GIS專業項目驅動數學模式設計與應用

梁偉

[摘 要] 高等學校地理信息系統專業人才培養質量與社會需求之間長期存在一定的矛盾。為了提升學生的綜合素質特別是創新能力，以陜西師范大學“GIS設計與實現”課程為例，通過在教學實踐的基礎上，通過文獻閱讀法、溝通交流法、觀察法和問卷調查法，構建了GIS專業項目驅動教學模式。該模式核心從“一個界面、兩個對象、三維目標、四個階段”予以體現，并給出了從項目選題、開展實施到綜合評價完整的實施方案和考核評價體系。應用實踐證明，該模式強調對學生的知識、能力、態度、情感、素質、成果等學習指標的綜合評價，提高了GIS專業的學生綜合素質特別是創新能力，對其他專業培養實踐型人才有一定的借鑒意義。

[關鍵詞] 項目驅動;教學模式;GIS課程教學

[基金項目] 2017年度陜西省自然科學基金項目“黃土高原典型流域生態水文過程演變規律及其驅動機制研究”（2017JM4011）

[作者簡介] 梁 偉（1981—），男，陜西周至人，博士，陜西師范大學地理科學與旅游學院副教授，主要從事遙感生態水文與信息地理學研究。

[中圖分類號] G642? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）36-0137-04? ? [收稿日期] 2021-06-26

一、研究背景

現如今信息化時代實現了多元信息的交互和網絡資源的共享，教師和學生獲取知識技能的途徑更加多樣化，傳統的以教師為教學中心的教學模式已經不能適應時代發展的需求，培養創新型人才成為從基礎教育到高等教育的目標之一。創新型人才培養應重視學生的綜合知識應用能力、動手實踐能力及自主學習能力，教師不再作為教學環節的主體去直接決定學生的學習內容和方式，而是引導學生主動探索。在這種教學模式下學生成為主體，教師處于主導，引導學生完成一個真實存在的項目、課題或大作業，學生在完成項目的過程中應用知識、掌握技能，進而提升自己。本文提出一種新的GIS項目驅動教學模式，對陜西師范大學2016級、2017級和2018級地理信息科學專業連續三屆開展教學改革，采取文獻閱讀法、觀察法、問卷調查法和訪談法等，研究分析項目驅動實施情況，討論反思項目驅動實施效果，評價新的教學模式對GIS專業本科生教學質量的提升，并期望能被其他專業和課程所借鑒。

二、GIS專業課程教學現狀分析

地理信息系統簡稱GIS（Geographic Information System），是近20年來新興的一門集地理學、計算機、遙感技術和地圖學于一體的交叉學科，主要培養具備地理信息系統與地圖學、遙感技術等方面的基本理論與技能，在資源管理、空間規劃、城市建設等部門從事與GIS有關的應用研究、技術開發和生產管理等工作的高級專門人才。它是一門應用技術專業，其出現和發展在很大程度上是在應用推動下日趨完善的，地理信息系統本身就是一門多技術、多學科交叉，實踐性和理論性緊密結合的學科，既和軟件技術開發緊密結合，又需要有極強的動手能力。由此可見GIS學科對教師及學生的實踐能力和技術開發水平都提出了非常高的要求。

在我國多所大學的實際教學狀況中，大多數院校的GIS專業強調地理信息系統知識的完整性和系統性，側重講授知識的科學原理和抽象應用，相比之下，這種教學方式更加適合研究生教學和培養研究型人才[1]。而綜合性研究型本科院校的本科生教育，強調培養學生的學習能力和應用能力，傳統的教學方法教學效果并不理想。一些高校在課程實踐教學中率先開始使用面向專題應用的實踐教學模式，突出學生在專題應用情境等實踐中學習，強調學生的專業應用技能培養[2]，要求學生必須在GIS實驗室中完成一定的研究實驗課程，并提供有關于GIS軟件等課程供選修。陜西師范大學于2000年開設GIS專業，“GIS設計與實現”是專業的核心骨干課程，為了提高本科生的創新與實踐應用能力，在“GIS設計與實現”課程中實施GIS專業項目驅動教學模式，并應用到2016級、2017級和2018級三級教學工作中。

三、項目驅動教學模式設計

（一）項目驅動的概念

項目驅動教學法目前尚無明確的概念界定，它既是一種課程模式，又是一種教學方法，通常是指在教學過程中引入項目案例，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[3]。在“項目驅動”教學過程中，學生在教師的引導下，將所學的專業理論知識應用到實際的項目研發中，使學生一直處于主動學習、自主學習、相互學習、積極溝通和不斷實踐的學習環境中[4]。目前對項目驅動教學模式研究中，鮮有對項目、學生與教師三者間互動模式開展研究，這使得該模式在選題、師生互動、考核評價等諸多方面存在問題。項目驅動應是學生在教師的引導下，選擇在自身興趣意愿范圍內難度與自己能力相符的一個項目、課題或大作業，并在教師的指導下獨立自主的實施并完成的一種模式方法。基于此，本研究結合地理信息專業的實際，提出以“興趣引導—合作學習—分享交流—成果展示—多元評價”為一體的項目驅動教學模式。該方法重點培養學生的綜合能力，將學習從課堂延伸到生活實際，主張以團隊為單位，讓學生在學習中實踐，在實踐中學習。主要包括三個過程，對教師而言是：模式構建、過程調控和評價考核;對學生而言是項目選題、交流協作和成果匯報。

（二）項目驅動教學模式構建

項目驅動教學模式強調以學生為主體、教師為主導，教師和學生構成了“兩個研究對象”。但師生并不作為獨立的對象而存在，而是通過連續的反饋和調節來完成師生間的交互。在虛擬的“師生交互界面”，學生向教師反饋問題，教師向學生提供指導、幫助、協調和監控，最終實現“知識與技能”“過程與方法”“情感、態度、價值觀”的“三維目標”提升。該過程模式可概括為“一個界面、兩個對象、三維目標、四個階段”。具體實施（見圖1）分為以下四個階段。