結合項目實踐的GIS原理課程教學探討

楊葉濤 孫澤茜

摘 要：地理信息系統原理（GIS）課程作為地理信息專業及相關專業的基礎導論課程，是學生在未來在學習和工作上使用GIS工具奠定基礎的一門課程。傳統的GIS原理課程在課堂教學同時輔以預先設定好GIS實踐環節，這種預先設定的按固定步驟實現的實踐環節，對于提升學生使用GIS工具的能力具有明顯局限性。本文采用一種新的GIS原理課堂教學模式——結合項目實踐的GIS原理課堂教學模式。在本研究中，學生被要求在研究生的指導下，分組獨立完成設計新穎的項目課題，以項目成果展示方式和理論考試結合進行課程考核。測試與回訪結果表明，相對與傳統的GIS原理課程教學， 學生對基于項目實踐的課程教學模式表示歡迎。他們覺得通過項目實踐更好的了解GIS在“現實世界”的應用，并建議將基于分組項目實踐模式運用到實踐性強的其它GIS課程。此外，結果還表明學生很高興和同專業但有不同技術和經驗的同學一起學習，因為通過和不同同學的相互交流相互合作，可以拓寬他們的視野，提高他們的專業素養。

關鍵詞：項目實踐教學 分組學習 GIS原理

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（c）-0000-00

作者簡介：楊葉濤 （1979-），男，漢族， 湖北枝江人，副教授，博士，研究方向：GIS生態環境建模。

1 前言

地理信息系統原理（GIS）是一門關于GIS基礎理論和實踐的課程，其中實踐部分是對未來學習和工作上使用GIS工具進行的提前培訓[1]。傳統上， GIS原理是以課堂教學的方式進行理論學習，以預先準備好的實習內容按步驟進行實踐運用學習。這樣的教學形式對和結構安排使得沒有任何GIS背景知識的初學學生對課程內容的理解與應用面臨困難[2，3]。在課堂理論教學部分，大部分學生被從未接觸過的理論所困擾；而實踐運用部分，則被GIS軟件本身的復雜性和固定的實習步驟等問題所限制。結合項目實踐的教學模式作為一種新的教學模式，學生在真實的分組項目實踐環境下，同專業的學生一起相互交流、相互合作，可以更加有效地理解課程的原理和以及原理在真實世界實踐[4～6]。這樣的課程教學模式具有加深學生對理論知識的理解，培養學生的動手實踐能力等優點，是以往只關注理論的原理教學所不能比擬的。要做到結合分組項目實踐進行GIS原理課程教學，教師必須在課程中將課堂講授、開發訓練和項目實踐高效結合起來。

2 結合項目實踐的教學方法

傳統的GIS原理課程通常是學生在課堂上聽老師講述基礎理論，之后再單獨進行實踐練習，將實踐和理論區分開。特別是分專業的大型課堂，在上課過程中不可能讓學生有機會真正的動手實踐，對理論的理解也經常模棱兩可。而實踐部分，實習步驟完全是一系列的“指令操作”，不允許學生提出新的問題，也不允許學生提出新的解決方案。學生在這種教學模式下學習，將極度缺少和同學交流協作的互動機會和獲得解決問題的能力。如果每個學生單獨按步驟完成實習，他們的交流對象只會是助教或者教師，這樣，學生只會按照實習指導書的“指示”重復實驗，而不會創造性的解決問題。而GIS技術的精髓在于系統性的數據分析與成果獲取，因此在結合項目實踐的GIS原理課程中，如何平衡老師的指導和自主學習是其中的重點和難點。

結合項目實踐GIS原理教學模式，是一種基于問題的團隊學習模式，它需要在遇到開放性問題時，團隊成員之間相互討論相互交流。在基于問題解決的項目實踐教學中，最開始是老師帶領學生學習，勾勒出完成項目的大致方法，以此來指導學生GIS技術在實踐中的運用。項目實踐可以是一個指定的題目，也可以是分組團隊根據自身特點自行設計的題目。結合項目實踐GIS原理教學模式創造了一個解決實際問題、可以創造性思維和其他高效學習策略的環境，讓學生知其然并知其所以然。

結合項目實踐的GIS原理課程教學模式對學生的幫助更加明顯。它采用一個實際項目為案例，創建真實GIS應用環境。在項目實施過程中，一個團隊或者小組的同學會遇到各種各樣的問題，他們需要查閱資料，相互討論解決所有問題最終完成項目。在這個過程中，一個有相關項目經驗的“負責人”可以在小組中指導和幫助那些沒有接觸過GIS基礎理論的其他成員。通過經驗豐富的負責人直接指導小組成員，在不斷的交流中，負責人就充當老師的角色教會了小組成員課堂中的內容。通過與這些項目負責人的交流以及小組成員間的交流，這讓他們能夠問更多的問題，提高他們的專業技能，以此有能力面對其他不確定的問題。

圖1 結合項目實踐的GIS原理學習優點，項目負責人獲得項目管理和領導經驗，但在通常情況下，他們不會有獨立研究項目的經驗，同時他們通過與項目成員的合作，學習到了不同技能。項目成員接觸到不同的、新的內容，可以將課程作為一個整體，直接的詢問問題，解決項目中的實際難題。

