基于項目驅動的土地信息系統實驗教學設計探討*

王楓

基于項目驅動的土地信息系統實驗教學設計探討*

王楓

華南農業大學公共管理學院 廣州 510642

為了更好地培養學生的動手能力和實踐能力，設計基于項目驅動的土地信息系統實驗教學方案，以項目貫穿整個實驗教學過程，將土地信息系統相關各技術要點有機聯系和統一起來，并在實際應用中取得較好效果。

土地信息系統；項目驅動；實驗教學設計

10.3969/j.issn.1671-489X.2012.27.134

*研究基金：華南農業大學2009年度教育教學改革與研究項目（JG09140）。

作者：王楓，博士生，講師，研究方向為土地資源管理與GIS應用。

Author’s addressCollege of Public Administration, South China Agricultural University,Guangzhou, China 510642

土地信息系統是一門理論與實踐關聯性很強的課程。在教學中，怎樣處理好理論教學與實踐教學的關系，使學生既學到理論知識又培養實踐能力是搞好這門課程教學的關鍵[1]。傳統實驗教學存在的問題：一是各個知識點不相關聯、缺乏整體感，按層級遞進地學習土地信息系統的知識點，無完整項目的依托，會令學生的學習不成體系，學后遺忘快；二是缺少實際項目的操練，不參與實際項目的操練，學生無法體驗所學知識在實際工作中的重要作用，對學生實踐能力的培養也就無從談起，這將會影響學生的學習興趣和學習效果。

為了更好地培養學生的動手能力和實踐能力，對德國職業教育中較為成功的項目驅動教學法進行一定的研究，并將其引入土地信息系統課程實驗教學中，取得較好的效果。

1 對項目驅動教學法的認識

項目驅動教學法是師生通過實施一個完整的項目工作而進行的教學活動。 項目驅動教學法分三步實施：首先由教師對項目進行分解，并進行適當的示范，讓學生 掌握 基礎的知識，并架構起整個課程的知識體系；然后對學生進行分組和配備項目，讓各組學生圍繞各自的項目進行 討論、協作學習；最后以共同完成項目的情況來評價學生的學習效果。與傳統的教學方法相比，項目驅動教學法有助于學生以項目為中心來建立一個比較完整的知識結構，使學生的學習目標更為明確，更大地激發學生的學習興趣，充分調動學生學習的主動性和積極性，從而更好地培養學生的實踐動手能力。

2 土地信息系統課程實驗教學目標與特點

2.1 教學目標

通過專業教師進行調研，對土地資源管理專業對應的“社會職業”進行分析，確定土地信息系統課程對應職業崗位及崗位能力分為兩個層次[2]（表1）。一個層次是各類應用土地信息系統的開發。這一層次的崗位需要學生具備測繪專業知識，較高層次的計算機、數據結構等專業知識。顯而易見，在這一層次的崗位，一般本科院校土地資源管理專業的學生較難勝任。另一層次是對專業GIS軟件的應用，實現對空間數據數字化或數據格式轉換以建立基礎的土地利用數據庫或實現不同土地信息系統數據的共享。對這一層次的崗位，計算機水平并不需要達到程序開發水平，是一般本科院校土地資源管理專業學生通過學習相關計算機基礎課程和GIS相關軟件就可以達到的。因此，一般本科院校土地資源管理專業土地信息系統課程面向崗位應為數據處理工程師。

表1 土地信息系統課程對應職業崗位分析

2.2 課程特點

從以往的教學情況來看，學生普遍對土地信息系統實驗課程感到難學、枯燥、興趣不大。究其原因，對于學生而言，一是土地信息系統課程實驗教學內容具有嚴密的邏輯性，在數據處理與分析過程中涉及的技術因素非常多；二是土地信息系統部分知識（如空間數據庫）還有高度的抽象性，學生難以理解，容易喪失學習的興趣；三是 土地信息系統課程知識點之間的層次關系較復雜，如果沒有實際項目引導，學生難以理清知識點之間的關系，形成一個完整的知識體系。

3 基于項目驅動的土地信息系統實驗教學設計

通過以上分析，不難發現，土地信息系統課程實驗教學比較適合采用項目驅動教學法。由于面向數據處理工程師的土地信息系統課程實驗教學目標主要是對專業地理信息系統軟件的使用，因此選取“土地利用現狀數據庫建設與制圖”這一土地資源管理的基礎工作來組織教學活動，即對一幅掃描的鄉（鎮）土地利用現狀圖通過空間數據采集、空間數據拓撲關系的建立及編輯修改、空間數據庫管理及屬性編輯、空間查詢與空間分析、專題地圖制作等步驟，最終成果是要得到一幅關于各個村農用地、建設用地和未利用地統計的鄉（鎮）土地利用現狀類型餅狀統計圖[3]。這種由幾個實驗項目整合成的綜合性實驗可以大大豐富學生的直觀體驗和感性認識，并通過所獲得的“成果”激發學 生的學習動機，提高學習的主動性、積極性。下面介紹具體的實驗教學設計[4]。

