案例任務驅動的線上線下混合教學模式在GIS開發課程中的應用探討
--以新疆農業大學為例

努爾麥麥提·艾爾肯 門·新納 軒俊偉

新疆農業大學資源與環境學院 新疆烏魯木齊 830052

1 GIS開發教學存在的問題

1.1 教學內容單一

由于GIS技術涉及范圍廣泛,教學內容往往難以涵蓋所有的技術和應用領域,導致學生在面對特定問題時缺乏必要的知識和技能。農業高校GIS開發教學方法有時過于單一,只注重理論教學,缺乏實踐教學和案例分析。因此,學生可能無法真正掌握GIS技術的實際應用和解決問題的能力。應該根據不同的領域和應用,設置相應的教學內容,幫助學生更好地應用GIS技術于農業。農業高校GIS開發教學缺乏互動性教學,缺乏學生與教師之間的交流和互動[1]。因此,應該采用互動性教學方法,如小組討論、案例分析、實踐操作等,以更好地激發學生的學習興趣和積極性。

1.2 缺乏實踐教學

大部分GIS開發教學注重理論知識的掌握,但卻缺乏實踐的機會和教學;無法跟上行業的發展趨勢和實際需求,導致畢業學生在就業時缺乏競爭力[2];缺乏項目實訓[3],導致學生在畢業后難以應對實際項目的需求和挑戰,從而影響就業和職業發展。農業高校GIS開發教學存在行業實踐教學不足的問題,學生學到的GIS開發內容局限于課堂里學習的幾個案例,缺乏學生掌握GIS開發技術在農業生產實際應用和實效。但是學生畢業后面臨各種各樣的行業領域,各行業跟GIS的切入點不同,因此,需要加強行業實踐教學,注重與農業生產實際相結合,讓學生能夠在實踐中學習和應用GIS技術,從而更好地滿足農業生產的需求。

1.3 缺乏資源及師力

一方面,大部分農業高校注重農業相關專業的發展,忽略帶動其他相關學科的同步發展,導致GIS開發等非農業專業進步怠慢等問題;另一方面,在農業院校GIS專業相關實驗室以及設備老舊、缺乏正版軟件,導致GIS開發等課程的講授只限于理論內容、實踐課程內容不全面等問題。除此之外,由于GIS技術本身較為復雜、涉及學科較多,要求任課教師掌握多項技能和知識。但是,大部分農業院校GIS開發任課教師非本專業畢業,而是因教學單位工作的工作安排而教授GIS相關課程。這種農業院校GIS專業教學師資力量不足等情況會直接影響教學質量和效果,因此,農業院校在地理信息教學團隊建設過程中,應該更多地引進地理信息本專業畢業的人才。GIS技術不斷發展和更新,因此,農業高校GIS開發教學內容應該引入先進的GIS技術,讓學生能夠了解最新的GIS技術發展趨勢和應用方向,這樣才能更好地滿足農業領域的需求[4]。由于GIS技術不斷發展和更新,因此在農業高校GIS開發教學中,應該注重引入先進的GIS技術,從而更好地滿足農業領域的需求。

2 案例任務驅動的線上線下教學模式

2.1 基本概念

案例任務驅動的教學方式是教師將本人相關科研項目案例或研究領域相關案例引入課堂,通過理論和實踐相結合的方式講解分析案例,讓學生獲得知識的一種教學方法[5]。教師首先講解案例的原理、方法和相關理論以及提出案例要解決的問題,下一步組織學生討論此問題的解決方案,然后在課堂上演示一遍案例,最后組織學生分配任務,讓學生在規定時間內根據各組討論提出的解決方案完成任務。在對案例的討論中,學生能夠學習相關的知識并加深理解,從而可以培養學生自主學習的能力。如何根據課程的教學內容和特點選取合適的案例是順利實施案例教學法的關鍵。這是一種以學生為主體的教學方法,以任務這條主線把教師和學生聯系在一起。學生通過完成具體的任務,一方面可以鞏固相關的知識,另一方面可以培養自主探索和創新的能力。

案例任務驅動的線上線下混合教學模式是利用案例任務驅動教學法以學生實踐能力培養為核心的特點和線上線下教學模式的多平臺、多資源、新手段、靈活的學習方式等教學優勢,將傳統的面授教學與在線教育相結合,同時利用互聯網和信息技術手段進行教學。該模式既包含了傳統的課堂教學,又將網絡教學和實踐教學相結合,以提高學生的參與度、教學效果和學生的學習體驗[6-7]。

2.2 可行性分析

教學模式必須符合專業課程的實際內容、方法、培養目標和方案。不同教學方式有其可適范疇,究竟案例任務驅動教學模式是否適合GIS開發類課程的教學,是否具有可行性,這是采用這種方法前首先要回答的問題。因此,應該從教學內容、教學目標、教學方式和教學對象等方面來分析案例任務驅動教學模式在GIS開發類課程教學中應用的可行性。通過多年研究分析GIS設計開發課程教學內容、效果,總結學生知識點和實踐動手能力,以及學生對課程的感興趣等方面的綜合分析,得出可行性分析結果。

3 案例驅動的線上線下教學模式設計

線上線下混合教學模式的GIS開發課教學方法設計如下:

3.1 前期準備工作

GIS開發課程是實踐性較強、對任課教師實踐操作能力要求較高的一個GIS專業課程。在課程準備階段,教師需要準備好線上線下混合教學所需的設備、軟件、教材等資源,如上實驗部分的教室電腦環境的配置,完成安裝Visual Studio、ArcGIS環境、ArcGIS Engine組件環境以及其他相關GIS軟件等。同時結合本教學單位科研特色,選取典型案例實現GIS開發課程案例庫,并確定課程的教學目標和內容。此外,教師通過在線教學平臺或社交工具與學生建立聯系,提前進行課前預習和任務布置。

