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地理信息科学概念范文1
在新课改理念下，教师要进行有效教学，提高学生的学习效率，培养学生的自主学习能力，实现教学目标。下面笔者就结合自身教学实践，分析高中地理学科特点，阐述高中地理教学要求，提出高中地理有效教学方法，以提高高中地理教学效果。
一、高中地理教学特点
在新课改下，地理教学出现了新的特点，开始注重教师与学生之间的沟通。在这种动态的教学模式中，教师不仅教授理论知识，还培养学生的实践能力。与传统的地理教学模式相比，这种教学模式能够促使学生自主学习，养成自主学习的习惯。这样，学生就能在学习基础知识的同时，探究地理规律，转变思维方式。
二、高中地理教学要求
新课程改革强调，地理教学是教师在课堂环境下对知识进行传授。因此，教师在讲授知识之前要对教学内容进行了解，梳理教材知识，采用契合学生特点的教学方式将知识传授给学生。
另外，在地理教学中，教师不仅要将知识传授给学生，还要提高学生对地理学科的认知能力，加深学生对地理知识的理解与记忆。对此，在教学过程中，教师要及时纠正学生的错误理解，加强与学生的沟通。
三、高中地理有效教学方法
（一）运用地理教学软件
1.培养学生勤于思考的习惯。
在地理教学中，教师要培养学生独立思考的能力。因此，在设计地理教学时，教师应采用多种方法引导学生独立思考。
例如，在讲授“德国鲁尔区”这部分内容时，教师不仅要将书本上的理论知识讲授给学生，让学生明白鲁尔区繁荣的原因、衰败的原因以及实现可持续发展的途径，而且还要运用教学软件，培养学生的探究能力，加深学生对德国鲁尔区的印象，引导学生分析该地区经济繁荣的原因。
2.提高学生的主观能动性。
在课堂教学伊始，教师要采用有效方法导入新课，集中学生注意力，这对课堂教学效果的提高十分重要。在导入新课时，教师可以运用地理教学软件，展示生动、立体的地理图像，激发学生的学习兴趣。在运用地理教学软件的时候，教师一定要合理运用，将学生的注意力集中在生动的图像上，引导学生带着问题学习，自主解决问题。
例如，在教学“中国黄土高原水土流失的治理”这部分内容时，教师可以根据学生对黄土高原的了解，运用地理教学软件引导学生学习相关知识。
（二）渗透环境教育
1.教学理念的渗透。
人文环境这个概念是新课改提出的新观点。自然环境与人文环境相互联系，人文环境受自然环境的影响和制约，人类生活永远脱离不了与自然环境的联系。
现代社会中的环境问题已经十分严重，环境破坏和环境污染都会使人文环境发生变化。因此，在教学中，教师要渗透环境教育，引导学生明白，我们要想持续生存下去，就要对环境进行保护。
2.教学资料的渗透。
地理信息科学概念范文2
1地理科学在科学体系中的地位
钱学森在20世纪80-90年代逐步完成了总结全人类研究的科学体系。概括起来分11个门类、5大巨系统、4项建设（图1、图2、图3、表1），下面分别表述原著与解解的内容。
附图
图1钱学森论人类的知识体系
Fig.1ThestatementofhumanknowledgesystembyQianXuesen
钱学森将当今人类对科学知识的体系，分为数学科学、自然科学、地理科学、社会科学、建筑科学、军事科学、人体科学、思维科学、行为科学、系统科学与美学11个体系。对上述人类知识体系解读，可以将自然科学、社会科学和地理科学作为客体世界的主要研究对象；而人体科学、思维科学和行为科学作为人类主体的主要研究对象；建筑科学界于客体与主体科学之间；军事科学实际上是指谋略科学（包括经济、政治、军事等），是在掌握所有科学基础上的智慧较量；美学是纵贯于各个学科的；数学科学与系统科学是横贯于各个学科的。因此有以下的科学分类网络系统（图2）。
附图
图2科学分类的网络体系
Fig.2Thenetworksystemofscienceclassification
在五个开放的、复杂巨系统中（图3），地理系统与星系系统、社会系统、人体系统、人脑系统并列，其中的物理、地理、事理、人理、脑理中的“理”都是指研究的“规律”。
钱学森提出的社会主义总体设计部（表1）中，除了政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设外，特别提出地理建设，笔者将其修改为地理系统工程，并增加了人口、科教、城镇、资源、灾害、产业。
表1社会主义建设的系统结构（略有修改）
TablelThesystemstructureofsocialismconstruction
附图
2地理信息科学
20世纪70年代以来，随着航天技术的迅猛发展，来自外层空间的遥感、遥测、定位、通讯信息海量地增加；随着计算机技术的迅猛发展，处理与解决这些海量数据的能力大幅度地提高。地理信息系统、地理专家系统、管理信息系统、辅助决策系统应运而生，使得地理信息科学首先获得发展的机会。正是地理信息科学这门用高新技术武装起来的技术科学的发展，带动了整个地理科学的建立与发展。
附图
图3五个开放的复杂巨系统
Fig.3Fiveopencomplexgiantsystem
