地理信息科學(xué)專業(yè)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教學(xué)改革探索

趙明偉

（滁州學(xué)院 地理信息與旅游學(xué)院，安徽 滁州 239000）

一、引言

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計是地理信息科學(xué)專業(yè)計算機模塊的核心課程，該課程主要講授類與對象、繼承與多態(tài)、異常處理、字符串、數(shù)組與集合等面向?qū)ο蟮木幊趟枷搿５乩硇畔⒖茖W(xué)專業(yè)學(xué)生在后續(xù)還會學(xué)習(xí)組件GIS 開發(fā)、WebGIS 開發(fā)等專業(yè)課程，這些后續(xù)課程的學(xué)習(xí)都需要有面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的思想及基礎(chǔ)，因此對于地理信息科學(xué)專業(yè)的學(xué)生來講，本門課程尤為重要。早在上世紀(jì)末該專業(yè)成立之初，國內(nèi)曹文君等學(xué)者就已經(jīng)開始重視面向?qū)ο笾R庫在地理信息教學(xué)中的作用[1]。近年來，梁偉，程剛等學(xué)者針對地理信息科學(xué)的專業(yè)特點對如何改革面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計等程序開發(fā)類課程的教學(xué)內(nèi)容及評價體系等進行了研究[2-3]。

因材施教是高等教育重要的教學(xué)原則，對于地方性應(yīng)用型本科院校，非計算機專業(yè)的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計等課程普遍重視該類課程在本專業(yè)的人才培養(yǎng)中的重要作用，結(jié)合本專業(yè)技能需求對該類課程進行優(yōu)化改革[4-5]。作者在任教的院校（滁州學(xué)院地理信息與旅游學(xué)院）調(diào)研時發(fā)現(xiàn)，目前在地理信息科學(xué)專業(yè)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式方法以及考核方法等方面都存在若干問題，不利于發(fā)揮該課程在本專業(yè)人才技能培養(yǎng)中的作用。主要體現(xiàn)在兩個方面： 第一是教學(xué)內(nèi)容略顯陳舊，本門課程以面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言C# 為講解對象，盡管C#基本內(nèi)容是固定的，但是近年來利用C# 語言解決現(xiàn)實問題的思路是不斷創(chuàng)新和發(fā)展的。而當(dāng)前的教學(xué)內(nèi)容還基本上依托經(jīng)典教材，內(nèi)容上更新不及時。第二個主要問題是課程教學(xué)內(nèi)容與實際應(yīng)用脫節(jié)，作為地理信息科學(xué)專業(yè)的核心課程，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計這門課程的開設(shè)應(yīng)當(dāng)是為后續(xù)地理信息相關(guān)的算法、系統(tǒng)研發(fā)等提供基礎(chǔ)知識儲備，因此在教學(xué)過程中將本專業(yè)對程序設(shè)計語言、思想的需求逐步引入到教學(xué)過程中非常有必要，而當(dāng)前的教學(xué)活動中對這一方面存在明顯不足。本文擬在闡述上述問題的基礎(chǔ)上，提出本課程的改革對策，以期能夠通過該課程的學(xué)習(xí)，顯著提升學(xué)生對地理信息算法認(rèn)知、系統(tǒng)研發(fā)等方面的技能水平。

二、當(dāng)前存在的問題

（一）教學(xué)內(nèi)容多，但重點不突出

該課程主要講授類與對象、繼承與多態(tài)、異常處理、字符串、數(shù)組與集合、泛型等面向?qū)ο蟮木幊趟枷?。力圖通過該課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握C#的程序開發(fā)技能，掌握面向?qū)ο蟪绦虻脑O(shè)計思想。在實際授課中，由于學(xué)時的限制，上述內(nèi)容不宜全面講授，否則會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，學(xué)生容易走馬觀花，淺嘗輒止，達不到教學(xué)目標(biāo)。因此在本課程的教學(xué)中，必須對所有教學(xué)內(nèi)容進行系統(tǒng)的梳理與歸納總結(jié)，總結(jié)出本課程的知識體系，合理分配學(xué)時，對于算法方法等知識從典型性和前沿性的角度綜合考慮去選擇，真正做到講一個知識，學(xué)生能掌握一個知識的效果。

特別是作為地理信息科學(xué)專業(yè)的開發(fā)基礎(chǔ)課程，在講授的時候還要考慮后續(xù)開發(fā)課程對面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計知識體系的需求情況。以筆者所在院校為例，地理信息科學(xué)專業(yè)開發(fā)方向的學(xué)生在三、四年級需要學(xué)習(xí)GIS 算法基礎(chǔ)、組件式GIS 開發(fā)、WebGIS 開發(fā)、移動GIS 開發(fā)等開發(fā)類課程。這些后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)需要哪些面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中的知識點做鋪墊，需要掌握到何種程度，這些問題都需要任課老師思考。此外，對于非開發(fā)類課程，例如空間分析原理與方法、數(shù)字高程模型等在講授中也大量用到面向?qū)ο蠼５乃枷?，這些內(nèi)容在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程中應(yīng)該如何強化，都值得專業(yè)任課老師思考。

