高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)不同指導(dǎo)方案對(duì)比分析

竇長(zhǎng)娥，費(fèi)鮮蕓

(淮海工學(xué)院測(cè)繪工程學(xué)院，江蘇連云港222005)

高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)不同指導(dǎo)方案對(duì)比分析

竇長(zhǎng)娥，費(fèi)鮮蕓

(淮海工學(xué)院測(cè)繪工程學(xué)院，江蘇連云港222005)

高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)是啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑，但目前普遍存在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)過(guò)細(xì)、學(xué)生依賴(lài)性強(qiáng)、思考空間較少的問(wèn)題，與教學(xué)改革方向和教學(xué)規(guī)律不符。以《GIS原理與應(yīng)用》課程實(shí)驗(yàn)為例，設(shè)計(jì)了2種不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案，經(jīng)過(guò)實(shí)踐和對(duì)實(shí)驗(yàn)效果的問(wèn)卷調(diào)查，最后通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)方面應(yīng)該精簡(jiǎn)指導(dǎo)書(shū)的內(nèi)容并加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，這樣才會(huì)給學(xué)生更多的思考空間，提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的積極性和主動(dòng)性。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)；指導(dǎo)方案；啟發(fā)式教學(xué)

目前的教育教學(xué)改革提倡全面加強(qiáng)大學(xué)生素質(zhì)和能力培養(yǎng)[1]，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為重點(diǎn)，啟發(fā)式的教育教學(xué)是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效途徑之一[2-4]。在高校的教育教學(xué)中，更為提倡的是啟發(fā)式教學(xué)方法[5-7]，使學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、獨(dú)立思考能力和動(dòng)手能力得到提高，而在目前的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中教師給學(xué)生提供了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，造成學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的依賴(lài)程度比較大，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程并沒(méi)有進(jìn)行積極的思考，只是依葫蘆畫(huà)瓢，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)習(xí)效果不明顯，不利于進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)。因此，筆者針對(duì)《GIS原理與應(yīng)用》這門(mén)課的地圖數(shù)字化（配準(zhǔn)、矢量化）實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了 2種不同的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)方案，并就不同實(shí)驗(yàn)方案的教學(xué)效果進(jìn)行對(duì)比分析。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

此實(shí)驗(yàn)的目的是利用影像配準(zhǔn)（Georeferencing）工具進(jìn)行影像數(shù)據(jù)的地理配準(zhǔn)和編輯器的使用（點(diǎn)要素、線(xiàn)要素、多邊形要素的數(shù)字化）。根據(jù)現(xiàn)有條件，筆者設(shè)計(jì)了2種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案，分別對(duì)2個(gè)平行班進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)之前，學(xué)生已經(jīng)熟悉了實(shí)驗(yàn)所采用ArcGIS軟件的基本操作。

1.1 實(shí)驗(yàn)方案一

告訴學(xué)生明確的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮途唧w要求，并提供詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟指導(dǎo)書(shū)。

1）地形圖的配準(zhǔn)——加載數(shù)據(jù)和影像配準(zhǔn)工具。所有圖件掃描后都必須經(jīng)過(guò)配準(zhǔn)，對(duì)柵格圖進(jìn)行檢查，以確保矢量化工作順利進(jìn)行。具體操作為：①打開(kāi)ArcMap，添加“影像配準(zhǔn)Georeferencing”工具；②把需要進(jìn)行配準(zhǔn)的影像map.tif增加到ArcMap中，會(huì)發(fā)現(xiàn)“影像配準(zhǔn)”工具欄被激活。

2）輸入控制點(diǎn)。在配準(zhǔn)中需要知道一些特殊點(diǎn)的坐標(biāo)。通過(guò)讀圖，可以得到一些控制點(diǎn)——公里網(wǎng)格的交點(diǎn)，然后從圖中均勻選取幾個(gè)點(diǎn)。一般在實(shí)際情況中，這些點(diǎn)應(yīng)該能夠均勻分布。具體操作為：在“影像配準(zhǔn)”工具欄上，點(diǎn)擊“添加控制點(diǎn)”按鈕，在掃描圖上精確地找到相應(yīng)控制點(diǎn)，再點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵輸入該點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)。利用同樣的方法，在地形圖上增加多個(gè)控制點(diǎn)（大于7個(gè)），輸入控制點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)，點(diǎn)擊“影像配準(zhǔn)”工具欄上的“查看鏈接表”按鈕。需要注意的是在鏈接表對(duì)話(huà)框中，點(diǎn)擊“保存”，可以將當(dāng)前的控制點(diǎn)保存為磁盤(pán)上的文件，以備使用；檢查控制點(diǎn)的殘差和均方差（RMS），刪除殘差特別大的控制點(diǎn)并重新選取控制點(diǎn)，轉(zhuǎn)換方式設(shè)定為“二次多項(xiàng)式”。

