《地理信息系統技術》課程信息化教學設計研究

李璇瓊

（1.四川建筑職業技術學院，四川 德陽 618000；2. 西南交通大學地球科學與環境工程學院，四川 成都 610031）

李克強總理指出:“人類對地理信息掌握的程度，決定了自身的視野和活動范圍。”新時期，國家對測繪地理信息人才需求量擴大[1]。而地理信息系統技術是測繪地理信息專業核心課程，內容較為抽象，不利于理解，學生學習效果不理想。隨著大數據和“互聯網+”等新技術的興起，教育信息化也蓬勃發展。信息化教學可使抽象的概念更加形象具體，提升教學效果。地理信息系統的信息化教學對培養學生的地理信息技術素養和提高教學效果具有十分重要的意義[2-4]。本文以“網絡分析”教學單元為例，介紹了信息化教學的具體設計方法及成效，為地理信息系統技術課程信息化教學改革提供借鑒經驗。

1 教學分析

1.1 課程分析

本課程為測繪地理信息技術專業的核心課程——《地理信息系統技術》，參考教材為武漢大學出版社出版的《地理信息系統原理與應用》（馬馳著）。教材中對網絡分析概念功能等知識點講解詳盡，但缺少與實際生活相關聯的實例，不利于職業院校學生理解，故在實際教學過程中應結合信息化教學，提升教學效果。

1.2 學情分析

1.2.1 學生原有知識分析

通過智慧職教云課堂發布問卷調查，結果顯示學生都用過滴滴打車等與地理空間數據相關的軟件，了解大數據、智慧城市、物聯網等概念，并在生活息息相關的領域體驗過網絡分析所帶來的便利。學生在前期學習中，已經掌握了地理信息系統概念、矢量和柵格數據格式特點等相關知識。

1.2.2 學生學習特點分析

教學對象是高職學生，他們理論學習較為薄弱，喜歡新奇事物、情感豐富、愿意動手實踐、對于感興趣的事物能夠認真投入，適合“學中做、做中學”的學習方式。

1.2.3 教學內容分析

知識目標:①掌握地理網絡及網絡分析的概念；②掌握地理信息系統網絡分析的功能和算法。

能力目標:掌握利用空間分析工具解決實際路徑分析、資源分配問題的具體方法。

素質目標:培養學生愛國情懷、堅持不懈的科學探索精神和團隊協作意識。

1.3 重點和難點

1）教學重點:網絡分析的功能及具體實施操作。2）教學難點:①網絡分析的數據特點及應用方向；②網絡分析的算法理解。

1.4 信息化教學思路

具體教學策略見表1。

表1 教學策略

2 信息化教學過程

2.1 課堂整體實施

以網絡分析為例，說明教學的實施過程主要從感知網絡、探秘網絡、應用網絡三方面由淺入至深刻、層層遞進式進行教學，具體課堂實施流程如圖1、2 所示。

圖1 課堂實施流程圖

圖2 云智慧平臺教學過程

2.2 課前準備

2.2.1 精品課視頻資源推送

借助“翻轉課堂”的自主學習模式，通過智慧職教云課堂將空間分析應用的微課視頻推送給學生，使學生在課前對講授內容有初步的感性認識。微課資源分知識點講解，利于學生課前有針對性的學習。

2.2.2 課前任務布置

課前通過智慧職教云課堂發布問卷調查和討論問題，通過對于生活相關問題的思考，提高學生興趣；通過問卷調查了解學生對前置知識的掌握程度，可根據掌握程度對教學進行有針對性的調整，如圖3、4所示。

圖3 課前討論問題

圖4 課前問卷調查

2.3 創設情境

根據“經驗之塔”理論，教學活動中引進各種媒體，可使教學更具體，是一種有效的學習手段[5-8]。視頻相對于圖片、音頻資源更加形象具體，有助于職業院校學生知識點的理解。本文網絡分析的信息化教學以視頻引入創設學習情境。

1）播放京東雙十一包裹無人智能分揀相關的視頻和圖片創設情境，激發學生的興趣。讓學生感受我們國家科技發展，以此落實素質目標，感悟愛國情懷。

2）與學生提問交流。讓學生思考“如何計算出機器人的最佳路徑？”進行小組討論、互評和教師評價。

2.4 感知網絡

1）通過動畫、圖片，結合我國西氣東輸工程等形式講解地理網絡的概念、組成和類型。

2）創設懸念問題，課堂提問。

3）無人機智能分揀系統屬于定向網絡還是非定向網絡。

4）舉出你身邊常用的地理網絡。

落實知識目標網絡分析的概念，并通過小組討論、互評等形式落實素質目標探索精神、團隊意識。

2.5 探秘網絡

1）通過生活中常用的信息化軟件滴滴打車和地震應急救援動畫講解再次落實知識點網絡分析概念，如圖5 所示。

圖5 地震救援路線選取

2）在智慧職教發布頭腦風暴讓學生思考后講解網絡分析數據格式，如圖6 所示。

圖6 課中頭腦風暴

通過軟件操作和分組討論、動畫講解網絡分析功能:

1）路徑分析:①用公交路線選取講解路徑分析功能。②路徑分析算法。通過動畫等信息化教學手段講解Dijkstra 算法（迪杰斯特拉算法）。 ③請同學上講臺計算最短路徑，突破難點網絡分析功能（路徑分析）。

