項目驅動教學法在地理信息系統課程中的應用評價

趙 強，劉常瑜，黃木易，解華明

(安徽建筑大學，安徽 合肥 230601)

地理信息系統(Geographic Information System )簡稱GIS，是在計算機軟硬件支持下，以空間地理數據為數據源，以計算機編程為平臺，綜合處理和分析具有空間內涵地理數據的空間信息系統。地理信息系統自20世紀60年代興起以來，為各學科提供了規劃、管理、決策及研究的平臺。近年來，GIS作為數字地球的核心學科和基礎技術支持，在各個領域廣泛開發利用，GIS人才的培養和需求也迫在眉睫，教育部對地理信息相關專業的發展高度重視，越來越多的高校設置了地理信息科學專業，培養專業的GIS人才，作為專業必修課的GIS課堂教學質量提升應當受到格外重視[1]。

傳統的地理信息系統教學主要以理論課講授為主，偏重知識教育，缺乏啟發性和交流性的教學模式，最多結合零散的實驗課教學。教學形式相對枯燥無味，很難提起學生的興趣，使得學生難以具備獨立性和創造性的學習，無法挖掘學生的潛力[2]，對于地理信息學科的發展也產生了相應的阻礙作用。我國近些年提出基礎教育改革要積極發動學生的自主創新能力和實踐操作能力，而地理信息學科的快速發展也要求高校在GIS專業人才的培養中，更多的注重理論與實踐教學相結合，實踐教學與實用性教學相結合[3]。采用項目驅動教學法進行地理信息系統課程教學是將課堂知識與實際操作相結合，以目標和問題為導向的新型教學方式，對于調動學生的積極性，提高學習的能動性具有良好的效果。

項目驅動教學法是以問題為引導，以解決問題為目標來維持學生學習的自主性，從問題出發，以工程實例單元為載體，結合“讀、想、解、用”的教學模式，通過對典型工程問題的解決，讓學生帶著具體的學習任務，將整個工程實例進行解剖，引導學生由簡到繁、由易到難，一步一步、循序漸進地完成整個項目，接觸到解決工程實例的每一個過程，對培養學生分析問題和解決問題的能力有很大的提升[4]。同時，實踐證明，項目教學法在GIS課程教學中可以舉一反三，取得不錯的效果。

1 項目驅動教學法的特點及應用

項目驅動教學模式英文全稱是Project-based Learning,簡稱PBL[5]，又稱項目教學法，具體是以教師所要進行的項目為主線，教師將項目解剖成若干個要完成的問題，以完成任務的形式交給學生，學生根據自己的知識體系，按照項目需要完成的要求，進行信息收集、項目決策、制定項目計劃、具體成果展示、項目完成度評估等過程[6]。項目教學法也可以將學生劃分成多個小組，按照項目的任務要求，通過小組的協調，學生共同制定相應的實施計劃，在項目教學的過程中，更多的是發揮學生的自主學習能力和協作能力，而教師在整個項目教學的實施中僅僅起指導作用和輔助作用。

2 項目教學法在GIS課程教學中的實施

2.1 項目設計

項目設計是項目教學法中最關鍵和重要的環節[7]，所設計的項目要盡可能包含GIS課程中各個章節的主要知識點，同時，要給學生設計合理的切入點，最終使得這些片段化的知識點可以串聯起來，形成一個完整的項目。項目驅動教學法在地理信息系統課程教學中的應用流程如圖1所示，總體而言，所設計的項目既要有價值，也要具有較高的探索性，同時要具有一定的開放性。例如，大學生日常生活在大學校園，對校園內的位置信息普遍熟悉，這些信息多是涉及與空間位置和數據屬性等相關的GIS課程教學內容，因此，可以根據學生所處的校園環境，設置校園規劃、道路路線、教室上課信息編排等包含空間數據結構的一些項目。如通過設計項目“安徽建筑大學校園垃圾箱優化分布”，讓學生參與到項目中，通過項目實踐訓練，基于垃圾分類便捷收集的目的，學生在校園電子地圖上標注垃圾箱位置和屬性信息，結合園區人口密度和園區使用功能，進行空間分析，優化配置垃圾箱。最終通過項目設計，讓學生掌握空間數據結構以及空間分析原理和方法的相關知識。

圖1 項目驅動教學法參與GIS教學過程流程

2.2 項目介紹和任務布置

項目介紹的過程是教師為學生講解項目原理和預期成果的過程，通過介紹項目實施任務的相關背景，引出相應的需要完成的子任務，可以讓學生清楚地了解項目的作用、項目實施的方法以及預計成果[8]。

對于項目任務的布置，目前應用較為廣泛的有“迭代增量式”和“瀑布模型”的方法，在本研究中，采用“迭代增量式”的方法，對項目任務分層布置，分步實施。首先將學生分為4～6人的若干小組，在分組的過程中，要充分考慮各小組內學生的學習能力，不論是知識結構體系、性格特點，還是知識接受能力等方面，均要做到均衡化，使小組內形成優勢互補，以保證持續實訓項目的完成和實施。同時，教師要根據項目各層次的難易程度，協助學生選擇項目，做到物盡其用。