3）設(shè)定數(shù)據(jù)框的屬性。增加所有控制點(diǎn)，并檢查RMS后，在“影像配準(zhǔn)”菜單下，點(diǎn)擊“更新顯示”。執(zhí)行菜單命令“視圖”—“數(shù)據(jù)框?qū)傩浴保O(shè)定數(shù)據(jù)框?qū)傩浴Ｔ凇俺Ｒ?guī)”選項(xiàng)頁(yè)中，將地圖顯示單位設(shè)置為“Meters”。在“坐標(biāo)系統(tǒng)”選項(xiàng)頁(yè)中，設(shè)定數(shù)據(jù)框的坐標(biāo)系統(tǒng)為“Xian_1980_Degree_GK_CM_102E”，與掃描地圖的坐標(biāo)系一致，更新后變成真實(shí)的坐標(biāo)。

4）校正并重采樣?xùn)鸥裆尚碌臇鸥裎募＞唧w操作為：①在“影像配準(zhǔn)”菜單下，點(diǎn)擊“校正”，對(duì)配準(zhǔn)的地形圖根據(jù)設(shè)定的變換公式重新采樣，另存為一個(gè)新的柵格文件；②加載重采樣后得到的柵格文件，并將原始的地形圖文件從數(shù)據(jù)框中刪除。

接下來(lái)的數(shù)字化工作是對(duì)此配準(zhǔn)和重新采樣后的新地形圖進(jìn)行操作的。通過(guò)以上的操作已經(jīng)完成了配準(zhǔn)工作，下面將使用配準(zhǔn)后的新地形圖進(jìn)行分層矢量化工作。

5）分層矢量化，即在ArcCatalog中創(chuàng)建一個(gè)線(xiàn)要素圖層，具體操作為：①打開(kāi)ArcCatalog，找到指定目錄單擊鼠標(biāo)右鍵，在“新建”中選擇“個(gè)人Geodatabase”，并修改數(shù)據(jù)庫(kù)的名稱(chēng)（例如 test.mdb）；②為該數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建新的要素類(lèi)，首先創(chuàng)建一個(gè)“等高線(xiàn)”要素類(lèi)來(lái)存儲(chǔ)等高線(xiàn)要素，即右擊“test.mdb”，在“新建”中選擇“要素類(lèi)”，再輸入創(chuàng)建要素類(lèi)的名稱(chēng)“等高線(xiàn)”，點(diǎn)擊“下一步”，選擇Shape字段，然后在“幾何類(lèi)型”中選擇“線(xiàn)”；③在“空間參考屬性”對(duì)話(huà)框的“坐標(biāo)系”選項(xiàng)頁(yè)中，選擇合適的坐標(biāo)系統(tǒng)，如Projected Coordinate Systems-Gauss Kruger-Xian 1980-Xian_1980_Degree_GK_CM_102E.prj。在“X/Y域”選項(xiàng)頁(yè)中為數(shù)據(jù)定義存儲(chǔ)的空間范圍，該空間范圍不僅要考慮當(dāng)前紙質(zhì)地圖的空間范圍，還要考慮將來(lái)工作中可能出現(xiàn)的最大空間范圍，為確定該區(qū)域XY最大值和最小值，可切換到 ArcMap中，點(diǎn)擊“繪圖”工具欄上的“矩形框”按鈕，在地圖顯示區(qū)中畫(huà)一個(gè)矩形，使該區(qū)在更大范圍內(nèi)包含已配準(zhǔn)的影像圖，右鍵選中該矩形框，將填充色設(shè)置為“無(wú)”。由此為創(chuàng)建的要素類(lèi)定義了正確的坐標(biāo)系統(tǒng)和空間范圍。④為該數(shù)據(jù)創(chuàng)建新的屬性字段“高程”，類(lèi)型設(shè)置為“Float”，用來(lái)存儲(chǔ)等高線(xiàn)的高程值；⑤點(diǎn)擊完成，這樣就創(chuàng)建了一個(gè)線(xiàn)狀的要素類(lèi)。

6）從已配準(zhǔn)的地形圖上提取等高線(xiàn)并保存到“等高線(xiàn)”要素類(lèi)中。具體操作為：①在ArcMap中，將新建的線(xiàn)要素圖層加載到包含已配準(zhǔn)地形圖的數(shù)據(jù)框中，保存地圖文檔test.mxd；②打開(kāi)“編輯器”工具欄，選擇已創(chuàng)建的“等高線(xiàn)”要素類(lèi)，執(zhí)行“開(kāi)始編輯”命令；③將地圖放到合適的比例下，從中跟蹤一條等高線(xiàn)，并根據(jù)高程點(diǎn)判讀其高程，輸入該等高線(xiàn)的高程值；④進(jìn)一步練習(xí)線(xiàn)要素的其他操作，如線(xiàn)段的合并、分割、編輯頂點(diǎn)等操作；⑤參考上述步驟，從地形圖中提取多邊形要素（如居民地），并進(jìn)一步熟悉多邊形要素編輯的相關(guān)操作。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案二

告知學(xué)生明確的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模唤o出精簡(jiǎn)的實(shí)驗(yàn)步驟，由學(xué)生自己完成操作。

