遞進(jìn)式項(xiàng)目教學(xué)法在“GIS程序設(shè)計(jì)”課程中的探索與實(shí)踐

李 玲，王崇倡，劉正綱

(遼寧工程技術(shù)大學(xué) 測繪與地理科學(xué)學(xué)院，遼寧 阜新 123000)

遞進(jìn)式項(xiàng)目教學(xué)法在“GIS程序設(shè)計(jì)”課程中的探索與實(shí)踐

李 玲，王崇倡，劉正綱

(遼寧工程技術(shù)大學(xué) 測繪與地理科學(xué)學(xué)院，遼寧 阜新 123000)

“GIS程序設(shè)計(jì)”作為地理信息科學(xué)專業(yè)的必修課，對(duì)學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)起到重要作用，同時(shí)GIS開發(fā)也是目前地理信息科學(xué)專業(yè)就業(yè)的主要方向。文中結(jié)合工程實(shí)踐，通過校園地理信息系統(tǒng)、森林火災(zāi)擴(kuò)散模擬分析與決策系統(tǒng)、小組答辯自選專題地理信息系統(tǒng)3個(gè)從簡單到復(fù)雜的GIS項(xiàng)目，運(yùn)用遞進(jìn)式的項(xiàng)目教學(xué)方法和團(tuán)隊(duì)協(xié)作、課上實(shí)踐、課上提問、課內(nèi)外答疑、課后作業(yè)、編寫項(xiàng)目文檔等措施對(duì)該課程進(jìn)行改革探索和實(shí)踐，并取得較好的教學(xué)效果。

項(xiàng)目教學(xué)法；遞進(jìn)式教學(xué)法；GIS程序設(shè)計(jì)

“GIS程序設(shè)計(jì)”是地理信息科學(xué)的專業(yè)必修課，對(duì)學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)起到重要的作用，同時(shí)GIS開發(fā)也是目前地理信息科學(xué)專業(yè)就業(yè)的主要方向，所以如何將抽象的計(jì)算機(jī)語言與學(xué)生的認(rèn)知習(xí)慣進(jìn)行對(duì)接，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)該門課程就顯得尤為重要。筆者采用項(xiàng)目式教學(xué)方法和遞進(jìn)式教學(xué)方法相結(jié)合的方式[1-2]，對(duì)該課程進(jìn)行探索實(shí)踐。

1 課程特點(diǎn)和存在問題

1.1 課程特點(diǎn)

“GIS程序設(shè)計(jì)”具有以下特點(diǎn)：①實(shí)踐性強(qiáng)：注重學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和專業(yè)技能的培養(yǎng)，讓學(xué)生在做的過程中加深對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解；②綜合性強(qiáng)：該課程涉及多門課程的相關(guān)內(nèi)容，包括“數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用”中SQL語句的靈活運(yùn)用，“ArcGIS應(yīng)用與開發(fā)技術(shù)”中ArcGIS軟件功能的掌握，“地理信息系統(tǒng)原理”各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的理解；③學(xué)時(shí)相對(duì)較少：該課程涉及多門課程的綜合運(yùn)用，但學(xué)時(shí)只有32學(xué)時(shí)，而程序設(shè)計(jì)相關(guān)課程普通人要達(dá)到入門級(jí)都需要接受比其他課程更長期的訓(xùn)練；④側(cè)重程序開發(fā)：該專業(yè)共有18門課程涉及到開發(fā)，例如“網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)”、“MapGIS應(yīng)用與開發(fā)”、“數(shù)字高程模型”、“計(jì)算機(jī)地圖制圖”等，而“GIS程序設(shè)計(jì)”是這些課程的基礎(chǔ)，很多課程的開發(fā)內(nèi)容都可由該課程變換。同時(shí)，GIS開發(fā)也是目前GIS專業(yè)市場需求較大的就業(yè)方向[3]。

1.2 存在問題

目前該課程在教學(xué)中存在如下問題：①學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)，主動(dòng)探索積極性不高；②學(xué)用脫節(jié)，知識(shí)的綜合運(yùn)用能力很弱；③沒有培養(yǎng)出良好的編程思想；④動(dòng)手實(shí)踐太少，導(dǎo)致知識(shí)掌握不牢固；⑤老師在講課過程中過于重視知識(shí)的傳授，而忽略了學(xué)生能力的培養(yǎng)；⑥課程的考核方式主要采用一紙定成績，不重視學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)過程和思維訓(xùn)練。

