《農(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息系統(tǒng)》課程教學模式改革的探索與實踐

高義民　劉京　楊維霞

摘要：農(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息系統(tǒng)是地理信息科學專業(yè)的方向選修課，專業(yè)性、綜合性很強。采用座談、調(diào)查問卷、文獻研究等方法，構(gòu)建了研究型、一體式、網(wǎng)絡化、換位式輔助教學、注重實踐能力的教學模式，取得了較好的教學效果。

關鍵詞：農(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息系統(tǒng)；教學模式；研究型教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）15-0116-02

教學模式改革是課程教學改革中提高教學質(zhì)量的關鍵環(huán)節(jié)。隨著信息技術的快速發(fā)展和普及，信息技術在農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境領域的應用越來越廣泛和深入。西北農(nóng)林科技大學資源環(huán)境學院自2005年開設《農(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息系統(tǒng)》課程以來，作為地理信息科學專業(yè)的方向選修課，課程內(nèi)容主要是應用現(xiàn)代信息技術，研究農(nóng)業(yè)資源的優(yōu)化配置和合理利用，拓展學生在土地、土壤、水資源、氣候、施肥和農(nóng)業(yè)環(huán)境污染等領域的專業(yè)知識，重點是學習GIS對資源環(huán)境等領域的信息化管理和研究手段，是一門以信息技術為基礎、多學科綜合的專業(yè)技能課。

目前社會對地理信息科學專業(yè)畢業(yè)生實踐能力的要求不斷提高，如何進行有效的教學模式改革，完善實踐教學體系已經(jīng)成為當前急需解決的問題。我們采用座談和調(diào)查問卷結(jié)合的方式，廣泛吸收師生的各種合理建議。同時收集和分析各種相關信息文獻，借鑒國內(nèi)外不同高校的教學實踐和研究成果，并結(jié)合我校本專業(yè)的學科設置、學生知識結(jié)構(gòu)等特點，基于先進性、綜合性、創(chuàng)新性等原則，建立了新的具有我校農(nóng)、林、水綜合特色的《農(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息系統(tǒng)》課程教學模式。

一、研究型教學模式

研究、創(chuàng)新能力培養(yǎng)是研究型大學教育的重要職能之一。在教學中過程中恰當?shù)匾肟茖W研究的新進展和新成果不僅可以豐富教學內(nèi)容，而且可以讓學生接觸科研前沿，對培養(yǎng)學生科研思維、提高學生研究能力有重要作用。《農(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息系統(tǒng)》課程內(nèi)容的難點主要是各個農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境項目模型的建立過程、相關模型的原理及其與地理信息系統(tǒng)的結(jié)合方式等，本身就屬于課題研究性質(zhì)。教學中主要通過以下形式加以實施。一是將科研項目及其成果引入課堂，讓學生體驗理論知識和實踐相結(jié)合的重要性。將地理信息和遙感科學系各位老師承擔完成的“縣域耕地地力評價”、“測土配方施肥信息系統(tǒng)”、“農(nóng)田生態(tài)環(huán)境信息獲取與作物長勢監(jiān)測技術研究”等研究成果作為案例，在課堂上講述和分析，對開拓學生的視野，啟發(fā)學生的創(chuàng)新意識，科研意識及提高學習興趣，均有很好的效果。二是充分利用學校、學院、系不同層次的科研平臺，通過組織學生參觀重點實驗室、大型儀器、參加學術研討活動、鼓勵學生積極參加GIS設計大賽、申報學校各類科創(chuàng)項目，讓學生有充分機會近距離感受學術研究的氛圍，學習研究、創(chuàng)新的技能和方法。三是建立全程學習的模式，課程學習不僅僅限于課程開課期間，還要求學生利用大三下學期剛好是畢業(yè)論文（設計）選題時間這一有利時機，根據(jù)自己的興趣，結(jié)合課程內(nèi)容，讓學生參與到各位導師的科研項目中去，多查閱文獻，了解最新的研究進展，極大地提高了課程學習的針對性和有效性，培養(yǎng)了學生的實際動手能力和創(chuàng)新能力。

