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摘要：智慧化的信息技术推动着社会高速发展，智慧水利已成为推动水利行业发展的重要引擎之一。地理信息系统在构建智慧水利体系中发挥着重要作用，地理信息系统原理与应用课程是水利类专业本科生需要学习的课程。根据课程教学现状，探讨该课程备课、授课、实践三个环节中面临的主要问题。结合当前智慧水利建设的实际需求，提出有针对性的改革措施，旨在通过深入备课、授课、实践不同教学环节，打通“课堂+课下+校外”的空间壁垒，构建“教学+科创+竞赛”协同体系，为培养适应智慧水利发展需求的人才提供参考。
关键词：教学改革；智慧水利；地理信息系统原理与应用课程
随着科技的快速发展，智慧化的信息技术推动着社会高速发展。2021年，水利部发布了《关于大力推进智慧水利建设的指导意见》，旨在指导和推动智慧水利建设的发展。智慧水利作为水利行业与信息技术深度融合的产物，已成为推动水利行业发展的重要引擎之一。
在这一背景下，地理信息系统作为一种集空间数据采集管理、处理分析、可视化决策于一体的数据管理系统，其重要性在水利行业中日益凸显。地理信息系统不仅为水文资源调查提供了高效的数据采集和处理手段，还为水利规划提供了科学的决策支持，同时也在水利工程管理中发挥着不可替代的作用。地理信息系统原理与应用课程是水文与水资源工程专业的学科基础课，主要介绍地理信息系统的基本原理及应用方法。水利专业的学生通过对该课程的学习，可理解并掌握地理信息系统的基本理论和技术方法，掌握空间数据库的理论和相关技术、空间分析的原理与方法，以及制图与可视化[1]。
笔者在教学实践过程中发现该课程传统的教学模式在智慧水利建设背景下存在一定不足。根据课程教学现状，探讨了该课程教学改革工作面临的主要问题。结合当前智慧水利建设的实际需求，提出有针对性的改革措施，以激发学生学习兴趣、积极提升教学效果，为培养适应智慧水利发展需求的人才提供参考。
一、地理信息系统原理与应用课程特点
地理信息系统原理与应用是一门多学科知识交叉的课程，综合了地理学、测绘学、计算机科学、管理学、信息科学等知识，具有显著特点[2]。
首先是理论性与基础性。该课程以空间数据存在的生命周期为主线，涵盖了空间数据采集、处理、存储、管理、分析及显示等全部环节。它为学生提供了地理信息系统的基本理论、方法和应用，使学生能够全面、深入地理解地理信息系统的运作原理和应用场景。
其次是实践性与创新性。除了理论知识的传授，课程还强调实践和应用能力的培养。课程设计要求学生综合运用地理信息系统解决实际问题，这既可锻炼学生的综合实践能力，又可培养他们的创新思维和创新能力[3]。
二、地理信息系统原理与应用课程教学中存在的问题
近年来，水文与水资源工程专业教学环节仍采用传统模式，并未做到与时俱进。笔者从备课环节、授课环节与实践环节三个方面，梳理了不同环节中存在的问题。
（一）备课环节—教材有待更新，教学师资水平有待提高
随着地理信息学科的迅速发展，前沿知识爆炸式增加，地理信息系统原理与应用课程使用的教材跟不上技术的跳跃式发展。目前，水利类课程沿用的多是“十二五”或“十三五”时期的教材，教学内容难以反映一些新兴的技术和应用方法。这使得学生在学习过程中无法接触到最新的技术和应用，难以跟上行业发展的步伐。
一般情况下，在开设水利专业的高校中，地理信息系统原理与应用课程主要由水利专业的青年教师教授，而青年教师的教学经验往往不足，难以全面把握课程教学的重难点。另外，在大力推进智慧水利的过程中，这些教师在智慧水利方面也同样缺少知识和技能储备，导致教学缺乏时效性和创新性，无法满足现代水利行业对人才的需求[4]。
（二）授课环节—教学方法单一，教学内容与实际应用脱节
