[摘 要]地理信息系統(tǒng)是一門融合多學科的綜合性應用課程,如何將其與水利類專業(yè)學科相融合是教學改革中的重要任務(wù)。課題組針對該課程當前的不足之處,圍繞理論教學和實踐教學進行課程改革:一方面融合課程思政,豐富授課形式,結(jié)合水利類專業(yè)特點調(diào)整課程重難點,加強與學生的溝通,實施全過程考核;另一方面注重實踐能力的鍛煉,豐富實踐形式,推動產(chǎn)學研融合。地理信息系統(tǒng)課程教學改革激發(fā)了學生的學習熱情,提高了他們的創(chuàng)新能力,進而提升了課程的教學質(zhì)量與效果,為水利類專業(yè)人才培養(yǎng)提供支撐。
[關(guān)鍵詞]地理信息系統(tǒng);教學改革;水利類專業(yè);理論與實踐
[中圖分類號]G642.0 [文獻標識碼]A [文章編號]2095-3437(2024)21-0037-04
隨著新時代“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)和新一代人工智能等新興技術(shù)的飛速發(fā)展,教育信息化進入2.0時代[1]。為滿足國家重大戰(zhàn)略需求,教育部開展了新工科建設(shè),實踐工程教育改革新理念、新技術(shù)、新方法[2]。進入21世紀之后,地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System, GIS)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展,深入人們的日常生活,如常見的衛(wèi)星導航、滴滴打車、高德地圖[3],以及在水利行業(yè)中水文預報、水環(huán)境管理、水資源規(guī)劃等方面的應用等[4-5]。為了培養(yǎng)符合社會發(fā)展需求及專業(yè)建設(shè)標準的高水平交叉學科人才,在水利類專業(yè)中開設(shè)地理信息系統(tǒng)課程很有必要。但目前傳統(tǒng)的本科教學過程忽略了現(xiàn)實社會與企業(yè)的實際需求,理論教學冗長,實踐環(huán)節(jié)薄弱,學生創(chuàng)新實踐意識不強,實踐應用能力不足,因此要根據(jù)專業(yè)特色進行教學改革,融入新發(fā)展理念,運用新技術(shù)、新方法,以培養(yǎng)新時代高質(zhì)量發(fā)展的創(chuàng)新型人才。
地理信息系統(tǒng)課程為水文與水資源專業(yè)的必修課,主要研究空間數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲、管理、分析、建模和顯示等相關(guān)理論方法和應用技術(shù),以解決復雜的規(guī)劃、決策和管理等問題[6]。課程旨在培養(yǎng)學生掌握跨學科知識的能力,在理論教學的基礎(chǔ)上安排了實踐教學,并設(shè)置了地理信息系統(tǒng)課程設(shè)計等相關(guān)配套課程。地理信息系統(tǒng)課程內(nèi)容豐富,涵蓋計算機科學、地理學和遙感等多學科知識,需要將其與水利類專業(yè)學科相融合。目前課程存在與課程思政相融合不足、課程內(nèi)容較為復雜、教學大綱重難點與水利類專業(yè)適配度低、學生學習熱情不高等問題。因此,在新工科建設(shè)的背景下,從理論教學與實踐教學兩方面進行課程改革,加強課程思政教育,讓學生在掌握理論知識的前提下,提高學習素質(zhì),培養(yǎng)道德情操,增強動手能力,能夠針對地理信息、水利工程等方面的問題進行設(shè)計、分析與成果表達,進而讓水利類專業(yè)與地理信息系統(tǒng)相關(guān)知識相互連通、相互支撐,從而為培養(yǎng)新時代創(chuàng)新型水利人才奠定基礎(chǔ)[7]。
一、地理信息系統(tǒng)課程教學存在的問題
課程思政建設(shè)是人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)之一,是培育高質(zhì)量人才的核心要務(wù),課程思政有助于學生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀,因此,必須將其放在發(fā)展首位。但由于理工科專業(yè)課程內(nèi)容專業(yè)性較強,部分專業(yè)教師沒能將思政元素較好地融入課程內(nèi)容,甚至有的專業(yè)教師單獨把思政部分拎出來教學,導致專業(yè)課程教學與思政教育的融合還存在一些問題。
