《地理信息系統原理》教學資源建設及網絡教學平臺應用研究

王增武　王永前　柳錦寶

摘要：《地理信息系統原理》是地理信息科學、遙感科學與技術、測繪工程三個專業學科的基礎核心課程。結合筆者所在院系《地理信息系統原理》課程開設的具體情況，分析總結其在教學資源和網絡教學平臺建設中存在的問題，提出了基于CDIO工程教育理念的對課程教學資源和網絡教學平臺實際可行性的改革意見，并對多源教學資源的構建和具有良好交互性、體驗感的網絡教學平臺的建設進行探討，結合科學的教學理念以充分發揮其在教學上的先導性，增強學生自主學習能力和實用專業技能，獲得最優的教學效果，以期能對相關學科基礎課程及專業課程的教學改革起到引領、示范和帶動作用。

關鍵詞：地理信息系統原理；CDIO工程教育模式；教學資源；網絡教學平臺；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）44-0134-03

《地理信息系統原理》是地理信息科學、遙感科學與技術、測繪工程三個專業學科基礎核心課程。隨著計算機和網絡技術的發展，網絡教學平臺已成為國內外高校開展教學的必要技術設施。成都信息工程大學資源環境學院《地理信息系統原理》課程經過四川省級精品課程建設及省級共享課程建設，創設了多種教學資源，并通過網絡教學平臺開展了相關的教學活動，但仍存在教學資源有限，案例細化不夠，網絡教學平臺的訪問量低等情況。為此，本文將以CDIO[構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）]工程教育為理念，以課堂教學為主導、學生自主學習為原則，探討新形式下《地理信息系統原理》課程在教學資源及網絡教學平臺建設方面的應用。

借鑒于CDIO工程教學模式，通過任務驅動、項目引導的教學方法，對課程進行一體化設計，整理并開發與課堂教育相配套、兼實用性、多樣性于一體的課程教學資源，同時改進現有網絡教學平臺課程網站及精品課程網站，已達到良好的互動效果，使課程在網絡教學平臺上“活”起來，讓網絡教學資源和平臺真正成為學生自主學習的第二課堂。通過對《地理信息系統原理》教學資源和網絡教學平臺建設的改革，以期能充分發揮網絡教學平臺巨大的潛能，更好的調動學生的積極性，培養其自主學習能力和實用專業素質，從而獲得最優的教學效果，以期能對相關的學科基礎課程和專業課程的教學改革起到引領、示范和帶動作用。

一、《地理信息系統原理》課程教學現狀

1.教學資源形式單一，內容不夠豐富，缺乏吸引力。《地理信息系統原理》課程的教學任務是使學生掌握地理信息系統的基本原理、基本方法和應用領域，擴寬學生應用地理信息系統解決實際問題的思路，是一門實踐性極強的學科。然而，目前該課程的教學資源主要是課堂上使用的教案、教材、參考資料、課程作業和以實習指導為主的資料庫，資源形式較為單一，沒有從整體上對教學資源進行一體化的教學設計。

隨著計算機網絡和新型教育模式的全面推廣，《地理信息系統原理》課程在課堂教育教學上進行了大量的改革，比如在教學中加入問題引導的教學方法，以實踐培養學生解決問題的能力和團隊建設能力等，由此產生了相應的教學資源與新的教改明顯不匹配的矛盾。目前已有的課程網絡教學資源，也主要是包括課件PPT格式、文本格式、Word格式、PDF格式等幾種形式，并未考慮根據不同專業學生學習該門課程的專業特點提供方向相關、豐富實用的教學材料，缺乏對教學資源本身實用性的考察，未能從根本上解決學生在課堂教育有限時間內學習知識和能力培養不足的問題。

