基于地理信息系統的“項目式學習”教學模式研究

摘要：本文研究基于地理信息系統的“項目式學習”教學模式，該模式通過將地理信息系統技術與課程內容融合，使學生能夠在實際問題解決中學習地理知識和技能。本研究以一所中學為例，設計了一個地理信息系統項目，并通過問卷調查和學生成績評估等方法，對該項目的效果進行了評估。研究結果表明，基于地理信息系統的“項目式學習”教學模式能夠有效提高學生的學習興趣和動機，促進他們的合作能力和創新思維。該模式還能幫助學生將地理知識應用于實際問題解決中，提高他們的實踐能力和綜合素養，為基于地理信息系統的“項目式學習”教學模式實施提供有益的經驗和啟示。

關鍵詞：地理信息系統；項目式學習；教學模式；學習興趣；動機

一、概述

隨著科技不斷發展，教育領域在不斷創新和改革，傳統教學模式已經不能滿足現代學生的需求，要尋找更有效的教學方法來培養學生的綜合能力和創新思維。因此，基于地理信息系統的“項目式學習”教學模式應運而生。地理信息系統（GeographicInformationSystem，簡稱GIS）是一個集地理空間數據采集、處理、分析和展示于一體的系統，能幫助我們更直觀地了解地理現象和問題，并提供解決方案。而“項目式學習”則是一種以項目為核心的學習方式，通過學生參與實際項目的設計、實施、評估，培養學生問題解決能力和團隊合作精神。而基于地理信息系統的“項目式學習”教學模式將兩者結合起來，為學生提供全新的學習體驗，學生要通過參與真實的地理信息系統項目，在實踐中掌握相關知識和技能，使用GIS軟件進行地理數據的采集和分析，學習地理信息系統的原理和應用。在團隊合作中，學生要共同制訂項目計劃，分工合作，并在項目實施過程中解決遇到的問題，還要對項目進行總結和評估，提出改進和優化的建議。

二、地理信息系統和項目教學法概述

（一）地理信息系統概念

地理信息系統是一門涉及地理空間數據獲取、存儲、管理、分析的學科，其結合地理學、地圖學、計算機科學、數據庫管理等多學科知識，旨在對地球上的自然和人文現象進行綜合分析。“地理信息系統”課程旨在培養學生對地理信息系統的理論和實踐能力，“地理信息系統”課程注重學生對地理空間分析的能力培養，學習GIS軟件和編程語言對學生分析基于地理數據的環境保護、自然資源管理等問題具有重要意義。此外，學生還可以利用地圖制作技術將地理數據與其他數據進行整合，從而得出更全面的分析結果。“地理信息系統”課程學習不僅不局限于課堂教學，還要學生進行實踐操作，通過實地調查、數據采集和實際項目的應用，學生能更好地掌握地理信息系統的原理和應用，培養學生動手能力和解決實際問題的能力［1］。

（二）項目教學法概念

項目教學法是一種基于實踐和合作的教學方法，旨在通過讓學生參與真實的項目活動，促進學生實現綜合發展。這種教學法不僅注重傳授知識，更強調培養學生的主動參與和實踐能力。在項目教學法中，學生通常會組成小組，共同完成具體的項目任務，如科學實驗、社會調查、藝術創作等應用場景。通過參與項目活動，學生能將課堂上學到的知識應用到實際問題中，并通過實踐來加深對知識的理解。除了知識和技能的培養，項目教學法還要注重培養學生的合作能力和自主學習能力，需要與組員進行合作，相互協調，分工合作，共同完成任務，從而培養學生的團隊精神和溝通能力。

三、“項目式學習”教學模式對地理信息系統教學的重要性

（一）提高學生的實踐能力和創新思維

在“項目式學習”中，學生要根據具體的問題進行自主規劃，利用地理信息系統進行數據收集、處理。通過親身參與實踐操作，學生能深入地理解地理信息系統的原理和應用，培養數據處理和空間分析能力，激發學生的學習興趣，增強其學習動力。在這個過程中，學生不僅能鍛煉自身創新思維，還能培養解決問題的能力和團隊合作精神。此外，地理信息系統是一個綜合性強的學科，其涉及地理學、計算機科學、數據分析等多學科知識。在“項目式學習”中，學生要將所學的各個學科知識進行整合，通過跨學科的學習，能更好地理解地理信息系統的原理和應用，從而培養學生的綜合素質和創新能力，為他們未來的發展打下堅實的基礎。

