高校GIS課程教學(xué)模式改革初探

黃曉霞++盛芝露++和克儉

【摘要】GIS作為多學(xué)科交叉的應(yīng)用型學(xué)科，其課程既有自身教學(xué)的內(nèi)在特點(diǎn)和要求，也要順應(yīng)新時(shí)期人才培養(yǎng)模式的時(shí)代需求。本文從傳統(tǒng)的GIS教學(xué)的局限和問題出發(fā)，探討了在GIS課程教學(xué)中實(shí)施“以學(xué)生為中心，以任務(wù)為驅(qū)動”的教學(xué)模式改革思路，以GIS應(yīng)用的實(shí)際問題為核心，采用PBL教學(xué)法，幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)成效。為高校GIS教學(xué)的改革和優(yōu)化提供參考和建議。

【關(guān)鍵詞】GIS 任務(wù)驅(qū)動 PBL教學(xué)法 教學(xué)模式

【基金項(xiàng)目】云南省高等學(xué)校卓越青年教師特殊培養(yǎng)項(xiàng)目，云南省高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目，云南大學(xué)資源環(huán)境與地球科學(xué)學(xué)院教學(xué)改革項(xiàng)目。

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）04-0222-02

1.引言

隨著國際化、信息化的不斷加強(qiáng)，高校人才培養(yǎng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也日趨提高。而傳統(tǒng)的以“教師為中心、教材為中心、課堂為中心”的灌輸式教學(xué)模式，難以適應(yīng)信息社會對個(gè)性化、創(chuàng)新型人才的需求的要求。地理信息科學(xué)（Geographic Information Science， GIS）是具有明顯多學(xué)科交叉特征的學(xué)科，同時(shí)GIS 作為與空間信息有關(guān)的基本工具，為相關(guān)領(lǐng)域研究提供了工具支撐[1，2]。GIS課程的教學(xué)既有自身教學(xué)的內(nèi)在特點(diǎn)和要求，也要順應(yīng)新時(shí)期人才培養(yǎng)模式的時(shí)代需求，因此進(jìn)行GIS課程教學(xué)模式改革和優(yōu)化研究勢在必行。

2.傳統(tǒng)GIS教學(xué)的局限和問題

首先，傳統(tǒng)的GIS課程教學(xué)，一般遵循掌握基本概念→理解原理→技能訓(xùn)練→高級應(yīng)用的思路，不僅要求授課教師能夠深入淺出地把原理講透，還需要幫助學(xué)生跨越從抽象原理到具體應(yīng)用的鴻溝。所以教學(xué)中通常形成教師講授得精疲力竭，而學(xué)生還對原理感覺似懂非懂，對應(yīng)用更加是一頭霧水的局面。師生都在原理理解問題上糾結(jié)，教學(xué)時(shí)間和精力分配也多局限于此。其次，GIS是一門應(yīng)用性較強(qiáng)的技術(shù)學(xué)科。實(shí)現(xiàn)從原理到應(yīng)用的跨越，常規(guī)思路是進(jìn)行應(yīng)用案例的示范性教學(xué)。但由于GIS專業(yè)軟件操作的復(fù)雜性，學(xué)生觀摩教師的演示過程，往往處于對專業(yè)原理尚未吃透、應(yīng)用問題也不夠明晰、軟件操作界面尚不熟悉的階段，教學(xué)效果并不理想。再者，對于學(xué)生而言，GIS的學(xué)習(xí)機(jī)軟件應(yīng)用不只是解決老師提供的案例，更需要把GIS分析的特色應(yīng)用于實(shí)際問題當(dāng)中，掌握GIS解決問題的思路和重點(diǎn)，明晰如何選擇合適的GIS工具解決自己面臨的具體問題。由此看來， GIS課程的教學(xué)在教學(xué)目標(biāo)定位、教學(xué)內(nèi)容安排以及教學(xué)方法實(shí)施上仍然存在著諸多問題。此外，GIS的發(fā)展與內(nèi)容更新很快，大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來也對GIS教學(xué)提出了更多挑戰(zhàn)[3]。對于學(xué)生學(xué)習(xí)GIS原理及其應(yīng)用而言，無疑面臨著知識點(diǎn)多而復(fù)雜、新的內(nèi)容與信息更新快、空間抽象性強(qiáng)、研究對象的空間尺度變化大[1]等特點(diǎn)。面對艱深晦澀的基礎(chǔ)理論，不斷補(bǔ)充更新的知識體系，無法想象的海量空間信息，和需要及時(shí)調(diào)整的空間思維方式，學(xué)生很容易出現(xiàn)畏難和焦慮的情緒，進(jìn)而影響到課程的學(xué)習(xí)效果。

