地理信息系统应用课程整体教学设计

1、地理信息系统应用课程整体教学设计2012年3月课程设置说明一、课程的教育目标通过本课程资源库的学习和训练，使学生、企业新员工和社会爱好者具备以下知识能力素质：（1）知识目标课程知识点的学习应围绕如何提高学生四方面知识技能来展开。即能制图、会加工数据、懂得如何利用地理信息数据开展问题的分析以及熟练使用一款或多款地理信息系统软件操作平台。如图1图1 四项基本知识学习内容（2）能力目标通过实验、观察、操作、分析等环节培养学生的软件操作能力、合情推理能力、实践能力及创新精神，提高他们的职业能力。培养学生自学能力、软硬件工具应用能力（如测绘仪器的使用，地理信息软件平台工具的操作）、技术文件写作表达能力、

2、沟通与团队协作能力等方法能力与社会能力，具备较强的工作能力、知识迁移应用能力，具有终身学习的精神和可持续发展能力。（3）素质目标激发学生对专业的“好奇心，求知欲”；营造民主和谐的课堂气氛，提倡成功体验教学；培养严谨求实的专业从业素养。养成诚信、敬业、科学、严谨的工作态度和较强的法律法规、安全、质量、效率、保密及环保意识，具有良好的职业道德素质。二、课程的性质与作用地理信息系统应用是工程测量专业的核心主干专业课程之一，也可以作为地理信息系统与地图制图专业、国土资源管理专业、摄影测量专业等其它专业的必修或选修课程。它是一门基于职业和工作分析，以工作为导向，以完成地理信息行业工作中涉及到得多个工作项

3、目为目标，将地理信息系统应用技术有机融合、理论与实践一体化、综合性与实践性较强的专业技术课程。本课程的主要任务是帮助学生具备从事地理信息数据生产、编辑、管理、分析及行业应用的工作能力。本课程与其它课程的关系见表1.表1 本课程与其它课程的关系序号前置课程名称开课学期与本课程教学的关系1地图学1地图学是研究地图的理论、编制技术与应用方法的科学,是一门研究以地图图形反映与揭示各种自然和社会现象空间分布、相互联系及动态变化的科学、技术与艺术相结合的科学。地图学的学习为地理信息系统应用课程中了解地物的地理意义、开展专题地图的制作以及地理信息分析成果的输出提供了理论准备。2测量学2测量学是研究三维空间物

4、体的形状、大小、位置、方向及其分布的科学，是一门实践性很强的技术基础课。在地理信息系统中，空间数据的采集一般是通过测绘、摄影测量、遥感技术和 GPS 等手段获得的，因此，测量学课程的学习内容是 GIS 获得数据的首要手段。3测绘工程CAD2CAD系统是使用计算机技术来辅助设计人员进行设计，以提高设计的自动化程度，节省人力和时间的一种计算机系统。该课程的讲授将帮助学生掌握几何图形的编辑和绘制，这对于后期在地理信息系统软件平台上开展数据生产、加工提供了软件操作的技能准备。4企业实习3通过企业实践，学生开始接触实际生产单位的操作流程，了解行业工作中的主要内容，生产工作的要求等，逐步建立起一种职业素养

5、。可以有效帮助后期课程内容与生产实际的联系。5卫星定位技术与应用4遥感（RS）是利用遥感器来探测远处物体性质，它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理，识别各类地物。全球定位系统(GPS)是具有在海陆空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。RS、GPS是地理信息系统获取空间数据的重要来源6遥感原理与应用4序号同期课程名称开课学期与本课程教学的关系1工程测量5两门课程是现代测量技术应用能力的体现，两门课程的教学提高了学生通过测绘获取GIS数据来源的手段和能力，反之，地理信息系统应用课程教学也为两门课程中关于数据编辑、数据管理及成果输出等工作内容提供了技术手段。2数字摄影测量5

6、3专业计算机制图5这门课程是针对测绘工作中常用的软件操作工作进行详细讲解的一门以实践为主的课程。例如讲解CASS,3DMAX等。这些软件的讲解需要地理信息系统应用课程中所阐释的一些基本数据管理思想。同时也为地理信息系统应用软件与这些专业软件如何互通互用提供了比较的平台。序号后置课程名称开课学期与本课程教学的关系1半年期的企业顶岗实习6该部分教学是学生完成学校学分学习后，在正式参加企业工作前的一段热身训练。通过实习学生充分了解了企业工作要求；通过顶岗实习，学生也系统总结了学校课程学习的成果，发现不足，适时改进。这其中也包括对地理信息系统应用课程教学的回顾。三、课程的开发理念与思路1课程的开发理念