項目負責人在這樣的項目實踐過程中同樣能夠獲益。在完成項目的過程中，項目負責人通過和項目成員的溝通，以及對整個項目全局性的分析和規劃，可以在專業知識方面得到更全面的鍛煉。項目負責人管理項目的經驗是GIS學習的另一個重點，這個經驗在之后的學習和工作中具有重要作用。項目實踐可以讓項目負責人完整的經歷項目從立項、策劃、實施、完成等各個階段，獲得各階段的學習經驗。除了擁有項目管理經驗，項目負責人在管理項目中可以學到的重要內容還有歸納總結項目成員的不同技術和能力并將其分配到適合他們的崗位。在項目實踐中，如何發現項目組中的每個成員的有點和能力，是項目負責人優化項目效率和凝聚項目成員的重點。當項目負責人沒有有效的將小組成員放在適合他們工作的位置上，項目的工作效率會下降。這樣，項目負責人在實踐過程中通過教導其他學生慢慢的就有了項目管理經驗。

3.GIS原理課程教學模式設計

在結合項目實踐的GIS原理課程教學模式設計中，學生不再只是參與傳統的課堂教學，而是通過分組，在研究生或高年級的本科生帶領下，以小組為單位獨立完成項目。研究生或高年級的本科生也要參與到課程學習中來，他們與初次接觸GIS的學生緊密聯系，一起參與課堂學習、實驗練習、項目實踐，只是研究生和高年級本科生在分組項目實踐中承擔不同的角色和內容。這種緊密聯系使得不同層次學生都能從中受益，便于相互之間的交流與學習。

課程教學模塊結構，不僅僅包括課堂和實驗部分。在課程的開始階段，研究生或高年級學生開始將他們的項目設計思路告訴其他GIS初學學生，以此來吸引初學GIS學生加入他們的項目。學生領導的團隊通過完成一個新穎而獨立的研究項目，最終通過成果展示或者高質量的研究報告進行考核?？偟膩碚f，在課程成績組成上，項目實踐部分占學生總成績的一小部分（如本科生占20%；研究生占30%）。項目的確定應該在課程開課的第一個月中完成，同時完成的還有大部分的理論課堂教學、實驗練習以及項目初始準備工作。

項目負責人擁有處理項目事務的權利，包括組織小組會議、分配任務，帶領小組努力實現項目設計的目標。一旦項目建立，通過小組會議明確小組成員的職責，并對未來工作進行組織和安排。在項目實踐學習和課堂理論學習中，學生以項目研究小組為基本單位學習，可以更好的學習GIS工具在真實使用過程中技巧、過程和方法。項目負責人作為這個GIS研究項目的“專家”，在與初學GIS的同學交流互動時提出他們自己對項目的不同理解，提供額外的幫助和指導。項目負責人明確目標、制定工作安排和管理項目其他事情。在真實項目實施過程中，會遇到各種各樣的計劃和工作流程問題，這些問題不僅僅是人際關系和溝通。

項目一般從文獻整理與瀏覽開始，在具有完成項目的大致輪廓知識后，開始著手進行數據收集與分析，并在此基礎上完成項目報告和最終的成果展示。每個小組設計的項目的研究內容均相互獨立，一般與項目負責人研究興趣與研究方向一致。其中一個案例項目是城市熱島效應分析，這個項目需運用熱紅外遙感數據，提取城區的地表溫度分布；將行政區域圖與溫度分布專題信息進行疊加分析， 按行政區域分析溫度分布差異；為方便查詢信息， 進行地理信息系統二次開發， 建立輻射溫度查詢系統。在該項目實踐中， 學生需要收集或者老師提供熱紅外影像數據、地形圖、行政區域圖、控制點數據。學生在以小組為單位，在項目負責人帶領下， 自行設計工作流程并獨立工作。這些項目實踐中要求學生使用不同的GIS技術和交互，但是所有的項目都有機會學習到核心的GIS技術和方法。

在期末考試之前的最后一堂課對學生進行調查問卷，他們需要填寫關于對本課程中所參與項目理解，回答有關課程的理論概念和項目實踐內容等開放性問題。每個學生還完成了一個在課程中技能學習、貢獻度、生產力的自我評估，項目負責人也要對小組成員進行評估，這些評估數據可以用來比較不同小組之間的學習成績。

4. 總結

經驗調查研究表明，基于項目實踐的GIS原理課程教學，受到GIS初學學生和研究生這兩類學生的歡迎，他們對這種學習方法表示贊同，認為對GIS原理學習有幫助?；陧椖繉嵺`的GIS課程涉及動手能力、直接解決問題能力和與項目成員合作解決研究問題的能力。調查結果顯示，學生贊同這種開放式的教學模式，喜歡這種在項目實踐中遇到問題，并在實踐中不斷解決問題的學習方式。他們喜歡解決這種融合了基本的課堂學習和項目實踐學習的課程模式所帶來的挑戰。

結合項目實踐的GIS原理教學對初學GIS的低年級本科而言，可以學習到“真實”的GIS技術運用，并有機會在這樣的環境中解決GIS遇到的問題。通過項目小組內部成員的團隊合作，有計劃有組織的研究和解決問題，學習處理多方面地理空間問題的能力，大學生在GIS實踐中得到越來越多的鍛煉，專業技能也得到提高。對作為項目負責人的研究生而言，可以在管理這個實踐工程中學習到很多有用的東西。他們處理不同技術上的難題，管理他們的項目團隊，協調團隊的溝通。

傳統的教學是用一個模式化的線性教學課程，直接是照本宣科，而基于項目實踐的教學是給學生一個項目，讓他們獨立完成并解決未知的問題。在完成項目的過程中，本科生會對項目進程有一個了解，協助研究生完成項目?？偨Y項目的優缺點和課程安排的制定建議，有利于修改之后的課程結構。盡管這種模式在教學管理和提供教學方法上存在一定的困難，但是我們相信在未來，基于項目實踐的GIS原理課程教學使學生的專業技能得到提高，在同行業中更具競爭力。

參考文獻

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