理論教學方面。教學內(nèi)容較為抽象,學生難以理解,如空間數(shù)據(jù)模型、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及空間數(shù)據(jù)庫等章節(jié)涉及的原理較為抽象,且教材實例未能與時俱進,這使學生自主學習較為困難。教學形式單一,缺乏與學生的有效溝通,教學只局限于使用PPT講授,與學生互動少,課堂氣氛沉悶。地理信息系統(tǒng)作為交叉學科課程,課程內(nèi)容晦澀難懂,加之學生前序課程基礎(chǔ)薄弱,導致交叉學科優(yōu)勢未能凸顯,極大程度降低了學生的學習熱情,使他們產(chǎn)生畏難情緒,降低了課堂參與度。
實踐教學方面。目前,部分院校的實踐授課學時不足;學生掌握知識點的情況各不相同,學習積極性有所下降。實踐教學模式單一,教師普遍采用邊講邊演示的授課形式,學生在解決實際問題時大多依靠實踐指導書,依照教師講解步驟完成實踐課程的練習,這種形式不利于培養(yǎng)學生的自主學習能力及創(chuàng)新意識,不利于學生解決實際問題。實踐條件有限,配備不足,實踐課程主要依靠相關(guān)軟件實施教學。實踐相關(guān)參考書籍不夠全面,學生在實踐課程中獲取的學習資源有限。
二、地理信息系統(tǒng)課程教學改革
(一)理論課程教學改革
1.加強課程思政教學,以教育人。將課程思政與專業(yè)建設(shè)相互融合,幫助學生在掌握知識的過程中建立正確的價值體系[8],培養(yǎng)他們的愛國主義精神。在教學過程中,通過講述地理信息系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)和歷程,向?qū)W生展示地理信息系統(tǒng)技術(shù)在當今國家和社會發(fā)展中的作用,激發(fā)學生對本專業(yè)、本課程的熱愛;在講解地理信息系統(tǒng)技術(shù)的應用時,列舉高德地圖、滴滴打車、外賣軟件等例子,讓學生分享自身使用感受,引出并講解所涵蓋的知識點,增強課程的知識性和人文性;還可以宣傳行業(yè)中的榜樣人物事跡,在潛移默化中加強學生的品德修養(yǎng),提升學生的綜合素質(zhì)[9]。此外,應加強水資源知識與地理信息系統(tǒng)課程思政的融合,如在學習如何建立空間數(shù)據(jù)庫時,可以引導學生整理不同城市的地理數(shù)據(jù)庫,對城市人文文化資料進行學習,了解在城市河流生態(tài)圈內(nèi)旅游景點的分布特色、水利工程建立的原因及意義、水資源時空分布狀況等,將流域、地域信息與思政教育相結(jié)合是實現(xiàn)課程思政建設(shè)的有效途徑[10]。
2.利用多媒體教學資源,創(chuàng)新傳統(tǒng)授課形式。信息化時代要求教師靈活使用多媒體資源,推進傳統(tǒng)課堂與新技術(shù)的融合。PPT與板書相結(jié)合的授課形式已被廣泛采用,但也不要模式化使用PPT教學,大量文字會讓學生產(chǎn)生抗拒心理,應有針對性地在晦澀難懂的知識點處進行形象化表征[7],如在PPT中增加圖片、視頻,便于學生理解;引入翻轉(zhuǎn)課堂模式,提前布置任務(wù),鼓勵學生分組做好學習準備,以提高學生的課堂參與度,增強學生的預習效果,并加深學生對于課程內(nèi)容的理解;鼓勵學生采用多種形式進行展示,如制作短視頻、情景演繹、PPT演示、互動答題、知識競賽等,以此激發(fā)學生的想象力與創(chuàng)造力,提升他們的學習興趣。
3.結(jié)合水利專業(yè)特色,構(gòu)建學科互補鏈條。地理信息系統(tǒng)課程的學習應與未來水利類專業(yè)工作中的實際應用、水利類專業(yè)課有機結(jié)合。地理信息系統(tǒng)與測量學、水文學原理、水文預報等專業(yè)課程的知識點有所重疊,在教學過程中可以巧用實例,將知識進行連接,構(gòu)建知識鏈條,從而激發(fā)學生對地理信息系統(tǒng)課程的興趣。在有限的課時內(nèi),應增加與水利類專業(yè)實際需求緊密相關(guān)的學習內(nèi)容,這將極大提升學生的學習興趣,具體如表1所示。此外,應增加與地理信息系統(tǒng)相關(guān)的專業(yè)選修課,如遙感水文學、GIS開發(fā)與應用、3S技術(shù)在水利工程中的應用等,這些課程旨在讓學生在前期對地理信息技術(shù)有初步了解,并在后期為感興趣的學生提供深入學習的機會。
