王楓

基于項目驅(qū)動的土地信息系統(tǒng)實驗教學(xué)設(shè)計探討*

王楓

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)公共管理學(xué)院 廣州 510642

為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和實踐能力，設(shè)計基于項目驅(qū)動的土地信息系統(tǒng)實驗教學(xué)方案，以項目貫穿整個實驗教學(xué)過程，將土地信息系統(tǒng)相關(guān)各技術(shù)要點有機(jī)聯(lián)系和統(tǒng)一起來，并在實際應(yīng)用中取得較好效果。

土地信息系統(tǒng)；項目驅(qū)動；實驗教學(xué)設(shè)計

10.3969/j.issn.1671-489X.2012.27.134

*研究基金：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)2009年度教育教學(xué)改革與研究項目（JG09140）。

作者：王楓，博士生，講師，研究方向為土地資源管理與GIS應(yīng)用。

Author’s addressCollege of Public Administration, South China Agricultural University,Guangzhou, China 510642

土地信息系統(tǒng)是一門理論與實踐關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)的課程。在教學(xué)中，怎樣處理好理論教學(xué)與實踐教學(xué)的關(guān)系，使學(xué)生既學(xué)到理論知識又培養(yǎng)實踐能力是搞好這門課程教學(xué)的關(guān)鍵[1]。傳統(tǒng)實驗教學(xué)存在的問題：一是各個知識點不相關(guān)聯(lián)、缺乏整體感，按層級遞進(jìn)地學(xué)習(xí)土地信息系統(tǒng)的知識點，無完整項目的依托，會令學(xué)生的學(xué)習(xí)不成體系，學(xué)后遺忘快；二是缺少實際項目的操練，不參與實際項目的操練，學(xué)生無法體驗所學(xué)知識在實際工作中的重要作用，對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)也就無從談起，這將會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。

為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和實踐能力，對德國職業(yè)教育中較為成功的項目驅(qū)動教學(xué)法進(jìn)行一定的研究，并將其引入土地信息系統(tǒng)課程實驗教學(xué)中，取得較好的效果。

1 對項目驅(qū)動教學(xué)法的認(rèn)識

項目驅(qū)動教學(xué)法是師生通過實施一個完整的項目工作而進(jìn)行的教學(xué)活動。 項目驅(qū)動教學(xué)法分三步實施：首先由教師對項目進(jìn)行分解，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)氖痉?，讓學(xué)生 掌握 基礎(chǔ)的知識，并架構(gòu)起整個課程的知識體系；然后對學(xué)生進(jìn)行分組和配備項目，讓各組學(xué)生圍繞各自的項目進(jìn)行 討論、協(xié)作學(xué)習(xí)；最后以共同完成項目的情況來評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比，項目驅(qū)動教學(xué)法有助于學(xué)生以項目為中心來建立一個比較完整的知識結(jié)構(gòu)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)更為明確，更大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力。

2 土地信息系統(tǒng)課程實驗教學(xué)目標(biāo)與特點

2.1 教學(xué)目標(biāo)

通過專業(yè)教師進(jìn)行調(diào)研，對土地資源管理專業(yè)對應(yīng)的“社會職業(yè)”進(jìn)行分析，確定土地信息系統(tǒng)課程對應(yīng)職業(yè)崗位及崗位能力分為兩個層次[2]（表1）。一個層次是各類應(yīng)用土地信息系統(tǒng)的開發(fā)。這一層次的崗位需要學(xué)生具備測繪專業(yè)知識，較高層次的計算機(jī)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等專業(yè)知識。顯而易見，在這一層次的崗位，一般本科院校土地資源管理專業(yè)的學(xué)生較難勝任。另一層次是對專業(yè)GIS軟件的應(yīng)用，實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)數(shù)字化或數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換以建立基礎(chǔ)的土地利用數(shù)據(jù)庫或?qū)崿F(xiàn)不同土地信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享。對這一層次的崗位，計算機(jī)水平并不需要達(dá)到程序開發(fā)水平，是一般本科院校土地資源管理專業(yè)學(xué)生通過學(xué)習(xí)相關(guān)計算機(jī)基礎(chǔ)課程和GIS相關(guān)軟件就可以達(dá)到的。因此，一般本科院校土地資源管理專業(yè)土地信息系統(tǒng)課程面向崗位應(yīng)為數(shù)據(jù)處理工程師。