地理信息科学的主要内容就是天地信息一体化网络系统，包括航天信息网络系统（外层空间卫星之间的信息网络）、地面的网络系统、天地之间的网络系统三部分，是有线网络与无线网络连通的一体化网络系统。1998年笔者发表了“航天信息与地理信息一体化网络系统及其应用”的论文[5]，2002年又发表了“论地理信息科学的发展”[6]一文。两篇论文基本上代表了地理信息科学的创始与发展，当前各行各业都在进行数字化或信息化的建设，实际上都是天地信息一体化网络中的部分子网络或子系统。地理信息科学中最重要的原创性的成果是遥感信息模型与地理信息编码模型。
随着遥感信息的大量获取，数学家以模式识别为工具对遥感信息进行图像处理与分类，使用的数学工具主要是数理统计的方法，把遥感信息看成是没有成因关系的随机变量；物理学家则把获取遥感的物理过程视为遥感信息的成因，因此采用反演的方法，使用辐射传输方程为主的数学工具，事实上不承认地理现象的不确定性；大多数地理学家将遥感信息当成系列成图的基础信息，快速、准确地制作系列地图。地图是符号系统，其信息量远不可与遥感信息量比较，地图学家把遥感信息转化成符号系统的系列图谱。遥感信息模型则是将地理复杂现象中的非遥感信息转变为归一化的影像信息，与遥感信息一起用方程、统计与相似准则结合，也即演绎逻辑、归纳逻辑与类比逻辑结合；确定性与不确定性（包括随机的不确定性、模糊的不确定性、灰色的不确定性、分形的不确定性）辩证统一；图像与方程（一个像元或一个图斑、一个方程）耦合；抽象思维与形象思维互动而建立起来的一种地理复杂信息模型[7-9]。这种信息模型只有在遥感技术的推动下才有可能产生。这种信息模型是遥感信息与地理信息连接的纽带。
地理信息系统本来就是为了制作地图而创建的，因此地图学家将从遥感中提取的系列地图存入地理信息系统，是顺理成章的。但是这种地理信息系统无论空间分析功能多么强大，也不可能进行模型计算，外挂、内嵌种种方式都不可能解决直接进行模型计算问题。系列地图存入计算机的图形库时，信息又是冗余的，因此带来一系列与计算机技术发展格格不入的疑难，最为典型的是数据挖掘，数据挖掘说明存在数据库中的信息有冗余。遥感信息模型的运算要求地理信息系统可以直接进行模型计算，由此地理信息编码模型应运而生[10,11]。传统的地理信息系统以图形的叠合(Overlay)为主；而能够进行遥感信息模型运算的地理信息系统则以像元或图斑中的多位编码的抽取(Extract)为主。这又是完全相反的途径。地理信息编码模型还是地理定量信息与定性信息转化的纽带，也是地理信息系统中属性库与地理专家系统中知识库联系的桥梁。
总之，天地信息一体化网络系统是开放的复杂巨系统，研究这个巨系统的地理信息科学的内容远远超过了3S(RemoteSensing,GlobalPositioningSystem,GeographicalInformationSystem)的范围，而是以天地信息一体化网络系统为核心的天—地—人—机系统。地理信息科学虽然是从属于地理科学的技术科学，但是地理信息科学的诞生与发展是引领地理科学成长的核心力量，因此本刊更名时，将地理信息科学与地理科学相提并论，突出了地理信息科学的重要性。
3地理系统工程
地理系统工程当前尚未被广泛认识，已经认识到的也仅仅是系统工程在地理学中的应用。当地理信息科学中的模型在实践中应用时，必然会涉及地理系统工程的可操作性。地理遥感复杂信息模型的建立，可以进行定量预报和回溯，因此为地理系统工程打下了工程的基础。国民经济的主战场主要包括人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业等8个方面，这8个方面是互动的。中国的人口问题、西部开发问题、21世纪水资源问题、能源问题、洪旱灾害问题、环境问题、生态农业问题、城镇体系问题、基建布局问题、产业结构动态调整问题以及相互之间的协调发展问题，无不属于地理系统工程。
地理现象是复杂现象，地理系统是开放的复杂巨系统。当研究西部开发时，如果国家各个部门各行其是，石油开发只考虑石油开采与输送管道；交通只考虑公路建设；铁路只考虑铁路建设；水利只考虑南水北调问题；城镇建设只考虑城市规划等，那么整体的西部地区有可能产生许多事倍功半的现象，例如修了公路没有物资运输；城市居民结构不尽合理；劳动力与产业结构不配套等。钱学森的社会主义总体设计部就是要把地理系统工程与政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设系统地结合起来，地理系统工程仅是其中的一个子系统。而人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业是地理系统工程中的子系统。人口中的数量、素质、结构、分布是人口系统中的要素；资源中的矿产资源、水资源、生物资源、土资源、大气资源等又是资源系统中的子系统；大气环境、水环境、土环境、生物环境、地质环境是环境系统的子系统；交通、铁路、航运、航空、供排水、供电、供气、供暖、电讯、电视、计算机网络是基础建设系统的子系统等。系统嵌套系统，分层次子系统与交叉子系统，构成完整的、开放的、复杂的巨系统。
