師范類大學ArcGIS軟件應用課程實驗教學新模式研究

摘要：傳統的實驗教學模式已經不能滿足當前地理信息科學發展的需要，也不能滿足地理信息產業對復合型地理信息科學專業人才的需求。本文總結現有的三種傳統實驗教學模式，分析當前存在的問題，提出“三位一體”的ArcGIS軟件應用課程實驗教學新模式，即既要突出師范類特色，又要強化科研項目驅動式實驗教學，還要把“翻轉課堂”等新型教學模式引入到實驗教學中。

關鍵詞：師范類大學；ArcGIS軟件應用；實驗教學新模式；三位一體

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）31-0275-03

一、實驗教學的意義

實驗教學是理工科專業課程教學的重要組成部分，教學效果的優劣直接影響各專業學生的實踐能力和今后的發展潛力。有關實驗教學新模式的研究，已引起一些高校教師和教學管理人員的重視[1-3]，但師范類大學ArcGIS軟件應用課程實驗教學新模式的研究成果尚未見到。

ArcGIS軟件應用課程（含實驗）是各大高校地理類、環境類各專業及相關專業的必修課之一，特別是師范類大學的地理信息科學（GIS，Geographic Information Science）專業，該課程的學時數為72學時，理論課與實驗課課時比例已由以前的3∶1調整為現在的1∶1，實驗教學的重要性越來越引起廣泛重視。隨著計算機軟硬件技術的飛速發展，互聯網+、大數據時代已經到來，只有不斷完善和更新實驗教學模式，采用新的教學方法與手段，才能做到與時俱進、開拓創新，加快提高教學質量，給學生傳授更多、更新、更全的ArcGIS軟件應用的技術思想與方法，培養更多的復合型地理信息科學及相關學科專業人才。

二、實驗教學的傳統模式

在實驗教學環節，傳統模式有以下三種：

（一）教師先演示，學生后練習

該模式屬于最常用的實驗教學模式，即在實驗教學過程中，由實驗教師先按照實驗操作步驟，系統性地在計算機上給學生邊演示、邊講解ArcGIS軟件的使用方法和注意事項，涉及軟件的開始運行、實驗數據的添加與顯示、實驗數據的編輯、實驗數據的處理與分析等方面的操作，以及在操作過程中的參數設置等，最終得到新的結果數據，并對其進行讀圖分析，結合地理學及相關學科的理論知識得出有價值的結論。演示結束后，每個學生按照對教師演示步驟的回憶以及觀摩時的筆記，在自己面前的電腦上從頭到尾將實驗做一遍，最終達到和教師演示一樣的實驗結果，方為完成。學生在實驗過程中遇到困難，舉手示意教師前來解答。這一模式的優點在于：保證了實驗過程的完整性，讓教師的教學思路能連貫，直到獲得該實驗結果，同時，讓學生也能系統地觀摩一遍整個實驗，做到心中有數，不再是“窺豹一斑”；不足在于：需要學生有較好的記憶力和前期準備，要不然，較難跟上教師的思路，只能是“走馬觀花”，最后自己動手操作起來比較費勁。

（二）學生和教師同步操作

該模式也屬于一種常用的實驗教學模式，即在實驗教學過程中，學生和教師同步進行實驗，教師每做一步，暫停一下，學生跟著做一步，這樣一步一步地把實驗做完。這一模式的優點在于：實驗過程中，學生可以一步一步跟著教師的演示來進行實驗操作，從而保證每一步都能一次實現，最終順利完成該實驗；不足在于：整個實驗無形中被分割成多個環節，導致學生對整個實驗的掌握有所欠缺，僅停留在對教師實驗操作的重復層面上，在一定程度上影響了學生發現問題并獨立思考問題的機會，從而影響了學生創新能力的培養。

（三）學生先照著實驗指導書練習，教師個別答疑和集中答疑并存

該模式雖不常用，但也屬于一種傳統的實驗教學模式，適用于在有教師自編的實驗指導書的情況，以及實驗課教師和理論課教師不是同一個人的情況，特別是研究生助教上實驗課。該模式的優點在于：放手讓學生自己發揮主觀能動性，按照實驗指導書中的關鍵步驟，在電腦上操作，遇到問題時，可先思考和嘗試，實在解決不了，舉手示意讓教師現場指導；不足在于：學生通過自學掌握新知識的能力略有差異，遇到的問題也不一樣，導致實驗進度較慢，教師對實驗的整體進度不好把握。

三、實驗教學中的存在問題

（一）特色不夠鮮明

沒有充分體現出師范類大學的辦學特色和地理科學學院的學科優勢。當今各大高校在諸多方面的競爭日益激烈，特別是在“生源大戰”的背景下，一所師范類大學要想吸引更多的優秀學生報考，必須要有自己的辦學特色、專業特色和課程特色。而當前基本上所有的師范類大學都開設ArcGIS軟件應用（含實驗）這門課，或名稱不同但內容相似的課程，但基本上千篇一律，沒有很好地依托師范背景，也沒有很好地挖掘開設該課程的學院優勢，導致實驗課程內容雷同現象較多，并且，我院于2017年6月更名為地理科學與旅游學院，地理學是根基，旅游專業是特色，但在實驗中沒能把這一特色凸顯出來，導致特色不夠鮮明。

