高校GIS課程教學模式改革初探

黃曉霞++盛芝露++和克儉

【摘要】GIS作為多學科交叉的應用型學科，其課程既有自身教學的內在特點和要求，也要順應新時期人才培養模式的時代需求。本文從傳統的GIS教學的局限和問題出發，探討了在GIS課程教學中實施“以學生為中心，以任務為驅動”的教學模式改革思路，以GIS應用的實際問題為核心，采用PBL教學法，幫助學生提高學習成效。為高校GIS教學的改革和優化提供參考和建議。

【關鍵詞】GIS 任務驅動 PBL教學法 教學模式

【基金項目】云南省高等學校卓越青年教師特殊培養項目，云南省高等學校教學改革研究項目，云南大學資源環境與地球科學學院教學改革項目。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】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，高校人才培養質量標準也日趨提高。而傳統的以“教師為中心、教材為中心、課堂為中心”的灌輸式教學模式，難以適應信息社會對個性化、創新型人才的需求的要求。地理信息科學（Geographic Information Science， GIS）是具有明顯多學科交叉特征的學科，同時GIS 作為與空間信息有關的基本工具，為相關領域研究提供了工具支撐[1，2]。GIS課程的教學既有自身教學的內在特點和要求，也要順應新時期人才培養模式的時代需求，因此進行GIS課程教學模式改革和優化研究勢在必行。

2.傳統GIS教學的局限和問題

首先，傳統的GIS課程教學，一般遵循掌握基本概念→理解原理→技能訓練→高級應用的思路，不僅要求授課教師能夠深入淺出地把原理講透，還需要幫助學生跨越從抽象原理到具體應用的鴻溝。所以教學中通常形成教師講授得精疲力竭，而學生還對原理感覺似懂非懂，對應用更加是一頭霧水的局面。師生都在原理理解問題上糾結，教學時間和精力分配也多局限于此。其次，GIS是一門應用性較強的技術學科。實現從原理到應用的跨越，常規思路是進行應用案例的示范性教學。但由于GIS專業軟件操作的復雜性，學生觀摩教師的演示過程，往往處于對專業原理尚未吃透、應用問題也不夠明晰、軟件操作界面尚不熟悉的階段，教學效果并不理想。再者，對于學生而言，GIS的學習機軟件應用不只是解決老師提供的案例，更需要把GIS分析的特色應用于實際問題當中，掌握GIS解決問題的思路和重點，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課程的教學在教學目標定位、教學內容安排以及教學方法實施上仍然存在著諸多問題。此外，GIS的發展與內容更新很快，大數據時代的到來也對GIS教學提出了更多挑戰[3]。對于學生學習GIS原理及其應用而言，無疑面臨著知識點多而復雜、新的內容與信息更新快、空間抽象性強、研究對象的空間尺度變化大[1]等特點。面對艱深晦澀的基礎理論，不斷補充更新的知識體系，無法想象的海量空間信息，和需要及時調整的空間思維方式，學生很容易出現畏難和焦慮的情緒，進而影響到課程的學習效果。

3.GIS教學模式的改革與調整

基于上述問題和背景，在GIS課程教學中實施以學生為中心，以任務為驅動的教學方式與學習方式，實現“以教為主”向“以學為主”的轉變。將教學目的設定為幫助學生理解GIS原理，并能夠應用GIS軟件解決自己的專業問題，具體可分為三個層次的目標：（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，完成分析過程并準確合理地表達分析結果；（2）能夠結合問題確定相關的GIS工具，自學掌握工具的操作要點并完成分析，同時能夠判斷分析結果是否準確可靠；（3）具有地理學思維，能夠自學掌握未接觸過的GIS軟件，會以同伴溝通、互助協作的方式解決難題，并能夠簡練美觀地表達結果。

依據以上教學目標，課程教學方法調整的核心思路是：采用PBL（ Problem-Based Learning，問題導向型學習）教學法[4]，以GIS應用的實際問題為核心，引導學生圍繞問題解決所需的綜合性知識和技能，架構和完善適于自己的知識體系和能力，通過自主學習和合作學習，結合實際問題深化對GIS原理的理解。同時課程設計中有意識地在作業選題和問題解決過程中強化地理專業思維的訓練，以幫助學生獲得較高水平的學習成效。

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行教學，重點是講解核心概念和理解的難點，并概要介紹學科前沿領域及其最新研究進展。由于當下技術發展更新快、資料獲取方便、知識信息爆炸性增長，一門課程短時間內是難以涵蓋諸多內容的。相反，如果授課內容龐雜，原理艱深晦澀，一方面教學時間無法滿足，另一方面學生既無法抓住重點，又難以消化透徹。因此應該抓住課程的核心重點，側重講解知識組織框架和邏輯，幫助學生梳理內容，把握關鍵知識點；而其中的知識細節可讓學生根據需要進行補充。有意識地減少課堂上對基本原理的講授時間，可以留給學生更豐富思考的空間，讓其有更多機會和精力接觸實際問題，然后帶著疑問回過頭來琢磨基本原理，很容易達到事半功倍的效果。同時，在課堂授課時還應注意，不只是講解原理本身，還應該講解如何從GIS應用的角度思考問題，又如何從應用問題中理解GIS原理。

3.2減少對軟件操作的示范

一般GIS的實驗課程，會結合演示應用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雜，且專業性強，學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的使用命令上，而忽視了分析問題的整體思路和關鍵參數的設置。以至于課程結束后，學生一般對于課堂示范過的案例都能夠按部就班地執行操作，但變成解決自己遇到的實際問題，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用過程吃透。