首先，当前水利专业地理信息系统原理与应用课程的教学内容往往侧重于理论知识的讲解，缺乏对实际应用的深入剖析。目前，传统的地理信息系统原理与应用课程教学主要依赖于课堂讲授。教师通常在课堂上利用幻灯片向学生传授地理信息系统的理论知识和操作技巧，而学生则被动地接受这些信息。这种被动吸收知识的方式会削弱学生的自主思考意识，降低学生自主学习的兴趣。
其次，一些教师在教学过程中使用的案例均为假想案例，过于理论化，导致学生难以将所学知识与实际智慧水利建设过程中较为复杂而真实的案例相结合，无法有效应用地理信息系统解决实际问题。
最后，智慧水利建设是涉及多个领域和多项技术的复杂系统工程，需要将地理信息系统相关知识与水利行业知识紧密结合起来。然而，现有的地理信息系统原理与应用课程教学内容往往缺乏与水利行业的深度融合，未能充分反映智慧水利建设的实际需求和应用场景。这导致学生虽然掌握了地理信息系统的基本操作，但难以将其有效应用于水利行业的实际工作中。
（三）实践环节—缺乏实践环节，学生欠缺实践技能
据了解，对于地理信息科学专业本科生而言，地理信息系统原理与应用理论课的课时一般在48—56课时，另配有一至两周的课程设计。而对于水利专业的学生而言，其课时量十分有限，通常理论课只有32课时，另配有一周的课程设计。在有限的课时内，教师往往更倾向于讲解地理信息系统的基本理论、技术和方法，而难以安排充足的演示实践时间。
目前，教学实践环节往往存在实践内容单一、缺乏真实模拟场景的问题。学生通常只能在机房或教室内进行简单的地理信息系统操作练习，而无法接触到真实的水利工程项目和实际应用场景。这样的实践环节无法真正检验学生的实践能力和问题解决能力，也难以满足智慧水利建设对人才的需求。
即使有个别学生有工程现场实践机会，但往往会由于缺乏统一的组织安排，出现实践效果不佳的情况。而在水利专业的实践教学环节中，生产实习所占学分比例较大，但由于水利工程或相关实习基地多处于偏远地区，且基于生产单位安全等方面的考虑，学生往往只能以参观为主，少有动手操作的实践环节。另外，受工期、施工工序及一些隐蔽工程条件的限制，学生很难了解到一个工程的完整施工过程，这些都使学生难以获得充足的实践经验。
三、地理信息系统原理与应用课程教学改革措施
结合当前智慧水利建设的实际需求，针对上述存在的问题，提出改革措施，以期打通“课堂+课下+校外”的空间壁垒，构建“教学+科创+竞赛”协同体系，为培养适应智慧水利发展需求的人才提供参考。
（一）备课环节—提高教学师资水平
第一，完善教师在地理信息系统应用方面的专业知识与实践能力。高校可定期举办地理信息系统专业知识培训班或研讨会，邀请相关领域的专家学者进行授课，使教师能够系统地学习和掌握地理信息系统的理论知识和技术进展。高校还可鼓励教师参加其他国内外相关的学术会议和研讨会，拓宽教师的学术视野。
第二，高校可与相关企业建立合作关系，为教师提供参与实际地理信息系统项目的机会，使教师能够在实践中积累经验、提升技能。高校可与相关企业共同开发课程内容和教学资源，以便教师在备课环节中加入行业最新资讯。
第三，加强专业之间的交流与合作，促进多学科融合与发展，使教师能够具备跨学科的知识背景和思维方式。鼓励教师参与跨学科的研究项目和实践活动，提升教师将多学科知识进行有效融合的能力。
（二）授课环节—加强教学内容与实际应用之间的联系
第一，优化教学方法和手段。教师可引入案例教学、项目驱动、翻转课堂等教学方法，结合实际案例和项目，将地理信息系统理论知识与实践操作相结合，提高教学效果；利用在线教学平台和资源，开展混合式教学，为学生提供更多的学习途径和资源；通过虚拟仿真技术、实验室实践等方式，增强学生的实践能力和操作技巧。
第二，优化课程结构，增加与智慧水利行业相关的最新技术手段内容。教师可通过在课程中增加数字孪生技术与数字孪生流域等知识，向学生介绍前沿的智慧水利应用技术。此外，可增加与水利行业相关的实际应用案例。通过引入真实的水利工程项目案例，让学生在解决实际问题的过程中学习和掌握地理信息系统相关知识，提高他们的实践能力和问题解决能力。