研究开放复杂巨系统的方法，首先是将系统分解为多层次的子系统，明确其中的交叉子系统；其次是从定性到定量地确定子系统中各个要素与指标体系；第三是根据指标（相似准则）建立模型进行预测预报；最后是检验该巨系统的效益与效率。当前大多数是分别研究人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业等子系统，在一个地区全面研究区域地理系统工程的有效实例不多，区域经济地理的研究还远远够不上地理系统工程。笔者曾在2000年底提出中国水资源、水灾害、水环境、生产用水、生活用水统一解决的洪水充分利用，全国水系网络化与渤海淡化的地理系统工程，中国科技报曾进行报道，之后笔者在“21世纪黄河系统工程方略”一文中进行阐述，首先所能进行的研究是虚拟地理系统工程。全国水系网络化与渤海淡化是21世纪的世纪工程，尚需有识之士共识，广泛地深入研究，进一步的论证。
如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑，研究复杂的地理系统工程就是空想，然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术，地理系统工程的实践指日可待。
4理论地理科学
地理信息科学一方面可以进一步为地理系统工程提供研究方法与手段；另一方面又为理论地理科学提供技术基础。从遥感信息模型发展到地理复杂信息模型再到地理数学[8]，为理论地理科学奠定了坚实的基础。
理论地理科学中首要的是建立开放的复杂巨地理系统的理论；其次是地理类比的广义相似理论[13]；第三是一般地理复杂模型理论与地理数学；第四是地理数学在部门地理—部门子地理系统工程与区域地理—区域地理系统工程中的应用。理论地理科学如果不能指导部门子地理系统工程的研究和区域地理系统工程的研究，那么就失去了理论意义。
如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑，研究理论地理科学也是空想，然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术，理论地理科学的建立指日可待。
5地理科学在可持续发展信息社会中的作用
地理学的发展经历了“地理环境决定论”、“人类中心主义”，然后达到了地理科学的可持续发展的阶段。地球上人类消耗的资源、能源是极其不平衡的，按照发达国家的水平，一个地球是满足不了全人类的需求的。可持续发展只有在信息社会中才能实现，人类一方面需要依靠科学技术开发资源，如太阳能的利用，靠基因工程使绿色植被更多地利用太阳辐射，靠纳米技术直接转化太阳能为电能；另一方面是靠信息技术节省资源、能源，如天地信息一体化网络系统就是信息社会的重要支柱之一，靠航天技术获取外层空间信息源，靠计算机技术建立信息网络。由此可见，地理信息科学在可持续发展信息社会中的作用[14]。随着地理信息科学的发展，地理系统工程与理论地理科学的发展，将为国民经济的主战场做出重要的贡献。
由上分析，可见地理科学与地理信息科学已经被广泛共识，地理系统工程与理论地理科学的发展尚不够充分，因此本刊更名为“地理与地理信息科学”是适时的，是既有继承性又有发展性的；是既有前瞻性又有现实性的。在这里我们希望地理科学界的同仁，切不要轻视技术，高新技术恰恰是新理论、新应用的强大推动力。
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地理信息科学概念范文3
关键词：地理信息科学；地图学；教学优化；实践
中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）22-0122-02
我国高校的地理信息科学教育发展迅速，自20世纪80年代中期以来，一些高校陆续开设了以地理学、测绘学或计算机科学为背景的地理信息科学专业[1]。作为地理信息科学专业学生的一门必修课程，地图学的教学目标是使学生掌握地图学的基本理论、技能和方法，培养阅读、使用和编制地图的能力，提高自身的专业融合能力和创新能力[2]。该门课程教学质量的好坏将直接影响学生毕业后从事地图制图的能力和水平，从而在很大程度上决定了毕业生的就业率以及用人单位对学校地理信息科学专业毕业生的综合能力的评价，从而间接地影响了学校该专业未来的毕业生就业率。随着计算机技术与信息科学的发展，现代地图学的理论、技术和应用较之传统地图学有了很大的不同与发展[3-4]。当前很多高校地理信息科学专业地图学课程的教学大纲更新速度慢，导致教学内容不能实时更新，在一定程度上影响了该门课程的教学效果。更为重要的是，由于课堂所学内容与当前行业研究热点不一致，很多学生对课堂教学内容缺乏兴趣，导致课堂出勤率不高。因此，如何根据专业的培养方案，结合用人单位的实际需求，探索适用于高校地理信息科学专业的地图学课程教学方法已经成为我国高校地理信息科学专业迫切需要解决的问题之一。
1 地图学课程的特点
地图学是建立在正确的地理认知的基础上的图形表达、制作与应用分析的技术科学，是地理信息科学专业课的基础[5]。与其他课程相比，地图学课程具有如下特点：
1.1 多学科交叉 地图学与众多学科之间存在交集，如数学、测绘学、地理学、计算机科学、色彩学、心理学等。因此，在探索地图学课程的教学方法改革时应充分考虑地图学与这些学科之间的联系与区别。
1.2 实践性强 地图学课程要求学生在掌握基础理论的基础上，熟练掌握基本的读图、制图和用图能力。因此，地图学课程教学应加强学生的动手实践能力，让他们能够熟练地使用地图制图常用工具，如ArcGIS、SuperMap、ArcInfo等。