2 課程的組織與實(shí)施

結(jié)合該課程的特點(diǎn)和該課程在教學(xué)中存在的不足，筆者采用項(xiàng)目式教學(xué)方法和遞進(jìn)式教學(xué)方法相結(jié)合的方式[1-2]。項(xiàng)目式教學(xué)法[4](Project-Based Learning，PBL)注重學(xué)科的綜合，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者之間的合作，主張讓學(xué)生在真實(shí)情景中主動(dòng)探索，在培養(yǎng)學(xué)生搜索信息、解決問題、協(xié)作交流、自我管理能力等方面有著特殊的作用；而遞進(jìn)式教學(xué)方法[5]就是教師充分考慮到班級(jí)學(xué)生的個(gè)體差異性，根據(jù)共同的教育目標(biāo)，分層區(qū)別對(duì)待地設(shè)計(jì)和進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，使各個(gè)層次的學(xué)生向高層次進(jìn)行遞進(jìn)式的教學(xué)，以促使每個(gè)學(xué)生都得到最優(yōu)的發(fā)展，它是一種在課堂中實(shí)行與各層次學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性相適應(yīng)的、著眼于學(xué)生分層提高的教學(xué)策略。根據(jù)項(xiàng)目式教學(xué)方法和遞進(jìn)式教學(xué)方法的特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)校園地理信息系統(tǒng)、森林火災(zāi)擴(kuò)散模擬分析與決策系統(tǒng)和小組答辯自選GIS項(xiàng)目3個(gè)從簡單到復(fù)雜的項(xiàng)目。

2.1 教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1.1 教學(xué)組織

團(tuán)隊(duì)協(xié)作是工業(yè)界普遍采用的軟件設(shè)計(jì)組織方式，因此在課程教學(xué)中引入團(tuán)隊(duì)合作既可培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作的精神和方法，也可以讓學(xué)生有可能完成更加復(fù)雜的課外實(shí)踐任務(wù)，使學(xué)生在解決復(fù)雜問題的求解中培養(yǎng)更好的程序設(shè)計(jì)能力[6]。課程采用小班教學(xué)，人數(shù)基本限制在50人以內(nèi)，開課之前就將學(xué)生分組，每組7人左右。鼓勵(lì)學(xué)生互幫互助，共同完成課上提問和課外學(xué)習(xí)任務(wù)。

2.1.2 校園地理信息系統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

針對(duì)學(xué)生程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)比較薄弱的特點(diǎn)，在課程的初始階段選擇相對(duì)簡單的項(xiàng)目，通過課上講解、課上提問、課上練習(xí)、課上解答、課外答疑、課后作業(yè)等形式使學(xué)生慢慢建立對(duì)GIS開發(fā)課程的信心，掌握GIS程序設(shè)計(jì)的流程和ArcGIS Engine的基本接口函數(shù)。

所以課程設(shè)計(jì)了校園地理信息系統(tǒng)這個(gè)項(xiàng)目，將其分成若干個(gè)功能模塊，如表1所示。

表1 校園地理信息系統(tǒng)功能模塊[7]

2.1.3 森林火災(zāi)擴(kuò)散模擬分析與決策系統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

通過上述項(xiàng)目的講解，學(xué)生已經(jīng)對(duì)GIS程序設(shè)計(jì)具有一定的基礎(chǔ)，所以在實(shí)踐學(xué)時(shí)中進(jìn)一步增加了所選項(xiàng)目的難度，通過分組完成該項(xiàng)目指定程序注釋的方式來考查學(xué)生對(duì)程序的理解，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，其功能模塊設(shè)置見表2。

2.1.4 小組答辯自選項(xiàng)目設(shè)計(jì)

學(xué)生通過上述兩個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，已經(jīng)對(duì)GIS程序設(shè)計(jì)有了較好的基礎(chǔ)，所以在這個(gè)環(huán)節(jié)中結(jié)合工程教育創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的模式，引入GIS行業(yè)項(xiàng)目開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)節(jié)，讓學(xué)生參考已有行業(yè)文檔模板分工合作完成項(xiàng)目的文檔編寫、功能開發(fā)、演示、安裝配置等環(huán)節(jié)，使學(xué)生掌握項(xiàng)目開發(fā)的完整流程。小組答辯的成績組成見表3。