3.GIS教學(xué)模式的改革與調(diào)整

基于上述問題和背景，在GIS課程教學(xué)中實(shí)施以學(xué)生為中心，以任務(wù)為驅(qū)動的教學(xué)方式與學(xué)習(xí)方式，實(shí)現(xiàn)“以教為主”向“以學(xué)為主”的轉(zhuǎn)變。將教學(xué)目的設(shè)定為幫助學(xué)生理解GIS原理，并能夠應(yīng)用GIS軟件解決自己的專業(yè)問題，具體可分為三個(gè)層次的目標(biāo)：（1）具有基本GIS軟件操作能力，能夠提出用GIS軟件解決具體問題的思路，完成分析過程并準(zhǔn)確合理地表達(dá)分析結(jié)果；（2）能夠結(jié)合問題確定相關(guān)的GIS工具，自學(xué)掌握工具的操作要點(diǎn)并完成分析，同時(shí)能夠判斷分析結(jié)果是否準(zhǔn)確可靠；（3）具有地理學(xué)思維，能夠自學(xué)掌握未接觸過的GIS軟件，會以同伴溝通、互助協(xié)作的方式解決難題，并能夠簡練美觀地表達(dá)結(jié)果。

依據(jù)以上教學(xué)目標(biāo)，課程教學(xué)方法調(diào)整的核心思路是：采用PBL（ Problem-Based Learning，問題導(dǎo)向型學(xué)習(xí)）教學(xué)法[4]，以GIS應(yīng)用的實(shí)際問題為核心，引導(dǎo)學(xué)生圍繞問題解決所需的綜合性知識和技能，架構(gòu)和完善適于自己的知識體系和能力，通過自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)，結(jié)合實(shí)際問題深化對GIS原理的理解。同時(shí)課程設(shè)計(jì)中有意識地在作業(yè)選題和問題解決過程中強(qiáng)化地理專業(yè)思維的訓(xùn)練，以幫助學(xué)生獲得較高水平的學(xué)習(xí)成效。

3.1弱化理論講解

GIS原理的部分主要通過課堂授課方式進(jìn)行教學(xué)，重點(diǎn)是講解核心概念和理解的難點(diǎn)，并概要介紹學(xué)科前沿領(lǐng)域及其最新研究進(jìn)展。由于當(dāng)下技術(shù)發(fā)展更新快、資料獲取方便、知識信息爆炸性增長，一門課程短時(shí)間內(nèi)是難以涵蓋諸多內(nèi)容的。相反，如果授課內(nèi)容龐雜，原理艱深晦澀，一方面教學(xué)時(shí)間無法滿足，另一方面學(xué)生既無法抓住重點(diǎn)，又難以消化透徹。因此應(yīng)該抓住課程的核心重點(diǎn)，側(cè)重講解知識組織框架和邏輯，幫助學(xué)生梳理內(nèi)容，把握關(guān)鍵知識點(diǎn)；而其中的知識細(xì)節(jié)可讓學(xué)生根據(jù)需要進(jìn)行補(bǔ)充。有意識地減少課堂上對基本原理的講授時(shí)間，可以留給學(xué)生更豐富思考的空間，讓其有更多機(jī)會和精力接觸實(shí)際問題，然后帶著疑問回過頭來琢磨基本原理，很容易達(dá)到事半功倍的效果。同時(shí)，在課堂授課時(shí)還應(yīng)注意，不只是講解原理本身，還應(yīng)該講解如何從GIS應(yīng)用的角度思考問題，又如何從應(yīng)用問題中理解GIS原理。