1.3 技术更新快 不同于其他学科，地图学相关的技术更新速度快，从而对地图学的发展产生影响。如计算机技术的发展，催生了电子地图、数字地图以及三维地图等。因此，在地图学课程教学中，必须紧跟科技发展的步伐，不断地引入前沿技术到教学案例中。
2 课程教学方法优化探索
2.1 引入实际案例教学 地图学课程涉及较多的理论教学内容，若单纯地讲解理论知识，学生容易混淆概念，即使在课堂上勉强吸收也难以在其脑海中留下深刻印象，且容易使学生对该门课程产生厌倦的情绪。为避免出现这种情况，在实际的教学课程中，教师可通过引入案例教学的方式，将书本内容以实际项目的形式展现给学生。这不仅可以变枯燥内容为生动，使学生更容易理解与接受，也可以提高学生对本门课程的学习兴趣，从而最终收获良好的教学效果。教师在选取教学案例时，应选择自己熟悉的类型，最好是结合自己的项目经验选取教学内容。这种案例选取方法的优点在于教师在课堂讲解的过程中可以收放自如，避免出现教学生疏现象；另外，选取教师熟悉的教学案例还能使所选取的教学案例贯穿课程教学的各个章节，保证教学内容的连续性与一致性。笔者在实际教学过程中，以亲身参与的某地电子地图编制项目为例，在地图投影、地图数学基础、地图符号化、地图概括、地图等章节均已该项目为例进行讲解，降低了学生理解的难度，激发了学生学习的兴趣。在课程结束后，学生不仅掌握了教学大纲要求掌握的知识，还熟悉了类型项目的实施过程，对其之后的就业具有很大帮助。在案例选择时，还应考虑所选内容的时效性，即所选择的教学案例应该是当前行业生产中广泛涉及的内容，保证学生掌握该案例对其就业是有帮助的，避免选取时效性差的教学案例，让学生难以学以致用，从而达不到应有的教学效果。
2.2 实践内容与时俱进 地图学实践教学是巩固和掌握课堂理论教学，提高学生用图、制图技能的有效途径和重要环节，在地图学教学中占有重要位置[6]。当前大学毕业生中存在一个普遍现象是其感觉学校课堂上学到的知识和工作单位中碰到的实际应用问题差别很大，所学知识难以派上用场。出现这种现象的原因是多方面的，其中最主要是课堂教学内容没有做到与时俱进导致的。笔者通过与部分地图制图行业从业人员交流得知，该现象在地图制图人员中也普遍存在，大部分地图制图人员都是在毕业后通过各种方式参加了相关的培训后，才可以胜任目前的工作。因此，地图学课程实践教学内容必须与时俱进。例如，目前高校的地图学课程教学普遍基于传统的二维平面地图展开，给学生讲授地图制图的基本理论与方法，而当前行业的研究重点是三维地图、虚拟现实地图以及基于位置的服务等，与课堂教学内容存在很大差异。笔者在地图学实践教学过程中，除了少量课时给学生讲授传统的地图制图方法外，更多的课时被用于讲解新形势下的地图制图方法，不仅使学生掌握ArcGIS、SuperMap这类传统的地图制图工具的使用，还要求他们能够熟练使用3d Max、SketchUp等三维地图制作软件。从学生课后的教学反馈意见以及毕业生的就业反馈材料得知，该教学方法得到了学生与用人单位的一致好评。
2.3 组织学生参加相关竞赛 目前，随着GIS行业的蓬勃发展，各类面向在校学生的专业技能竞赛也如雨后春笋般涌现，其中不乏地图制图竞赛。这类型的专业技能竞赛侧重考察学生的综合运用所学知识的能力，可以有效地提高学生的专业技能。笔者所在的安徽省每年举行一届“GIS技能大赛”，其中必备一项现场操作组竞赛，该组考察的就是学生操作地图制图软件的熟练程度。从近几年的指导学生参赛情况来看，这类比赛对提高学生的综合能力具有很大作用。此外，在毕业生就业时，用人单位也倾向于录用那些具有参赛经验的人员。
3 结语
本文基于高校地图学课程教学中存在的不足之处，结合案例教学、实践教学、素质提升等教学改革方法，对地图学课程的教学进行了优化探索。在课堂理论教学中，通过引入案例教学使学生更容易理解所讲解的知识，激发学生的学习兴趣；在实践教学环节，与时俱进地给学生讲授行业最新出现的技术及工具，使所讲知识与行业发展保持一致。此外，通过定期组织学生参加专业技能竞赛提高他们的综合能力，为其以后的就业、择业打下坚实基础。最后，通过实际的教学实践，验证了优化的教学方法的实用性与有效性。
参考文献
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地理信息科学概念范文4
1．依据教学大纲，整合最优教学内容依据课程教学大纲，对教学内容进行优化整合，进一步完善“地图学”课程知识体系。根据笔者所在学校地理信息科学专业的特点，结合专业培养目标，通过对2013级地理信息科学专业主要课程的设置(见表1)进行综合分析，同时考虑“地图学”课程的教学学时以及该课程与相关专业课程的前后衔接情况，确定该课程的具体教学内容，见表2。对“地图学”教学内容设计的几点说明:1)地图数学基础部分没安排椭球体基本常识的内容。在第2学年第2学期已开设大地测量学基础，因此仅在地图学教学中稍作提及，重点是地图投影、地图投影转换及几种常见投影的应用。2)地图数据源部分没安排数据采集的内容。地理信息科学专业开设相关课程(如:测量学、遥感原理及应用、卫星定位原理及应用等)，因此仅安排数据处理内容，重点是数据预处理。3)教材的选用。目前国内公开出版的地图学高校教材普遍存在以下问题:①教材内容有一定的针对性和学科依托;②教材更新慢，难与学科的发展同步。因此，笔者认为地图学教材应由基础教材和补充教材组成。经过综合比较和分析，笔者认为《新编地图学教程》可作为基础教材。