李 玲，王崇倡，劉正綱

(遼寧工程技術大學 測繪與地理科學學院，遼寧 阜新 123000)

遞進式項目教學法在“GIS程序設計”課程中的探索與實踐

李 玲，王崇倡，劉正綱

(遼寧工程技術大學 測繪與地理科學學院，遼寧 阜新 123000)

“GIS程序設計”作為地理信息科學專業(yè)的必修課，對學生專業(yè)能力的培養(yǎng)起到重要作用，同時GIS開發(fā)也是目前地理信息科學專業(yè)就業(yè)的主要方向。文中結合工程實踐，通過校園地理信息系統(tǒng)、森林火災擴散模擬分析與決策系統(tǒng)、小組答辯自選專題地理信息系統(tǒng)3個從簡單到復雜的GIS項目，運用遞進式的項目教學方法和團隊協作、課上實踐、課上提問、課內外答疑、課后作業(yè)、編寫項目文檔等措施對該課程進行改革探索和實踐，并取得較好的教學效果。

項目教學法；遞進式教學法；GIS程序設計

“GIS程序設計”是地理信息科學的專業(yè)必修課，對學生專業(yè)能力的培養(yǎng)起到重要的作用，同時GIS開發(fā)也是目前地理信息科學專業(yè)就業(yè)的主要方向，所以如何將抽象的計算機語言與學生的認知習慣進行對接，調動學生的學習興趣，讓學生循序漸進的學習該門課程就顯得尤為重要。筆者采用項目式教學方法和遞進式教學方法相結合的方式[1-2]，對該課程進行探索實踐。

1 課程特點和存在問題

1.1 課程特點

“GIS程序設計”具有以下特點：①實踐性強：注重學生的動手實踐能力和專業(yè)技能的培養(yǎng)，讓學生在做的過程中加深對專業(yè)知識的理解；②綜合性強：該課程涉及多門課程的相關內容，包括“數據庫原理與應用”中SQL語句的靈活運用，“ArcGIS應用與開發(fā)技術”中ArcGIS軟件功能的掌握，“地理信息系統(tǒng)原理”各個知識點的理解；③學時相對較少：該課程涉及多門課程的綜合運用，但學時只有32學時，而程序設計相關課程普通人要達到入門級都需要接受比其他課程更長期的訓練；④側重程序開發(fā)：該專業(yè)共有18門課程涉及到開發(fā)，例如“網絡地理信息系統(tǒng)”、“MapGIS應用與開發(fā)”、“數字高程模型”、“計算機地圖制圖”等，而“GIS程序設計”是這些課程的基礎，很多課程的開發(fā)內容都可由該課程變換。同時，GIS開發(fā)也是目前GIS專業(yè)市場需求較大的就業(yè)方向[3]。

1.2 存在問題

目前該課程在教學中存在如下問題：①學生被動學習，主動探索積極性不高；②學用脫節(jié)，知識的綜合運用能力很弱；③沒有培養(yǎng)出良好的編程思想；④動手實踐太少，導致知識掌握不牢固；⑤老師在講課過程中過于重視知識的傳授，而忽略了學生能力的培養(yǎng)；⑥課程的考核方式主要采用一紙定成績，不重視學生平時的學習過程和思維訓練。

2 課程的組織與實施

結合該課程的特點和該課程在教學中存在的不足，筆者采用項目式教學方法和遞進式教學方法相結合的方式[1-2]。項目式教學法[4](Project-Based Learning，PBL)注重學科的綜合，強調學習者之間的合作，主張讓學生在真實情景中主動探索，在培養(yǎng)學生搜索信息、解決問題、協作交流、自我管理能力等方面有著特殊的作用；而遞進式教學方法[5]就是教師充分考慮到班級學生的個體差異性，根據共同的教育目標，分層區(qū)別對待地設計和進行教學活動，使各個層次的學生向高層次進行遞進式的教學，以促使每個學生都得到最優(yōu)的發(fā)展，它是一種在課堂中實行與各層次學生的學習能動性相適應的、著眼于學生分層提高的教學策略。根據項目式教學方法和遞進式教學方法的特點，本文設計校園地理信息系統(tǒng)、森林火災擴散模擬分析與決策系統(tǒng)和小組答辯自選GIS項目3個從簡單到復雜的項目。

2.1 教學設計

2.1.1 教學組織

團隊協作是工業(yè)界普遍采用的軟件設計組織方式，因此在課程教學中引入團隊合作既可培養(yǎng)學生團隊合作的精神和方法，也可以讓學生有可能完成更加復雜的課外實踐任務，使學生在解決復雜問題的求解中培養(yǎng)更好的程序設計能力[6]。課程采用小班教學，人數基本限制在50人以內，開課之前就將學生分組，每組7人左右。鼓勵學生互幫互助，共同完成課上提問和課外學習任務。

2.1.2 校園地理信息系統(tǒng)項目設計

針對學生程序設計基礎比較薄弱的特點，在課程的初始階段選擇相對簡單的項目，通過課上講解、課上提問、課上練習、課上解答、課外答疑、課后作業(yè)等形式使學生慢慢建立對GIS開發(fā)課程的信心，掌握GIS程序設計的流程和ArcGIS Engine的基本接口函數。

所以課程設計了校園地理信息系統(tǒng)這個項目，將其分成若干個功能模塊，如表1所示。

表1 校園地理信息系統(tǒng)功能模塊[7]

2.1.3 森林火災擴散模擬分析與決策系統(tǒng)項目設計

通過上述項目的講解，學生已經對GIS程序設計具有一定的基礎，所以在實踐學時中進一步增加了所選項目的難度，通過分組完成該項目指定程序注釋的方式來考查學生對程序的理解，同時培養(yǎng)學生的團隊合作精神，其功能模塊設置見表2。

2.1.4 小組答辯自選項目設計

學生通過上述兩個項目的學習，已經對GIS程序設計有了較好的基礎，所以在這個環(huán)節(jié)中結合工程教育創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的模式，引入GIS行業(yè)項目開發(fā)的標準和環(huán)節(jié)，讓學生參考已有行業(yè)文檔模板分工合作完成項目的文檔編寫、功能開發(fā)、演示、安裝配置等環(huán)節(jié)，使學生掌握項目開發(fā)的完整流程。小組答辯的成績組成見表3。

2.2 考核方法

該課程成績構成采用“平時表現(10%)+期末考試(50%)+上機成績(20%)+小組答辯(20%)”的形式。

平時表現成績由老師根據每個學生平時聽課情況和回答問題情況詳定。

表2 森林火災擴散模擬分析與決策系統(tǒng)功能模塊[8]

表3 小組答辯成績組成[9-10]

期末考試試卷參考 “校園地理信息系統(tǒng)”項目源碼、學生所出的習題和老師所出的課堂練習題，通過筆試評定期末考試成績。

上機內容主要參考“森林火災擴散模擬分析與決策系統(tǒng)”項目的源碼，根據學生對程序源碼的注釋情況考查他們對項目的理解和掌握程度，給小組每個成員一個統(tǒng)一的分數。

小組答辯主要由學生分組完成的自選項目情況給定，具體見表3。

3 教學效果

在為期2年的教學實施過程中，使不同層次的學生在實際項目中得到了最大的能力提升，同時實現4個轉變[6]：

1)實現從以課堂教學為主向課內外結合轉變：通過思考題的形式，引導學生課后自主學習；根據學生已有一定基礎和學時少的特點，講課不再面面俱到，部分內容留作課后自我學習；

2)實現從以教師的教為主向以學生的學為主轉變：課上講解、課上練習、上機實踐和小組答辯，從以前以教為主向以學為主轉變，團隊協助完成三個遞進式的項目案例，使學生由淺入深，逐步遞進；

3)實現從注重結果向結果與過程相結合轉變：通過平時提問、小組答辯、上機實驗等多種形式對學生的學習效果進行評價，注重學生綜合能力的評價，加大平時成績的比重；

4)實現從關注督導、教師間的評價向關注學生評價轉變：加入學生對老師評價的環(huán)節(jié)來評估老師的教學質量和效果，對老師起到監(jiān)督作用。

此外，由于多個專業(yè)開設了該門課程，為了方便師生之間學習和交流，對該門課程的資料進行歸檔，利用課程教學網站實現資源共享，共享的資料如表4所示。

表4 資料共享清單

4 應用推廣建議

通過2年的教學探索，為了達到更好地教學效果，在教學過程中還應該注意以下幾個問題：

1)注重學生自信心和興趣的培養(yǎng)：為了避免學生在初級階段對程序設計課程產生恐懼和無從下手的心理，要做好項目從簡單到復雜分層次的任務分解；多多夸獎學生取得的進步，鼓勵學生多與老師和同學交流；在課程初級階段主動幫助學生解決程序設計過程中遇到的各種各樣的問題，逐步建立學生對該課程的自信心和興趣；

2)注重課程之間的內在聯系和綜合運用能力的培養(yǎng)：培養(yǎng)的是可以從事GIS相關職業(yè)的專門人才，每門課程都是為這個培養(yǎng)目標服務的，學習課程不是目的，關鍵在于各門課程的綜合運用能力；

3)課堂講解內容有限，所以要多多提供課后學習資料，讓學生在課后自主學習；

4)注重學生平時成績的考核，使學生重視平時的學習過程和GIS程序設計思維的訓練過程。

5 結 論

實踐證明，遞進式的項目教學法運用于“GIS程序設計”課程是行之有效的，不僅增強學生的學習興趣和學習的自主性，提高學生的自學能力，而且使學生更好地理解和掌握該專業(yè)的知識，提高學生分析解決實際問題能力、語言表達能力、團隊合作能力，同時也使學生具備GIS程序設計思想，掌握GIS程序設計的流程。遞進式的項目教學法適用于實踐性強、綜合性強、學時少和偏GIS開發(fā)類的課程，特別適合“MapGIS應用及開發(fā)技術”“ArcGIS應用及開發(fā)技術”“網絡地理信息系統(tǒng)”等課程的教學，該教學方法適合在教學中做進一步的推廣。

[1] 張其亮，王愛春，陳永生.能力遞進式項目教學法在嵌入式系統(tǒng)課程中的實踐[J].實驗室研究與探索，2014，33(8)：185-189.

[2] 王麗英，王崇倡．項目教學法在“土地利用動態(tài)監(jiān)測”中的探索與實踐[J]．測繪工程，2013，22(2)：94-96.

[3] 柳林，李萬武.市場需求導向的GIS專業(yè)知識結構和課程體系的構建[J].測繪科學，2011,36(1)：232-234..

[4] 許明，洪明.當代國外大學本科教學模式的改革與創(chuàng)新[M].福建：福建教育出版社，2013.

[5] 劉紅麗.體校計算機課程分層遞進式教學法研究[D].上海：華中師范大學，2014.

[6] 陸國棟，何欽銘，張聰.強化過程、深化互動的教學方法改革[M].杭州：浙江大學出版社，2013.

[7] 池建.精通ArcGIS地理信息系統(tǒng)[M].北京：清華大學出版社，2011.

[8] 牟乃夏，王海銀，李丹，等. ArcGIS Engine地理信息系統(tǒng)開發(fā)教程[M]. 北京：測繪出版社，2015.

[9] 黃杏元，馬勁松.地理信息系統(tǒng)概論[M].北京：高等教育出版社，2014.

[10] 2016Esri杯中國大學生GIS軟件開發(fā)競賽組委會.2016Esri開發(fā)競賽作品提交方式及說明[EB/OL].(2016-03-18)[2016-06-08]. http://contest.esrichina.com.cn/html/jingsaijieshao/zptj/.

[責任編輯：張德福]

Exploration and practice of progressive project teaching method in GIS program design

LI Ling，WANG Chongchang，LIU Zhenggang

(School of Geomatic，Liaoning Technical University，Fuxin 123000，China)

DesignofGISprogramm, as a required course of GIS specialty, plays an important role in training students' professional abilities. At the same time, the development of GIS is also the major employment direction of GIS specialty at present. For this reason, combined with engineering practice, through three easy-to-difficult GIS projects (i.e. campus GIS, spread simulation analysis and decision-making system of forest fire, and group oral defense of self-selected thematic GIS), this paper applies the progressive project teaching method and reform measures (e.g. teamwork, classroom practices, questioning, answering questions in and outside class, homework, project document writing), to the exploration and practice of this course. These have obtained good teaching effectiveness.

project-based learning；progressive teaching method；GIS program design

2016-07-18;

2016-08-15

地理信息科學專業(yè)綜合改革遼寧省本科質量工程項目

李 玲(1980-)，女，講師，碩士.

著錄：李玲，王崇倡，劉正綱.遞進式項目教學法在“GIS程序設計”課程中的探索與實踐[J].測繪工程，2017，26(9)：77-80.

10.19349/j.cnki.issn1006-7949.2017.09.017

G642

A

1006-7949(2017)09-0077-04