7、地理信息系统应用课程资源库整体设计阶段，其开发理念强调以下几个方面：（1）资源库成果应始终保持简洁、实用、方便用的特点。即实现教师容易教课程、学生容易理解课程知识难点、企业新员工方便找到问题解决方案、社会学习者容易入门。（2）坚持“学校企业”联合开发的理念。服务高职教育发展的资源库，其中一大特色即是在内容的建设上要体现出行业的声音和企业参与的声音。在本次建设中我们广泛邀请了行业中有影响的企业来共同参与。这种做法一方面保证了职业特色，体现了职业知识的完整性，另一方面也保证了我们基于资源库的人才培养模式与企业人才培养保持同步；（3）坚持共同建设的原则。本次课程资源库建设，扬州环境资源职业技术学院是

8、牵头组织方，为了更好的体现当下高职院校GIS课程教学的最高水平，组织方广泛邀请了全国多所高职院校共同参与建设，交流各自院校的教学方法，教学手段，探讨教学中的成果与收获，然后将这些教学经验进行完善整理后反映到我们的资源库成果中，从而保证我们的资源库建设成果能真正反映全国的高职GIS技术教育的水平；（4）做到大众需要。受制于发展历史，发展区域条件以及发展条件的限制。当下全国各类高职院校的发展水平参次不齐。为了保证资源库的建设成果能符合大多数院校的软硬件发展水平的需要，我们对资源库的知识框架设计、内容的选题以及案例的选取都进行了精心的组织与安排，以保证我们的内容成果能真正符合用户需要。（5）做到“傻

9、瓜”化学习。地理信息系统是一门集计算机技术、遥感技术及测量技术于一体的综合学科。在课程学习中，知识点抽象且不易理解。知识的教与学都存在很大困难。本次课程资源库在设计之初，对整门课程中的知识难点进行了梳理，对于难点部分，资源库中将会提供素材案例、技术难点阐释动画、讲解视频等资料，以帮助教学者和学习者。把知识点讲明白，讲透。（6）动态建设。一方面，本次资源库一期建设时限较短，这在一定程度上限制了资源库知识的完整收集；另一方面，教育部在开展本次专业资源库建设的过程中强调了“多期制、动态更新”的原则，因此，我们在一期建设之初要做到：知识框架要完整合理，但是在内容的建设上，不求全，但对已建设部分在质量上

10、要做到精益求精。对于未建设部分，以及随着行业发展后要更新的部分，以后可以持续更新使用。2.课程的开发思路与实践课程的开发I 解决地理信息系统应用课程在整个专业人才培养中的定位表2 工程测量专业就业面向的岗位群专业技术定位专业培养目标：掌握现代测量基本理论和方法、测量仪器操作、空间数据采集处理和计算机绘图等基本技能，能在相关部门从事国家基础测绘、城市测绘、房地产测量、矿山测量、路桥测量、摄影测量数据处理及建筑施工测量等工作的高素质接纳能够型专门人才。就业面向的主要工作岗位（群）：现实与将来岗位1 就业岗位群专业测量单位、规划设计单位、建筑单位、房地产测量公司、各行业测绘相关部门的一线测绘技术及技

11、术管理岗位群。2 岗位要求掌握经纬仪、水准仪、全站仪、GPS等测量一起的使用和保养；掌握大比例尺地形图、地籍图等图件数字化测图的理论和方法；掌握遥感数据和摄影测量数据处理的理论和方法；掌握图形图像信息处理、空间数据处理、更新和管理的理论和方法；掌握工程建设中的相关测绘技术。从实际工作向“典型工作”转换，构建职业知识能力素质结构图专业能力教学环节知识地图测绘能力理论教学课程实验实习综合训练地图学测量学测绘工程CAD专业计算机制图工程测绘能力理论教学课程实验实习综合训练控制测量卫星定位技术与应用工程测量房地产测绘与管理能力理论教学课程实验实习综合训练测量学控制测量地籍与房产测量卫星定位技术与应用现

12、代测绘技术应用能力理论教学课程实验实习综合训练卫星定位技术与应用数字摄影测量遥感原理及应用地理信息数据的采集处理能力理论教学课程实验实习综合训练测绘工程CAD专业计算机制图地理信息系统课程内学习情景及学习项目的设计典型工作任务一级学习情境二级学习情境学时GIS基础知识（1）什么是地理信息系统2（2）常用GIS软件介绍2地理信息数据生产一、空间数据采集（1）能选择合适的地理信息数据源2（2）地理信息的分类与编码如何进行2（3）如何对纸质地图进行扫描矢量化信息提取2（4）如何开展GIS数据的质量分析与评价2（5）如何开展属性数据的采集2二、空间数据处理（6）如何对地图数据进行几何校正和配准，并根据