（二）促進學生之間的團隊合作精神

為了更好地培養學生的團隊合作精神和解決實際問題的能力，“項目式學習”教學模式被引入在GIS教學中，并取得良好的效果。“項目式學習”是一種以項目為核心的教學方法，在GIS教學過程中，可以將學生分成小組，每個小組負責一個地理信息系統的項目，在“項目式學習”中，學生要相互合作、協調工作，并共同解決遇到的問題。每個小組的成員都有自己的任務和角色，他們需要相互配合，合理分工，共同完成整個項目，學生不僅能學會如何與他人合作，還可以培養解決問題和溝通交流的能力，激發創造力和主動學習的積極性，妥善解決學習問題。除了團隊合作精神，“項目式學習”還能培養學生的實際應用能力，通過參與真實的GIS項目，學生能將所學知識應用到實際中去，從而更好地理解和掌握相關概念和技術。

（三）增強學生對GIS應用的興趣和動力

傳統教學模式通常是以理論為主，學生只是被動地接受知識，而“項目式學習”模式要求學生主動參與到項目中，通過實際操作來學習相關知識。因此，在GIS教學過程中，要設計一些實際問題和場景，讓學生運用所學的GIS知識去解決問題，既能增加學生的實踐經驗，也能提高其對GIS應用的興趣。在GIS教學中，要定期組織學生分組完成有挑戰性的項目，讓他們共同探索和解決實際問題，這樣既能增強學生的動力，又能提高他們的GIS應用能力。另外設計真實場景的項目，讓學生運用所學的GIS技能去解決實際問題，如地理信息采集、地圖制作、空間分析等。通過這種方式，學生能親身體驗到GIS在實際應用中的重要性和價值，從而增強對GIS應用的興趣和動力［2］。

四、基于地理信息系統的“項目式學習”教學模式研究

（一）設計實訓項目

設計實訓項目是基于地理信息系統的“項目式學習”中的重要環節，在該項目中，學生將通過實踐操作地理信息系統軟件完成各種任務和項目，并從中獲取知識和技能。以城市交通規律為例，學生先要了解城市交通規劃的基本原理和方法，通過閱讀教材、參觀城市規劃展覽、與專業人士交流來獲取這些知識與相關數據。在收集和分析數據后，學生要根據所得到的結果來制訂城市交通規劃方案，綜合考慮道路擴建、公共交通線路優化和交通管制等方案，并使用GIS軟件來模擬這些方案的效果。此外，學生要將他們的交通規劃方案呈現給其他同學，使用GIS軟件制作專業報告和展示文稿，展示其研究成果和分析結果。還要組織小組討論或舉辦展覽活動，與其他同學分享他們的經驗和思考。通過這個設計實訓項目，學生不僅能學到地理信息系統的基本操作和應用技巧，還能深入了解城市交通規劃的過程和方法，培養解決問題的能力、團隊合作精神和創新思維，為學生提供了一個全面發展的平臺，使他們能在實踐中不斷提升自己的能力和素養［3］。

（二）布置項目任務

首先，項目任務布置具有一定挑戰性和現實性，意味著項目任務應該與學生所學的GIS知識相關，并能激發學生的興趣和動力。其次，項目任務布置應具有較強開放性和靈活性，表示學生在完成項目任務時應該有較強自由度，能根據自身興趣和能力進行調整。最后，注重團隊合作和社交互動。學生在完成項目任務時應該與他人進行合作和交流，共同解決問題，如要求學生組成小組，在分析城市交通流量的過程中互相協作，分享和討論各自的觀點和發現，從而培養學生的合作精神和團隊意識，提高其溝通和協作能力［4］。

如果學生要合理設置校園地理信息系統的訓練內容，要經過如下步驟：

（1）數據采集、安裝GIS軟件、全面分析項目需求；

（2）建立空間數據庫；

（3）繪制地圖；

（4）檢測數據模塊的實現程度；

（5）實現空間數據的編輯模塊；

（6）專題圖模塊的實現；

（7）設置路徑導航模塊；

（8）形成三維環游模塊；

（9）系統綜合測試。

可見，布置項目任務是基于地理信息系統的“項目式學習”教學模式中的重要環節，合理的項目任務能激發學生的學習興趣和動力，培養他們的綜合能力和解決問題的能力。因此，教師在布置項目任務時應注意任務的挑戰性和現實性，具有一定的開放性和靈活性，注重團隊合作和社交互動，才能夠真正發揮“項目式學習”教學模式的優勢，促進學生的全面發展和成長［5］。

（三）教師和學生在項目于中的角色

在基于地理信息系統的“項目式學習”教學模式中，教師和學生在項目中扮演著不同的角色。教師負責確定項目的主題和目標，并設計項目的整體框架和流程，引導學生使用地理信息系統工具和技術，在項目中進行數據收集、分析和展示。同時，教師還要鼓勵學生提出問題、解決問題，并提供必要的支持和指導，其不僅是傳授知識，更重要的是促進學生的思考能力和創造力，培養其團隊合作能力和解決問題的能力。而學生在項目中扮演著主動學習者和實踐者的角色，通過參與項目積極主動地學習地理信息系統的相關知識，收集和整理數據，運用地理信息系統工具進行空間分析和可視化展示。學生還要在項目中與同伴合作，共同解決問題，發現和解決實際的地理問題。通過上述過程，學生不僅能掌握地理信息系統的使用技能，還能提高自身邏輯思維能力、創新能力和團隊合作能力［6］。

