原创《农学专业地理信息系统课程建设》
本文是信息系统相关论文例文跟地理信息系统和农学和课程相关毕业论文范文。
唐天向,杨清辉,周平,海梅荣*
（云南农业大学 农学与生物技术学院,云南 昆明 650201）
摘 要：从大数据背景下农学专业面临的新机遇、培养农学专业学生农业空间思维、革新原有教学内容等方面,阐述了在农学专业进行地理信息系统课程建设的必要性.农学专业地理信息系统建设,需要建成以革新理论教学内容为核心,以改革实践教学为依托,以采用适宜的教学方法及考核方式为辅助的课程建设与改革体系.
关键词：
农学专业；地理信息系统；课程建设；大数据
中图分类号：G 642
文献标志码： A文章编号： 1004-390X(2018)02-0114-05
The Course Construction of Geographic Information
System for Agronomy Major
TANG Tianxiang, YANG Qinghui, ZHOU Ping, HAI Meirong
（College of Agronomy and Biotechnology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201,China）
Abstract：From the new opportunity of the agronomy major under big data time, training the space thought of agriculture for the student of agronomy, innovating the original teaching content and so on, This article expounds the necessities of the construction of GIS course for agronomy major. The constructions of GIS need to be built a course constructions and reform system, which takes reforming theoretic teaching contents as the core, depends on reforming practical teaching, and takes using the suitable teaching method and examination method as the supplementary.
Keywords： agronomy major; geographic information system; course construction; big data
21世纪,农业已经进入信息化阶段,传统农业已逐步向精确农业等领域转型［1］,系统科学和信息技术也已应用于农学专业主干课程——作物栽培学之中［2］.地理信息系统（Geographic Information System,GIS）正是精确农业、作物智能栽培的核心组成部分,其科学与技术是现今研究与教育的热点［1-2］.GIS是以采集、存贮、管理、分析和描述整个或部分地球表面与空间地理分布有关的数据的空间信息系统,它是集计算机科学、地理科学、测绘学、遥感学、环境科学、空间科学、城市科学和管理科学等学科为一体的新兴边缘学科［3］.云南农业大学农学专业开设了地理信息系统这门专业选修课,通过该课程学习可以巩固学生对农业的地域性及劳动地域分工等知识的深刻理解,让学生掌握地理信息系统的基本原理和基本方法,深刻理解信息农业、精细农业的实质,掌握作为高新技术的信息技术与空间技术在农业中的应用前景.
一、农学专业地理信息系统课程建设的必要性
农学专业作为高校植物生产类最基础、历史最悠久的专业,为农业之基础——种植业提供复合型创新人才［4-5］.地理信息系统课程建设正是农学专业复合创新型人才迎接大数据时代农业新机遇的需要、也是为农学专业学生塑造农业空间思维的需要.
（一）农学专业学生迎接大数据时代农业新机遇的需要
2017年12月8日,总书记在政治局第二次集体学习时强调“审时度势、精心谋划、超前布局、力争主动实施国家大数据战略.加快建设数字中国”［6］,这无疑将进一步强化大数据的国家战略.农业作为国民经济基础,也将全面步入大数据时代.然而大数据时代的农业自身仍旧有着受自然环境强大影响的本质的弱质属性,这是它利用信息技术摆脱弱质属性的最佳时机,也是它借助大数据技术和地理信息系统等空间技术成就大数据农业的新机遇,还能加大农业与其他产业的联系.刘勍等人分析了Web-GIS（互联网或开放式地理信息系统）技术、大数据技术与农业的联合应用方式,如农业大数据的可视化、数据挖掘分析的决策支持等［7］.这些均能促进GIS课程的建设,农业大数据的理论与实践教学内容、教学方法等的革新与丰富,为农学专业学生理解农业大数据、并积极投身于农业大数据创新奠定基础.
（二）为农学专业学生塑造农业空间思维的需要
农学专业学生毕业后面对的所有农业生物都要求他们必须深刻认识光照、温度、降水、空气、土壤等的地域性差异,因为上述因素极大地影响农产品的产量与品质,如三七的道地性.地理标志产品——文山三七对地理环境有着严格的要求,即23°30′N附近,海拔1200m~2000m之间的云南文山州境内特定区域［8］.农学专业学生如果掌握了先进的农业空间思维,可将对其深刻认识农业本质、因地制宜进行农业生产或农业决策,农产品或农业生产资料的供销大有裨益.因此,有必要对农学专业进行有针对性的地理信息系统课程建设.
