基于項目教學《環境規劃與評價GIS技術》的教學單元設計

摘 要： 基于工作過程的項目化教學在目前高職院校課程改革中發揮著重要的作用，有利于培養學生的職業技能。本文以《環境規劃與評價GIS技術》課程的“土壤環境質量評價”單元為例，探索了項目化課程設計與實施。

關鍵詞： 高職 項目化教學 GIS 教學單元設計

項目教學法是師生通過共同實施一個完整的“項目”工作而進行的教學活動。通常先由教師對項目進行分解，并做適當的示范，通過示范項目讓學生掌握基礎的知識，然后讓學生分組圍繞各自的項目進行討論、協作學習。最后以共同完成項目的情況評價學生是否達到教學目的。它非常適用于實踐性較強的課程教學。《環境規劃與評價GIS技術》課程是我院環境信息管理專業的一門專業核心課，屬于GIS技術的應用課程，旨在培養學生利用學過的GIS軟件的相關技術和環境規劃與評價方面的相關知識解決環境規劃與環境評價方面實際問題的能力，使學生具有從事環境規劃與評價方面地理信息數據的采集、處理、分析、專題地圖制作等基本能力，具有較強的分析問題、解決問題的能力和實際操作能力，其實踐性較強。要想講好這門課，達到最佳的教學效果，就必須將理論和實踐有機結合起來，突出實踐在教學中的作用。項目教學法正是實現這一目標的有力手段。為此，筆者對《環境規劃與評價GIS技術》課程進行了項目化教學改革與實踐，在此將以“基于GIS技術進行土壤環境質量評價”單元為例，具體談談基于項目教學的《環境規劃與評價GIS技術》的教學單元設計。

一、《環境規劃與評價GIS技術》的教學單元設計

（一）教學單元名稱

項目五基于GIS技術的土壤環境質量評價

（二）教學目標

1.職業技能目標

（1）能熟練應用GIS軟件對空間數據進行處理與分析；

（2）能熟練應用GIS軟件編制專題地圖。

2.知識目標

（1）掌握土壤環境質量現狀評價的步驟與方法；

（2）掌握GIS軟件基于柵格數據的空間分析功能（柵格插值、柵格計算、重分類等）。

3.職業素質目標

（1）培養學生良好的動手實踐能力；

（2）培養學生具有較好的分析思維能力；

（3）培養學生良好的溝通交流能力和團結協作精神。

（三）教學項目的實施步驟

1.項目描述

簡介項目要完成的任務，明確學生學習和實訓的目的。本項目以秦皇島市地區的地圖數據為載體，訓練學生利用學過的GIS技術和土壤環境質量評價知識在ArcGIS平臺下編制土壤環境質量現狀評價圖的能力，在實際操作中掌握土壤環境質量現狀評價的步驟和方法。

2.預備知識的講解

為了能利用GIS技術完成土壤環境質量現狀評價圖的編制，學生需要掌握進行土壤環境質量現狀評價的步驟和方法的相關理論知識及GIS軟件的操作技能。鑒于學生已經學習過GIS軟件的相關操作技能，教師主要使用傳統教學法，利用多媒體課件向學生逐一講解土壤環境質量評價的概念、分類、土壤環境質量標準、土壤環境質量現狀評價的步驟和方法等理論知識。結合教學內容引入具體的某地區土壤環境質量評價案例講解土壤環境質量評價的一般步驟和方法，主要包括評價因子的選擇、評價標準的確定、評價方法的選擇、根據計算的土壤綜合污染指數確定土壤環境質量等級，編制評價專題圖。通過案例分析教學，學生對實際工作項目的實施過程有一個整體的認識。在這個過程中，學生主要是傾聽、思考和回答教師問題。

3.分析項目

在項目實際操作前，教師帶領學生對要完成的工作項目進一步分析，讓學生相互交流、討論，確定本項目的評價因子、評價標準和評價方法等內容，明確完成項目需要哪些數據資料。本項目選擇汞（Hg）、鎘（Cd）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、銅（Cu）、鉻（Cr）、鎳（Ni）、砷（As）等八個重金屬指標作為評價因子。根據《土壤環境質量標準》的規定，本項目評價標準執行《土壤環境質量標準》二級標準中6.5-7.5范圍旱地和農田內的標準值。評價方法選擇單因子指數法與綜合污染指數法兩種評價方法，并依據完成該項目的工作過程，把項目進一步分解，具體化、任務化，形成多個學習型工作任務。本項目根據完成該項目的工作過程可分為以下4個學習型工作任務：評價因子圖的編制、單因子指數圖的編制、土壤環境質量綜合指數圖的編制、圖面布局與整飾。在這個過程中，教師引導學生積極思考、相互討論，共同探索在GIS軟件中應該應用哪些操作技能實現上述任務，制定項目實施計劃的步驟和過程。教師向學生提供完成項目所需的地圖數據資料，包括秦皇島市政區圖、土壤環境質量的監測點及評價因子的監測值等。