在項目中，教師和學生共同參與到學習的過程中。教師在項目中為學生提供指導和支持，激發學生的興趣和動力，引導他們進行思考和探究。例如，校園的地理信息特征，主要包括如下方面：（1）需求什么數據，數據標準格式，具體的操作方式；（2）要建立怎樣的空間分析模型；（3）普通MIS開發和GIS軟件開發的異同性。通過上述項目設計障礙，能給學生提供技術上的支持，讓其能真正掌握GIS軟件開發技巧。學生則積極主動地參與項目，負責實際操作和解決問題，第一，需求分析；第二測算數據，進行空間分析；第三，得到結論，形成完整的項目驗收報告，從而提高自己的實踐能力［7］。

（四）編輯項目開發文檔

在基于地理信息系統的“項目式學習”中，項目開發文檔是一個關鍵的工具，用于記錄和組織項目的信息和進展。

（1）項目概述：項目開發文檔的第一部分應該是項目概述，包括項目的目標、背景和意義。這部分內容應該簡明扼要，清晰地說明項目的核心問題和解決方法。

（2）項目需求：接下來，將詳細列出項目的需求和功能。這些需求應該具體而明確，以便開發團隊能夠根據需求進行設計和開發。

（3）項目計劃：項目計劃是項目管理的重要組成部分。在項目開發文檔中，應該包含詳細的項目計劃，包括任務分配、時間安排和里程碑等內容，這能夠幫助開發團隊合理安排工作進度，并確保項目按時完成。

（4）數據收集和處理：在GIS項目中，數據收集和處理是非常重要的環節。在項目開發文檔中，應該明確列出數據的來源和獲取方法，以及數據的處理和分析方法，這將有助于確保項目使用的數據具有準確性和可靠性。

（5）技術實現：該部分應該詳細描述項目的技術實現方案，包括所選用的軟件和硬件平臺、編程語言和開發工具等。同時，還應該提供相應的代碼和算法，以便開發團隊能夠根據文檔進行具體實施。

（6）測試和評估：在項目完成后，要對其進行測試和評估，以驗證項目的可行性和效果。項目開發文檔中應該包含測試的方法和標準，以及評估結果的分析和總結。

通過編輯項目開發文檔，可以有效地組織和管理基于地理信息系統的項目，不僅有助于開發團隊的工作，還能提供給學生清晰的學習指導，幫助他們更好地理解和應用地理信息系統的知識和技能［8］。

結語

綜上所述，基于地理信息系統的“項目式學習”教學模式是一種創新的教學方法，能培養學生的綜合能力和創新思維。盡管其面臨各種挑戰，但通過教師和學校的共同努力，相信這種教學模式會在未來得到更廣泛的應用，并為學生的發展提供更多機會。

參考文獻：

［1］姚遠，王錫琴，徐萬福，等.“課程思政+適應性項目教學”模式的課程教學改革探索研究：以“地理信息系統原理與應用”課程為例［J］.發明與創新·職業教育，2020（12）：1314.

［2］梁偉.GIS專業項目驅動教學模式設計與應用：以陜西師范大學“GIS設計與實現”課程為例［J］.教育教學論壇，2021（36）：137140.

［3］王曉宇.高職院校測繪類專業“地理信息系統”課程教學模式探討［J］.新課程研究，2023（18）：2325.

［4］王慧敏，魏毓潔，溫莉.新工科背景下融合CDIOOBE理念的城市地理信息系統課程教學改革與實踐［J］.科教文匯，2023（9）：7376.

［5］李攀，黃猛，劉帥，等.地理信息系統金課建設中實踐教學的探索與研究［J］.科技風，2023（27）：8789.

［6］徐丹丹，劉艷清，欒兆擎，等.“理論應用”與“教學科研”相結合的教學模式的實踐：“地理信息系統GIS”研究生課程為例［J］.才智，2021（4）：8991.

［7］王碩，房春生，李杰，等.環境科學專業GIS本科課程線上混合式項目教學實施策略探究［J］.高教學刊，2023，9（8）：115118.

［8］王艷，滿忠水.CDIOCBE理念下的“地理信息系統”課程教學改革研究［J］.科教導刊，2020（10）：7172.

項目來源：吉林省教育科學“十四五”規劃2023年度一般課題，項目名稱：基于地理信息系統的“項目式學習”課堂教學模式研究，項目編號：GH23174

作者簡介：樸東范（1987—），男，朝鮮族，吉林人，博士，延邊大學地理與海洋科學學院講師，研究方向：森林遙感、地理信息系統。