（三）革新原有教学内容、教学方法等的需要
原有GIS教学内容偏重面向GIS等地理科学相关专业学生,农学专业学生未学习过农业地理学、地图学、遥感学等相关知识,这需要革新原有教学内容；并且随着网络技术、现代教学理念与手段的发展,原有理论与实践教学内容、教学方法与考核方法等都需进行与时俱进的革新.
二、农学专业地理信息系统建设的基本内容
众所周知,理论教学的目的是将理论知识传授给学生,实践教学不仅能巩固学生掌握课程理论知识、而且能提高学生实践动手能力,教学方法与手段则是更好地帮助学生掌握理论知识与提高实践能力.因此,农学专业地理信息系统课程建设需要建成以理论教学革新为核心,以实践教学改革为依托,以利用合理教学方法为辅助的课程建设与改革体系.
（一）课程理论教学的改进
从表1可见,“地理信息系统”课程交叉性较强,各类知识点多.农学专业从农业生产角度理解和认识地理信息系统,对地理信息系统课程的教学内容和侧重点偏重于具体的农业生产,不但为学生讲授农业生产过程中的地理信息,而且也展示了GIS在农业生产的应用前景.由于农学专业虽然学习农业气象学、土壤肥料学通论等空间地域性强的专业基础课程,但农业地理学、农业遥感知识缺乏,所以教学内容改进上必须顺应农学专业的特点,将GIS这一专业选修课定位为农学专业能力拓展课程,为学生以后有机会深入、专业性研究与应用打下基础［9］.
（二）课程实践教学的改进
实践教学以实验为主,每个实验2学时,既与本章节知识密切相关,又前后衔接形成一个有机整体.具体如下：
实验1：初识GIS专业软件ARCVIEW.本实验在第一章讲授时完成,学生既可以复习课程中对GIS功能的讲授,也为以后实验奠定感性认识,还提高了学生的实践动手能力.
实验2：规整剥离橙皮以模拟地图投影,本实验以生活品为实验材料,取材简单,方法易行,过程充满趣味,效果良好,为学生喜爱.
表1教学内容安排
序号课程体系学时实验学时主要教学内容备注
引言目的与意义30开设课程的意义从大数据农业的特征引出开设的目的（新增）
第一章绪论82GIS的基本概念、组成、功能、相关学科结合农业的实例进行讲述（新增）
第二章地理信息系统基础52地球模型、地理坐标系、地图投影及其分类、地物的空拓扑关系结合精确农业讲述地理坐标及地图投影（新增）
第三章空间数据采集52空间数据的表示方法、空间数据类型及空间数据采集包括农业大数据的采集挖掘（新增）
第四章空间数据结构52概念、矢量数据结构、栅格数据结构、两者的差异
第五章空间数据处理与分析52矢量、栅格空间数据的空间分析方法
第六章地理信息的输出与表达64空间信息输出系统、GIS输出产品类型等
第七章地理信息系统的应用112GIS的一般应用、GIS与农业、精确农业、GIS与地震、农情遥感监测与估产、种植适宜性评价结合大数据理论,讲述GIS在农业诸方面的应用（新增）
新增实验3：屏幕数字化地图.介绍了在不严格要求地图投影与地图精度以及无高端专业输入设备时,采集“云南省种植业区划图”的方法.此外,可使学生理解矢量数据结构、栅格数据结构的差异.
修订实验4：要素及其属性的查询.本实验重要讲授了“云南省种植业区划图”不同作物种植区划的要素特点、属性差异,如何进行有效的数据查询等功能.
修订实验5：GIS邻近区的分析实验.本实验使学生理解和掌握空间分析的原理,学会使用GIS软件对“云南省种植业区划图”进行空间分析.
实验6：初识中国植被图.虽然编号在后,实际上与实验2一起完成,除了将学生掌握1∶1000000中国植被图的数学基础、地图语言等知识,还要求学生分析农业栽培植被与地势、气温、降水、土壤等因素的相关性.
修订实验7：地图布局、输出.本实验要求学生对“云南省种植业区划图”诸要素进行掌握,如何成功制作一张精美的地图或示意图.
修订实验8：专题地图编制.本实验要求学生根据自己在实习过程的具体作物制作专题地图,使学生掌握专题地图的概念与表示方法.
多年教学效果表明,以GIS基本功能为主线、以“云南省种植业区划”图件为基础实验材料安排实验,能够使学生及时地、有效地理解和掌握所学知识,有助于增强学生学习兴趣、提高广泛参与度,提高学生的实际动手操作能力.