另外，根据专业学科背景和课程教学的需要编写补充教材。这样既可做到知识讲述的系统性;又可吸纳最新研究成果更新教学内容，优化学生知识结构，拓宽学生视野，拓展学生思维，提高其创新能力;还可紧跟社会需要，吸纳社会不同领域的需求，为学生将来就业做好知识储备［5］。2．结合不同教学模式，设计最适宜的教学方法教学的本质就是“教学生学”，教学生“乐学、会学、学会”［6］，而教学方法则直接影响到学生学习的积极性和教学效果。因此，笔者在课程教学中十分重视多种教学方法的合理利用，体现在如下几点。(1)板书与多媒体相结合，加强对教学内容的理解课堂教学中，类似公式推导、计算等逻辑性强的内容采用板书方式讲解，以便学生能跟上思路，做到层层理解，如地图投影经典公式的推导。涉及概念、原理等内容则借助多媒体，一方面可以增加课堂信息量;另一方面可以利用大量的多媒体素材，增强学生对相关理论知识的感性认识，从而使学生能够更好地理解相关知识点，如地图色彩设计、地图版面设计等。(2)课堂教学与实际应用相结合，调动学生主动学习的积极性问卷调查结果反映学生普遍对将来“有用的”知识感兴趣。因此，在课堂教学中，采用启发式教学法，借助实际问题引出有待讲解的内容，使学生对课程知识的实际应用有全面的了解和认识，进一步激发学生主动学习的积极性，使学生“乐学”。如讲解地图投影变形及投影选择时，采取“(学生)阅读同一区域不同类型的专题图—(教师)启发提问—(学生)独立思考—(学生)小组讨论—(教师)讲解总结”的课堂组织形式，不仅有效调动了学生学习的积极性，还有助于提高学生“会学”的能力。(3)理论教学与实践教学相结合，培养学生知识运用和实际动手的能力地图学具有很强的实践性，许多内容须亲自动手实践，才能真正理解掌握［7］。为此，在教学活动中，“讲讲练练”的方法贯穿始终，使学生“思中学，做中学”，如为让学生全方位接触计算机制图的各个环节，在大板块的课堂教学结束之后，安排相应的实验，通过实验加深对相关知识的理解，培养学生利用理论指导实践的能力，提高实际动手能力。(4)课堂讲授与自学相结合，培养学生的自学能力自学能力是学习能力的最重要体现［6］。地理信息科学专业的“地图学”课程教学只有32学时，而课程理论基础较深、内容多。因此，在课堂讲授的基础上，选择部分难度适宜的内容以实验或作业的形式安排学生自学，以培养学生的自学能力。如地图符号化中图形视觉的心理效应，学生通过自学完全可以领悟。因此，要求学生自学，然后结合图形视觉心理效应具体分析地图的心理感受特点。(5)理论考试和实践考核相结合，注重知识和能力的双重评价为客观、真实地评价学生学习情况，鼓励学生用理论指导实践，在实践中加深理论知识的理解，更好地体现“学思结合、知行统一”。在课程评价中，理论考试成绩占70%，实践考核成绩占30%;另外，理论考试中适当增加与实践操作密切相关的知识点的考核，强调对基础理论和方法的理解与应用。
二、“地图学”课程实验的设计与实施
“地图学”课程实验教学对于巩固理论知识的学习，强化对理论知识的理解与应用，提高实际动手操作能力以及分析问题和解决问题的能力，进而培养初步的科研创新能力具有重要作用。因此，如何利用有限的实验教学课时达到培养技能和提高能力的目的，是实验教学环节需要着重考虑的问题［8］。1．结合教学目标，精选适宜的实验内容按照课堂教学与实验教学有机结合的原则，从知识点的系统性和整体性出发，并注意与GIS课程实习内容的差别，对理论知识和实验内容进行科学的分析和整合，确定实验教学内容，见表3［9］。表3中实验1、2借助多媒体完成;实验3、4、5借助计算机利用MapInfo软件完成。2．结合先进教学理念，巧妙设计实验教学方法在实验教学中，对于基础性内容，采用传输型教学模式与自主式教学模式相结合的方法。如地图的设色，课堂上通过大量阅读纸质和电子地图，结合教师的讲解，增强对地图色彩的感性认识;课下结合相关的内容搜集素材，自主完成地图的手工设色。对于理论知识在GIS系统中应用的内容，结合研究型教学模式，创设类似于科学研究的教学氛围，引导学生自主地发现问题、分析问题和解决问题，逐步完成整个实验内容［10］。如专题地图编制所涉及内容，设计大型实验，要求学生根据自己的知识积累搜集资料，撰写地图编制设计书，使用MapInfo软件完成整个专题图的制作。
三、结束语
地理信息科学概念范文5
关键词： GIS； 森林资源； 监测； 管理
一、地理信息系统的概念和特点
地理信息系统， 即GIS（ Geog raphic Information Sy stem） ， 是随着地理科学、计算机技术、遥感技术和信息科学的发展而发展起来的一个学科， 是一门集计算机科学、信息学、地理学等多门科学为一体的新兴学科， 它以地理空间数据库为研究对象， 在计算机软件和硬件支持下， 运用系统工程和信息科学的理论， 科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据， 以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统。
地理信息系统（ GIS） 特点是能把各种信息同地理位置和有关的视图结合起来， 并把地理学、几何学、计算机科学及各种应用对象、I nternet、多媒体技术及虚拟现实技术等融为一体， 利用计算机图形与数据库技术来采集、存储、编辑、显示、转换、分析和输出地理图形及其属性数据， 且可根据用户需要将这些信息图文并茂地输送给用户， 便于工程管理者对项目的分析管理、规划设计、检查验收等提供决策依据。