1）在ArcMap中，地形圖的配準(zhǔn)——加載數(shù)據(jù)和影像配準(zhǔn)工具Georeferencing；

2）利用“添加控制點(diǎn)”工具，輸入控制點(diǎn)；

3）設(shè)定數(shù)據(jù)框的屬性，單位選擇“Meters”，“坐標(biāo)系統(tǒng)”設(shè)定為“Xian_1980_Degree_GK_CM_102E”；

4）校正并重采樣?xùn)鸥裆傻男聳鸥裎募?/p>

5）在ArcCatalog中，分別創(chuàng)建線(xiàn)、面要素圖層；

6）在ArcMap中，從已配準(zhǔn)的地形圖中提取等高線(xiàn)、居民區(qū)，并分別保存到已創(chuàng)建的線(xiàn)、面要素類(lèi)中。1.3 不同實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)方案的對(duì)比分析

此次實(shí)驗(yàn)完成后，對(duì)2個(gè)班的學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查題目如下：

1）脫離實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，此次實(shí)驗(yàn)?zāi)闶欠衲軌蛲瓿桑緼：是；B：否；

2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，是否遇到問(wèn)題？問(wèn)題是否得到解決？A：是；B：否；

3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，你自己有沒(méi)有動(dòng)腦進(jìn)行思考實(shí)驗(yàn)的操作步驟？A：是；B：否；

4）對(duì)于完成此次實(shí)驗(yàn)，你是否有積極性和主動(dòng)性？A：是；B：否。

2 結(jié)果分析

對(duì)平行班的調(diào)查結(jié)果，選擇“是”所占的比例如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)調(diào)查結(jié)果選擇“是”的比例

從上述結(jié)果中可以看出，對(duì)于寫(xiě)出詳細(xì)實(shí)驗(yàn)步驟的方案一，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程是由學(xué)生被動(dòng)完成的，如果學(xué)生脫離實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，則不能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。而且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生幾乎不會(huì)遇到什么問(wèn)題，不需要去考慮為什么要這么做，只是按照詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟來(lái)操作，機(jī)械地完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。當(dāng)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)之后，收獲可能很小，即使學(xué)生都記住了這個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，但是如果稍微修改一下實(shí)驗(yàn)的要求，他們可能就不會(huì)做了。這種教學(xué)方式只是將“是什么”教給學(xué)生，而學(xué)生不知道“為什么”，也不懂得學(xué)了以后該“怎么做”，同時(shí)，學(xué)生對(duì)這樣的實(shí)驗(yàn)不感興趣，覺(jué)得枯燥無(wú)味。

對(duì)于只給出精簡(jiǎn)步驟的方案二，突出了學(xué)生的主動(dòng)地位，需要學(xué)生自己動(dòng)腦考慮怎樣實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，即在做整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，必須首先要知道需要做什么，然后再找出怎么來(lái)實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，雖然整個(gè)過(guò)程可能會(huì)花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，而且會(huì)遇到很多問(wèn)題，但是通過(guò)自己動(dòng)腦來(lái)思考或者詢(xún)問(wèn)指導(dǎo)教師使得問(wèn)題得以解決，這樣，學(xué)生不僅僅學(xué)會(huì)了這一個(gè)實(shí)驗(yàn)，而且懂得了“是什么”、“為什么”、“怎么做”的問(wèn)題，同時(shí)可以做到舉一反三，提高了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性和主動(dòng)性。

3 結(jié) 語(yǔ)

目前高校教學(xué)提倡的是啟發(fā)式教學(xué)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行素質(zhì)教育[7]，要實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的培養(yǎng)目標(biāo)，達(dá)到提高學(xué)生綜合素質(zhì)的教學(xué)目的，其關(guān)鍵在于實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改進(jìn)。通過(guò)以上的實(shí)驗(yàn)對(duì)比，筆者認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)方面，應(yīng)該在提出明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮途唧w要求的同時(shí)，不進(jìn)行實(shí)驗(yàn)步驟的詳細(xì)講解，同時(shí)精簡(jiǎn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的內(nèi)容，只是做一些必要的引導(dǎo)和提示，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，而不僅僅依靠實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，突出學(xué)生的主體地位，給學(xué)生更多的思考空間，使得學(xué)生由“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

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VariousGuidelines ComparisononExperimentTeachinginColleges

by DOU Chang'e

Experiments teaching is an effective way to inspire innovation ability of students,however,there are some problems which disagree with the direction of the educational reform and objective laws of teaching,such as too detailed guide,too great dependence,less thinking space.Taken experiments in the course of Principles and Application of Geographic Information System for instance,this paper designed two different teaching plans.After its practice and questionnaire survey,the comparison result shows that instruction manual should be compressed,and on-the-spot guidance should be strengthened,which can expend thinking space for students,and enhance enthusiasm and initiative of students.

experiment teaching，guideline，heuristic teaching

2012-04-13

項(xiàng)目來(lái)源:淮海工學(xué)院自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2010150042）；淮海工學(xué)院高等教育科學(xué)研究立項(xiàng)課題 (GJ2011-12)。

P208

B

1672-4623(2012)06-0174-03

竇長(zhǎng)娥，碩士，主要研究方向?yàn)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)及教學(xué)。