故事教學法在GIS專業“面向對象程序設計與開發”課堂教學中的運用

程 鋼，吳志強，楊 杰，盧小平，袁占良

故事教學法在GIS專業“面向對象程序設計與開發”課堂教學中的運用

程 鋼1，2，吳志強3，楊 杰2，盧小平1，袁占良2

( 1．河南理工大學礦山空間信息技術國家測繪地理信息局重點實驗室，河南焦作454000; 2．河南理工大學測繪與國土信息工程學院，河南焦作454000; 3．河南理工大學教務處，河南焦作454000)

一、引言

“面向對象程序設計與開發”是非常優秀的程序設計與編碼方法，其在現代計算機科學與技術發展中，具有十分重要的作用與地位。面向對象理論蘊含著深刻的哲學理念和辯證的思維基礎，具有復雜、抽象等特點，然究其基本思想卻是源于人對現實世界的認知和思維基礎。如何將復雜的理論與學生的認知習慣進行對接，是該課程教學的關鍵。建構主義提倡將抽象知識過渡到淺顯易懂的事物上，通過設置學生熟悉的情境完成知識的遷移。故事教學法將抽象理論故事化，以故事作為具體情境和載體進行知識傳播，既能調動學生的學習興趣，又有利于學生對于知識的理解和掌握，是一種深入淺出的教學方法。故事教學法應用頗為廣泛，最為常見的是在啟蒙教育和初級教育階段利用故事吸引學生的注意力，進行語言類課程、地理課程等教學［1-3］。在高校課題教學中，故事教學法作為情境教學的主要手段也有所體現［4-6］。本文作為2014年度河南省高等教育教學改革研究項目——基于核心競爭力理論的普通院校GIS本科專業綜合改革研究與實踐的研究內容，針對面向對象程序設計與開發課程的特點，結合對測繪工程和地理信息科學專業實際授課經驗，對故事教學法在該課程中的運用進行探討。

二、故事教學法的內涵

故事教學法總體來講可以分為兩大類:一類為狹義故事教學法，一類為廣義故事教學法。所謂狹義教學法，即通過講歷史故事的方式來闡明哲理和知識，多用于初等教育階段，利用兒童的好奇心，通過故事傳遞知識和道理。林赟認為兒童從聽故事、讀故事直至自己敘述故事的過程中，可以感受到學習英語的快樂，真正做到寓教于樂［1］。王海瀾對幼兒故事教學的不同目的及方式進行了比較研究［7］。廣義故事教學法主要指聯系具體情境的教學方法，將所學知識與學生的經驗和實際所處的環境進行聯系，將復雜的知識進行簡單化、淺顯化處理。孫會認為，故事教學法是指教師在教學過程中根據具體情況靈活運用故事，把學習置于有意義的故事情境中，把講故事作為一種具體操作方法來完成教學任務和教學目標［4］。周靜認為故事法圍繞某主題把信息有效地組織起來，使其具上下文語境，并富有情感地表達出來，講述的事物更容易被理解［6］。曹艷認為故事作為大家喜聞樂見的一種精神文化產品，將其創設為適當的情境以進行情境教學，具有獨特的意義價值［8］。總的來講，故事教學法是符合建構主義教學精神的，用情節真實復雜的故事呈現問題、營造問題解決的環境，幫助學生在解決問題的過程中活化知識，變事實性知識為解決問題的工具;主張用產生于真實背景中的問題啟動學生的思維，由此支撐并鼓勵學生的學習［9］。