3.2 GIS開發案例的選擇與建立

GIS開發課程教學的實踐環節在培養學生獨立思考、分析、團結合作解決實際問題能力過程中發揮非常重要的作用。學生通過GIS開發課程的實踐學習,能夠把握一個GIS應用開發過程從系統分析、系統設計、系統實現到系統維護等各個步驟。因此,GIS開發課程教學過程中,選擇合適的案例是整個GIS開發課程實踐環節的關鍵,案例的質量直接會影響教學的效果,因此應該根據課程的內容精心選擇合適的案例[5]。課程案例的建設過程中,教師根據本單位教學科研特色,結合自身研究方向以及專業培養方案,選擇具有代表性的案例,每個案例的難度要適中,確保案例基本覆蓋課程實踐內容以及相關理論知識點。案例能夠被分成若干任務,并可以解決一個科學問題,并且據此設計的任務在功能和知識涵蓋方面都要具有可擴展性[8]。

3.3 線下教學環節設計

GIS開發課程涉及的預修課程較多,如地理信息基礎、編程能力、網絡技術、數據處理等,因此課程的教學過程中,需要教室通過理論結合實踐的方式開展線下教學環節,并演示實例和現場實踐等方式,幫助學生掌握GIS開發的基本概念和技能[9]。此外,針對某種專業問題,組織學生分組討論、分析案例等方式,提高學生之間的互動和合作能力,激發學生對專業課程的興趣。如:教師根據本教學單位科研特色提出幾個專業問題,根據學生的開發能力、個人優勢及愛好對學生進行分組,每組討論分析一種問題,研討出幾種解決方案。每組各成員負責GIS項目開發過程中不同的任務,如需求分析、系統設計、功能實現、數據庫設計和實現、UI設計及美化、系統測試維護等。

通過一段時間的實際教學實驗,利用分組討論和小組分任務的方式開展實踐教學已取得比較理想的效果。這種分組討論和分任務的實踐教學優點在于學生相互討論、各組之間相互討論可以使學生更好地理論聯系實際,提高學生的團體合作解決問題的能力,增強學生從不同角度考慮和獨特思考創新思維能力,并達到高效、高質量快速完成GIS開發任務。在整個實踐過程中,教師為學生提供相關的實踐指導和技術支持,同時通過線上平臺對學生的實踐過程進行監督和評估。

3.4 線上教學環節

線上教學環節是教學途徑多、資源豐富、時間靈活的一種教學模式,在這種模式中,教師可以通過在線平臺分享自己的經驗和技巧,同時也可以對學生的作業進行評估和反饋。通過釘釘、微信、學習通等平臺,課程每個內容布置相關線上聯系部分,并共享課程內容相關視頻教程、操作指南以及相關功能參考代碼等。通過線上練習,學生及時反饋存在的教學疑點,要注重學生知識的內化,引導學生學會靈活運用所學知識[10]。教學以互動、練習為主,對學生進行因材施教,有針對性地給予學生指導,真正獲得以教師為主導、學生為主體的有效課堂,訓練和提高學生解決實際問題的能力,同時也解決傳統的線下課堂教學時間和資源不足等問題。

3.5 教學實施--“GIS設計與開發課程”舉例

課程案例的選擇:根據“GIS設計與開發”課程內容,結合新疆農業大學教學科研特色,相關地圖渲染及專題圖定制內容時,本研究選擇作物適宜性評價模型實現案例。線下教學過程:教師講解作物適宜性評價模型相關原理、方法、專題圖實現相關ArcGIS Engine組件、接口、方法以及它們的使用方法。再次組織學生分組討論作物適宜性評價模型的解決方案,包括系統環境、開發模式、UI設計等。通過各組討論結果,模型實現過程分成若干任務,根據每組學生愛好及個人特點,各任務分配到每個學生。線上環節:每節課相關內容講完之后,給學生布置相關線上作業,如作物適宜性評價模型原理;專題圖主要有哪些類型;ArcGIS Engine提供的專題圖實現渲染器有哪些等。除此之外,網絡教學平臺提供學習C#、AE等軟件的相關教學視頻以及教師本人實踐教學過程的教學視頻和操作錄屏等內容,以多種方式提供學生線上內容。完成作物適宜性評價模型之后,各組交叉式評價其他組實現的情況,教師參與和監督整個評價過程,最終對整個過程進行總結。

3.6 考核與評價

在教學過程中,不僅教師對學生的學習情況進行定期評估和反饋,學生不同組之間也要相互評估成果。這樣提高學生對其他組成果的了解,掌握對同一個問題從不同角度、用不同方法來解決的思路。同時,教師還需要對學生的課堂表現、作業完成情況等進行評分和評估,幫助學生全面了解自己的學習成果和進步。

結語

隨著計算機技術和互聯網的飛速發展,許多相關部門開始建設自己的信息化平臺,將其業務跟高效GIS應用融合到一起。因此,社會領域對GIS開發人員的需求越來越高。同時,GIS設計與開發課程在GIS相關專業課程中的核心地位越來越突出。GIS開發課程實踐教學應靈活采用多種教學模式相結合的形式,通過加強上機實踐和輔導,培養學生的編寫程序、調試程序及測試程序等實踐動手能力。案例教學法能夠使學生對課堂上的理論知識有深入的認識,而任務驅動式教學法能夠培養學生的實際動手能力,本文結合了這兩種教學方法的優點,提出了GIS開發類課程案例-任務驅動教學法的實施方案與策略,以此來推動地理信息系統專業中GIS開發類課程教學的發展。GIS開發類課程的教學改革對提高教學質量和效果,發揮學生的主觀能動性,培養學生的團隊合作精神等方面都具有一定的促進作用。