3.2減少對軟件操作的示范

一般GIS的實(shí)驗(yàn)課程，會結(jié)合演示應(yīng)用GIS軟件分析案例的操作過程。但是由于GIS軟件的操作界面比較復(fù)雜，且專業(yè)性強(qiáng)，學(xué)生大部分的注意力往往放在記憶繁瑣的操作步驟和過于專業(yè)的使用命令上，而忽視了分析問題的整體思路和關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)置。以至于課程結(jié)束后，學(xué)生一般對于課堂示范過的案例都能夠按部就班地執(zhí)行操作，但變成解決自己遇到的實(shí)際問題，往往狀況百出，不知道分析過程中到底是哪里出了問題。減少軟件操作示范的目的，是讓學(xué)生把注意力放在梳理解題思路上，通過自己摸索出操作步驟，才能真正地把軟件應(yīng)用過程吃透。

3.3布置“任務(wù)驅(qū)動型”作業(yè)

圍繞GIS應(yīng)用的內(nèi)容和重點(diǎn)，可以設(shè)計(jì)一系列循序漸進(jìn)、深度和難度遞增的作業(yè)主題，以任務(wù)驅(qū)動型的作業(yè)為導(dǎo)向，來引導(dǎo)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和交互學(xué)習(xí)。首先是結(jié)合應(yīng)用類的問題，讓學(xué)生能夠進(jìn)一步理解GIS的相關(guān)概念和原理；其次，因?yàn)橛芯唧w任務(wù)，給學(xué)生一個(gè)相對明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)；再者要求運(yùn)用軟件分析問題，提倡學(xué)生自我的摸索和嘗試，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)；最后，因?yàn)閱栴}有一定的難度，甚至作業(yè)題目有意識的設(shè)計(jì)了一些學(xué)生容易出錯的“陷阱”，通過試錯的方式，加深學(xué)生對問題理解的深度和廣度。

同時(shí)，每個(gè)主題下面建議包含4～6個(gè)不同方面的具體問題，難度上略有差異。通過設(shè)計(jì)多個(gè)可選題目讓學(xué)生自選其一來完成，一是不同專業(yè)的學(xué)生可選擇適合自己興趣和應(yīng)用側(cè)重點(diǎn)的題目；二是可以根據(jù)自己前期的基礎(chǔ)選擇相應(yīng)難度的題目；三是多樣化的題目讓學(xué)生們可以比較同一問題的解決思路，也可以了解不同的問題的思路和角度，為學(xué)生之間的交互式學(xué)習(xí)和溝通協(xié)作提供基礎(chǔ)。

3.4明確作業(yè)的目的、規(guī)范與要求

作業(yè)布置時(shí)，首先應(yīng)該給學(xué)生解釋此次作業(yè)設(shè)計(jì)的初衷，告訴他們通過作業(yè)應(yīng)該要掌握的基本概念及原理，作業(yè)報(bào)告提交的具體格式與要求等。這樣的提示可以避免學(xué)生面對作業(yè)的茫然無措，無從下手的局面，同時(shí)也幫助他們明確方向、樹立信心。

同時(shí)可以提供作業(yè)模板，幫助學(xué)生建立作業(yè)寫作規(guī)范。作業(yè)模板提供了內(nèi)容模塊，以及基本的格式要求，意在訓(xùn)練學(xué)生在應(yīng)用GIS軟件解決問題的同時(shí)，把解題思路、過程和主要結(jié)果轉(zhuǎn)化為圖表和文字，進(jìn)行初步的論文寫作練習(xí)。通過這種規(guī)范表達(dá)的訓(xùn)練，讓學(xué)生具備既能分析解決專業(yè)問題，也能通過書面語言歸納思路，進(jìn)行溝通和準(zhǔn)確表達(dá)，甚至能針對問題重點(diǎn)，有理有據(jù)、有所側(cè)重地進(jìn)行分析闡述。雖然作業(yè)模板提供了基本的內(nèi)容框架，然而具體內(nèi)容的組織、呈現(xiàn)等，都允許學(xué)生按照自己的理解去挖掘信息，延伸分析觸角，擴(kuò)展思考的角度和方向。