13、需要进行投影变换；2（7）误差或错误的检查与编辑2（8）如何实现对不同图像之间的转换和融合，裁剪等2（9）能开展相邻图幅的拼接2（10）如何实现不同数据格式的转换（包括矢量矢量、矢量栅格）2（11）如何开展相邻图幅的矢量数据接边处理2（12）如何对矢量数据进行编辑处理，并构建拓扑关系2（13）如何开展GIS数据的空间插值处理2（14）如何对矢量数据和栅格数据进行压缩处理2三、空间数据管理（15）如何选择合适的管理模式对空间数据进行合理的组织；2（16）如何完成某一研究区的空间数据库设计；4（17）如何利用GIS软件平台和数据库管理软件，完成空间数据的入库；4地理信息数据分析四、空间数据查询与分

14、析（18）如何运用网络分析方法解决最佳路径的选择和资源配置问题；4（19）如何运用数字高程模型与数字地型分析方法完成数字地型模拟、通视分析、填挖方量计算等；4（20）如何运用统计分析方法解决地区人口、经济、资源等分布统计问题；4（21）如何利用GIS技术服务于水资源管理；4（22）如何利用GIS和RS技术，实现土地资源动态监测技术的实现；4（23）如何利用GIS技术实现交通管理；4地理信息成果输出项目五：地理信息产品输出（24）能根据实际需要，利用GIS软件制作地图符号；2（25）能利用GIS软件，制作专题地图4（26）能利用地理信息可视化技术实现地理信息成果展示2GIS技术新知识（27）网络

15、地理信息系统2（28）什么是“数字地球”4课程的开发II 解决地理信息系统应用课程内容结构如何搭建？知识如何序化？1） 地理信息系统应用课程教学目标解释本课程的教学目标、主要教学内容、教学的主要方式与方法专业培养目标：培养具备地面测量、海洋测量、空间测量、摄影测量与遥感以及地图编制等方面知识,能在各个测绘领域从事研究、管理、教学等工作的工程技术人才。应该达到的培养要求是:测绘学的基本理论,基本知识和基本技能,掌握各项测绘技术和方法,受到科学研究的基本训练,具有测绘工程方面的基本能力,等等。地理信息系统课程的主要教学目的：地理信息系统技术是原测绘科学中地图制图子学科的现代化发展,为地球空间信息的

16、可视化表达起到了重要的作用。它涵盖了从空间信息的采集(测绘)到空间数据的存储、分析和处理的全过程,对测绘工程工作的过程及后续管理提供了重要的现代技术手段。因此,该部分的教学目的是:通过课堂理论教学与实验教学,使学生掌握地理信息系统基本原理及其构成、功能、空间数据的获取与质量控制、空间数据的组织与管理、空间分析方法、制图输出与应用等基本概念,将测绘科学的知识融会贯通于地理信息系统之中,了解地理信息系统在现代信息社会所处的重要地位,地理信息系统发展与应用的趋势,它对现代测绘工作发展所产生的深远影响,以及地理信息系统在测绘工程中的重要作用。课程主要的教学内容：由于专业背景不同,教学目的及教学内容肯定

17、会有差异。在测绘工程专业中开设地理信息系统课程,根据专业的培养目标及要求,考虑到学时的限制及与专业相结合,教学内容应侧重于理解GIS是一个空间数据处理和显示的系统,重点培养学生在空间实体的概念、空间数据的获取、组织和管理、多源数据的融合、空间数据精度的控制、空间分析方法等方面综合应用的能力。课程主要的教学方法与组织形式：课程教学方法： 以有利于课程内容的学习和取得良好的教学效果为原则，同时充分体现互动教学的特点，课程采用了采用启发式教学、讨论式教学、参与式教学和研究性教学等教学方法。具体内容如下：多媒体辅助教学：资源库建设成果的最大特色即应该能清晰解释专业课程学习中的各知识难点。根据对传统课堂

18、教学效果的调研，针对课程中的教学要点和难点的讲解，有必要通过制作图形图像资料和模拟演示等来加以辅助说明。实现的教学效果知识效果更直观，信息量更大，效果远远超过传统授课方式。因此本次资源库建设中涉及到的一些知识难点和重点，课程组均配有操作视频，讲解动画等辅助资料。自学和讨论：对于非重点难点和描述性内容多要求学生通过网络课件、资料阅读和习题完成，自学效果通过讨论、提问、批改作业等方式予以检查。上机实习：在教师的指导下由学生在GIS实验室完成实验教学的学习。网络教学：广泛地采用了网络和计算机辅助教学等现代教育技术，在网上公布所有教学资源，包括教学大纲、中英文教案、多媒体电子教材、网络课程教材、实习教