二、一體式教學模式

《農(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息系統(tǒng)》這門課程的專業(yè)跨度大、綜合性和實踐性強，作為一門重要的專業(yè)方向課，其知識結(jié)構(gòu)、內(nèi)容體系以及教學方法直接影響著課程的教學效果。在教學過程中采用精講多練，融“教、學、用”為一體、著重強化學生能力、素質(zhì)培養(yǎng)的一體式教學模式。一是教學內(nèi)容與相關專業(yè)課程的有效銜接，根據(jù)本專業(yè)的課程體系對教材內(nèi)容進行合理取舍，對水資源信息系統(tǒng)、氣候資源信息系統(tǒng)等內(nèi)容薄弱的環(huán)節(jié)進行適度的擴展和延伸，并每年將一些最新的研究進展補充進教學內(nèi)容，使其和本領域科技發(fā)展同步；二是在教學中注重基礎理論與實際應用的緊密聯(lián)系，注重案例式、問題式教學，基礎理論的講授結(jié)合實際問題表述概念、闡述原理，既強調(diào)內(nèi)容的系統(tǒng)性，又注重可操作性，課程的實驗內(nèi)容和教材各章節(jié)內(nèi)容緊密相關，并保持同步，加深了學生對理論知識的理解與掌握。例如，本課程中涉及的六大農(nóng)業(yè)資源要素相關模型的基本原理和建立過程均屬于各章教學內(nèi)容的難點，但我們通過系統(tǒng)性梳理和歸納，從數(shù)學方法的角度把它們歸并為關聯(lián)分析類、預測類、最優(yōu)化類三大類，然后逐步深入地講述，層層展開，對比分析各種模型的特點、適用條件和模型參數(shù)的原理，從而使學生深刻領會了每一個資源要素中常見典型模型的內(nèi)涵；三是突出學生在教學活動中的主體地位，從以教為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W為主，激發(fā)學生的能動性和學習興趣。通過布置課后作業(yè)、課堂提問等環(huán)節(jié)，并采用現(xiàn)實中已經(jīng)開發(fā)成功的信息系統(tǒng)作為演示，讓學生自己操作，增強教學的互動性，充分體現(xiàn)學生在學習過程中的主體地位。實驗課程只給學生提供實驗數(shù)據(jù)和基本要求，實驗過程和步驟則由學生獨立思考和操作完成，利用GIS技術在三維顯示等領域的優(yōu)勢，讓實驗結(jié)果深入、生動、有趣。把學習的主動權(quán)還給學生，將傳統(tǒng)單一的“學完了再做”的方式，變?yōu)椤斑厡W邊做”、“邊做邊學”等多種教學方式，為復合型、創(chuàng)新性人才培養(yǎng)模式的建立打下良好的基礎。

三、網(wǎng)絡化教學模式

《農(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息系統(tǒng)》課程充分利用了網(wǎng)絡信息技術發(fā)展的成果進行網(wǎng)絡教學。一是充實了學校引進的由清華大學教育技術研究所開發(fā)的網(wǎng)絡教學綜合平臺中關于本門課程的網(wǎng)絡內(nèi)容，開設了教師介紹、課程介紹、教學材料、課程答疑討論區(qū)、課程作業(yè)、試題試卷庫、精品課程內(nèi)容、教學郵箱、研究型教學、在線測試、課程通知等欄目。建立起多視角、多功能、全方位、立體化教學模式系統(tǒng)，提供了一個支持師生在網(wǎng)上進行課下教學活動的環(huán)境；二是充分利用了互聯(lián)網(wǎng)提供的海量網(wǎng)上基礎地理數(shù)據(jù)庫和相關教學資源，通過向?qū)W生推薦國內(nèi)外著名的地理相關數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站，讓學生下載和瀏覽，查詢和挖掘網(wǎng)絡中各種珍貴的基礎數(shù)據(jù)和學習資料，培養(yǎng)學生從數(shù)字（空間）的角度觀察世界，研究未知領域的能力，給了他們一個全新的解決問題的思維方式；三是通過這一網(wǎng)絡教學平臺，讓學生利用教學視頻、多媒體教學課件進行自主學習和復習，加強了對課堂教學內(nèi)容的理解和體會。利用網(wǎng)上的試題庫對學習內(nèi)容進行自主訓練和自我檢測，利用網(wǎng)上交互式學習平臺與學生進行專題討論、在線答疑、在線尋求幫助等。通過幾年的不斷完善與應用，學生反映效果良好，達到了網(wǎng)絡教學預期的目的。