3.3布置“任務驅動型”作業

圍繞GIS應用的內容和重點，可以設計一系列循序漸進、深度和難度遞增的作業主題，以任務驅動型的作業為導向，來引導學生的自主學習和交互學習。首先是結合應用類的問題，讓學生能夠進一步理解GIS的相關概念和原理；其次，因為有具體任務，給學生一個相對明確的學習目標；再者要求運用軟件分析問題，提倡學生自我的摸索和嘗試，變被動學習為主動學習；最后，因為問題有一定的難度，甚至作業題目有意識的設計了一些學生容易出錯的“陷阱”，通過試錯的方式，加深學生對問題理解的深度和廣度。

同時，每個主題下面建議包含4～6個不同方面的具體問題，難度上略有差異。通過設計多個可選題目讓學生自選其一來完成，一是不同專業的學生可選擇適合自己興趣和應用側重點的題目；二是可以根據自己前期的基礎選擇相應難度的題目；三是多樣化的題目讓學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，為學生之間的交互式學習和溝通協作提供基礎。

3.4明確作業的目的、規范與要求

作業布置時，首先應該給學生解釋此次作業設計的初衷，告訴他們通過作業應該要掌握的基本概念及原理，作業報告提交的具體格式與要求等。這樣的提示可以避免學生面對作業的茫然無措，無從下手的局面，同時也幫助他們明確方向、樹立信心。

同時可以提供作業模板，幫助學生建立作業寫作規范。作業模板提供了內容模塊，以及基本的格式要求，意在訓練學生在應用GIS軟件解決問題的同時，把解題思路、過程和主要結果轉化為圖表和文字，進行初步的論文寫作練習。通過這種規范表達的訓練，讓學生具備既能分析解決專業問題，也能通過書面語言歸納思路，進行溝通和準確表達，甚至能針對問題重點，有理有據、有所側重地進行分析闡述。雖然作業模板提供了基本的內容框架，然而具體內容的組織、呈現等，都允許學生按照自己的理解去挖掘信息，延伸分析觸角，擴展思考的角度和方向。

此外，應注意不斷給學生強化這樣的意識：作業完成的過程比作業完成的結果重要。可根據作業的難度預留給學生足夠的時間，鼓勵團隊合作與討論。作業的目的是鍛煉學生分析和解決問題的能力，因此鼓勵學生盡可能嘗試多樣化的分析思路，只要作業思路明確，對具體問題有探索、思考，以及獨特的分析視角，就應給予充分的肯定。特別是學生在作業過程中產生新的問題并嘗試過解決，并對結果有自己的分析判斷，就是很好的作業。

3.5強化作業反饋與點評

對學生的學習成果應保有尊重的心態，對于每一份作業，可通過Email、微信等實時通訊方式等給予及時的反饋。作業點評可包括以下內容：①作業中值得肯定的地方，點明學生已經掌握的知識和能力。②作業中存在的問題。只有點出了問題所在，學生才知道進一步改進的需要。同時由于發現了自己的問題，也會特別關注其他同學作業中的亮點和問題，于是也就有了切實可以參照的學習榜樣。這種比較基礎上的學習是對學生能力的又一次提高。③改進建議：分析作業不足之處及存在原因。若是基礎知識方面的不足，推薦參考書籍或學習資料，及可借鑒的同學作業等。這種建設性意見讓學生明確了進步的方向，學生會自我消化后運用在后續的作業中，可有效增強學生的自主學習積極性。

給每個學生的作業點評應該是個性化、富有針對性的，意在幫助學生形成個性化的學習目標和學習需求，有的放矢的重點開展學習。而學生作業中普遍存在的共性問題，則可通過課堂點評的方式，進行重點分析和講解。此外，作為學習參考，可以提供每次作業中的精品作為范例，樹立同伴學習的榜樣。在作業點評中，若有意識地引導學生關注專業視角方面的問題，如了解客戶需求，注重色彩搭配，重視空間關系以及地理規律的表達等，將幫助學生提升專業素質方面的能力。這些專業思維、從業素質的培養，是需要時間積累和體會，但對于準確高效地解決問題、提升GIS應用的品質至關重要。

4.結語

信息社會對個性化、創新型人才的需求，需要我們在教學中強化對學生知識、能力、素質方面的綜合訓練與培養。GIS課程多學科綜合、注重應用實踐的特點，要求其教學跳出傳統的灌輸式授課模式，圍繞GIS應用的實際問題，以學生為中心，實施“任務驅動+PBL教學”的教學模式調整，幫助學生切實有效地提升學習成效，同時也有助于培養具有創新意識、實踐能力的綜合性人才。

參考文獻：

[1]湯國安， 趙牡丹， 楊昕， 周毅. 地理信息系統（第二版） [M]. 北京：科學出版社， 2010.

[2]岳漢秋，甘泉，陳延輝，楊雨華.非GIS專業GIS課程教學改革及優化[J]. 地理空間信息， 2015， （4）： 180-182.

[3]李清泉， 李德仁. 大數據GIS[J]. 武漢大學學報：信息科學版， 2014， （6）： 641-644.

[4]邱斌， 陳超泉， 王新政. 基于PBL教學法的VB課程教學應用研究[J]. 科技視界， 2015， （4）： 151， 219.

作者簡介：

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