19、材、实习指导书、习题集等，同时设计了"网上答疑"与"网上讨论"等栏目，为学生提供了多种可供选择的学习方式。教学资源上网很好地解决了学生课前预习、课后复习、自学、以及由于课堂信息量大给学生做笔记带来一定困难（可以下载打印后作为笔记底稿）等问题，并有助于形成教学过程和课程建设自我约束、自我管理、健康发展的机制。课程教学组织形式： 根据课程内容和要求，课程教学方式包括课堂授课、上机实习课两种方式。课堂授课:本课程的基础知识部分主要通过课堂授课方式进行组织。授课过程中主要由教师重点讲解课程要点和难点，介绍学科前沿领域及其最新研究进展，介绍教科书中没有列出的背景知

20、识，穿插较多的课堂讨论，提出供学生思考和讨论的问题。通过课堂授课，使学生了解课程的主要内容，掌握基本概念和课程要点。上机实习课:课程中的技能型内容在课堂授课中很少涉及。这部分的内容主要通过实习课完成，包括要点讲解和学生独立完成实习作业两个部分。实习内容分为基本技能和综合实习两部分。其中综合实习对检验教学效果至关重要，是整个实习课的重点。实习课也是深化对基本概念理解的重要环节，通过完成作业可以使学生对一些难解概念做到真正理解并能够应用。同时，实习课对培养学生动手能力和创新意识具有重要作用。通过实习课作业完成情况，可以检验学生掌握知识的程度，检验教学效果，及时发现教学中存在的问题。2）课程内容的选

21、择本课程面对测绘类专业职业岗位的典型任务，根据岗位需求调查分析结果，认为本课程在内容的取舍上重点考虑了行业企业发展需要，同时兼顾学生将来的可持续发展过程中对知识、技能和素养的需要来组织培养。职业岗位典型工作任务的需要职业资格证书考试的需要课程内容的选取行业发展对职业岗位工作的需要未来职业发展的需要根据职业资格证书考试的需要选择课程内容表3 职业资格证书项目表序号资格证书考核要求考核部门1地质测量工中级技能鉴定机构2制图员中级技能鉴定机构3地理信息系水平考试一级/二级国家信息化部4测绘工程师国家测绘局地理信息系统职业资格考试分为一级、二级和三级。一、二、三级按其能力水平分别相当于GIS助理工程师

22、、GIS工程师、GIS高级工程师。一级考试侧重于专业基础知识的考核，不设方向；二、三级考试将分为GIS软件开发与GIS行业应用两个方向进行考核（简称应用方向和开发方向）。 根据这样一种职业资格培训方向，结合高职学生的学习特点，专业资源库的内容组织将侧重对专业基础知识的讲解以及介绍GIS在主要行业中的应用情况。表4 地理信息系统课程对应职业岗位能力岗位职业能力专业能力知识构成数据处理工程师制图能力外业测绘的能力；内业计算的能力；识读地图的能力；绘制地图的能力测量学知识；地图学知识；制图学知识GIS原理与应用能力基于专业软件、用于解决各种GIS行业工作方案解决的能力遥感概论；GIS概论；mapin

23、fo,mapgis,arcgis软件的应用根据典型行业工作以及行业发展对岗位的需求确定课程内容根据工程测量的典型工作任务：（1）工程测量网的建立；（2）地形测绘；（3）施工放样；（4）设备安装；（5）竣工测量；（6）变形观测。地理信息系统应用课程教学围绕行业典型工作任务，在课程教学中应强调如下方面：表5 地理信息系统课程学习情境设计总体框架学习领域地理信息系统应用子情境1子情境2子情境3子情境4子情境5地理信息系统软件环境设置和安装地理信息软件环境设置地理信息系统各种软件安装数据录入使用软件设置坐标系地信数据各种格式的转换属性数据结构设置属性数据录入栅格图形矢量化栅格图形的拼接与裁剪栅格图像的

24、配准属性数据结构设置栅格图形矢量化采集属性数据录入空间数据编辑于维护数据显示图形数据修改整饰属性数据修改更新数据的查询分析查询条件确定统计值查询分类查询范围查询创建专题地图选择专题图类型确定统计值自定义专题地图根据未来职业发展的需要确定课程内容工程测量通常是指在工程建设的勘测设计、施工和管理阶段中运用的各种测量理论、方法和技术的总称。传统工程测量技术的服务领域包括建筑、水利、交通、矿山等部门，其基本内容有测图和放样两部分。现代工程测量己经远远突破了仅仅为工程建设服务的概念，它不仅涉及工程的静态、动态几何与物理量测定，而且包括对测量结果的分析，甚至对物体发展变化的趋势预报。苏黎世高等工业大学马西

