河北地质大学，土地科学与空间规划学院，河北 石家庄

收稿日期：2023年12月4日；录用日期：2024年1月3日；发布日期：2024年1月10日

摘要

针对传统自然地理学教学与GIS学科内容结合程度不高的问题，本研究引入专题项目制教学方式，根据GIS专业特性，结合自然地理学主要内容，设计不同专题，加强过程考核机制，设置“课题探索–课题确定–大纲撰写–初稿撰写–初稿修订–终稿确定–汇报答辩”一系列专题论文撰写和讨论环节，增强学生的团队协作与实践能力，对地理信息科学专业自然地理学教学提供一定参考。

关键词

自然地理学，专题实践，GIS，教学改革

Teaching Reform and Practice of Physical Geography in GIS Major

Baoni Xie, Zhanfei Qin, Xudong Wu, Wei Li, Ji Zhu

School of Land Science and Space Planning, Hebei Geo University, Shijiazhuang Hebei

Received: Dec. 4^th, 2023; accepted: Jan. 3^rd, 2024; published: Jan. 10^th, 2024

ABSTRACT

Given the limited connection between traditional physical geography and GIS major, this study introduces a teaching reform known as thematic projects. By designing various topics that align with the characteristics of GIS and the main contents of physical geography, while also strengthening the process assessment mechanism, we aim to enhance students’ teamwork and practical abilities. A series of thematic paper writing and discussion sessions are established, following a topic exploration, identification, outline development, initial draft composition and revision, final draft, presentation. This approach provides valuable insights for teaching physical geography to geographical information science majors.

Keywords:Physical Geography, Special Subject, GIS, Teaching Reform

Copyright © 2024 by author(s) and Hans Publishers Inc.

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1. 引言

地理信息科学是集成地理学、信息科学、遥感和全球导航定位技术的一门交叉学科专业，在人工智能全球化背景下，要求学生掌握数学、测绘、遥感、信息等相关学科的专业知识 [1] 。自然地理学是地理信息科学专业的专业基础课，该课程知识面宽、综合性和交叉性较强，涉及知识庞杂且多样，对学生和教师的专业素养要求较高 [2] [3] 。

传统自然地理学教学更注重对基础课程知识的培养，实践教学环节较为薄弱，课堂教学仍以灌输模式为主，教学内容脱离前沿 [4] 。然而随着全球化的发展，如何培养学生实践能力已成为自然地理学亟需探讨的问题之一 [5] [6] ，本研究将理论与实践相结合，结合GIS专业自身特点，融合GIS技术和自然地理学基础知识，探究自然地理学教学改革，以期为自然地理学教学改革提供教学案例。

2. 课程改革实践研究

2.1. 课程目标

根据应用型人才培养要求，本课程教学主要以引导学生熟悉地球表层的自然地理环境为主，分别从自然地理学包括的范围出发，主要对地球、大气圈、海洋和陆地水、土壤和生态系统进行讲解，使学生既了解自然地理学的基本内容和理论又树立环境保护与可持续的发展观，课程目标与对应的毕业要求见表1所示。

表1. 课程目标对毕业要求的支撑关系

2.2. 专题实践教学改革

《自然地理学》是地理信息科学专业的专业基础课，在教学方法上，针对上学期综合分析教学不足的情况，在课堂上积极与学生互动，设置专题实践内容，采用分组教学，根据专业和学生个体差异，开展自然地理专题研究，克服以往教学过程中教学知识与专业和实际内容联系不紧密的不足，提高学生在教学过程中的参与度、自我学习及团队协作能力，专题实践选题见表2。

表2. 专题实践选题

2.3. 课程考核方式与成绩评定办法

本课程以期末考试成绩和平时成绩进行综合评定达成度，平时成绩和期末考试成绩各占50%，其中，平时成绩包括课堂考勤、作业、视频学习、主题讨论、课程专题作业等；期末考试为笔试。平时成绩考核内容与所占比例详见下表3。

