应急管理类专业GIS实验教学改革与实践
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作者:刘京会 李海君
[摘 要] 对应急管理类专业地理信息系统原理与应用课程实验教学内容及模式进行改革与实践探索，主要包括对课程实验内容进行梳理、设计与调整，使之更符合应急管理类专业需求。在教学过程中采用“3+1”教学模式，便于巩固学生所学内容并形成专业应用思路;引入在线讨论答疑、实验操作微课、联机操作等教学方式，激发学生学习的积极性和自主性，提高教学质量和效果。
[关键词] 应急管理;地理信息系统;教学改革;实验
[作者简介] 刘京会（1975—），女，博士，副教授，研究方向：灾害监测与评估、灾害遥感与GIS应用。
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2020）25-0209-02 [收稿日期] 2020-02-02
2006年，在城市应急救援辅助决策技术专业基础上，防灾科技学院设立公共事业管理（应急管理）專业。本专业要求学生具备应用信息化手段进行灾害风险量化表达与分析的能力，能应用空间信息技术对突发事件应对过程中各类信息进行收集、管理、分析，并能据此进行辅助决策，为从事应急管理工作奠定基础[1]。
地理信息系统（GIS）是用于空间数据采集、处理、存储、管理、分析和表达的信息系统[2]。目前，GIS广泛应用于资源调查、环境评估、灾害管理、国土管理、城市规划、邮电通信、交通运输、公安、水利、公共设施、商业金融等人们生产生活的各个领域[3]。
利用GIS可以实时跟踪灾害发生、发展过程，对灾害进行快速分析、评价和模拟，并辅助开展灾后应急和恢复工作[4]。灾害监测阶段，GIS在分析和确定灾害的类型、灾害的发生原因及将来的变化趋势等方面起到了巨大作用;灾害发生后指挥救灾过程中，GIS与遥感数据结合，可以快速准确地对受灾面积和范围进行估算和预测，为救援工作设计救援路线和提供翔实准确的数据;灾情评估中，一方面在灾害发生后根据遥感数据、现场调查数据等对灾害损失进行全面核定，同时对灾民生活状况做出评估，为灾区恢复重建以及灾民生活救济安排提供决策支持。另一方面在背景数据库支持下，利用GIS综合分析与统计分析方法，找出灾害发生地点、大面积灾情发生范围及其受灾程度，同时给出不同土地类型的灾后损失状况的详细评估，并按不同级别的行政单位生成定性、定位、定量的图件、汇总数据与统计报表等，提供给有关部门辅助决策。利用GIS可进行科学的灾后重建规划及重建方案评价。
地理信息系统原理与方法是公共事业管理专业核心课，共48学时，课堂讲授与课内实验分别占24学时。主要讲授GIS基本概念、空间参考系统、空间数据结构特征，以及空间数据采集、编辑处理、空间数据库和数据质量控制、空间分析、空间数据可视化等内容。课程实验教学主要从以下几方面进行优化和改革。
一、课程实验教学内容的优化
本课程实践性很强，授课中重视培养学生对GIS数据处理整个流程的把握和理解，突出与专业密切相关的内容。空间分析是本课程的重要内容，应用性强，授课中结合应急管理各阶段开展的工作，联系实际补充了大量灾害及应急管理案例分析，引导学生理解掌握各种分析方法的原理和应用;对于数据处理如投影变换、空间插值、数据压缩、数据结构转换等讲清楚原理及应用，具体方法的详细推导过程适当略讲，数据库原理部分有前期课程作基础也选择略讲。
优化的实验授课内容包括：专题地图制作、地图配准与校正、要素输入编辑、要素高级编辑、图形拓扑编辑、属性数据输入编辑、数据处理（裁剪、插值、压缩等）、栅格与矢量数据的缓冲区分析和叠合分析、三维表面分析等。
授课中发现，学生初次接触课程不太适应，很多同学需要较长时间才能理解所学内容的原理及应用。同时注意到空间数据是GIS操作对象，首先让学生认识空间数据，可以培养学生兴趣，进而引导他们自己输入、处理、分析空间数据。鉴于此，在开始接触、熟悉软件的过程中，直接下发数据由学生制作专题地图，一方面学生很有成就感，另外也有助于学生对GIS数据的理解，有助于后续内容开展。实践证明，将专题制图内容提前，授课效果明显提高。
授课中既注重GIS基本内容的练习和掌握，同时注重结合专业应用进行拓展，培养学生解决实际问题的能力。注重专业应用体现在两个方面，一方面是实践教学中结合专业相关核心课程，精选多个典型的突发事件应急管理案例，通过实验操作，结合河北省及京津冀地理空间数据，借助ArcGIS软件，结合专业软件主要功能和使用方法的掌握过程，学习利用GIS技术管理应急空间信息的方法和技术，解决现实应急管理中遇到的问题;另一方面结合具体区域灾害风险评价的任务，以课外作业或专业实习的方式让学生进行系统完整的操作。
GIS实验授课还准备了很多可选内容，供感兴趣和学有余力的学生选择练习。如测量点数据批量转入、从谷歌地图采集数据、ArcGIS在线服务平台使用、地图符号制作、空间图解建模等内容。