第三，增加校企合作课，邀请企业中的技术专家来校授课。高校可通过与企业建立密切的合作关系，了解行业需求和最新技术动态，将企业的实际经验和最新技术成果融入课程，使教学内容更加贴近实际应用。
第四，鼓励教师参与行业实践和研究，促使教师加强教学内容与实际应用之间的联系。通过参与行业项目和研究，教师可以更好地了解行业需求和技术发展趋势，从而有针对性地设计和更新教学内容。
（三）实践环节—增加课程实践环节，提高学生的实践能力和创新能力
提高实践课程的比重。在课程设置上，应适当减少理论课程的课时，增加实践课程的课时，确保学生有足够的时间进行实际操作和练习。高校可通过与企业合作建立实践基地，为学生提供真实的水利工程项目和实际应用场景，让学生在实践中学习和掌握地理信息系统相关知识。同时，可以组织学生到企业开展实践活动，让企业技术人员为学生提供更专业的指导和帮助。
（四）教学与实践环节—构建“教学+科创+竞赛”协同体系
教师应注重培养学生的创新能力和综合素质，构建“教学+科创+竞赛”协同体系。通过在课堂上讲授理论知识，在学院内引导学生参与科研项目、创新创业等活动，组织学生参加校外地理信息系统应用大赛，将教学、科创与竞赛串联起来，在此过程中激发学生的创新精神和创造力。
具体来看，随着地理信息技术的发展，有一部分教师从事智慧水利方面的研究。在教学过程中，教师可与学生加强互动，引导学生参加自己的研究课题，通过具体的科学问题学习地理信息系统知识。此外，国内每年都会举办地理信息系统相关竞赛，例如SuperMap杯全国高校GIS大赛及易智瑞杯中国大学生GIS软件开发竞赛等。这些竞赛为学生提供了很好的生生互动平台，可加强对学生的沟通能力、团队协作能力、创新能力等综合素质的培养，从而提高学生的学习效果，增强学生的团队合作能力。
综上所述，当今的地理信息系统原理与应用课程教学仍存在不少问题，有待改革。具体改革应从教学过程的各个环节入手：在备课环节，提高教学师资水平；在授课环节，加强教学内容与实际应用之间的联系；在实践环节，增加课程实践环节，提高学生的实践能力和创新能力。通过这些措施，打通“课堂+课下+校外”的空间壁垒，并在教学实践环节构建“教学+科创+竞赛”协同体系。通过这些改革方式，让水利专业学生从思想上认识地理信息系统在智慧水利建设中的作用，从行动上明确地理信息系统如何在智慧水利建设中发挥作用。智慧水利建设背景下，水利专业地理信息系统原理与应用课程教学模式将不断完善与发展，为培养高素质的智慧水利人才提供有力支撑。
参考文献：
[1]王浩.以产学研深度融合推动水利智慧化升级[J].中国科技产业,2022(6):11-13.
[2]谢楚依.“十四五”背景下智慧水利与水利设计行业的结合点探讨[J].水利技术监督,2023(4):80-83.
[3]樊荣.守护水美乡村共促智慧水利发展[J].中国安防,2023(5):60-64.
[4]张红丽,林丽萍,赵永军,等.智慧水利水土保持分系统构建及应用[J].人民黄河,2023(增刊2):85-87.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
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智慧水利建设下水利课程教学改革探索—以地理信息系统原理与应用课程为例论文
人参与 2024-11-26 10:33:46 分类 : 教育论文 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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