2.網絡教學平臺交互性差，體驗感有待加強。筆者切實考察所在院系已開設的《地理信息系統原理》課程網絡教學平臺，發現現有課程網站學習活動主要是“單向”的活動，即教師布置作業、任務、提供教案、課件、資料供學生下載學習，學生通過網站查看課程通知、課程大綱、提交作業和實驗報告等，教師除了批改作業、批改實驗報告外，很少通過網絡與學生進行交流。這樣的網絡教學平臺僅體現了其作為網絡存儲空間提供課程教學資源的“靜態”網站作用，而未能充分發揮其網絡教學和師生平等交流的“動態”互動平臺作用。另外，由于現有網絡教學平臺缺乏對教學資源的分類設置以及對學生自主學習的引導，體驗感不強，學生登錄網絡教學平臺一般只為了完成教師布置的課程任務，很少主動去了解并使用平臺上的其他功能，未能真正體現出網絡教學平臺的引導和互動作用。網站統計數據顯示，教學平臺從建設以來的訪問累計量僅為1.6萬人次。

3.教學理念在設計上與教學資源及網絡教學平臺不相匹配。目前的課程教學模式主要是以教師教學為中心，教師來安排和組織學習，學生的學習方式單向、被動。雖然在《地理信息系統原理》課程學習中加入了案例實踐教學，增加了課堂互動性，但在課程整體設計上缺乏對學生的興趣培養，未能真正提高其解決實際問題的能力。在課程教學的培養目標的設計上缺乏細化，對學生課外學習的引導明顯不足，導致其學習形式層次單一；課程教學方法缺乏興趣引導，未能充分調動學生學習的積極性，以致學生不能很好地使用相關的教學資源和網絡教學平臺來進行自主學習。

二、建設基于CDIO工程教育模式的多源《地理信息系統原理》教學資源

針對筆者所在院系目前《地理信息系統原理》教學存在的主要問題，課程組將借鑒CDIO工程教育模式，以任務驅動、項目引導的教學方法為理念，細化課程知識體系中每一部分的培養目標，通過具體項目來引導，以孕育、設計、實施、動作為一個完整的過程進行教學，從而提高學生的學習興趣，引導學生充分利用教學資源及網絡教學平臺進行自主學習，培養學生的實際能手能力，提高其解決實際問題的能力。

其首要目標就是要構建多源的教學資源。對教學資源進行一體化教學設計，將各種教學資源相互配合、相互補充，注重教學資源的實用性，盡量提供優質的教學資源，發揮整體優勢以滿足學生需求。在網絡教學平臺的教學資源建設上，根據學生的具體需求，對課程網站的欄目劃分和資源存儲進行科學合理的歸類，以方便學生檢索、查詢和學習。對課程網站中教學資源、教學材料和個人資源等部分進行細化，不僅僅按教學章節提供相關學習資料，而且增加以不同的專題內容為主、以不同層次和應用方向的工程項目為導向的知識模塊，多層次、多角度構建學生的自主學習資源。

在繼承傳統教學資源的基礎上，發展新型教學資源，細化課程每個章節的核心知識點、難點和重點，如空間數據抽象、空間數據模型、柵格數據疊加分析等知識點。采用微課方式，圍繞某個知識點或教學環節開展簡短、完整的教學活動，錄制微課視頻，讓學生可以在空余時間對自己感興趣的內容進行自主學習。發動學生積極參與教育教學資源的開發，在教學資源網站上開設“學生園區”，將他們制作的優秀課件、動畫、視頻、實踐項目、3S競賽項目等，分類整理為教學資源，以增加教學資源的活力。

此外，在課程資源的建設上，除了要以工程項目為導向，還應注重課程特色、專業特色、資源特色，通過不同的學習專題方式構建特色教學資源，把基本原理與具體特色應用結合起來。同時，還應注重對教師課程網站資源建設能力的培養，增強教師應用現代教育技術的主動性和自覺性，通過課程組教師之間的分工協作和相互交流，構建出豐富且適用性強的教學資源庫。

