前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的地理信息系统原理课程实验设计原则，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
摘要:本文为探讨课程实验设置，对课程性质、教学目标和常见的误区进行了分析，论述了设计的一般原则和专用原则，得出设计的总体目标，对实验设置有实际指导价值。
关键词:地理信息系统;实验;原则
地理信息系统原理课程有较强的理论性和技术性，其理论抽象，技术复杂，难以理解，不便掌握，成为课程教学的难点。因此通过科学的实验项目与内容设计，让理论与实践结合，是不二之选，而实验设计的原则与方法则是首先要考虑的。
1课程性质
地理信息系统学科是融地理科学、计算机、遥感和地图学于一体的边缘学科，是“用于回答地理学问题的艺术、科学、工程和技术”的统称[1]。它首先是一个信息系统，只是数据管理的难度高于一般系统；它既是一门多学科交叉学科，还是一门技术性很强的学科，虽外观表现为计算机软硬件，内涵却是数据的流动；兼具工具、资源和学科三大属性，它有以空间操作和分析专业提供空间问题答案的工具属性，以整合多源数据与资源体现资源性，而学科属性则是指其相对独特的研究对象和技术体系，并正在逐步地发展为关于地理空间信息处理的专门技术、服务和科学等。地理信息系统原理课程是地理信息科学、测绘科学与技术、遥感科学与技术及相关专业的入门课程，也是学生的第一门专业主干核心课程，担负学科导论的作用。故课程具有理论性、技术性、实践性、综合性、先导性，它是确定教学目标、教学内容和教学方式的前提。
2实验教学要求
2.1总体教学目标
作为入门基础课程，旨在通过本课程的学习，让学生树立正确的空间认知观，了解数据采集规范，掌握数据输入、处理技术，熟悉基本空间分析和建模分析方法，明确GIS技术与专业应用的结合手段，提高解决实际问题的能力，学会平台软件的使用。具体教学内容可划分为基本理论、系统技术和应用方法三大模块。基本理论包括基本概念、信息传播理论、空间定位基础、空间分析理论及学科发展等，技术系统涵盖系统配置、数据结构、输入输出系统、空间数据管理、用户界面和支撑软件操作等，应用方法涉及专题分析模型、系统设计、各类技术手段及实际问题与技术的结合方法等，它们以知识的逻辑结构，形成相对固定的教学顺序。而伴随着地理信息科学的推广，将有更多创新的理论、思路、技术和实用模型被充实进来。课程教学目标可分为了解、理解、掌握三个层次，而课程学习中需深入理解和掌握的内容较多。概念多而严密，须加以深刻理解，并区分与日常生活和相关学科概念的内涵异同；其理论是学科的支撑，是地理信息科学的基石，恰恰是陌生的；技术系统———功能实现，杂乱、抽象、技术性强；应用方法，缺少思路，难以捉摸，难与具体决策结合；即使于了解层面，也需了然于胸，否则影响后续教学。既要求宏观体系的把握，又要细节的理会。综上所述，本课程教学具有任务重、类型多样、涉猎面广、知识点丰富、知识体系庞杂等特点，构成大一统的内容体系。教学过程表现出内容“虚”，理解难，基础内容多，要求学生基础全面、学习能力强，成为了教学的难点。化解以上问题，常辅以阅读材料、使用相关教学法和实验等手段。
2.2实验设置问题
有学者通过社会需求、教与学三个方面的分析，对理工科的教学方法进行研究，提出引导高校理工科学生“应用创新”的授课方法和手段，从而将教学落实到“实处”，成为有影响的教改思想。也有学者提出立体化教学方法、问题教学法等，皆为多手段并用，让学生充分参与，亲自动手。而随着地理信息科学的出现，有研究者提出针对地理信息科学方法论的教学机制，建立了地理信息本体论、科学方法、技术方法及创新机制与策略的教学体系，同样强调创新。前述方法中最突出的要求就是理论与实践结合。在教学过程中设立课程实验，这已是通行的方法。实验所用软件有MapInfo、ArcView、ArcGIS等等，它们虽有所差异，但都是成熟的支撑平台，均能满足课程需要。但现有实验存在针对软件功能而设置的问题[2-3]，如设立初识软件、数字化、数据库管理、数据操作、空间分析、制图等实验，重心是软件操作和功能实现，其实是一种验证实验，虽然对理解教学内容似乎起到一定作用，但往往目的并不突出，与理论教学和知识体系结合不紧密，并非针对课程，无法达到以实验巩固、化解知识的目标，突显教学目标和实验设计的矛盾。因此实验设置的目标就必须针对课程内容、教学目标和实验存在的问题展开，以此探讨设计原则。
3实验设计的原则
3.1一般原则
这是所有实验设置必须遵守的共同原则。首先是科学可行性原则。原理、方法、材料和结果要满足科学性，符合客观规律，不违背基本知识、基本原理，逻辑正确。做到实验目的明确、原理正确、手段恰当。其次是对照性原则。通过对照实验的设计消除无关变量影响，必须严格控制，要平衡和消除无关变量对实验结果的影响。再次是可重复性原则。实验都必须能够重复，这是可靠性的标志，也就是在相同实验条件下必须做多次独立重复实验，避免偶然性，提高试验可靠程度，要求控制实验条件、实验变量下重复实验，消除无关条件的干扰。还有就是最经济原则。不论什么实验，都有它的最优选择方案，这包括在资源的使用及时间的损耗上，可用产出和投入的比值来衡量，不可超越所拥有的实验条件。此外还有随机性原则。即研究样本可以从总体中任意抽取[4]。而平衡原则、弹性原则也是需要遵循的。
3.2专有原则
除通用原则外，结合课程特点还应该有需要遵守的专门原则。理论性原则。这是针对课程全新晦涩的理论和易混的概念，要求实验服务于理论，实验结论落实于理论、原理，而非别处，以实验加深对理论的理解。操作性原则。服务于技术操作功能，突出系统的基本功能和应用功能，便于学生对知识体系的把握。应用性原则。服务于应用，与方法结合，锻炼学生解决实际问题的能力。融合性原则。基于边缘交叉的学科性质，适当扩充，顾及其他，让学生扩大知识面。总之要服务于教学目标。实验内容设置应包含训练、综合、分析和验证多类别。具体的实验设计涉及实验目的、实验内容、方案设计等，宜展开后续研究。
4总结
课程内容决定教学目标和方式，科学合理地设置实验能提升效能，而设置依赖于设计原则。一个切实可行的原则，能巩固所学，拓展知识，提升能力，为达成教学目标起事半功倍的作用。这些原则进一步提升为设计的总体目标———就是以实验辅助教学，不让实验喧宾夺主，不让实验流于形式，不以软件操作冲淡教学目标。
作者:王兆华 单位:苏州科技大学环境科学与工程学院