（二）教學(xué)模式與方法陳舊，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維培養(yǎng)

該課程的理論教學(xué)以教師課堂講授為主，由于課程內(nèi)容信息量較大，不能過多引入案例，即便引入一些案例也僅是點到為止，不能進行深入分析和講解，不能過多提出問題給學(xué)生進行思考和開展課堂討論，學(xué)生對理論部分的學(xué)習(xí)實際上仍然以被動接受為主，學(xué)習(xí)效果不理想。對于實驗教學(xué)部分，實驗設(shè)計為分割的條塊式的小實驗，尚未形成一個或兩個系統(tǒng)的以項目訓(xùn)練為主的綜合性實驗。

這樣的教學(xué)模式與方法對于每一堂課或者章節(jié)而言，能夠達到讓學(xué)生理解所講授知識點的效果。但是該門課程的應(yīng)用型很強，在具體應(yīng)用中需要融會貫通各個章節(jié)的知識點，另一方面要做到熟練應(yīng)用還必須要有相當(dāng)量的實踐操作做支撐，因此目前的教學(xué)方法不利于學(xué)生系統(tǒng)掌握該課程的內(nèi)容體系，不利于學(xué)生解決實際問題能力的提升，不利于學(xué)生創(chuàng)新工作能力的培養(yǎng)。因此，無論是對于理論課還是實驗課的教學(xué)模式和方法都應(yīng)該進行深入的思考調(diào)整，讓學(xué)生有興趣學(xué)，并能學(xué)以致用，同時能做到舉一反三。

（三）考核評價方式單一，激勵效果不顯著

當(dāng)前面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程考核體系主要是理論課考試成績與實驗課考查成績相結(jié)合，同時輔以課堂考勤、平時作業(yè)與測驗等確定最終的期末考評成績。其中理論課考試過分重視概念性的知識考查，過分重視需要機械記憶的一些語法、函數(shù)等知識點的考查。實驗課程一般是任課老師根據(jù)學(xué)期實驗課程的教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計一個盡量兼顧各個環(huán)節(jié)的實驗進行考核。這種考核方式帶來的最大問題是學(xué)生熱衷于找任課老師“劃重點”，導(dǎo)致學(xué)期末大家不是把精力放在對本門課程的綜合理解、融會貫通上，而是花費大量時間去背誦語句、函數(shù)等知識點，過分重視考核結(jié)果，而忽視了學(xué)習(xí)本門課程的最終目的。

因此，當(dāng)前普遍采用的考核評價方法不利于培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣、不利于提升學(xué)習(xí)能力、不利于檢驗學(xué)習(xí)效果、不能及時反饋教學(xué)以便改進。為適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的效果需要，需要改革考核評價體系，探索一種能夠激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性思維的考核方法。這需要任課老師來思考，當(dāng)前已有的考核評價方式是否能真正反映學(xué)生對本門課程知識點的掌握水平？除了常規(guī)的理論加實驗考核外，能否鼓勵學(xué)生自主設(shè)計題目，開發(fā)一個與本門課程相關(guān)的系統(tǒng)作為考核評分依據(jù)，能夠借助一些專業(yè)學(xué)科競賽平臺，鼓勵學(xué)習(xí)積極參賽并且以獲獎成績來作為考核評價的依據(jù)。此外，如果考慮上述多樣化的考核方式，如何設(shè)立考核評價標(biāo)準(zhǔn)以保證考核結(jié)果的公平性，也是任課老師需要深入思考的問題。

三、課程改革措施

（一）形成應(yīng)用型特色明顯的教學(xué)內(nèi)容及完整的教學(xué)材料

內(nèi)容合理、邏輯清楚的教學(xué)材料是開展課程教學(xué)的必備條件，因此專業(yè)課程負(fù)責(zé)人應(yīng)當(dāng)重視教學(xué)材料的整理完善。特別是作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，專業(yè)負(fù)責(zé)人需要從整個專業(yè)人才培養(yǎng)的角度，認(rèn)真研讀人才培養(yǎng)方案中關(guān)于本門課程的定位，仔細分析本門課程哪些方面的知識體系對后續(xù)專業(yè)課程的講授而言是必備的。同時作為開發(fā)類課程的先行課程，還需要考慮學(xué)生開發(fā)優(yōu)良習(xí)慣、綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。因此這個過程需要本專業(yè)所有老師參與進來，而絕對不是僅僅該課程任課老師的工作。