本文研究的故事教學法主要側重后者，通過構建面向對象程序設計與開發課程總體內容的“大情境”和課堂教學的“小情境”，以及知識點教學的實例情境，來實現知識的故事化。

三、“面向對象程序設計與開發”課程教學故事化

1．“面向對象程序設計與開發”課程的性質及地位

面向對象技術追求的是軟件系統對現實世界的直接模擬，實現現實世界中事物到軟件系統解空間的直接映射。面向對象程序的范型不再局限于數據加代碼的形式，而是從普通人認識世界的觀點出發，把軟件空間看成是獨立對象的集合，這些對象具有自己獨特的屬性和能力，它們是一個自包含的整體，對自己的行為負責，且對象之間可通過“消息”相互通信。這種開發方式相對于結構化程序更有利于程序的分發、共享和維護。面向對象程序設計與開發課程除了講授具體編程語言(如C++、C#、Java等)的原語和語法形式外，更重要的是講授面向對象的思想及其運用形式。然而抽象的理論和方法并非學生喜聞樂見的形式，此類課程授課的關鍵在于要在具體情境中再現理論和方法。

從編寫程序要求掌握的知識體系來講，“面向對象程序設計與開發”課程在程序開發類課程中處于中間位置，起著承上啟下的作用，它既是《大學生計算機文化基礎》《C語言程序設計》等計算機初級應用知識和結構化編程知識的延伸，又是深入學習《數據結構》《Windows程序設計與開發》等課程的重要基礎。從編程語言來看，C + +、Objective C、Java、C #、Python等主流編程語言甚至腳本語言JavaScript都采用了面向對象的思想，掌握一門面向對象編程語言可以觸類旁通，輕松學習和掌握其他面向對象編程語言。

信息化時代要求大學生除了掌握專業的知識和技能外，還能夠靈活地運用計算機等信息化工具對大數據進行計算、復雜任務自動化處理等工作。對于GIS專業而言，要求學生掌握GIS的基本程序開發能力，該課程學習的好壞影響著后續編程課程能否學好，也決定了學生程序設計與開發能力和水平的高低。因此，該課程教學過程也就顯得尤為重要。

2．故事化在“面向對象程序設計與開發”課程的設置

“面向對象程序設計與開發”面向的是高校學生，他們基本形成了系統的世界觀和認知體系，具有一定的抽象理解能力。針對他們進行面向對象程序設計與開發課程教學，本文主張使用廣義的故事教學法，即從將整體課程知識看成是一個“大故事”或是一部連續劇，知識安排從簡單到復雜、從淺入深、從基礎到上層;每一堂課則當做一個情節相對完整的“小故事”來講解，交代故事的背景、故事發生的條件、故事中的角色、故事發生、發展過程及結局，故事前后環節邏輯嚴密，環環相扣，水到渠成地得出結論。這樣的方式有利于避免灌輸式教學的沉悶和僵化局面，提高學生參與課堂教學的積極性，激發學生的學習興趣。圖1是以GIS專業為例，說明了該課程在整個專業課題體系中的上下文關系，以及其主要內容和教學形式。故事教學法充分利用該課程與其他課程，以及課程中章節之間、知識點之間的上下文情境，進行知識的講解和傳授。

3．故事化教學的課堂組織及主要知識點的情境

本文主張的故事教學法，并不僅限于引用現實中的實例對抽象知識進行淺顯化講解，更主張將每一堂課按照一個故事進行組織，采用正敘、倒敘、插敘等方式進行講解。正敘方式可以采用圖1中的課堂組織方法，步驟如下:①故事背景，講授新知識之前首先進行知識的鋪墊;②故事起因，交代引起本堂課內容的事件或事例;③故事發展過程，將知識體系按照從淺到深、從因至果的順序進行講述，每個環節由前文引出，同時為下文設問，逐漸引人入勝，各個環節緊密聯系在一起;④故事結局，課堂的知識總結是幫助學生理清課堂重點，形成知識脈絡和系統的重要手段;⑤新的懸念，完成本堂課的授課內容之后，將下一堂課的內容作為問題或者懸念提出，吸引學生進行后續學習的興趣。

以“面向對象程序設計與開發”中的幾個關鍵知識點為例，對知識點故事情境設置進行說明，見表1。

四、故事教學的案例及效果分析

1．案例設計與教學

本研究以“友元函數”課程教學為例，探討故事教學在該課程中的運用。本文首先由現實世界中的朋友關系引發學生進行聯想闡明友元性質，進而引出友元的特權“授權”(聲明)及使用問題，課程設計如下。