表1 土地信息系統(tǒng)課程對應(yīng)職業(yè)崗位分析

2.2 課程特點

從以往的教學(xué)情況來看，學(xué)生普遍對土地信息系統(tǒng)實驗課程感到難學(xué)、枯燥、興趣不大。究其原因，對于學(xué)生而言，一是土地信息系統(tǒng)課程實驗教學(xué)內(nèi)容具有嚴(yán)密的邏輯性，在數(shù)據(jù)處理與分析過程中涉及的技術(shù)因素非常多；二是土地信息系統(tǒng)部分知識（如空間數(shù)據(jù)庫）還有高度的抽象性，學(xué)生難以理解，容易喪失學(xué)習(xí)的興趣；三是 土地信息系統(tǒng)課程知識點之間的層次關(guān)系較復(fù)雜，如果沒有實際項目引導(dǎo)，學(xué)生難以理清知識點之間的關(guān)系，形成一個完整的知識體系。

3 基于項目驅(qū)動的土地信息系統(tǒng)實驗教學(xué)設(shè)計

通過以上分析，不難發(fā)現(xiàn)，土地信息系統(tǒng)課程實驗教學(xué)比較適合采用項目驅(qū)動教學(xué)法。由于面向數(shù)據(jù)處理工程師的土地信息系統(tǒng)課程實驗教學(xué)目標(biāo)主要是對專業(yè)地理信息系統(tǒng)軟件的使用，因此選取“土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫建設(shè)與制圖”這一土地資源管理的基礎(chǔ)工作來組織教學(xué)活動，即對一幅掃描的鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）土地利用現(xiàn)狀圖通過空間數(shù)據(jù)采集、空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系的建立及編輯修改、空間數(shù)據(jù)庫管理及屬性編輯、空間查詢與空間分析、專題地圖制作等步驟，最終成果是要得到一幅關(guān)于各個村農(nóng)用地、建設(shè)用地和未利用地統(tǒng)計的鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）土地利用現(xiàn)狀類型餅狀統(tǒng)計圖[3]。這種由幾個實驗項目整合成的綜合性實驗可以大大豐富學(xué)生的直觀體驗和感性認(rèn)識，并通過所獲得的“成果”激發(fā)學(xué) 生的學(xué)習(xí)動機(jī)，提高學(xué)習(xí)的主動性、積極性。下面介紹具體的實驗教學(xué)設(shè)計[4]。

3.1 教師示范階段

1）確定項目任務(wù)：土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫建設(shè)與制圖。在說明土地信息系統(tǒng)的基本功能后，通過下達(dá)任務(wù)的方式給學(xué)生提出具體的任務(wù)要求，同時向?qū)W生闡明土地信息系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)。然后講解完成任務(wù)的主要步驟，并向?qū)W生展示任務(wù)完成后將得到的成果，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。這個環(huán)節(jié)很重要，它是項目驅(qū)動教學(xué)順利實施的重要保證。不妨多使用一些成果圖片，以更好地激發(fā)學(xué)生的興趣。

2）根據(jù)課程涉及的知識點，結(jié)合土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫建設(shè)與制圖的步驟，對項目進(jìn)行分解[3]。

實驗1：空間數(shù)據(jù)的采集。主要講解利用ArcGIS軟件對掃描得到的鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）土地利用現(xiàn)狀柵格圖像進(jìn)行地理配準(zhǔn)和對配準(zhǔn)后的圖像進(jìn)行屏幕跟蹤數(shù)字化的步驟等知識點。

實驗2：空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系的建立及編輯修改。主要講解用ArcGIS軟件對矢量化得到的地類界線、線狀地物和行政界線圖層合并構(gòu)建拓?fù)潢P(guān)系，檢查錯誤，并修改錯誤。

實驗3：空間數(shù)據(jù)庫管理及屬性編輯。主要講解Geodatabase空間數(shù)據(jù)庫模型，屬性數(shù)據(jù)輸入、屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的方法，為采集、編輯和修改得到的線面要素如行政區(qū)劃、行政界線、地類圖斑和線狀地物等圖層添加屬性數(shù)據(jù)。