二、利用GIS技术对森林资源检测及管理管理
由于森林资源与生态环境具有功能上的多样性、形成周期的长期性、状态的动态性、森林成熟的不确定性、分布的广域性及空间结构性 ，使人类对森林的作用和功能的认识与研究处于简单、肤浅和初级的阶段和水平。长期以来，我国的森林资源经营管理都处于比较粗放的水平。常规的森林资源监测，从资源清查到数据整理成册，最后制定经营方案，需要的时间长，造成经营方案和现实情况不相符，这种滞后现象势必出现管理方案的不合理，甚至无法接受。利用GIS 就可以很好解决这一问题，及时掌握森林资源及有关因子的空间时序的变化特征，从而对症下药。目前GIS 在林业上的应用主要有如下的几个方面。
1、森林资源清查及各类林业专题图的编制
其具体内容包括森林资源清查和数据管理、制定森林经营决策方案、林业制图。通过“二类调查”获取森林资源数据，如小班档案及林相图等林业用图，以往这些工作要花费大量的时间、人力和财力才能完成，并且图面材料和小班数据库资料是分离的， 难以长期有效地重复利用。GIS 强大的空间数据分析和制图功能简化了林业专题图的制图工作，其经过收集整理、制图信息数字化，建立坐标投影和拓扑关系，编辑修改， 建立图形与属性的关联，最终完成多种林业专题图的编制， 达到了一次投人、多次产出的效果。它不仅可以为用户输出全要素森林资源信息图，而且可以根据用户需要分层输出各种专题图， 并且易于查询、更新和保存。这在林业生产实践中已有广泛的应用，如专题图绘制、统计计算、分析等工作，创造了良好的经济效益和社会效益。
2、森林资源基础信息管理与监测
其具体内容包括林业土地利用变化监测与管理、用于分析林分、树种、林种、蓄积等因子的空间分布、森林资源动态管理、林权、林种结构调整、龄组结构调整。森林的面积、蓄积、类型、林种、树种的结构和分布及变动情况等森林资源信息，过去只能从森林资源档案中的文字表格上了解情况，缺乏直观的空间数据反映，难以分析变化的空间分布规律， GIS 空间数据管理和分析功能弥补了这一不足，它以有效的数据组织形式进行数据库管理、更新、维护、检索查询，做到了图上动态管理和监测，并以多种方式输出决策所需的地理空间信息，应用资源数据的图形与数据库结合查询，分析了森林资源变化，并通过相关分析研究这种变化的空间分布规律以及对林业生产未来发展的影响，森林资源监测是为了迅速准确地预测森林资源的发展趋势，分析森林的分布、生长和发育，更真实、更直观地把握森林资源的状况及变化。
3、森林经营与林业工程规划管理
其具体内容包括采伐、抚育间伐、造林规划、速生丰产林、基地培育、封山育林等。GIS 借助其建立的数字地面模型， 结合土壤、气象和自然经济调查因子， 可以实现地形与造林类型的配准、叠置，直观逼真地显示地形地貌和造林现状， 反映造林后的林地空间分布。可以直接在图上进行林种改造等营林设计和规划工作，为林业规划、管理和决策提供科学依据。通过分析显示森林资源保护和开发利用适宜性图，然后通过空间迭代分析来获取森林资源的最优持续利用规划方案， 在时间和空间上有效地经营利用森林资源，为采取有效的造林工程措施提供了依据。
4、利用GIS对森林病虫害综合防治监测
地理信息系统应用于害虫综合治理领域，可为害虫综合治理研究提供新的途径和方法，在害虫综合治理领域，利用GIS并结合生物地理统计学可以进行害虫空间分布、空间相关分析、害虫发生动态的时空模拟和大尺度数据库管理等功能，其应用潜力十分巨大。在森林病虫害监测及控制领域，应用GIS 可以实现对森林病害、虫害发生规律、分布状况及控制程度动态监测及跟踪管理，能够克服工作的盲目性和被动性，做到心中有数，防治工作及时。
5、利用GIS技术对林火监测及预测预报
其具体内容包括林火信息管理、林火扑救指挥和实时监测、林火的预测预报、林火设施的布局分析等。利用GIS 技术可进行林区信息管理， 防火点建设规划， 提供林火扑救辅助决策，较大程度提高了灭火效率， 减少经济损失同时比较准确评估由火灾造成的经济损失。实现了火点智能定位、火场信息查询、辅助决策指挥和历史档案查询与分析，促进了森林防火辅助决策指挥的技术革新。
6、GIS技术对林业其它方面的监测
可以应用卫星图像、航空照片等遥感数据和统计数据快捷准确地显示森林景观的动态变化，同时根据现有数据建立数学模型从而能在决策前而不是实施后显示出不同管理措施和经营方案的效果，预测灾害因子对森林景观的影响，为管理者提供决策方案。此外， GIS 还将会在野生动物管理、林区综合开发管理、林政管理、林区人口管理及林区建设管理方面发挥难以估量的作用 。
结束语
资源和环境是人类赖以生存发展的物质基础，随着国民经济的迅速发展，对资源和环境的需求越来越高，用高新技术加强森林资源管理已经成为迫切的需要。在协调经济发展和环境保护上，在保持区域可持续发展等重要问题上，GIS 系统已成为不可缺少的支撑技术，应用前景极其广阔，有着深远的社会效益和巨大的经济效益 。
参考文献：
[1] 张美青， 徐冠华. 华北地区森林动态监测专家系统的研究[ A] . 再生资源遥感研究[ C] . 中国林业出版社， 1990， 157- 162.