（二）目的不夠明確

具體表現在實驗課程的內容側重對軟件本身的掌握，且各實驗之間聯系較少。實驗目的大多數是停留在對ArcGIS軟件中的菜單、命令和工具的熟悉，知道該軟件中都有什么功能即可，而不關注這些功能都能解決什么具體問題，并且每一次實驗課的內容都基本自成一體，即不進行上一次實驗課的內容，也可以進行本次實驗課的內容，這是不符合地理信息系統工程化思想的，因此，看似每次實驗課有實驗目的，但這些目的大都僅僅是針對學習什么，而不是針對掌握什么和創新什么，導致目的不夠明確。

（三）互動不夠積極

回顧以往自己的實驗教學過程，縱觀其他教師的實驗教學課堂，忽然發現，在實驗課堂上，教師與學生的互動不夠，主要還是教師的實驗演示。分析其原因，得出這是由于ArcGIS軟件應用實驗課程是在計算機機房授課，不像物理、化學、生物等學科的實驗課程那樣有很強的實驗性，按照教師演示的實驗步驟，基本上都能得到預期的實驗結果，從形式上表現出師生在實驗過程的互動性不強。

四、實驗教學的新模式

綜上所述，本文提出“三位一體”的ArcGIS軟件應用課程實驗教學新模式，既要突出師范類特色，又要強化科研項目驅動式實驗教學，還要把“翻轉課堂”等新型教學模式引入到實驗教學中，從而進一步提高實驗教學質量，達到更好的實驗教學效果。

（一）突出師范類特色實驗

在師范類大學開設ArcGIS軟件應用課程（含實驗），就應該在實驗設計、實驗內容等方面盡可能把師范類特色融入到各個實驗中，或者至少在設計實驗時，要結合中學教學的需要，因為將會有一部分學生在大學畢業后到中學從教。以我校陜西師范大學為例，作為地處西北的唯一一所教育部直屬、國家“211工程”重點建設大學，一直以來被譽為西北地區“教師的搖籃”。我校辦學宗旨是以教師教育為主要特色的綜合性研究型大學，以教師教育為主要特色。雖然在校學生人數中，非師范專業學生人數已超過師范專業人數，大概比例為3∶2，但在非師范專業學生中，有一部分學生有較強的“師范情結”，特別是女學生，其職業生涯規劃就是到中學當教師[4]。因此，開設實驗時，還要結合中學地理教學內容，把ArcGIS軟件應用實驗內容與中學地理信息技術的活動建議有機地結合在一起，從而做好本科教學與中學教學在知識上的銜接，這樣也能使得這部分學生有更為濃厚的做實驗的興趣。

（二）強化項目驅動式實驗教學

當前，隨著信息技術的迅猛發展，互聯網+、大數據、云計算等富有信息化時代感的詞語經常令我們耳目一新。地理信息技術作為IT業界的一個重要發展分支，地理信息產業已經完全融入到計算機IT業，諸多地理信息企業和公司緊跟時代步伐，將上述詞語背后的理念引入到自己的業務范圍，從而不斷提高自身的核心競爭力，爭取各種渠道的項目，包括國家部委的基礎性專項研究。作為師范類大學，在開設實驗課時，教師也應該結合自己承擔的科研項目，把研究中的問題進一步細化為有限個小的研究問題，然后讓學生自由組合，分組承擔小的研究問題中的一個，讓學生有具體的實驗目標，同時給學生以創新思維的機會。學生最終做完所有的實驗后，就會感覺到成就感，從而達到項目驅動實驗教學的良好效果。

（三）引入“翻轉課堂”教學模式進實驗教學

教師引入“翻轉課堂”是一種新的教學模式，就是將傳統教學中“課堂講課+課后練習”的教學程序翻轉為“課前自學+課堂練習”的形式，目前多用于理論知識傳授的課堂。通常包含兩個階段，即知識的學習與知識的吸收，知識的學習通過觀看教學視頻等手段在課前完成，知識吸收則變為在課堂中經老師和同學協作學習完成，從而完成了課堂的翻轉。在ArcGIS軟件應用課程實驗教學中，教師可以讓學生課前準備，通過自學和查閱相關資料來嘗試完成實驗，然后在實驗課上給其他人演講，增加學生之間和師生之間的互動交流環節，從而極大地調動全體學生學習軟件的積極性。由于當前網絡上有非常多的ArcGIS軟件學習資料，再加上學生現在都有筆記本電腦，課前準備是完全可以實現的。

五、結語

隨著社會不斷進步，技術不斷革新，教育理念和教育方式也在不斷推陳出新，ArcGIS軟件應用實驗課程的傳統教學模式已不能完全適應當前實驗教學的發展需要，必須要有新模式來更新傳統模式，使廣大學生掌握實驗技能和鍛煉研究思維，從而提高實驗教學質量，滿足地理信息產業對復合型地理信息科學專業人才的需求。

參考文獻：

[1]莊景明.計算機程序設計課程實驗教學新模式探討[J].計算機教育，2009，（04）：18-20.

[2]楊建良.運用“虛實結合”構建電類課程實驗教學新模式[J].湖南第一師范學院學報，2013，13（06）：45-48+69.

[3]董惠鈞，姜俊云，聶少振，陳芳，柳仁民.基于導師制的藥學專業課程開放實驗教學新模式[J].藥學教育，2017，33（04）：56-58.

[4]薛亮.師范類大學地理信息系統專業培養目標研究[J].高等理科教育，2013，（6），67-71.