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摘要:本文為探討課程實驗設置，對課程性質、教學目標和常見的誤區進行了分析，論述了設計的一般原則和專用原則，得出設計的總體目標，對實驗設置有實際指導價值。
關鍵詞:地理信息系統;實驗;原則
地理信息系統原理課程有較強的理論性和技術性，其理論抽象，技術復雜，難以理解，不便掌握，成為課程教學的難點。因此通過科學的實驗項目與內容設計，讓理論與實踐結合，是不二之選，而實驗設計的原則與方法則是首先要考慮的。
1課程性質
地理信息系統學科是融地理科學、計算機、遙感和地圖學于一體的邊緣學科，是“用于回答地理學問題的藝術、科學、工程和技術”的統稱[1]。它首先是一個信息系統，只是數據管理的難度高于一般系統；它既是一門多學科交叉學科，還是一門技術性很強的學科，雖外觀表現為計算機軟硬件，內涵卻是數據的流動；兼具工具、資源和學科三大屬性，它有以空間操作和分析專業提供空間問題答案的工具屬性，以整合多源數據與資源體現資源性，而學科屬性則是指其相對獨特的研究對象和技術體系，并正在逐步地發展為關于地理空間信息處理的專門技術、服務和科學等。地理信息系統原理課程是地理信息科學、測繪科學與技術、遙感科學與技術及相關專業的入門課程，也是學生的第一門專業主干核心課程，擔負學科導論的作用。故課程具有理論性、技術性、實踐性、綜合性、先導性，它是確定教學目標、教學內容和教學方式的前提。
2實驗教學要求
2.1總體教學目標
作為入門基礎課程，旨在通過本課程的學習，讓學生樹立正確的空間認知觀，了解數據采集規范，掌握數據輸入、處理技術，熟悉基本空間分析和建模分析方法，明確GIS技術與專業應用的結合手段，提高解決實際問題的能力，學會平臺軟件的使用。具體教學內容可劃分為基本理論、系統技術和應用方法三大模塊?；纠碚摪ɑ靖拍睢⑿畔鞑ダ碚?、空間定位基礎、空間分析理論及學科發展等，技術系統涵蓋系統配置、數據結構、輸入輸出系統、空間數據管理、用戶界面和支撐軟件操作等，應用方法涉及專題分析模型、系統設計、各類技術手段及實際問題與技術的結合方法等，它們以知識的邏輯結構，形成相對固定的教學順序。而伴隨著地理信息科學的推廣，將有更多創新的理論、思路、技術和實用模型被充實進來。課程教學目標可分為了解、理解、掌握三個層次，而課程學習中需深入理解和掌握的內容較多。概念多而嚴密，須加以深刻理解，并區分與日常生活和相關學科概念的內涵異同；其理論是學科的支撐，是地理信息科學的基石，恰恰是陌生的；技術系統———功能實現，雜亂、抽象、技術性強；應用方法，缺少思路，難以捉摸，難與具體決策結合；即使于了解層面，也需了然于胸，否則影響后續教學。既要求宏觀體系的把握，又要細節的理會。綜上所述，本課程教學具有任務重、類型多樣、涉獵面廣、知識點豐富、知識體系龐雜等特點，構成大一統的內容體系。教學過程表現出內容“虛”，理解難，基礎內容多，要求學生基礎全面、學習能力強，成為了教學的難點?；庖陨蠁栴}，常輔以閱讀材料、使用相關教學法和實驗等手段。
2.2實驗設置問題
有學者通過社會需求、教與學三個方面的分析，對理工科的教學方法進行研究，提出引導高校理工科學生“應用創新”的授課方法和手段，從而將教學落實到“實處”，成為有影響的教改思想。也有學者提出立體化教學方法、問題教學法等，皆為多手段并用，讓學生充分參與，親自動手。而隨著地理信息科學的出現，有研究者提出針對地理信息科學方法論的教學機制，建立了地理信息本體論、科學方法、技術方法及創新機制與策略的教學體系，同樣強調創新。前述方法中最突出的要求就是理論與實踐結合。在教學過程中設立課程實驗，這已是通行的方法。實驗所用軟件有MapInfo、ArcView、ArcGIS等等，它們雖有所差異，但都是成熟的支撐平臺，均能滿足課程需要。但現有實驗存在針對軟件功能而設置的問題[2-3]，如設立初識軟件、數字化、數據庫管理、數據操作、空間分析、制圖等實驗，重心是軟件操作和功能實現，其實是一種驗證實驗，雖然對理解教學內容似乎起到一定作用，但往往目的并不突出，與理論教學和知識體系結合不緊密，并非針對課程，無法達到以實驗鞏固、化解知識的目標，突顯教學目標和實驗設計的矛盾。因此實驗設置的目標就必須針對課程內容、教學目標和實驗存在的問題展開，以此探討設計原則。
3實驗設計的原則
3.1一般原則
這是所有實驗設置必須遵守的共同原則。首先是科學可行性原則。原理、方法、材料和結果要滿足科學性，符合客觀規律，不違背基本知識、基本原理，邏輯正確。做到實驗目的明確、原理正確、手段恰當。其次是對照性原則。通過對照實驗的設計消除無關變量影響，必須嚴格控制，要平衡和消除無關變量對實驗結果的影響。再次是可重復性原則。實驗都必須能夠重復，這是可靠性的標志，也就是在相同實驗條件下必須做多次獨立重復實驗，避免偶然性，提高試驗可靠程度，要求控制實驗條件、實驗變量下重復實驗，消除無關條件的干擾。還有就是最經濟原則。不論什么實驗，都有它的最優選擇方案，這包括在資源的使用及時間的損耗上，可用產出和投入的比值來衡量，不可超越所擁有的實驗條件。此外還有隨機性原則。即研究樣本可以從總體中任意抽取[4]。而平衡原則、彈性原則也是需要遵循的。
3.2專有原則
除通用原則外，結合課程特點還應該有需要遵守的專門原則。理論性原則。這是針對課程全新晦澀的理論和易混的概念，要求實驗服務于理論，實驗結論落實于理論、原理，而非別處，以實驗加深對理論的理解。操作性原則。服務于技術操作功能，突出系統的基本功能和應用功能，便于學生對知識體系的把握。應用性原則。服務于應用，與方法結合，鍛煉學生解決實際問題的能力。融合性原則?；谶吘壗徊娴膶W科性質，適當擴充，顧及其他，讓學生擴大知識面?？傊沼诮虒W目標。實驗內容設置應包含訓練、綜合、分析和驗證多類別。具體的實驗設計涉及實驗目的、實驗內容、方案設計等，宜展開后續研究。
4總結
課程內容決定教學目標和方式，科學合理地設置實驗能提升效能，而設置依賴于設計原則。一個切實可行的原則，能鞏固所學，拓展知識，提升能力，為達成教學目標起事半功倍的作用。這些原則進一步提升為設計的總體目標———就是以實驗輔助教學，不讓實驗喧賓奪主，不讓實驗流于形式，不以軟件操作沖淡教學目標。
作者:王兆華 單位:蘇州科技大學環境科學與工程學院