四、換位式輔助教學模式

在教學過程中，適當?shù)夭捎脫Q位式教學方法，引導學生作為課堂的主體，在溝通中培養(yǎng)興趣，在辯論中闡明道理，能夠營造良好的教學氛圍，增強學生的參與意識，變被動為主動，培養(yǎng)他們的主動學習意識和能力，實現(xiàn)以學生為中心，提高學生綜合素質(zhì)的目的。具體做法：一是讓學生自由組合建立5人左右的討論小組，根據(jù)課程內(nèi)容中土地、土壤、水資源、氣候、施肥和農(nóng)業(yè)環(huán)境污染六個專題信息系統(tǒng)選擇自己感興趣的一個主題，小組成員按照自行分工、人人參與的原則，查閱最新文獻（近三年），收集資料，并制作PPT，講授、質(zhì)疑、討論、完善，形成小組的匯報材料；二是課程授課結(jié)束后，安排專門的專題討論會，讓各小組分別匯報自己的成果，老師和其他同學進行提問，專題討論的成績計入課程總成績中。學生在主動參與、合作探究、過程體驗、交流展示、質(zhì)疑討論的過程中學習了知識，鍛煉了能力，也打下了積極探索與科學研究的良好基礎。

五、注重實踐能力的教學模式

實踐是創(chuàng)新的基礎，是從理論到實踐再到理論的升華過程，是實現(xiàn)從感性到理性的自然飛躍，也是將知識轉(zhuǎn)化為能力的基本途徑，在學生能力培養(yǎng)和綜合素質(zhì)提高方面具有獨特的作用。《農(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息系統(tǒng)》這門課程從開設之初就十分重視實踐課程內(nèi)容的安排。一是購入所有相關硬件設施和軟件平臺，建立了ArcGIS軟件上機實踐實驗基地，得到了美國環(huán)境系統(tǒng)研究所（ESRI）的大力支持，與ESRI西安公司協(xié)議共建ArcGIS教學實驗中心，保證了實踐教學環(huán)節(jié)的順利進行；二是加大實驗訓練的課時量。農(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息系統(tǒng)理論課程時間為32課時，實驗課時16課時，占總課時的三分之一，保證了本門課程實踐訓練環(huán)節(jié)的質(zhì)量；三是實踐教學的課程內(nèi)容主要設置了綜合性的地理分析問題和專題信息系統(tǒng)的設計，教師通過要點提示，向?qū)W生指出實驗目標與操作之間的主要關系，然后由學生獨立思考后完成；四是增加了實踐內(nèi)容成績考核的分值。雖然選擇閉卷考試作為該門課程的成績評定之一，但閉卷考試成績僅占總成績的40%，專題討論占20%，實驗成績則占40%，著重考查學生靈活運用地理信息技術解決實際問題的綜合分析和實踐能力。

總之，課程教學模式改革是實現(xiàn)教學效能最大化的重要環(huán)節(jié)。不同的教學模式適合于不同的課程和人才培養(yǎng)需求。《農(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息系統(tǒng)》課程采用的研究型、一體式、網(wǎng)絡化、換位式輔助教學和注重實踐能力的教學模式在教學實踐中體現(xiàn)了我校以“農(nóng)”為特色，特別注重科學研究和實踐能力培養(yǎng)，網(wǎng)絡信息技術綜合運用的多學科交叉融合的課程特色，實現(xiàn)了預期的教學目標，有利于高等農(nóng)業(yè)院校培養(yǎng)綜合性、復合型人才的戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)。

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