實驗4：空間查詢與空間分析。主要講解利用結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL對圖層進(jìn)行查詢，通過地類號查出哪些是農(nóng)用地、哪些是建設(shè)用地、哪些是未利用地；用ArcGIS軟件對鄉(xiāng)(鎮(zhèn))的行政區(qū)劃圖和土地利用現(xiàn)狀圖進(jìn)行疊加，統(tǒng)計分析出各個村的農(nóng)用地、建設(shè)用地、未利用地，將統(tǒng)計好的農(nóng)用地表、建設(shè)用地表、未利用地表連接到行政區(qū)劃圖層。

實驗5：專題地圖制作。主要講解使用ArcMap進(jìn)行專題制圖制作和餅狀統(tǒng)計圖制作的方法，進(jìn)行關(guān)于各個村農(nóng)用地、建設(shè)用地和未利用地統(tǒng)計的鄉(xiāng)(鎮(zhèn))土地利用現(xiàn)狀類型餅狀統(tǒng)計圖的制作。

3）針對基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)，設(shè)計適當(dāng)?shù)男№椖浚M(jìn)行操作方法的示范。針對基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)，設(shè)計“行政界線屏幕跟蹤矢量化”“構(gòu)建拓?fù)潢P(guān)系”“屬性數(shù)據(jù)庫建立”“地類面積統(tǒng)計”“行政區(qū)劃圖制作”等小項目。在自主討論、協(xié)作學(xué)習(xí)之前，先由教師示范各個小項目的操作方法，學(xué)生在看完教師的演示后，自己再動手操作，加深對知識點的理解，并獨(dú)自總結(jié)各個小項目的操作要點。

3.2 學(xué)生練習(xí)階段

在示范學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，由學(xué)生自主完成“土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫建設(shè)與制圖”的工作。練習(xí)期間，將學(xué)生3～5人分成一個小組，每組學(xué)生自行安排工作計劃，擬定技術(shù)方案，共同完成空間數(shù)據(jù)采集、空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系的建立及編輯修改、空間數(shù)據(jù)庫管理及屬性編輯、空間查詢與空間分析、專題地圖制作等過程，根據(jù)學(xué)生的最終成果“土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫及土地利用現(xiàn)狀類型餅狀統(tǒng)計圖”對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評價。

4 實驗教學(xué)效果

從筆者在土地信息系統(tǒng)課程實驗教學(xué)中初步開展的一些實踐來看，項目驅(qū)動教學(xué)法取得了良好的教學(xué)效果。學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和熱情有了很大提高，大家主動去圖書館借閱或到書店購買相關(guān)書籍，并利用Google、百度等工具在互聯(lián)網(wǎng)上查找資料以尋求技術(shù)支持，課后各類形式的提問也明顯增多。大部分學(xué)生反映學(xué)習(xí)的目標(biāo)更加明確，理論知識的理解和掌握更加容易，自學(xué)能力和動手能力也得到了提高。同時，在協(xié)作完成任務(wù)的過程中培養(yǎng)了團(tuán)隊精神和集體榮譽(yù)感，鍛煉了彼此之間的溝通能力和合作意識。

[1]劉耀林,胡石元,等.土地信息系統(tǒng)課程實踐教學(xué)改革探討[J].地理空間信息,2008,6(1):7-10.

[2]鄭佳榮.“工作過程導(dǎo)向”的高職工程測量專業(yè)地理信息系統(tǒng)課程設(shè)計[J].中國職業(yè)技術(shù)教育,2011(5):53-57.

[3]尚穎娟,劉秀華,等.土地資源管理專業(yè)地理信息系統(tǒng)課程實驗教學(xué)改革[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版,2011,9(5):144-146.

[4]郭朝霞.項目驅(qū)動教學(xué)法在《遙感基礎(chǔ)與應(yīng)用》教學(xué)中的嘗試:以土地資源管理專業(yè)為例[J].武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2005,17(3):77-79.

Study on Land Information System Experimental Teaching Design based on Project-driven

Wang Feng

In order to culture students’ practical ability, land information system experimental teaching plans based on project-driven is designed to change the disadvantage of traditional teaching. Through the implementation of project, experimental teaching procedure is well organized; various knowledge points and land information system techniq ues are bound together to meet the requirements of project. The study in practical application achieved good res ults.

land information system; project-driven; experimental teaching design

G642.423

B

1671-489X(2012)27-0134-02