàn)條件。此外還有隨機(jī)性原則。即研究樣本可以從總體中任意抽取[4]。而平衡原則、彈性原則也是需要遵循的。

3.2專有原則

除通用原則外，結(jié)合課程特點(diǎn)還應(yīng)該有需要遵守的專門原則。理論性原則。這是針對(duì)課程全新晦澀的理論和易混的概念，要求實(shí)驗(yàn)服務(wù)于理論，實(shí)驗(yàn)結(jié)論落實(shí)于理論、原理，而非別處，以實(shí)驗(yàn)加深對(duì)理論的理解。操作性原則。服務(wù)于技術(shù)操作功能，突出系統(tǒng)的基本功能和應(yīng)用功能，便于學(xué)生對(duì)知識(shí)體系的把握。應(yīng)用性原則。服務(wù)于應(yīng)用，與方法結(jié)合，鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。融合性原則。基于邊緣交叉的學(xué)科性質(zhì)，適當(dāng)擴(kuò)充，顧及其他，讓學(xué)生擴(kuò)大知識(shí)面。總之要服務(wù)于教學(xué)目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置應(yīng)包含訓(xùn)練、綜合、分析和驗(yàn)證多類別。具體的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)涉及實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容、方案設(shè)計(jì)等，宜展開后續(xù)研究。

4總結(jié)

課程內(nèi)容決定教學(xué)目標(biāo)和方式，科學(xué)合理地設(shè)置實(shí)驗(yàn)?zāi)芴嵘埽O(shè)置依賴于設(shè)計(jì)原則。一個(gè)切實(shí)可行的原則，能鞏固所學(xué)，拓展知識(shí)，提升能力，為達(dá)成教學(xué)目標(biāo)起事半功倍的作用。這些原則進(jìn)一步提升為設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)———就是以實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)，不讓實(shí)驗(yàn)喧賓奪主，不讓實(shí)驗(yàn)流于形式，不以軟件操作沖淡教學(xué)目標(biāo)。

作者:王兆華 單位:蘇州科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院