圖1 GIS專業課題體系

表1 “面向對象程序設計與開發”中關鍵知識點的故事設置

( 1)故事背景(知識回顧)

對“友元函數”教學直接相關的基礎知識進行簡單回顧。封裝和友元是一對矛盾體，也正是封裝導致了友元出現的必要性，對封裝性知識回顧非常有必要。回顧時，可采用表1中的故事2進行講解。

( 2)故事起因(問題引入)

從封裝性入手，以一個小程序為例，引入“外界對象無法訪問私有成員”的問題，闡述外界對象訪問私有成員的必要性，引導學生思考如何解決這一問題，進而引入此次課的主題“友元函數”。

( 3)故事發展過程(知識講授)

以圖示方式，展示友元的通俗概念，引導學習理解友元的概念。通過擬人化的比較引導學生學習友元的3個性質，學習如何通過friend關鍵詞將其聲明為友元授予普通函數訪問私有數據的特權;接著進行友元函數的定義與使用的講解:結合友元函數與成員函數的異同點，通過二者關系的辨析，逐漸把握友元函數的定義和使用方法，如此既回顧舊的知識，又學到了內容;最后，在強調友元的正面意義的同時，也不能忽視友元帶來的副作用，介紹友元的弊端。

( 4)故事結局(課程總結)

利用友元函數解決引起故事發生的問題，對課題內容進行總結。

( 5)設置懸念(引出后續內容)

通過設置懸念引出后續成員函數、類作友元，將知識進行橫向推廣。

2．效果分析

在筆者為GIS專業和測繪工程專業學生講授“面向對象程序設計與開發”課程的過程中，系統地使用了故事教學法，受到了學生的廣泛好評，教學效果良好。在河南理工大學示范教學過程中，該教學方法受到了校督導組專家、教師代表的普遍認可。運用此方法，筆者在由中國地理信息產業協會、中國地理信息系統協會教育與科普專業委員會主辦、清華大學承辦的第二屆全國高校地理信息系統專業青年教師講課競賽中獲得了專家和與會教師的廣泛認可。

五、結束語

本文從高?！懊嫦驅ο蟪绦蛟O計與開發課程”教學的實際需要出發，提出運用故事情境對面向對象思想理論與方法進行二次包裝，不僅利用學生們喜聞樂見的故事作為載體進行知識的傳達和傳播，還從廣義上利用故事情境對課題進行組織。這種授課方式，從宏觀方式講，需要對課堂乃至課程的內容作強有力的邏輯分解，從微觀層面講，知識的講述需要結合實際故事作淺顯化說明，有利于調動學生學習程序設計課程的積極性，便于學生對知識的掌握，在類似的課程教學中該方法具有一定的推廣價值。該方法使用的關鍵在于根據具體的知識和教學對象動態地設置合理的情境。