2.2 考核方法

該課程成績構(gòu)成采用“平時(shí)表現(xiàn)(10%)+期末考試(50%)+上機(jī)成績(20%)+小組答辯(20%)”的形式。

平時(shí)表現(xiàn)成績由老師根據(jù)每個(gè)學(xué)生平時(shí)聽課情況和回答問題情況詳定。

表2 森林火災(zāi)擴(kuò)散模擬分析與決策系統(tǒng)功能模塊[8]

表3 小組答辯成績組成[9-10]

期末考試試卷參考 “校園地理信息系統(tǒng)”項(xiàng)目源碼、學(xué)生所出的習(xí)題和老師所出的課堂練習(xí)題，通過筆試評(píng)定期末考試成績。

上機(jī)內(nèi)容主要參考“森林火災(zāi)擴(kuò)散模擬分析與決策系統(tǒng)”項(xiàng)目的源碼，根據(jù)學(xué)生對(duì)程序源碼的注釋情況考查他們對(duì)項(xiàng)目的理解和掌握程度，給小組每個(gè)成員一個(gè)統(tǒng)一的分?jǐn)?shù)。

小組答辯主要由學(xué)生分組完成的自選項(xiàng)目情況給定，具體見表3。

3 教學(xué)效果

在為期2年的教學(xué)實(shí)施過程中，使不同層次的學(xué)生在實(shí)際項(xiàng)目中得到了最大的能力提升，同時(shí)實(shí)現(xiàn)4個(gè)轉(zhuǎn)變[6]：

1)實(shí)現(xiàn)從以課堂教學(xué)為主向課內(nèi)外結(jié)合轉(zhuǎn)變：通過思考題的形式，引導(dǎo)學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)；根據(jù)學(xué)生已有一定基礎(chǔ)和學(xué)時(shí)少的特點(diǎn)，講課不再面面俱到，部分內(nèi)容留作課后自我學(xué)習(xí)；

2)實(shí)現(xiàn)從以教師的教為主向以學(xué)生的學(xué)為主轉(zhuǎn)變：課上講解、課上練習(xí)、上機(jī)實(shí)踐和小組答辯，從以前以教為主向以學(xué)為主轉(zhuǎn)變，團(tuán)隊(duì)協(xié)助完成三個(gè)遞進(jìn)式的項(xiàng)目案例，使學(xué)生由淺入深，逐步遞進(jìn)；

3)實(shí)現(xiàn)從注重結(jié)果向結(jié)果與過程相結(jié)合轉(zhuǎn)變：通過平時(shí)提問、小組答辯、上機(jī)實(shí)驗(yàn)等多種形式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，注重學(xué)生綜合能力的評(píng)價(jià)，加大平時(shí)成績的比重；

4)實(shí)現(xiàn)從關(guān)注督導(dǎo)、教師間的評(píng)價(jià)向關(guān)注學(xué)生評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變：加入學(xué)生對(duì)老師評(píng)價(jià)的環(huán)節(jié)來評(píng)估老師的教學(xué)質(zhì)量和效果，對(duì)老師起到監(jiān)督作用。

此外，由于多個(gè)專業(yè)開設(shè)了該門課程，為了方便師生之間學(xué)習(xí)和交流，對(duì)該門課程的資料進(jìn)行歸檔，利用課程教學(xué)網(wǎng)站實(shí)現(xiàn)資源共享，共享的資料如表4所示。

表4 資料共享清單

4 應(yīng)用推廣建議

通過2年的教學(xué)探索，為了達(dá)到更好地教學(xué)效果，在教學(xué)過程中還應(yīng)該注意以下幾個(gè)問題：

1)注重學(xué)生自信心和興趣的培養(yǎng)：為了避免學(xué)生在初級(jí)階段對(duì)程序設(shè)計(jì)課程產(chǎn)生恐懼和無從下手的心理，要做好項(xiàng)目從簡單到復(fù)雜分層次的任務(wù)分解；多多夸獎(jiǎng)學(xué)生取得的進(jìn)步，鼓勵(lì)學(xué)生多與老師和同學(xué)交流；在課程初級(jí)階段主動(dòng)幫助學(xué)生解決程序設(shè)計(jì)過程中遇到的各種各樣的問題，逐步建立學(xué)生對(duì)該課程的自信心和興趣；