（三）课程教学方法的改进
本课程全程采用多媒体授课.由于多媒体教学图文并茂、信息量大、学生可获得庞大的信息量.结合其他有效的教学方法及一些课件中问题的巧妙设计,可起到事半功倍的效果.
1.有效利用多媒体技术
由于GIS的物理外壳是计算机技术［3］,所以为了能更好地讲授GIS课程的基本理论与前沿技术、改善学习效果,必然要充分利用新型的现代信息技术.多媒体教学图文并茂,可以直观地以文字、图片、音频、视频、动画等方式展示各种书本中文字或图片描绘的教学内容［9-11］,给学生提供更直观而丰富的知识和信息,让教学过程充满互动,教与学更生动、直观、形象、亲和,可以提高课堂效率.
2.高效利用网络技术
网络技术让GIS发生质变为Web-GIS时,也必然成为GIS课程的一种新型教学方式.利用发展迅猛而功能强大的互联网,除了在校园网上建立GIS课程教学网站,进行网络答疑等,还可通过建群,上传共享的多媒体课件、教学视频、考试大纲、教学大纲、教案、作业等教学资料,学生可以随时随地借助电脑、智能手机等终端访问；通过发微博、在线留言的方式,学生之间可以随时讨论问题、交流学习心得,教师也可随时与学生互动,在线答疑并了解教学效果,充分合理地利用网络教学,可以弥补课时限制的缺陷［12-14］.如此,有助于“建设‘人人皆学、处处能学、时时可学’的学习型社会”［15］.
3.重视实践教学
农学专业开设GIS这门理论性和技术性都很强的课程,由于缺乏必要的先设课程,GIS课程应强调针对性和实用性,重视实践教学环节,适当增加实践课时［16-17］,将实验课数从5个增加到6个,直至现今的8个.根据学习的需要设置综合性实验、验证性实验及设计性实验三类实验内容,逐步形成具有不同针对性的实验教学内容和教学方法.
4.灵活应用“参与式教学”
GIS原理的理论教学可充分利用提问式、启发式、案例式、实习式、项目式等各种教学方法［18］,加强师生良好互动,让学生乐于、主动参与课堂教学,能调动学生学习的主观能动性、提高学生学习的注意力、改善课堂教学效果.整个教学过程在教师的引导下,学生独立思索,大胆发表个人见解,使学生在学习过程中主动探索,使学生的独立学习和创造性思维能力得到提升.
5.运用项目教学法让学生理论联系实际
项目教学法即“项目驱动教学法”［19-20］,具体是指教师在授课过程中以学生自主完成“云南种植业区划”项目为主线,以学生实习时研究的作物为区划对象进行教学,把与课程相关的知识点融入到“云南种植业区划”项目的各个环节中去,层层推进,逐步深入.例如学生在实习时研究的作物为甘蔗,通过对“云南甘蔗种植区划”项目实施过程中遇到的各种气象与气候数据、地形与地貌格局、种植制度革新、种植适宜性评价等问题进行深化或功能扩充研究,拓宽学生的知识广度和深度,直至得到一个完整的项目解决方案,从而达到强化学生专业应用能力培养的目标,使学生集知识学习、能力培养、职业素质于一体［19-20］.
（四）考核方法的改进
由于GIS理论性与实践性高度统一的学科特点,在考核方式上,改变传统的期末一考定成绩的方式,采用“实验成绩24%+区划项目成绩16%+平时成绩（10%）+考勤成绩（10%）+期末闭卷考试成绩(40％) ”的方式.采用上述考核方式,要求学生全程参与到理论学习与实践动手操作上,理论与实践并重,改变常规期末考试偏重理论,客观反映学生对理论知识的掌握与灵活运用,也客观反映学生实习时对所研究作物进行区划时分析问题、解决问题方面的真实水平,让学生学到扎实的GIS基本理论、基本技能［9］.
三、结束语
GIS作为农学专业的专业选修课,其建设有着大数据时代背景,让课程体系与农学专业知识有机结合进行理论与实践教学的完善,将GIS这一专业选修课定位为农学专业能力拓展课,为学生以后有机会深入、专业性研究打下基础.在课程建设时,需要以完善课程理论教学为核心,用实践教学革新来更好培养学生农业空间思维能力,利用多媒体技术、现代网络技术、参与式与项目教学法等先进的教学方法,更好地为农学专业开展《地理信息系统》教学服务.
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信息系统论文参考资料：
上文汇总：本文是一篇关于地理信息系统和农学和课程方面的信息系统论文题目、论文提纲、信息系统论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