地理信息科学概念范文6
关键词：GIS教学；民族师范院校；地理专业；产学研；改革
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1003-4374（2016）06-0054-03
地理信息系统（Geo-Information system）既是师范院校的一个专业（地理信息科学），也是现代地理学发展的一门延伸交叉技术[1]。我国现有160余所高校开设该专业，随着国家信息产业化的发展以及国内从事GIS开发的高科技企业的增多，GIS产业发展潜力巨大。GIS与地理学关系紧密，是计算机时代下地理学的新发展，是信息化的地理学，将地理地物计算机化后输入数据库，再把数据库的内容反映到电子地图上，可将传统地理信息应用到信息科技设备系统中去的数据库技术[2]。地理学为GIS提供了有关空间分析的基本方法，是GIS的基础理论依托；GIS也为地理问题的解决提供了信息时代的技术手段。因此，师范院校的地理教育专业中开设GIS相关课程成为必然。
阿坝师范学院（以下简称“学院”）为灾后重建学校，2006年秋才创办地理教育专业。目前虽师资还较薄弱，但始终注重理论与实践并重，除了必要的实验实习外，还开设了计算机以及GIS相关课程。由于学院地理教育是专科办学为主的特点及学生是文理兼收，因此数学、计算机、专业课基础等起点有所差异。在近几年的教学实践中，学生普遍反映学习GIS理论、操作软件困难和学习枯燥等问题。为此，笔者针对地理教育专业GIS课程的教学模式、组织学习实践、课程考核等方式进行初步研判，以不断提高学生的学习GIS兴趣以及实际操作能力。
1 民族师范院校地理教育专业的GIS教学
面对就业竞争压力，高校地理学教育在保持传统的基础上必须创新。措施之一就是在地理科学与计算机科学的框架下，构建地理学教学新体系[3]。GIS是地理学发展的前沿，是高校教育新常态下的必然选择，也是传统地理学复兴的一把钥匙[4]。阿坝师范学院作为一所川西民族地区的师范院校，由于学校地理位置偏僻、信息相对闭塞、管理经验相对落后等条件所限，目前我学院地理专业的GIS教学有以下几个特点：
1.1 学生专业基础不同
地理信息科学专业不仅要求学生既具有地理学的专业基础知识，如自然地理学、中国地理、地图学、大地测量学；还要有过硬的计算机技术知识，如数据结构、网络技术、数据库技术、计算机地图制图等知识；同时对数学基础、建模水平要求也较高。而非GIS专业的同学显然计算机水平没这么扎实，尤其对于地理教育专业学生而言。阿坝师范学院地理专业文理兼收，每年招生的文理生比例达到了5：1，男生女生比例可以（删除可以）达到1：3，以女生居多。这样也出现了学生的整体数学和计算机基础较差的现状；通过几年调查显示，大部分学生的计算机水平只达到国家一级，只有不超过5%的同学可以拿到了计算机国家二级证书。这与开设计算机课程不多有关，目前只开设了计算机基础课和C语言课程，导致了学生继续学习计算机相关课程的动力不够，学生对GIS中的数据结构、数据库组织架构等知识知之甚少，缺乏共鸣。故学生上课学习出现走神、无聊等现象。
1.2 R到逃目标不同
学科定位决定了师生对学科知识的理解和应用。地理信息科学专业主要要求学生掌握地理信息系统、地图学、测绘及遥感技术等方面的基本技能，参加相关GIS研究和技术开发方面的基本实训、比赛训练，具备地理信息采集与处理、系统设计与开发的基本技能及初步的研究和管理能力。而阿坝师院学院地理教育专业立足民族地区人才培养的实际，要求学生掌握地理及其相关学科基础理论和基本知识，掌握地理调查、定量观测、实验综合分析方法及了解地理信息系统技术、现代教育理论和基本教育技能，熟悉中学地理教材，成为适应现代教育发展，具有教学科研能力的中小学地理教师。
1.3 GIS学科建设薄弱
学院地理专业从事GIS研究应用的教师还很少，加之偏重于理论研究，实际研究相对不够，产学研不能很好得结合。GIS涉及到从现实地物到数字数据的抽象过程[5]，尤其是GIS概论课，围绕着空间数据结构、拓扑编码、空间分析等基本算法和原理，内容尤其抽象。由于学院学生学识基础较薄弱，导致学生觉得教学内容乏味、枯燥、深奥、难以理解等问题，学习困难。在对ARCGIS、MAPINFO等软件的学习操作中，很多学生都是第一次接触GIS体系，课程教学学生处于被动接受的状态，不能很好的透彻理解GIS理论，GIS上机实践更是难上加难，很多学生萌发了退缩的念头，主观能动性不足，严重影响教学进度和质量。
2 民族地区师范院校地理教育专业GIS教学的发展建议
对于非GIS专业的学习者而言，GIS知识入门非常重要，为今后有计划的实践应用打基础。地理教育专业中的GIS课程设置不可或缺。怎样提高地理教育专业学生学习GIS的兴趣和主动性？笔者就GIS课程的教学内容组织、教学模式、实验室发展等因子进行了探讨。
2.1 灵活多样的教学形式