此外，應(yīng)注意不斷給學(xué)生強(qiáng)化這樣的意識：作業(yè)完成的過程比作業(yè)完成的結(jié)果重要?？筛鶕?jù)作業(yè)的難度預(yù)留給學(xué)生足夠的時(shí)間，鼓勵團(tuán)隊(duì)合作與討論。作業(yè)的目的是鍛煉學(xué)生分析和解決問題的能力，因此鼓勵學(xué)生盡可能嘗試多樣化的分析思路，只要作業(yè)思路明確，對具體問題有探索、思考，以及獨(dú)特的分析視角，就應(yīng)給予充分的肯定。特別是學(xué)生在作業(yè)過程中產(chǎn)生新的問題并嘗試過解決，并對結(jié)果有自己的分析判斷，就是很好的作業(yè)。

3.5強(qiáng)化作業(yè)反饋與點(diǎn)評

對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果應(yīng)保有尊重的心態(tài)，對于每一份作業(yè)，可通過Email、微信等實(shí)時(shí)通訊方式等給予及時(shí)的反饋。作業(yè)點(diǎn)評可包括以下內(nèi)容：①作業(yè)中值得肯定的地方，點(diǎn)明學(xué)生已經(jīng)掌握的知識和能力。②作業(yè)中存在的問題。只有點(diǎn)出了問題所在，學(xué)生才知道進(jìn)一步改進(jìn)的需要。同時(shí)由于發(fā)現(xiàn)了自己的問題，也會特別關(guān)注其他同學(xué)作業(yè)中的亮點(diǎn)和問題，于是也就有了切實(shí)可以參照的學(xué)習(xí)榜樣。這種比較基礎(chǔ)上的學(xué)習(xí)是對學(xué)生能力的又一次提高。③改進(jìn)建議：分析作業(yè)不足之處及存在原因。若是基礎(chǔ)知識方面的不足，推薦參考書籍或?qū)W習(xí)資料，及可借鑒的同學(xué)作業(yè)等。這種建設(shè)性意見讓學(xué)生明確了進(jìn)步的方向，學(xué)生會自我消化后運(yùn)用在后續(xù)的作業(yè)中，可有效增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性。

給每個(gè)學(xué)生的作業(yè)點(diǎn)評應(yīng)該是個(gè)性化、富有針對性的，意在幫助學(xué)生形成個(gè)性化的學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)需求，有的放矢的重點(diǎn)開展學(xué)習(xí)。而學(xué)生作業(yè)中普遍存在的共性問題，則可通過課堂點(diǎn)評的方式，進(jìn)行重點(diǎn)分析和講解。此外，作為學(xué)習(xí)參考，可以提供每次作業(yè)中的精品作為范例，樹立同伴學(xué)習(xí)的榜樣。在作業(yè)點(diǎn)評中，若有意識地引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注專業(yè)視角方面的問題，如了解客戶需求，注重色彩搭配，重視空間關(guān)系以及地理規(guī)律的表達(dá)等，將幫助學(xué)生提升專業(yè)素質(zhì)方面的能力。這些專業(yè)思維、從業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)，是需要時(shí)間積累和體會，但對于準(zhǔn)確高效地解決問題、提升GIS應(yīng)用的品質(zhì)至關(guān)重要。

4.結(jié)語

信息社會對個(gè)性化、創(chuàng)新型人才的需求，需要我們在教學(xué)中強(qiáng)化對學(xué)生知識、能力、素質(zhì)方面的綜合訓(xùn)練與培養(yǎng)。GIS課程多學(xué)科綜合、注重應(yīng)用實(shí)踐的特點(diǎn)，要求其教學(xué)跳出傳統(tǒng)的灌輸式授課模式，圍繞GIS應(yīng)用的實(shí)際問題，以學(xué)生為中心，實(shí)施“任務(wù)驅(qū)動+PBL教學(xué)”的教學(xué)模式調(diào)整，幫助學(xué)生切實(shí)有效地提升學(xué)習(xí)成效，同時(shí)也有助于培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、實(shí)踐能力的綜合性人才。

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作者簡介：

黃曉霞 （1978-），女，漢族，廣西柳州人，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事自然地理和GIS應(yīng)用方面的教學(xué)和研究工作。