3.1 教師示范階段

1）確定項目任務：土地利用現狀數據庫建設與制圖。在說明土地信息系統的基本功能后，通過下達任務的方式給學生提出具體的任務要求，同時向學生闡明土地信息系統課程的學習目標。然后講解完成任務的主要步驟，并向學生展示任務完成后將得到的成果，以激發學生學習的主動性和積極性。這個環節很重要，它是項目驅動教學順利實施的重要保證。不妨多使用一些成果圖片，以更好地激發學生的興趣。

2）根據課程涉及的知識點，結合土地利用現狀數據庫建設與制圖的步驟，對項目進行分解[3]。

實驗1：空間數據的采集。主要講解利用ArcGIS軟件對掃描得到的鄉（鎮）土地利用現狀柵格圖像進行地理配準和對配準后的圖像進行屏幕跟蹤數字化的步驟等知識點。

實驗2：空間數據拓撲關系的建立及編輯修改。主要講解用ArcGIS軟件對矢量化得到的地類界線、線狀地物和行政界線圖層合并構建拓撲關系，檢查錯誤，并修改錯誤。

實驗3：空間數據庫管理及屬性編輯。主要講解Geodatabase空間數據庫模型，屬性數據輸入、屬性數據與空間數據關聯的方法，為采集、編輯和修改得到的線面要素如行政區劃、行政界線、地類圖斑和線狀地物等圖層添加屬性數據。

實驗4：空間查詢與空間分析。主要講解利用結構化查詢語言SQL對圖層進行查詢，通過地類號查出哪些是農用地、哪些是建設用地、哪些是未利用地；用ArcGIS軟件對鄉(鎮)的行政區劃圖和土地利用現狀圖進行疊加，統計分析出各個村的農用地、建設用地、未利用地，將統計好的農用地表、建設用地表、未利用地表連接到行政區劃圖層。

實驗5：專題地圖制作。主要講解使用ArcMap進行專題制圖制作和餅狀統計圖制作的方法，進行關于各個村農用地、建設用地和未利用地統計的鄉(鎮)土地利用現狀類型餅狀統計圖的制作。

3）針對基礎理論的學習，設計適當的小項目，進行操作方法的示范。針對基礎理論的學習，設計“行政界線屏幕跟蹤矢量化”“構建拓撲關系”“屬性數據庫建立”“地類面積統計”“行政區劃圖制作”等小項目。在自主討論、協作學習之前，先由教師示范各個小項目的操作方法，學生在看完教師的演示后，自己再動手操作，加深對知識點的理解，并獨自總結各個小項目的操作要點。

3.2 學生練習階段

在示范學習的基礎上，由學生自主完成“土地利用現狀數據庫建設與制圖”的工作。練習期間，將學生3～5人分成一個小組，每組學生自行安排工作計劃，擬定技術方案，共同完成空間數據采集、空間數據拓撲關系的建立及編輯修改、空間數據庫管理及屬性編輯、空間查詢與空間分析、專題地圖制作等過程，根據學生的最終成果“土地利用現狀數據庫及土地利用現狀類型餅狀統計圖”對學生的學習效果進行評價。

4 實驗教學效果

從筆者在土地信息系統課程實驗教學中初步開展的一些實踐來看，項目驅動教學法取得了良好的教學效果。學生學習的積極性和熱情有了很大提高，大家主動去圖書館借閱或到書店購買相關書籍，并利用Google、百度等工具在互聯網上查找資料以尋求技術支持，課后各類形式的提問也明顯增多。大部分學生反映學習的目標更加明確，理論知識的理解和掌握更加容易，自學能力和動手能力也得到了提高。同時，在協作完成任務的過程中培養了團隊精神和集體榮譽感，鍛煉了彼此之間的溝通能力和合作意識。

[1]劉耀林,胡石元,等.土地信息系統課程實踐教學改革探討[J].地理空間信息,2008,6(1):7-10.

[2]鄭佳榮.“工作過程導向”的高職工程測量專業地理信息系統課程設計[J].中國職業技術教育,2011(5):53-57.

[3]尚穎娟,劉秀華,等.土地資源管理專業地理信息系統課程實驗教學改革[J].西南農業大學學報:社會科學版,2011,9(5):144-146.

[4]郭朝霞.項目驅動教學法在《遙感基礎與應用》教學中的嘗試:以土地資源管理專業為例[J].武漢工程職業技術學院學報,2005,17(3):77-79.

Study on Land Information System Experimental Teaching Design based on Project-driven

Wang Feng

In order to culture students’ practical ability, land information system experimental teaching plans based on project-driven is designed to change the disadvantage of traditional teaching. Through the implementation of project, experimental teaching procedure is well organized; various knowledge points and land information system techniq ues are bound together to meet the requirements of project. The study in practical application achieved good res ults.

land information system; project-driven; experimental teaching design

G642.423

B

1671-489X(2012)27-0134-02