4.項目實際操作

任務1：評價因子圖的編制

本項目共需要編制選擇的八個評價因子圖。教師演示其中一個評價因子圖編制的具體操作步驟，講解如何應用以前學過的GIS軟件中基于柵格數據的柵格插值空間分析功能在ArcGIS軟件里完成評價因子圖的編制，學生看完演示后，自己單獨上機操作實踐。對于其他7個評價因子圖的編制步驟類似，由教師提出具體的要求，學生獨立思考，對知識點進行理解，消化演示任務的解決要點，完成操作。教師隨時解答學生制作過程中出現的問題，并對學生的錯誤操作給予指正。

任務2：單因子指數圖的編制

同樣本項目需要編制8個單因子指數圖。教師演示其中一個單因子指數圖編制的具體操作步驟，講解如何應用以前學過的基于柵格數據的柵格計算空間分析功能、對前面生成的評價因子圖根據單因子指數公式在ArcGIS軟件里進行計算，生成單因子指數圖。學生看完演示后，上機操作實踐。對于其他7個單因子指數圖由學生獨立思考完成，教師對學生的操作進行及時恰當的指導。

任務3：土壤環境質量綜合指數圖的編制

教師向學生提出操作具體要求，應用基于柵格數據的柵格計算空間分析功能，對前面生成的單因子指數圖根據綜合指數公式進行計算，得到土壤環境質量綜合指數圖。再應用基于柵格數據的重分類空間分析功能，根據土壤污染分級標準對土壤環境質量綜合指數圖進行重分類，將秦皇島市土壤環境質量分為3個等級。學生獨立思考，相互交流，討論完成該任務，教師對學生的操作進行及時恰當的指導，學生在實踐過程中普遍遇到的難題由教師進行操作示范加以解決。

任務4：圖面布局與整飾

最后對生成的秦皇島市土壤環境質量等級圖進行專題地圖的制作，鑒于學生學過專題圖制作的操作技能，由教師提出具體的要求，包括柵格數據符號化、插入標題、圖例、指北針、比例尺等具體要求，學生獨立思考，相互交流、討論完成該任務，教師對學生的操作進行及時恰當的指導。

5.項目教學總結

項目任務完成后，學生和教師都要對該項目的完成情況進行認真總結。教師對于在完成項目任務中所用到的相關知識點及所需的專業操作技能進行歸納，總結項目實施過程中容易出現的典型問題和不足之處，在以后的項目實施過程中避免出現類似的問題從而提高項目質量。學生總結本項目用到的知識點、自己的不足之處和學習心得體會，最后寫出項目實訓報告，對整個項目的設計思路進行梳理。

6.提交項目成果

完成項目后，學生提交項目實訓報告和編制的土壤環境質量現狀評價專題圖件。

7.項目考核

教師針對學生的項目實施過程和最后提交的報告與專題圖件進行評價，了解學生對知識、技能的掌握程度。項目具體考核內容和考核標準、分值分配見表1所示。

二、項目化教學單元實施建議與對策

筆者在教學實踐中已嘗試過項目教學法第一輪改革，它所帶來的經驗與問題值得深思，今后力求在以下方面進一步改善。

（一）不斷提高教師的實踐能力

采用項目化教學，對授課教師的要求較高。不但要求教師具備扎實的理論知識，還要具有較強的實踐動手能力。為了提高教師的實踐能力，鼓勵教師通過各類培訓強化操作技能，取得相關專業技術職務資格證書；要求教師到專業相關的企業基地去實習，提高教師的實踐教學能力和整體素質。

（二）加快項目化教材開發力度

實施項目化教學改革對專業課程教材要求較高。目前該課程還沒有與之相配套的項目化教材。為了解決這一問題，筆者所在團隊以自編的講義為教材，但由于處于探索階段，其系統性還有待提高。因此，我們必須在深入學習領會項目教學法教學理論的同時，及時總結項目教學實踐中的經驗，邀請行業企業專家和一線技術人員共同參與，編寫符合項目教學特點的、實用型的教材，這樣才能為推進項目教學法掃清教材上的障礙。

（三）加快校內外實訓基地的建設

項目教學采用“理實一體”、“教學做結合”的教學方法，對教學場所硬件條件要求較高。為了體現真實的工作情境，更方便地模擬企業實際工作過程，更方便地開展以工作過程為導向的項目教學。一方面在校內加快教、學、做一體化實訓室建設步伐，另一方面進一步加強校企合作，建立校外實習實訓基地，將課堂延伸到現實職業崗位。

三、結語

基于項目的單元教學打破了傳統的學科結構知識體系，以工作任務為依托組織教學內容，將課程的主要理論知識點和實踐技能訓練融入項目和任務實施中。教師帶領學生在完成工作任務的過程中進行理論與實踐的同步教學，課程教學邊教、邊學、邊做，教學做一體化，使學生在實際的操作中理解知識，掌握技能，實現了理論與實踐教學的有機結合，提高了學生學習的積極性，激發了學生的學習興趣，提高了學生分析問題和解決問題的能力，培養了學生的實際工作能力，教學效果良好，值得推廣。

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基金項目：中國環境管理干部學院科研基金項目：高職GIS應用類課程項目化教學改革與實踐——以《環境規劃與評價GIS技術》為例（20110014）。