2)注重課程之間的內(nèi)在聯(lián)系和綜合運(yùn)用能力的培養(yǎng)：培養(yǎng)的是可以從事GIS相關(guān)職業(yè)的專門人才，每門課程都是為這個(gè)培養(yǎng)目標(biāo)服務(wù)的，學(xué)習(xí)課程不是目的，關(guān)鍵在于各門課程的綜合運(yùn)用能力；

3)課堂講解內(nèi)容有限，所以要多多提供課后學(xué)習(xí)資料，讓學(xué)生在課后自主學(xué)習(xí)；

4)注重學(xué)生平時(shí)成績的考核，使學(xué)生重視平時(shí)的學(xué)習(xí)過程和GIS程序設(shè)計(jì)思維的訓(xùn)練過程。

5 結(jié) 論

實(shí)踐證明，遞進(jìn)式的項(xiàng)目教學(xué)法運(yùn)用于“GIS程序設(shè)計(jì)”課程是行之有效的，不僅增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)的自主性，提高學(xué)生的自學(xué)能力，而且使學(xué)生更好地理解和掌握該專業(yè)的知識(shí)，提高學(xué)生分析解決實(shí)際問題能力、語言表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力，同時(shí)也使學(xué)生具備GIS程序設(shè)計(jì)思想，掌握GIS程序設(shè)計(jì)的流程。遞進(jìn)式的項(xiàng)目教學(xué)法適用于實(shí)踐性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)、學(xué)時(shí)少和偏GIS開發(fā)類的課程，特別適合“MapGIS應(yīng)用及開發(fā)技術(shù)”“ArcGIS應(yīng)用及開發(fā)技術(shù)”“網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)”等課程的教學(xué)，該教學(xué)方法適合在教學(xué)中做進(jìn)一步的推廣。

[1] 張其亮，王愛春，陳永生.能力遞進(jìn)式項(xiàng)目教學(xué)法在嵌入式系統(tǒng)課程中的實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2014，33(8)：185-189.

[2] 王麗英，王崇倡．項(xiàng)目教學(xué)法在“土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測”中的探索與實(shí)踐[J]．測繪工程，2013，22(2)：94-96.

[3] 柳林，李萬武.市場需求導(dǎo)向的GIS專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)和課程體系的構(gòu)建[J].測繪科學(xué)，2011,36(1)：232-234..

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[9] 黃杏元，馬勁松.地理信息系統(tǒng)概論[M].北京：高等教育出版社，2014.

[10] 2016Esri杯中國大學(xué)生GIS軟件開發(fā)競賽組委會(huì).2016Esri開發(fā)競賽作品提交方式及說明[EB/OL].(2016-03-18)[2016-06-08]. http://contest.esrichina.com.cn/html/jingsaijieshao/zptj/.

[責(zé)任編輯：張德福]

Exploration and practice of progressive project teaching method in GIS program design

LI Ling，WANG Chongchang，LIU Zhenggang

(School of Geomatic，Liaoning Technical University，F(xiàn)uxin 123000，China)

DesignofGISprogramm, as a required course of GIS specialty, plays an important role in training students' professional abilities. At the same time, the development of GIS is also the major employment direction of GIS specialty at present. For this reason, combined with engineering practice, through three easy-to-difficult GIS projects (i.e. campus GIS, spread simulation analysis and decision-making system of forest fire, and group oral defense of self-selected thematic GIS), this paper applies the progressive project teaching method and reform measures (e.g. teamwork, classroom practices, questioning, answering questions in and outside class, homework, project document writing), to the exploration and practice of this course. These have obtained good teaching effectiveness.

project-based learning；progressive teaching method；GIS program design

2016-07-18;

2016-08-15

地理信息科學(xué)專業(yè)綜合改革遼寧省本科質(zhì)量工程項(xiàng)目

李 玲(1980-)，女，講師，碩士.

著錄：李玲，王崇倡，劉正綱.遞進(jìn)式項(xiàng)目教學(xué)法在“GIS程序設(shè)計(jì)”課程中的探索與實(shí)踐[J].測繪工程，2017，26(9)：77-80.

10.19349/j.cnki.issn1006-7949.2017.09.017

G642

A

1006-7949(2017)09-0077-04