［1］ 林赟．故事教學技能及其培養［J］．內江師范學院學報，2009，24( 5) : 103-105．

［2］ 趙彩虹．故事在英語課堂教學中的作用［J］．科技創新導報，2012( 6) : 169．

［3］ 張松生．巧用故事進行課堂教學［J］．中國民族教育，2005( 5) : 37．

［4］ 孫會，紀蘭．故事教學法在管理類課程教學中的應用研究［J］．市場周刊:理論研究，2011( 8) : 137-138．

［5］ 李慶文．淺談“故事”在《企業管理》教學中的作用［J］．職業與教育，2008( 1) : 78-79．

［6］ 周靜，趙志靖．數字故事設計及其教學應用［J］．中國教育技術裝備，2011( 36) : 100-101．

［7］ 王海瀾．故事教學的不同目的及方式的比較研究［J］．當代學前教育，2008( 3) : 11-14．

［8］ 曹艷，李紅．論故事情境教學的意義及實施應用［J］．現代教育科學:普教研究，2012( 3) : 50-52．

［9］ 鐘啟泉，崔允潡，張華．為了中華民族的復興，為了每位學生的發展(《基礎教育課程改革綱要(試行)》解讀)［M］．上海:華東師范大學出版社，2001．

天寶公司( Trimble)推出ZX5多旋翼無人機系統

［本刊訊］天寶公司( Trimble)近日推出一款無人機系統新產品——天寶ZX5多旋翼無人機系統，其可以順利與天寶所產的其他測繪儀器和數據品牌相融合，快速進行數據采集和處理工作。該產品包括了在航拍測繪和檢查等應用中捕獲高質量地理參考照片所需要的所有功能，可應用于基礎設施空間管理、資產巡檢、土地開發、建筑施工、公共設施測圖以及其他領域。

天寶ZX5多旋翼無人機系統在幾分鐘的時間內就可以設置好，它配備了一種行業領先的飛行控制系統，具備良好的性能和精度。其地面采樣間距可達1 mm，續航時間超過20 min，續航距離超過2 km。其垂直起飛和降落的能力使用戶能夠在狹窄的地方和阻塞不通的環境下工作。它還能提供簡單的外業到內業工作流，并可以非常輕松地與天寶的其他技術結合起來。

天寶ZX5多旋翼無人機系統包含一臺16 MP相機系統和飛行規劃軟件，可配備捕獲實況視頻影像功能，采用輕便、小巧、可折疊的碳纖設計，無須發射架，易于裝配。其操作簡單，可以快速采集外業數據，并生成動態的可交付成果。

(本刊編輯部)

《網絡地理信息系統》內容簡介

本書通過介紹網絡地理信息系統的基本原理與開發方法，引領讀者全面認識網絡地理信息系統，先從網絡地理信息系統基本原理進行闡述，由淺入深依次介紹網絡地理信息系統的基本概念與發展、技術基礎、體系架構;然后按照體系架構主線逐層展開，分別介紹網絡地理信息系統的數據組織管理、服務應用體系、開發應用解決方案;最后介紹目前常見的網絡地理信息系統平臺，并通過典型案例深入到應用實踐之中。

本書可作為3S專業本科生和研究生的必修專業教材，也可供地理信息系統相關研究與開發人員閱讀參考。本書為16開本，231頁，定價44．00元，2015年8月由測繪出版社出版。

The Application of Story Pedagogy in the Teaching of the Curriculum of Design and Development of Object-oriented Programming for GIS Discipline

CHENG Gang，WU Zhiqiang，YANG Jie，LU Xiaoping，YUAN Zhanliang

針對“面向對象程序設計與開發”課程理論化和抽象性的特點，利用故事教學法可以再現或虛擬問題發生的情境、幫助學生在解決問題的過程中活化知識的優點，將廣義的故事教學法引入程序設計與開發課程教學。在分析故事教學的內涵和優點的基礎上，結合GIS專業“面向對象程序設計與開發”課程教學的實際需要，探討了該課程關鍵知識點的故事設置方法，并對其實施過程及注意的問題進行了說明。

故事教學法; GIS;面向對象;程序設計與開發;情景教學

程 鋼( 1981—)，男，博士，副教授，主要研究方向為GIS理論與方法。E-mail: chenggang1218@ 163．com

G64

B

0494-0911( 2015) 11-0129-04

程鋼，吳志強，楊杰，等．故事教學法在GIS專業“面向對象程序設計與開發”課堂教學中的運用［J］．測繪通報，2015( 11) : 129-132．

10．13474/j．cnki．11-2246．2015．0500

2014-11-28

國家自然科學基金( 41001226) ;河南省高等學校骨干教師資助計劃( 2012GGJS-055) ; 2014年度河南省高等教育教學改革研究項目;河南理工大學教育教學改革研究項目( 2013JG090; 2014JG077)

徠卡測量新技術應用專欄