2）地址匹配。利用淘寶物流、外賣配送和百度地圖講解地址匹配功能。突破難點網絡分析功能（地址匹配）。

3）資源匹配。以地震應急救援物資分配案例講解資源分配功能，并進行課堂頭腦風暴活動（如圖7 所示），突破難點網絡分析功能（資源分配）。

圖7 資源分配案例講解

4）通過設置討論問題“生活中還有哪些網絡分析的實際應用？”進行小組PK，落實素質目標探索精神。

2.6 應用網絡

1）通過ArcGIS 軟件實踐操作講解救援地理網絡的建立過程。落實能力目標網絡分析具體應用。

2）通過對ArcGIS 實際操作和讓學生演示講解路徑分析功能。①由救援倉庫經過逐個待救援點的最佳路徑分析再次落實知識目標網絡分析功能。②通過邊路障和點路障后路徑變化突破難點路徑分析應用。

3）通過信息化工具百度地圖中輸入青城山等地名，在地圖中找到具體地址突破難點地址匹配功能應用。

4）通過模擬應急救援物資分配路線突破難點資源分配功能應用。

2.7 課后拓展

在職教云平臺上，布置作業，并評價學生課后提交的作業與考核任務，在手機qq 群進行師生、學生之間的即時交流，包括課程內容，存在的疑問和學習方法等。

2.8 課堂目標落實

通過整體教學流程在潛移默化中落實知識、素質、能力目標及重點難點，具體如圖8 所示。

圖8 教學目標落實

3 信息化教學實施成效

3.1 課堂教學效果分析

信息化教學在本學習單元的成效提高主要體現在以下幾個方面:

1）學習情境生活化。課前云課堂平臺發布與課程和平時地理生活相關視頻。利用淘寶物流、外賣配送和百度地圖等與生活息息相關的應用講解地址匹配功能，引發學生興趣。

2）學習任務自主化。課前云課堂平臺發布課程相關視頻。同時，設定任務目標，驅動學生自主探究知識點，促進了學生自主學習的積極性。

3）實操訓練具體化。在知識點講解后進行軟件具體操作練習，鍛煉操作能力，進一步加深對理論知識點的理解。如在本單元教學理論講解完成后在ArcGIS軟件中模擬地震應急網絡的建立，通過具體的練習加深對網絡分析的理解。

4）課程思政可控化。針對學生團隊精神差、探索意識弱等問題，在課堂考核中設定團隊成績，對培養學生愛國情懷、團隊合作意識和實事求是分析、解決問題能力有一定的促進作用。針對課堂問題“舉出你身邊的地理網絡”設置小組PK，進行成績評定，使得學生通過小組成員之間的討論增強合作意識。

5）評價體系多維化。教學中從云課堂簽到情況、云課堂任務參與度、課內實驗操作結果、課后作業成績、團隊成績、課程總體期末考核成績等6 個方面多維度對學生學習成果進行考核評價，使得考核覆蓋教學全過程，更加合理。具體分配:云課堂簽到考勤占總成績的5%；云課堂任務參與度占5%；課內實驗操作結果占10%；團隊成績占5%；課后作業成績占15%；課程總體期末考核占60%。

3.2 學生對課程考核評價

學生也可以通過云課堂APP 對教師教學進行評價，提出相關問題建議，促進教學效果提升。如圖9所示，信息化教學達到良好的效果。

圖9 學生對課程評價

4 創新與反思

4.1 特色創新

1）網絡分析單元教學利用信息化教學手段，結合“翻轉課堂”模式，進行線上線下混合式教學。從學生的角度出發，體現學生主體學習地位。依據教學內容和教學情景創設信息化教學情境，借助動畫、滴滴打車、淘寶、百度地圖等信息化平臺，從學生興趣點切入，激發學生學習積極性，促進主動學習，個人探索與小組協作并行，大大促進了學生的專業能力和綜合素養的提升。

2）本單元教學將愛國主義、探索精神和團隊合作意識等課程思政內容融入到教學過程中，旨在潛移默化中培育學生愛國情懷和嚴謹的專業素養。

4.2 教學反思

1）有的學生課堂活動參與度不高，解決方法可以提升微課、視頻等信息化資源的吸引力，同時加強學習的過程性信息化考核，提高參與度指標的成績比例。

2）課堂教學中部分頭腦風暴、課堂討論問題答案較為復雜，浪費課堂時間。解決方法可采用選擇、判斷、問卷調查等形式。

3）加強教師信息化教學能力培訓。比如微課、動畫制作培訓等，使得教師在教學中信息化設計更加高效合理。

5 結 語

信息化教學可以提高教師教學效果和學生學習興趣。本文以地理信息系統技術課程中網絡分析模塊信息化教學設計為例，探討信息化教學設計方法。授課前先進行課程和學生學情分析，設定教學目標、重點難點。課前發布微課資源并布置課前討論問題，進行任務驅動。具體課堂實施以生活相關的視頻案例引入，提高學生興趣。借助動畫、滴滴打車、淘寶、百度地圖等信息化平臺，通過頭腦風暴、問卷調查、小組PK等手段落實知識、能力、素質目標，突破教學重點和難點，整個教學過程利用信息化手段進行全過程監控。信息化教學使得學習情境生活化、學習任務自主化、實操訓練具體化、課程思政可控化、評價體系多維化，取得了良好的效果，但也存在一定問題。對信息化教學過程中出現的問題進行反思，提出了相應的解決措施。地理信息系統信息化教學改革需要結合學生特點和專業特色，合理利用信息化手段進行教學設計，提高信息化教學效率，提升人才培養素質。