課程內(nèi)容設(shè)置始終以培養(yǎng)高素質(zhì) “應(yīng)用型人才”為核心，將本領(lǐng)域的最新技術(shù)和前沿性理論知識納入理論教學(xué)內(nèi)容，同時還要考慮本課程對后續(xù)專業(yè)課程知識體系的鋪墊作用，在理論課程內(nèi)容講授過程中將地理信息類的相關(guān)問題引入課堂實例，在講授面向?qū)ο笳n程基本理論知識的同時，也能引導(dǎo)學(xué)生們深化對本專業(yè)課程體系的認(rèn)知。此外，鑒于后續(xù)還有較多的開發(fā)類專業(yè)課程，因此任課老師在講解面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計時也可以適時的介紹后續(xù)相關(guān)開發(fā)課程的基本信息，從而讓學(xué)生提前準(zhǔn)備。對于本門課程的實踐課，建議以主要綜合性實驗為手段鍛煉學(xué)生的實踐應(yīng)用能力，在設(shè)置具體實驗內(nèi)容時盡量考慮地理信息科學(xué)專業(yè)的學(xué)科內(nèi)容特點，將諸如空間數(shù)據(jù)分析、處理等內(nèi)容融入到實驗內(nèi)容設(shè)置中去，讓學(xué)生一方面能夠掌握本門課程的實驗技能，同時也能從面向?qū)ο缶幊痰囊暯菍Ρ緦I(yè)的一些理論方法、研究問題等有新的認(rèn)識。從而使學(xué)生能夠在企事業(yè)單位勝任地理信息類軟件系統(tǒng)研發(fā)、測試及數(shù)據(jù)分析與處理檢等相關(guān)工作。

在具體教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)選擇經(jīng)典教材為教學(xué)用書，同時結(jié)合本校地理信息科學(xué)專業(yè)的發(fā)展定位和學(xué)生的實際情況對課程框架結(jié)構(gòu)和教學(xué)內(nèi)容進行重新組織，合理設(shè)計實驗項目，增強課程內(nèi)容的應(yīng)用性，增加設(shè)計應(yīng)用案例，力求達到“理論聯(lián)系實際、實驗提升能力”的基本目標(biāo)。在課程建設(shè)過程中經(jīng)歷兩個教學(xué)實踐、反饋、總結(jié)、修正、完善的循環(huán)后，形成完整的教學(xué)材料。

（二）定期開展教研活動，提升主講教師教學(xué)水平

教師教學(xué)水平是決定課程效果的關(guān)鍵因素之一，因此，為了使教學(xué)內(nèi)容更好地適應(yīng)學(xué)生的情況，需要課程主講教師在課程實踐中不斷發(fā)現(xiàn)問題、討論解決問題；主講教師還應(yīng)該自主、積極地了解本課程在全國其他高校的教學(xué)情況，以及掌握與本課程相關(guān)的最新技術(shù)方法、理論，隨時為本課程增添活力。這就要求本課程的主講老師定期組織課程教學(xué)研討，交流討論課堂教學(xué)中存在的問題。同時也建議邀請本專業(yè)其他課程老師，特別是后續(xù)需要以本課程做先修課程的專業(yè)課老師，聽取這些任課老師在以往教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的學(xué)生關(guān)于面向?qū)ο蟪绦蚧A(chǔ)知識掌握等情況，并將這些問題吸納到本課程的教學(xué)環(huán)節(jié)中，努力提高整個專業(yè)的課程教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生能力。

除上述教學(xué)研討活動，本課程的老師也要注重自己授課水平的鍛煉和提高。本課程的主講教師一方面要積極參加院、校組織的各類教學(xué)比賽，邀請教學(xué)專家隨堂聽課，吸取專家的建議和批評；另一方面本課程的主講教師也要積極去教學(xué)經(jīng)驗豐富的老師的課堂上觀摩學(xué)習(xí)，進一步促進本課程主講教師的教學(xué)能力。

（三）多種教學(xué)模式與方法的靈活運用

在確定教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，教學(xué)模式和方法的靈活運用是提升教學(xué)效果的助推器。本課程建設(shè)過程中，需要不斷探索運用多種教學(xué)模式和方法相結(jié)合的方式，盡可能地提高學(xué)生參與課堂教學(xué)活動的效果，激發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，從而實現(xiàn)預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)。

在實際教學(xué)活動中，本課程教學(xué)改革擬建立項目教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動、案例教學(xué)等多種方法結(jié)合的方式方法進行教學(xué)，最大限度地提升教學(xué)水平。其中項目教學(xué)的主要思路是結(jié)合項目組成員在地理信息空間數(shù)據(jù)分析方面承擔(dān)的多項國家級、省級科研項目，以及與企事業(yè)單位合作的地理信息類軟件系統(tǒng)研發(fā)課題，采用問題導(dǎo)向的方法，以問題引出教學(xué)內(nèi)容，同時將教學(xué)內(nèi)容應(yīng)用于各類科研問題的解決過程，同時在這個過程中適當(dāng)?shù)亓舫鲂〉目蒲袉栴}給學(xué)生們討論，讓學(xué)生體驗到解決問題的成就感，激發(fā)他們進一步學(xué)習(xí)的興趣。