25、斯教授指出：“一切不属于地球测量，不属于国家地图集的陆地测量，和不属于法定测量的应用测量都属于工程测量”。随着传统测绘技术向数字化测绘技术转化，我国工程测量的发展可以概括为“四化”和“十六字”，所谓“四化”是：工程测量内外业作业的一体化，数据获取及其处理的自动化，测量过程控制和系统行为的智能化，测量成果和产品的数字化。“十六字”是：连续、动态、遥测、实时、精确、可靠、快速、简便。围绕工程测量技术的发展，地理信息系统应用课程教学应该在传统教学内容的基础上增加三维地理信息系统、网络地理信息系统等新知识内容。四、课程的教学设计方案本课程的教学内容与学时分配见表6表6 地理信息系统应用课程教学设计方案

26、工作领域典型工作任务一级学习情境二级学习情境学时GIS数据生产GIS基础知识（1）什么是地理信息系统2（2）常用GIS软件介绍2地理信息数据生产一、空间数据采集（1）能选择合适的地理信息数据源2（2）地理信息的分类与编码如何进行2（3）如何对纸质地图进行扫描矢量化信息提取2（4）如何开展GIS数据的质量分析与评价2（5）如何开展属性数据的采集2二、空间数据处理（6）如何对地图数据进行几何校正和配准，并根据需要进行投影变换；2（7）误差或错误的检查与编辑2（8）如何实现对不同图像之间的转换和融合，裁剪等2（9）能开展相邻图幅的拼接2（10）如何实现不同数据格式的转换（包括矢量矢量、矢量栅格）2（

27、11）如何开展相邻图幅的矢量数据接边处理2（12）如何对矢量数据进行编辑处理，并构建拓扑关系2（13）如何开展GIS数据的空间插值处理2（14）如何对矢量数据和栅格数据进行压缩处理2三、空间数据管理（15）如何选择合适的管理模式对空间数据进行合理的组织；2（16）如何完成某一研究区的空间数据库设计；4（17）如何利用GIS软件平台和数据库管理软件，完成空间数据的入库；4地理信息数据分析四、空间数据查询与分析（1）如何运用网络分析方法解决最佳路径的选择和资源配置问题；4（2）如何运用数字高程模型与数字地型分析方法完成数字地型模拟、通视分析、填挖方量计算等；4（3）如何运用统计分析方法解决地区人口

28、、经济、资源等分布统计问题；4（4）如何利用GIS技术服务于水资源管理；4（5）如何利用GIS和RS技术，实现土地资源动态监测技术的实现；4（6）如何利用GIS技术实现交通管理；4地理信息成果输出项目五：地理信息产品输出（1）能根据实际需要，利用GIS软件制作地图符号；2（2）能利用GIS软件，制作专题地图4（3）能利用地理信息可视化技术实现地理信息成果展示2GIS技术新知识（1）网络地理信息系统2（2）什么是“数字地球”4五、课程的教学载体与教学方法选择本着“课程教学目标服从专业培养目标；课程教学内容符合课程教学目标；课程教学方法适合课程教学内容的需要；课程教学手段服务课程教学方法”的课程设

29、计思路，以地理信息行业中的典型工作作为载体设计教学过程和教学模块，把课程学习内容联系行业、专业生产实际，引入行业工作中的中间成果作为教学载体，综合其它课程的知识，提出各种实际问题并形成主题任务，进行任务驱动式教学；将学生置于发现问题，提出问题、思考问题、探究问题，解决问题的动态过程中学习。使学生逐步对整个行业工作的工艺过程有个由浅入深的全面认识；从而解决传统教学由于学校实训条件的限制。开发教学载体 学习情境的教学目标通过选择载体来加以落实。对一个实施性学习情境的教学设计，也许通过几个载体才能实现学习情境的教学目标。载体是具体化的，源于真实，高于真实，是真实产品转化的“教学产品”。它承载教学目标，实现完整工作过程，具有项目特征，又涵盖技术文档的制作、涵盖过程考核和终结考核。学习情境教学载体的选择要遵循职业成长规律和认知规律。载体间技术难度由单一到综合，且具有关联性和一定的延续性；载体承载的知识和技术具有连续性和支撑性；载体具有综合性，限制性，使教学的内容不易失之宽泛；载体具有可实作性，学生可以在“做”的过程中增长技能才干。学生容易理解学习目标明确，使相关