问卷调查显示，91%的同学都认为GIS课程的开设很有必要。无论对专业建设发展还是对教师素质发展都有很大帮助。同时，几乎100%的同学反应教学内容单一、苦涩难懂。如何把晦涩的GIS理论讲得通俗易懂，提高学生学习动力，是教学改进的目标。为此，笔者首先重新组织教学内容顺序和精简教学内容。选用教材是黄杏元老师主编的《地理信息系统概论》，其对于专科地理教育专业学生而言稍显困难。比如在讲绪论部分时，为了更好的让同学们接受和理解GIS，可把教学内容分为为什么是GIS；GIS有哪几部分组成；GIS能干什么；如何实现GIS；GIS历史渊源等几部分知识块，这样教学效果比原来要强很多。由于本书涉及很多数据库知识，而学生几乎没有这方面基础，故在讲课时只讲解数据库的个别概念和语法涵义，尤其是在上机操作中要用到的语法。
采用灵活多变的教学形式，可以提高课堂效率[6]。例如采用与实际生活相关的实例来举证GIS的应用。利用谷歌地图等软件来查找阿坝师院位置、路径查询等方式来让学生切实感受到电子地图开发的功能和价值。结合教师个人工作经历以及科研项目，介绍一些GIS应用案例，GIS系统开发的过程，使学生切实体会到GIS的功能和宏观把握。通过开展小组讨论式教学，加强学生自我学习能力的培养。通过论坛学习、答疑平台交流等方式，让学生分小组去完成每周的GIS作业，激发学生学习的兴趣。
2.2 更新完善实验室教学条件，建立适宜的实践教学体系
GIS是一门实践性很强的技术。为了更好地提高学生理解和应用能力，在学院的关心支持下，地理专业建立了GIS实验室（机房），以更有助于学生学习了解GIS软件的操作和应用，提高动手能力。通过这几年对地理信息系统实验室的持续建设，初步构建了一个地理信息系统实践教学平台，为地理教育人才培养模式添加了新的内涵，对地理教育专业学生将地理知识与现代先进技术结合的技能的掌握发挥了重要作用。在GIS实验课程的设计方面，强调实验教学紧扣理论教学实践，主要开设的实验项目如下。
2.3 调整课程学习评价标准
以《地理信息系统概论》为例，在保证课程教学质量的同时，结合学生实际特点设定合理的课程学习评价标准，更好地达到教学大纲要求。针对学生GIS理论基础薄弱，相关基础课程，如数据库技术、C语言等课程开设少的实际，本门课程制定了以淡化理论算法，强化上机操作能力和分析能力培养为内涵的课程学习评价体系。将期末上机考试成绩占课程总成绩的比例定为60%，平时学习成绩（包含考勤、上课表现、期中理论知识测验成绩）占课程总成绩的比例定为40%。其中理论知识测验除了检验学过的基本概念的理解之外，还设计了上机案例操作分析等知识点。这样学生既了解了GIS相关理论也学到了一些GIS软件的操作技能。
2.4 与企业合办合建GIS实验室
在未来几年的本科教学中，计划在大二下学期分两个侧重方向：一个侧重于师范教育；一个侧重于技术应用。为了提高教学质量，以企业（社会）需求为导向，培养多层次的实用性GIS人才，积极争取与全国知名的武大吉奥信息技术有限公司共同建立“武大吉奥GIS实验室”，借力武大吉奥的MAPGIS软件以及强大的技术支持建设实验室建设。通过实验室的建设，提高教学质量，增强学生的二次开发能力，逐步完善从人才需求、人才培养、人才服务、就业、职业提升、到产业促进的循环发展，并为争取地方科研项目打下坚实基础。为保障GIS实验室教学与科研工作的顺利进行，积极促进科技成果的应用，学院将充分利用武大吉奥公司提供的系列技术服务支持。此外，派师生到武大吉奥参加吉奥之星系列软件的使用和二次开发培训；安排教师承接有类似应用项目，协助指导项目开发实施；每学年择优安排2～3名优秀学生到武大吉奥公司实习，以便接触实际的社会工作环境，将学校的理论知识与企业的实践相结合，更好的完成学校到企业的过渡。
2.5 加大师资队伍建设，推进产学研相结合
加大师资建设投入，成立一支专业素质较高、教学经验丰富的专业队伍。围绕特色专业建设需要，积极创造教师的学习交流机会，不断扩充老师的专业视野和技能，建设一支以学术带头人为骨干，教学和科研综合水平高、结构合理的教师队伍。鼓励教师根据教育培养目标积极开展有针对性的教学科研。鉴于GIS实践性很强特点，教学中要做到“四懂三会”（懂原理、懂构造、懂性能、懂用途、会操作、会保养、会排除基本故障），且要有较强的责任心，积极参与到设备的管理工作中去，真正做到实验室硬件设备与“软件”管理及使用相配套。借助国家藏羌彝文化产业走廊战略建设机遇，坚持课题研究服务地方经济为主策略，利用实验室科研条件研究该走廊的自然灾害防治、长江上游植被变迁历史地理、土地利用规划、旅游地理建设等方面等科研内容，带动师生科研教学的更好开展，并为这一地区发展提供科学的参考依据，服务地方经济，把民族地区的资源优势化为产业优势。
3 小结
GIS科学在现代地理学教育中具有重要的理论应用、实践价值，在用型新人才培养模式下，开设GIS相关课程对于师范院校地理专业学生非常重要。为了适应新时期新常态下人才培养的需要，学院将在坚持做好地理教育专业的师范性特色教育的同时，加大前沿技术的学习和实践，更好地承载四川民族地区教师培养培训、地区发展等重大任务。
参考文献：
[1]黄杏元.地理信息系统概论[M].北京：高等教育出版社，2012：21-28.
[2]张加龙.林业院校非地理信息系统专业GIS教学的探讨[J]中国林业教育，2004，31（3）：60～65.
[3]邬伦，刘瑜，毛善君.GIS专业本科教学探讨――北京大学教学实例[J].地理信息世界，2004，2（2）：27～30.
[4]陈优良，王兆茹，邹凤琼.以需求为导向的GIS专业人才培养模式[J].地理空间信息，2010，8（3）：141～143.