三、建設交互性好、體驗感強的網絡教學平臺

針對目前學生在課程網站上僅進行被動學習的現象，探索對網絡教學平臺建設的改革，通過多樣化和多角度的學習方式以調動學生自主學習的熱情。目前《地理信息系統原理》課程網站學習活動主要是“單向”的活動，除了課堂互動，教師很少通過網絡與學生進行交流。針對這一現象，可通過增加網絡平臺交互環節，鼓勵學生結合實際，恰當地表達自己對GIS基本知識的理解和運用，教師通過網絡教學平臺及時回復和平等交流。可以通過授課老師的引導、激勵等方式培養同學自主學習的習慣，如根據專題學習情況、學習筆記、學習提的問題、回帖數量、質量等進行評分，計入課程平時成績；增加交互性學習專題、作業等，利用向導式的學習方式，讓學生必須通過回答問題才能進入下一步學習等方式，養成學生自主學習的習慣。在目前網絡教學平臺師生及時交互功能較弱的情況下，也可通過其他即時通訊軟件，如QQ、MSN等方式，建立課程學習群或討論組，搭建師生之間及時交流和溝通的渠道，并在各種交流對話中，通過資源網址鏈接方式引導學生通過網絡教學平臺進行交流和學習。

此外，還可在課程網站平臺開設“課程討論”和“問題答疑”專區，根據目前GIS技術熱點、GIS應用熱點、課堂講授中的難點，或是師生自己關注的與課程相關的問題等發表新話題，讓同學們積極參與，通過話題討論、交流，達到深刻理解問題的目的，同時也培養自由、平等交流的學術氛圍，調動學生學習積極性，增強師生在網絡教學平臺上的互動。通過網絡教學平臺可以靈活地對學生學習進行評價，充分肯定其在學習和解決實際問題過程中所表現出的能力，培養其創新精神和自主學習熱情。通過開辟“課程問卷”專區和對網絡平臺的各種統計，及時評價課程網站的使用效果，分析不足，收集學生反饋意見或建議，更新和優化教學資源，不斷完善課程網站平臺。

通過對筆者所在院系《地理信息系統原理》網絡教學平臺的改進，每學期訪問達到2.6萬人次，提升了網絡教學平臺的吸引力。

四、設計與教學資源和網絡教學平臺相匹配的教學理念

由以教師教學為中心、教師來安排和組織學習，向以教師課堂教學與學生課下自主學習相結合的設計理念轉變，借鑒CDIO工程教學模式，對課程教學模式進行一體化設計，以任務驅動、項目引導為教學方法，向學生提供多角度的學習方式，引導其利用多源的教學資源進行自主的興趣學習。

課程學習開始，讓學生明確本課程學習的要求、目標和考核標準，對于具體的知識點，以具體應用實例作為引導，剖析其實現的基本原理，引導學生培養分析和解決實際問題的能力。為課程學習布置具體實際項目，如地質災害評估及預警、農業氣候區劃等具體應用課題，讓學生明確項目最終目的，在理論知識點的學習后，將其應用到實際項目的相關部分；劃分課程項目小組的時間項目任務并提交報告，以增強其實際動手能力和團隊協作能力。針對學生水平的差異和興趣方向的不同，對課程作業、任務以及課程項目設計劃分不同的層次，提供多元且靈活的學習方式，如劃分基礎性作業、增強性作業、應用性作業和開發性作業等不同類型，讓學生根據自身情況和要求選擇完成，增強其自主學習的積極性和創新性。讓整個教學模式都以項目設計為核心，對教學資源、網絡教學平臺和教學方法進行一體化設計，形成一個互相融合、互相影響的有機整體，從而制定出符合專業特色的工程教育模式。

五、結論

傳統的教育資源和缺乏互動的教育模式，早已不能滿足現代高等教育的教育要求。本文以CDIO工程教育模式理念為基礎，從一體化的設計原則出發，針對《地理信息系統原理》課程教學資源的構建、網絡教學平臺的建設管理和與之相匹配的教學理念的設計三個方面，提出了教學改革的具體實施建議，期望能在相關的學科基礎課程和專業課程的教學改革中起到了借鑒作用。具體的改革實施建議有待在后續的實際應用研究中檢驗和完善。

參考文獻：

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