二、课程教学模式改革
针对学生已有基础、操作能力，确定授课思路如下：首先巩固基础内容，进而通过综合操作拓展能力。在教学中探索采用了“3+1”教学模式，“3”是指学生接触三遍基本内容、基本操作。第一遍教师录制操作视频发放给学生，学生提前预习;第二遍课堂上教师讲解基本内容和操作;第三遍学生操作练习，完成预定任务。三遍的学习和操作后，学生比较熟练的掌握了基本方法和技能，在此基础上再进行一遍综合性、设计性实验，即文中提到的“1”。综合性、设计性实验和专业紧密结合，根据实际情况选用，可选内容包括洪灾损失评估、地震风险评价、灾害脆弱性评价、森林火灾分析、应急能力评价等，从数据收集、数据录入、处理分析到结果输出，由学生独立完成，较好的锻炼了学生操作和专业应用的能力。具体实践中，针对应急信息管理方向的学生计算机基础较好的特点，以课堂和课下作业的形式完成。对于应急管理方向的学生，目前主要通过课程之后的专业实习来完成。 三、改进课程教学手段和教学方法
采用多种教学手段相结合的方式授课，如多媒体展示、联机授课、学生操作、录制软件操作微课、利用雨课堂预习复习及讨论等，多种教学手段和教学方法综合使用，想方设法调动学生学习兴趣，使学生易于掌握和理解。
采用启发式和参与式相结合的教学方法，通过微信、QQ以及在雨课堂设置讨论区，随时与学生讨论互动，回答同学疑难问题，提倡同学间的讨论和互帮互助;联机授课中随机抽取学生演示操作或展示成果，为学生展现自我创造机会，也形成一种压力，督促学生认真练习;实验和理论课程交替进行，每次实验课后的理论课都会展示部分学生的实验作品，由全体同学客观的比较，分析每项成果的优缺点，大家积极参与、主动反馈，加深了印象，强化了学习内容;教学过程中注重培养学生动手、动脑能力，培养学生实际操作能力。
编写了应急管理类专业上机操作教程，每个实验练习都配有相应数据，录制了实验操作视频，并配备了拓展练习项目、内容和配套数据。授课中针对学生反馈和要求组建兴趣小组，引导学生参与教科研项目。另外也进行了试题库建设，在考核评价方式上探索过程性考核与阶段性终结考核相结合，同时积极建设数字教学资源平台，充分利用开放实验强化练习。
参考文獻
[1]李海君，于汐，杨月巧，等.应急管理特色专业遥感课程教学创新探索[J].教育教学论坛，2017，（35）：199-201.
[2]张新长，等.地理信息系统概论[M].北京：高等教育出版社，2017：13-25.
[3]赵龙山，侯瑞.“地理信息系统”课程教学改革探索——以贵州大学水土保持与荒漠化防治专业为例[J].中国林业教育，2017，35（05）：66-69.
[4]王飞，郑晓翠，袁宏永，等.应急空间信息学实验[M].北京：清华大学出版社，2016：6-30.
Abstract：This paper explores the reform and practice of the experimental teaching content and model of Principles and Applications of Geographic Information System for emergency management-related majors.The main contents include combing，designing and adjusting the experimental content of the course to make it more in line with the needs of emergency management-related majors，adopting the "3 + 1" teaching model in the teaching process to consolidate the contents learned by students and help them form professional application ideas，and applying new teaching methods to the teaching process，such as online discussion，recording micro lecture of experiment operations and online operations to stimulate students' learning enthusiasm and autonomy and improve the teaching quality and effect.
Key words：emergency management;geographic information system;teaching reform;experiment
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