以校園地理信息系統實訓項目為例，學生在進行項目實施的過程中，需要完成以下項目：①數據采集、軟件安裝；②數據預處理，空間數據庫的建立；③地理信息插入、地圖建立；④空間數據分析模塊的實現；⑤專題圖展示完成；⑥路徑模塊和三維導航模塊編程實現；⑦系統測試完成。

2.3 學習與項目實施

實習與項目實施是項目選擇后進入的具體實施階段，在這個階段，學生以“程序開發者”的角色進入項目[9]，首先按照需求，制定文檔，將需求具體化，進行需求分析，對數據進行收集，處理數據，這個階段，教師的主要職責是給學生提供必要的條件和技術支持，例如：數據、建立的分析模型、軟件開發的相關知識等。在項目實施的過程中，也要進行階段小結和交流，各小組要定時匯報項目的進度、階段性困難，這樣不僅可以發現問題、解決問題，還可以在交流中相互借鑒、相互學習，尋找最合理和便捷的方法，提高學生的創新能力。

2.4 成果提交與評價

成果提交與評價是在項目完成之后，通過各個項目小組對自己成果的可視化展示進行交流。討論存在的問題，對于項目的完成度進行評價，評價該模塊是否達到預期的效果，同時，總結在本項目設計的過程中存在的優缺點及未能解決的問題，為之后的研究提供思路。最后，完成相應的項目檢驗報告，對項目檢驗報告中的文字、格式等要有嚴格的要求，寫出詳細的操作說明書，在項目報告的撰寫過程中，加深對整個項目的理解。

教師在學生項目總結的過程中，要多聽取學生的思路，鼓勵學生大膽創新，通過提高學生的主觀能動性，提高地理信息系統課程學習的效率，提高學生的實踐操作能力和綜合素質。

3 項目教學法實施評價

通過項目驅動教學法的實施，可以明顯看出學生學習的主觀能動性和興趣性有所提高，教學效率提高。

3.1 教師作用的改變

在項目驅動教學法實施的過程中，教師由原來的單一的知識傳授者轉變為對學生創新性學習的引導者[10]，引導學生自主學習，教師不僅可以通過項目實施學習檢驗學生理論課學習的結果，更多的是可以鍛煉學生將知識與實踐操作結合的能力，不僅可以提高學生的創新能力，也可以提升學生之間的團隊協作能力，這對于學生今后的就業道路有很大的幫助。傳統的教學方法中，教師完全單一的制定著學習計劃，學習方案，甚至還要被動地按照相關部門規定的規范去制定，而基于項目驅動法的教學方法，可以充分調動教師的主動性，讓教師根據課程的特點、地區的特色來制定授課內容和方法，如課堂內容的取舍與重點章節的提煉。同時，項目教學法也在很大程度上改變了教師與學生的關系，教師不再是知識的唯一權威者，更多的是走下講臺，與學生共同探討、共同進步。

以安徽建筑大學地理信息科學專業為例，通過學評教的方式對教師教學實踐性進行評價。從表1和圖2可以看出，2013年到2017年間，學生參與項目的數量隨著項目數量的增加而增加，同時，學生對于教師課堂學習評教的分數也逐年增加。這說明，項目教學法對于學生而言，學到了更具有實踐性的知識，學生對教師教學的滿意度也增加。

表1 學生參與項目數與學生評教分數統計

圖2 項目參與及學生評教分數相關分析

3.2 學生學習模式的改變

項目驅動法的教學模式，使得學生在學習中的身份由客體向主體轉變[11]，在這種教學模式下，學生可以根據自己的特長和興趣，選擇相應的項目分組，根據自己的思維方式去解決相應的問題，從數據收集到最后的報告撰寫，幾乎都是學生自己完成，這樣的學習方式，可以使學生掌握到如何學習，怎樣做事做人，對于促進他們的全面發展很有意義。同時，事實證明，擁有完整的項目經歷，對學生就業有很大的幫助。

3.3 教學成果檢驗方式的改變

傳統的教學評價中，只注重學生的學習成績，基本忽略了其他方面，而項目驅動教學法下對于教學成果的檢驗形式多樣化，不僅可以通過項目成果來體現，還要評價學生在項目實施過程中發現問題、解決問題的能力，學生創新能力和團隊合作能力等，而這些對于學生成為一名優秀的GIS專業人才是必不可少的。

以安徽建筑大學地理信息科學專業為例，通過學生就業統計對項目教學法的可用性進行評價。由表2和圖3可以看出，安徽建筑大學地理信息科學專業，2012年至2017年，參加項目的人數逐年增加，在就業方面，在校期間參加過項目實訓的學生就業率均高于專業就業率，這表明，項目驅動教學法對于學生就業來說，具有明顯的正向作用。

表2 各屆畢業生就業率統計

4 結 論

把項目教學法引入“地理信息系統”課程教學中，通過對具體項目的講解和實施，不僅可以將具體的理論知識給學生講透，還可以將具體的工程實例與學生課堂教學中的理論結合起來，讓學生對地理信息系統的認知不僅有客觀的認識，也有主觀的

認識，提高學生解決問題的能力，挖掘學生的創造能力，同時，提升學生畢業后的社會競爭力。項目驅動教學法既可以提高教學效果，又能提升學生的學習興趣，并且將教師和學生形成一個整體，共同探討、共同交流，充分體現IT類專業課程注重實踐的特色，將高校地理信息系統的教學質量進一步提高。