案例教學(xué)法是一種以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)法，在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程教學(xué)中，要將案例教學(xué)以多種方式融入到教學(xué)過程中，一方面以典型案例為主線講解相關(guān)知識點，讓學(xué)生不僅能夠知道這些知識點，還要會用這些知識點；另一方面，在期中或期末的時候，組織學(xué)生分組，自己設(shè)計案例及求解過程，鍛煉學(xué)生自主分析問題、解決問題以及團隊協(xié)作的能力。

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)是一種建立在構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)方法，它將以傳授知識為主的傳統(tǒng)教學(xué)理念轉(zhuǎn)變?yōu)橐越鉀Q問題、完成任務(wù)為主的多維互動式的教學(xué)理念。在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教學(xué)過程中，主要將該方法應(yīng)用到學(xué)生理論課后的自主學(xué)習(xí)實踐環(huán)節(jié)。從實際縱向、橫向項目，開發(fā)設(shè)計大賽題目中抽取小的面向?qū)ο髴?yīng)用編程小任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生自主實現(xiàn)，并將結(jié)果體現(xiàn)在學(xué)期末的考核評價中，進一步激發(fā)學(xué)生完成任務(wù)的興趣。

（四）長期、多元考核評價體系的構(gòu)建

從傳統(tǒng)考核模式來看，其結(jié)果并不能完全反映學(xué)生對于基本知識和技能的掌握程度。為了提升學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，更真實地反映學(xué)習(xí)效果，適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要，應(yīng)該建立長期、多元考核相結(jié)合的方式替代傳統(tǒng)模式對學(xué)生學(xué)習(xí)效果進行檢驗。所謂長期，即從期初至期末，學(xué)生都將處于被考核的狀態(tài)，不同的考核分布在不同的時間節(jié)點；所謂多元，即考核方式的多元化，到課出勤、階段性單元考核、課后任務(wù)報告、期末考核、實驗考核等，都將作為測算總評的考核因子，使得課程考核結(jié)果能最大程度地反映學(xué)生對本門課程的掌握水平。

同時，要始終以掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計思想，并能在后續(xù)地理信息開發(fā)類課程中熟練運用面向?qū)ο缶幊痰南嚓P(guān)知識與技能作為課程的主要學(xué)習(xí)目標(biāo)。因此，課程考核也應(yīng)當(dāng)顧及到上述教學(xué)目標(biāo)，而不能再僅僅停留在及格拿學(xué)分的層次。這就要求任課老師積極探索推進將技能測試、學(xué)科專業(yè)競賽、學(xué)術(shù)論文、職業(yè)資格證書、專利和成果等納入課程考核體系，探索“以賽代考、以證代考、以成果代考”等課程考核新模式。這種考核方式能夠最大限度地發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，而且促使學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題等綜合素質(zhì)的提高，推進學(xué)生實施課后的二次學(xué)習(xí)。需要強調(diào)的是，如果實施多元考核評價體系，任課老師還應(yīng)當(dāng)思考如何保證學(xué)生真正達到教學(xué)目的，如何對專業(yè)競賽、學(xué)術(shù)論文等成果進行分?jǐn)?shù)量化，從而保證考核結(jié)果的公平性。

四、結(jié)語

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計作為地理信息科學(xué)專業(yè)計算機模塊的核心課程，對于該專業(yè)學(xué)生程序設(shè)計和系統(tǒng)研發(fā)能力的培養(yǎng)至關(guān)重要。為最大程度發(fā)揮該課程的教學(xué)效果，切實提高本專業(yè)學(xué)生GIS 相關(guān)編程水平，在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)結(jié)合地理信息科學(xué)專業(yè)對程序設(shè)計及系統(tǒng)研發(fā)知識的需求重新組織教學(xué)內(nèi)容，梳理教學(xué)重點與難點；在課程實驗設(shè)計方面應(yīng)當(dāng)與GIS 空間分析、GIS 算法等課程緊密聯(lián)系，選擇GIS中典型的算法案例，提高學(xué)生對應(yīng)用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計解決專業(yè)問題的認(rèn)知水平；在師資選擇時應(yīng)當(dāng)選擇對地理信息科學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、能力等有較好理解度的老師，以便能夠在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程教學(xué)中將GIS 相關(guān)概念、案例等融入到課程教學(xué)中；在對該課程的考核評價中應(yīng)注重靈活性、多元化，優(yōu)化考核評價方式以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣。