努爾麥麥提·艾爾肯 門·新納 軒俊偉

新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 新疆烏魯木齊 830052

1 GIS開發(fā)教學(xué)存在的問題

1.1 教學(xué)內(nèi)容單一

由于GIS技術(shù)涉及范圍廣泛,教學(xué)內(nèi)容往往難以涵蓋所有的技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域,導(dǎo)致學(xué)生在面對(duì)特定問題時(shí)缺乏必要的知識(shí)和技能。農(nóng)業(yè)高校GIS開發(fā)教學(xué)方法有時(shí)過于單一,只注重理論教學(xué),缺乏實(shí)踐教學(xué)和案例分析。因此,學(xué)生可能無法真正掌握GIS技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用和解決問題的能力。應(yīng)該根據(jù)不同的領(lǐng)域和應(yīng)用,設(shè)置相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容,幫助學(xué)生更好地應(yīng)用GIS技術(shù)于農(nóng)業(yè)。農(nóng)業(yè)高校GIS開發(fā)教學(xué)缺乏互動(dòng)性教學(xué),缺乏學(xué)生與教師之間的交流和互動(dòng)[1]。因此,應(yīng)該采用互動(dòng)性教學(xué)方法,如小組討論、案例分析、實(shí)踐操作等,以更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

1.2 缺乏實(shí)踐教學(xué)

大部分GIS開發(fā)教學(xué)注重理論知識(shí)的掌握,但卻缺乏實(shí)踐的機(jī)會(huì)和教學(xué);無法跟上行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)和實(shí)際需求,導(dǎo)致畢業(yè)學(xué)生在就業(yè)時(shí)缺乏競(jìng)爭(zhēng)力[2];缺乏項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)[3],導(dǎo)致學(xué)生在畢業(yè)后難以應(yīng)對(duì)實(shí)際項(xiàng)目的需求和挑戰(zhàn),從而影響就業(yè)和職業(yè)發(fā)展。農(nóng)業(yè)高校GIS開發(fā)教學(xué)存在行業(yè)實(shí)踐教學(xué)不足的問題,學(xué)生學(xué)到的GIS開發(fā)內(nèi)容局限于課堂里學(xué)習(xí)的幾個(gè)案例,缺乏學(xué)生掌握GIS開發(fā)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用和實(shí)效。但是學(xué)生畢業(yè)后面臨各種各樣的行業(yè)領(lǐng)域,各行業(yè)跟GIS的切入點(diǎn)不同,因此,需要加強(qiáng)行業(yè)實(shí)踐教學(xué),注重與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合,讓學(xué)生能夠在實(shí)踐中學(xué)習(xí)和應(yīng)用GIS技術(shù),從而更好地滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求。

1.3 缺乏資源及師力

一方面,大部分農(nóng)業(yè)高校注重農(nóng)業(yè)相關(guān)專業(yè)的發(fā)展,忽略帶動(dòng)其他相關(guān)學(xué)科的同步發(fā)展,導(dǎo)致GIS開發(fā)等非農(nóng)業(yè)專業(yè)進(jìn)步怠慢等問題;另一方面,在農(nóng)業(yè)院校GIS專業(yè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室以及設(shè)備老舊、缺乏正版軟件,導(dǎo)致GIS開發(fā)等課程的講授只限于理論內(nèi)容、實(shí)踐課程內(nèi)容不全面等問題。除此之外,由于GIS技術(shù)本身較為復(fù)雜、涉及學(xué)科較多,要求任課教師掌握多項(xiàng)技能和知識(shí)。但是,大部分農(nóng)業(yè)院校GIS開發(fā)任課教師非本專業(yè)畢業(yè),而是因教學(xué)單位工作的工作安排而教授GIS相關(guān)課程。這種農(nóng)業(yè)院校GIS專業(yè)教學(xué)師資力量不足等情況會(huì)直接影響教學(xué)質(zhì)量和效果,因此,農(nóng)業(yè)院校在地理信息教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)過程中,應(yīng)該更多地引進(jìn)地理信息本專業(yè)畢業(yè)的人才。GIS技術(shù)不斷發(fā)展和更新,因此,農(nóng)業(yè)高校GIS開發(fā)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該引入先進(jìn)的GIS技術(shù),讓學(xué)生能夠了解最新的GIS技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用方向,這樣才能更好地滿足農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的需求[4]。由于GIS技術(shù)不斷發(fā)展和更新,因此在農(nóng)業(yè)高校GIS開發(fā)教學(xué)中,應(yīng)該注重引入先進(jìn)的GIS技術(shù),從而更好地滿足農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的需求。

2 案例任務(wù)驅(qū)動(dòng)的線上線下教學(xué)模式

2.1 基本概念

案例任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方式是教師將本人相關(guān)科研項(xiàng)目案例或研究領(lǐng)域相關(guān)案例引入課堂,通過理論和實(shí)踐相結(jié)合的方式講解分析案例,讓學(xué)生獲得知識(shí)的一種教學(xué)方法[5]。教師首先講解案例的原理、方法和相關(guān)理論以及提出案例要解決的問題,下一步組織學(xué)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(xué)生分配任務(wù),讓學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)根據(jù)各組討論提出的解決方案完成任務(wù)。在對(duì)案例的討論中,學(xué)生能夠?qū)W習(xí)相關(guān)的知識(shí)并加深理解,從而可以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。如何根據(jù)課程的教學(xué)內(nèi)容和特點(diǎn)選取合適的案例是順利實(shí)施案例教學(xué)法的關(guān)鍵。這是一種以學(xué)生為主體的教學(xué)方法,以任務(wù)這條主線把教師和學(xué)生聯(lián)系在一起。學(xué)生通過完成具體的任務(wù),一方面可以鞏固相關(guān)的知識(shí),另一方面可以培養(yǎng)自主探索和創(chuàng)新的能力。

案例任務(wù)驅(qū)動(dòng)的線上線下混合教學(xué)模式是利用案例任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法以學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)為核心的特點(diǎn)和線上線下教學(xué)模式的多平臺(tái)、多資源、新手段、靈活的學(xué)習(xí)方式等教學(xué)優(yōu)勢(shì),將傳統(tǒng)的面授教學(xué)與在線教育相結(jié)合,同時(shí)利用互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)手段進(jìn)行教學(xué)。該模式既包含了傳統(tǒng)的課堂教學(xué),又將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合,以提高學(xué)生的參與度、教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)[6-7]。

2.2 可行性分析

教學(xué)模式必須符合專業(yè)課程的實(shí)際內(nèi)容、方法、培養(yǎng)目標(biāo)和方案。不同教學(xué)方式有其可適范疇,究竟案例任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式是否適合GIS開發(fā)類課程的教學(xué),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(yīng)該從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方式和教學(xué)對(duì)象等方面來分析案例任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式在GIS開發(fā)類課程教學(xué)中應(yīng)用的可行性。通過多年研究分析GIS設(shè)計(jì)開發(fā)課程教學(xué)內(nèi)容、效果,總結(jié)學(xué)生知識(shí)點(diǎn)和實(shí)踐動(dòng)手能力,以及學(xué)生對(duì)課程的感興趣等方面的綜合分析,得出可行性分析結(jié)果。

3 案例驅(qū)動(dòng)的線上線下教學(xué)模式設(shè)計(jì)

線上線下混合教學(xué)模式的GIS開發(fā)課教學(xué)方法設(shè)計(jì)如下:

3.1 前期準(zhǔn)備工作

GIS開發(fā)課程是實(shí)踐性較強(qiáng)、對(duì)任課教師實(shí)踐操作能力要求較高的一個(gè)GIS專業(yè)課程。在課程準(zhǔn)備階段,教師需要準(zhǔn)備好線上線下混合教學(xué)所需的設(shè)備、軟件、教材等資源,如上實(shí)驗(yàn)部分的教室電腦環(huán)境的配置,完成安裝Visual Studio、ArcGIS環(huán)境、ArcGIS Engine組件環(huán)境以及其他相關(guān)GIS軟件等。同時(shí)結(jié)合本教學(xué)單位科研特色,選取典型案例實(shí)現(xiàn)GIS開發(fā)課程案例庫(kù),并確定課程的教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容。此外,教師通過在線教學(xué)平臺(tái)或社交工具與學(xué)生建立聯(lián)系,提前進(jìn)行課前預(yù)習(xí)和任務(wù)布置。

3.2 GIS開發(fā)案例的選擇與建立

GIS開發(fā)課程教學(xué)的實(shí)踐環(huán)節(jié)在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析、團(tuán)結(jié)合作解決實(shí)際問題能力過程中發(fā)揮非常重要的作用。學(xué)生通過GIS開發(fā)課程的實(shí)踐學(xué)習(xí),能夠把握一個(gè)GIS應(yīng)用開發(fā)過程從系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)到系統(tǒng)維護(hù)等各個(gè)步驟。因此,GIS開發(fā)課程教學(xué)過程中,選擇合適的案例是整個(gè)GIS開發(fā)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的關(guān)鍵,案例的質(zhì)量直接會(huì)影響教學(xué)的效果,因此應(yīng)該根據(jù)課程的內(nèi)容精心選擇合適的案例[5]。課程案例的建設(shè)過程中,教師根據(jù)本單位教學(xué)科研特色,結(jié)合自身研究方向以及專業(yè)培養(yǎng)方案,選擇具有代表性的案例,每個(gè)案例的難度要適中,確保案例基本覆蓋課程實(shí)踐內(nèi)容以及相關(guān)理論知識(shí)點(diǎn)。案例能夠被分成若干任務(wù),并可以解決一個(gè)科學(xué)問題,并且據(jù)此設(shè)計(jì)的任務(wù)在功能和知識(shí)涵蓋方面都要具有可擴(kuò)展性[8]。

3.3 線下教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

GIS開發(fā)課程涉及的預(yù)修課程較多,如地理信息基礎(chǔ)、編程能力、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理等,因此課程的教學(xué)過程中,需要教室通過理論結(jié)合實(shí)踐的方式開展線下教學(xué)環(huán)節(jié),并演示實(shí)例和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐等方式,幫助學(xué)生掌握GIS開發(fā)的基本概念和技能[9]。此外,針對(duì)某種專業(yè)問題,組織學(xué)生分組討論、分析案例等方式,提高學(xué)生之間的互動(dòng)和合作能力,激發(fā)學(xué)生對(duì)專業(yè)課程的興趣。如:教師根據(jù)本教學(xué)單位科研特色提出幾個(gè)專業(yè)問題,根據(jù)學(xué)生的開發(fā)能力、個(gè)人優(yōu)勢(shì)及愛好對(duì)學(xué)生進(jìn)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(fù)責(zé)GIS項(xiàng)目開發(fā)過程中不同的任務(wù),如需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、功能實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)、UI設(shè)計(jì)及美化、系統(tǒng)測(cè)試維護(hù)等。

通過一段時(shí)間的實(shí)際教學(xué)實(shí)驗(yàn),利用分組討論和小組分任務(wù)的方式開展實(shí)踐教學(xué)已取得比較理想的效果。這種分組討論和分任務(wù)的實(shí)踐教學(xué)優(yōu)點(diǎn)在于學(xué)生相互討論、各組之間相互討論可以使學(xué)生更好地理論聯(lián)系實(shí)際,提高學(xué)生的團(tuán)體合作解決問題的能力,增強(qiáng)學(xué)生從不同角度考慮和獨(dú)特思考創(chuàng)新思維能力,并達(dá)到高效、高質(zhì)量快速完成GIS開發(fā)任務(wù)。在整個(gè)實(shí)踐過程中,教師為學(xué)生提供相關(guān)的實(shí)踐指導(dǎo)和技術(shù)支持,同時(shí)通過線上平臺(tái)對(duì)學(xué)生的實(shí)踐過程進(jìn)行監(jiān)督和評(píng)估。

3.4 線上教學(xué)環(huán)節(jié)

線上教學(xué)環(huán)節(jié)是教學(xué)途徑多、資源豐富、時(shí)間靈活的一種教學(xué)模式,在這種模式中,教師可以通過在線平臺(tái)分享自己的經(jīng)驗(yàn)和技巧,同時(shí)也可以對(duì)學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行評(píng)估和反饋。通過釘釘、微信、學(xué)習(xí)通等平臺(tái),課程每個(gè)內(nèi)容布置相關(guān)線上聯(lián)系部分,并共享課程內(nèi)容相關(guān)視頻教程、操作指南以及相關(guān)功能參考代碼等。通過線上練習(xí),學(xué)生及時(shí)反饋存在的教學(xué)疑點(diǎn),要注重學(xué)生知識(shí)的內(nèi)化,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)[10]。教學(xué)以互動(dòng)、練習(xí)為主,對(duì)學(xué)生進(jìn)行因材施教,有針對(duì)性地給予學(xué)生指導(dǎo),真正獲得以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的有效課堂,訓(xùn)練和提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,同時(shí)也解決傳統(tǒng)的線下課堂教學(xué)時(shí)間和資源不足等問題。

3.5 教學(xué)實(shí)施--“GIS設(shè)計(jì)與開發(fā)課程”舉例

課程案例的選擇:根據(jù)“GIS設(shè)計(jì)與開發(fā)”課程內(nèi)容,結(jié)合新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)科研特色,相關(guān)地圖渲染及專題圖定制內(nèi)容時(shí),本研究選擇作物適宜性評(píng)價(jià)模型實(shí)現(xiàn)案例。線下教學(xué)過程:教師講解作物適宜性評(píng)價(jià)模型相關(guān)原理、方法、專題圖實(shí)現(xiàn)相關(guān)ArcGIS Engine組件、接口、方法以及它們的使用方法。再次組織學(xué)生分組討論作物適宜性評(píng)價(jià)模型的解決方案,包括系統(tǒng)環(huán)境、開發(fā)模式、UI設(shè)計(jì)等。通過各組討論結(jié)果,模型實(shí)現(xiàn)過程分成若干任務(wù),根據(jù)每組學(xué)生愛好及個(gè)人特點(diǎn),各任務(wù)分配到每個(gè)學(xué)生。線上環(huán)節(jié):每節(jié)課相關(guān)內(nèi)容講完之后,給學(xué)生布置相關(guān)線上作業(yè),如作物適宜性評(píng)價(jià)模型原理;專題圖主要有哪些類型;ArcGIS Engine提供的專題圖實(shí)現(xiàn)渲染器有哪些等。除此之外,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)提供學(xué)習(xí)C#、AE等軟件的相關(guān)教學(xué)視頻以及教師本人實(shí)踐教學(xué)過程的教學(xué)視頻和操作錄屏等內(nèi)容,以多種方式提供學(xué)生線上內(nèi)容。完成作物適宜性評(píng)價(jià)模型之后,各組交叉式評(píng)價(jià)其他組實(shí)現(xiàn)的情況,教師參與和監(jiān)督整個(gè)評(píng)價(jià)過程,最終對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行總結(jié)。

3.6 考核與評(píng)價(jià)

在教學(xué)過程中,不僅教師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行定期評(píng)估和反饋,學(xué)生不同組之間也要相互評(píng)估成果。這樣提高學(xué)生對(duì)其他組成果的了解,掌握對(duì)同一個(gè)問題從不同角度、用不同方法來解決的思路。同時(shí),教師還需要對(duì)學(xué)生的課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況等進(jìn)行評(píng)分和評(píng)估,幫助學(xué)生全面了解自己的學(xué)習(xí)成果和進(jìn)步。

結(jié)語

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展,許多相關(guān)部門開始建設(shè)自己的信息化平臺(tái),將其業(yè)務(wù)跟高效GIS應(yīng)用融合到一起。因此,社會(huì)領(lǐng)域?qū)IS開發(fā)人員的需求越來越高。同時(shí),GIS設(shè)計(jì)與開發(fā)課程在GIS相關(guān)專業(yè)課程中的核心地位越來越突出。GIS開發(fā)課程實(shí)踐教學(xué)應(yīng)靈活采用多種教學(xué)模式相結(jié)合的形式,通過加強(qiáng)上機(jī)實(shí)踐和輔導(dǎo),培養(yǎng)學(xué)生的編寫程序、調(diào)試程序及測(cè)試程序等實(shí)踐動(dòng)手能力。案例教學(xué)法能夠使學(xué)生對(duì)課堂上的理論知識(shí)有深入的認(rèn)識(shí),而任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法能夠培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力,本文結(jié)合了這兩種教學(xué)方法的優(yōu)點(diǎn),提出了GIS開發(fā)類課程案例-任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的實(shí)施方案與策略,以此來推動(dòng)地理信息系統(tǒng)專業(yè)中GIS開發(fā)類課程教學(xué)的發(fā)展。GIS開發(fā)類課程的教學(xué)改革對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量和效果,發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神等方面都具有一定的促進(jìn)作用。