表3. 本课程平时成绩构成表

3. 教学改革成效分析

3.1. 专题教学改革成效

本课程专题改革中，结合GIS专业具体情况，所设专题均需用到GIS技术或理论，以专题4为例，学生根据生源地进行分组，将专业所学运用到本课程，从时空变化角度探讨各自家乡近40年来的自然或人文地理环境变化。所选主体主要涉及自然地理学中大气圈、水圈、生物圈、土壤圈及人地交互系统，在具体教学过程中，每3~5人一组，共计19个小组，设置“课题探索–课题确定–大纲撰写–初稿撰写–初稿修订–终稿确定–汇报答辩”共7个环节，保证每个小组撰写的研究报告至少有3次以上的修改。在最终教学中，学生通过兴趣选择了气溶胶遥感监测PM_2.5、房地产价格、交通运输、城市绿地、旅游景观、人口结构、人口质量、人口老龄化、地貌类型、SO₂排放等各种自然和人文要素时空变化情况。以气溶胶遥感监测PM_2.5为例，学生通过对气溶胶遥感产品的分析，发现邢台市2005~2010年空气质量较好，2015年空气质量最差，尤其是在东部地区，2016年开展清洁能源等相关治理措施，空气质量有所好转。通过这样的课程设置，一方面锻炼了学生发现问题、分析问题以及研究问题的能力，同时也加强了学生间的交流，锻炼了学生的团队合作能力，此外学生的写作能力也得到有力锻炼，学生对所学专业能解决什么专业问题也有更进一步的了解，进一步增强了学生的专业认同性。

3.2. 课程达成度效果分析

全专业平均课程目标达成度约为0.77，其中6.76%的学生达成度达0.9以上，36.49%的学生达成度在0.8~0.9之间，44.59%的学生达成度在0.7~0.8之间，8.11%的学生达成度在0.6~0.7之间，4.05%的学生达成度在0.60以下。课程目标1达成度最高为0.89，课程目标3的达成度为0.83，课程目标2的达成度为0.62，三个课程目标达成度均高于0.6，总体来说，本门课程基本达到了预期目标。

课程目标1由期末考试的单项选择题和平时课后作业构成，主要考查学生对自然地理学基础理论和基本方法的掌握能力。经课程目标1达成度计算，全班平均课程目标1达成度约为0.89，63.51%的学生达成度达0.9以上，32.43%的学生达成度在0.8~0.9之间，4.05%的学生达成度在0.6以下。总体来看得分相对较高，说明学生对自然地理学基础知识的掌握较好。

课程目标2由期末考试的名词解释和简答题重点支撑，主要考查学生对自然地理学知识的掌握能力和灵活运用能力。经课程目标2达成度计算，专业平均课程目标2达成度约为0.62，5.41%的学生达成度达0.9以上，14.86%的学生达成度在0.8~0.9之间，12.16%的学生达成度在0.7~0.8之间，20.27%的学生达成度在0.6~0.7之间，47.30%的学生达成度在0.6以下。从考核结果来看，学生在这部分得分结果分散，表明学生对自然地理学知识的灵活运用能力差异较明显，进一步分析发现，学生失分较多主要为简答题中的地球表面特征和气候在土壤形成中的作用两个题目，在今后的教学工作中，应对这部分内容进行重点讲解，达到更好的学习效果。

课程目标3由期末考试的综合分析题和专题教学重点支撑，主要考查学生对自然地理学知识的实际综合运用能力。经课程目标3达成度计算，全班平均课程目标3达成度约为0.83，8.11%的学生达成度在0.6~0.7之间，72.97%的学生达成度在0.8~0.9之间，14.86%的学生达成度在0.7~0.8之间，4.05%的学生达成度在0.6以下。从考核结果来看，该目标总体得分中高，达成度较好。

3.3. 持续改进措施

在教学内容和教法方面，今后应更加注重学生分析问题和解决问题能力的培养以及对知识点的有效记忆方法的传授，更加注重理论与现实的结合，充分调动学生的积极性。在进行课程专题作业辅导过程中，发现学生对于专业报告写作方面能力不足，比如还停留在之前写实验报告行文风格方面，将所有过程数据简单截图放到专题报告中、对结果图表不进行分析、格式混乱等问题，今后应加强专题报告撰写的教学改革。

4. 结论

本研究针对传统地理信息科学专业自然地理学教学不足，引入专题实践研究，设计开发融合专业技术与自然地理的专题教学，实现了自然地理学实践与GIS专业紧密结合，有效解决了传统教学过程中教学模式单一、学生教学过程参与度不强、学习动力不强等问题，提高了本专业学生自我学习能力及团队协作能力。

基金项目

本文系“河北地质大学2022年度研究生课程建设与教育教学改革研究项目——基于OBE-PBL模式的GIS空间分析课程教学改革研究(YJGX2022010)”和“河北地质大学教学改革研究与实践项目——地理信息科学一流专业建设思路与措施(2021J11)”基金资助。

文章引用

谢宝妮,秦占飞,吴旭东,李 炜,朱 骥. GIS专业自然地理学教学改革与实践
Teaching Reform and Practice of Physical Geography in GIS Major[J]. 教育进展, 2024, 14(01): 187-191. https://doi.org/10.12677/AE.2024.141030

参考文献