4.加強與學生的溝通,掌握其學習情況。教師肩負著傳授專業(yè)知識及培養(yǎng)學生專業(yè)素質(zhì)的重要使命[11],應根據(jù)教學大綱與學生的課堂表現(xiàn)情況,及時調(diào)整授課內(nèi)容及形式,加強與學生的溝通。例如,課前發(fā)布上節(jié)課的重難點測試題,以掌握學生的學習狀況;課中在講授清楚專業(yè)知識的前提下,增加授課的趣味性,吸引學生主動參與課堂學習;課后發(fā)放調(diào)查問卷,了解學生對當前授課方式及內(nèi)容的意見,并及時進行調(diào)整。此外,還應積極組織、指導學生參加學科競賽,以加深學生對課程的認知,培養(yǎng)其創(chuàng)新意識,增強其團隊合作與溝通能力,從而提升教學效果,實現(xiàn)“學”“教”有機統(tǒng)一。
5.實行全過程考核,構(gòu)建多層次考核體系。過程考核能夠全面考查學生對理論、實踐知識的掌握與運用程度,評估其個人學習能力與綜合素質(zhì)水平,提高其學習的自覺性與主動性[12],改變僅由期末考試定成績的單一考核形式[13]。針對本課程情況,最終考核不僅要考核學生對理論知識的記憶與理解情況,還要考核學生實踐操作的規(guī)范性與熟練度,因此要將課堂參與度、課堂課后作業(yè)、實踐課堂操作規(guī)范性、實踐操作熟練度、實踐報告、實踐成果PPT匯報等作為平時考核內(nèi)容并制定考核標準,確定平時成績(課堂參與度、課堂課后作業(yè))、實踐成績(實踐操作熟練度、實踐報告、實踐成果PPT匯報)與期末卷面成績的比例為3∶2∶5,以實現(xiàn)提升學生學習興趣、提高學生課堂參與度與課后知識整合能力、加強學生理論結(jié)合實踐能力、培養(yǎng)學生的團隊合作能力、加強溝通表達能力的改革目標,構(gòu)建多層次考核體系。
(二)實踐課程教學改革方法
1.增加實踐教學學時,實施多形式授課。實踐課程開設(shè)的目的在于提升學生的動手操作能力,增強學生的自主實踐意識,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。因此,在教學中應將單一的復刻實踐操作步驟調(diào)整為分組完成問題設(shè)計及操作,讓學生積極參與,防止“等靠幫”行為;根據(jù)課程難易程度,提前布置任務(wù),讓學生預先熟悉數(shù)據(jù)獲取的流程及獲取方式,以發(fā)揮學生主觀能動性;通過線上與線下授課相結(jié)合,讓學生邊學邊練,根據(jù)實踐任務(wù),充分利用課余時間,在學習通、騰訊會議等平臺完成課程預習及答疑。
2.增加戶外實踐,豐富學習內(nèi)容。教學不應只局限于課堂中,而應帶領(lǐng)學生拓寬視野。首先,可鼓勵學生參加戶外實踐,開發(fā)自身潛能,培養(yǎng)團隊合作意識,加強學生之間的溝通,在理論學習的基礎(chǔ)上全面提高個人綜合素質(zhì)。如在講解“DEM與數(shù)字地形”內(nèi)容時,可以帶領(lǐng)學生實地參觀,利用企業(yè)提供的無人機、遙感等技術(shù)資源,觀察河流水系的構(gòu)成,了解河流水系的來源、分支、變化。其次,可通過實際操作,如測量湖泊面積、河流長度、水庫邊界等,促進學生加深理解地理信息系統(tǒng)技術(shù)是如何將現(xiàn)實世界中的地理信息抽象到概念世界、計算機世界的原理及操作中的,同時講解水的歷史文化發(fā)展,以拓寬學生的知識面。最后,可通過構(gòu)建產(chǎn)學研創(chuàng)新體系,與校外企業(yè)建立合作機制,實現(xiàn)產(chǎn)教融合。這樣既可以加深學生對課程實際應用的理解,又可以為學生未來的就業(yè)提供更多機會。
3.提供充足的學習資源,提高學生的自主實踐能力。在教學過程中發(fā)現(xiàn)部分學生僅在上課時間動手操作,加上GIS軟件操作過程比較瑣碎,學生易于遺忘及出錯,因此需要在課后督促學生復習,使他們熟能生巧。例如,教師要在操作課上提醒學生可通過錄屏、記筆記等形式對重難點多加記錄;在課后可借助學習通等平臺上傳測試題,以考查學生對關(guān)鍵步驟的掌握情況;引導學生利用中國大學MOOC、CSDN論壇、學堂在線、超星爾雅、中國知網(wǎng)等網(wǎng)站,學習國家精品線上課程、查閱相關(guān)期刊文獻、復習與總結(jié)。
三、結(jié)語
在信息技術(shù)飛速發(fā)展的當下,本研究立足于地理信息系統(tǒng)與水利類專業(yè)交叉學科人才培養(yǎng)的需求,針對現(xiàn)有不足,探索課程在理論教學及實踐教學兩方面的改革:一方面加強專業(yè)課程教學與思政教育的融合,豐富理論課程授課形式,結(jié)合水利類專業(yè)特點調(diào)整授課內(nèi)容,實施全過程考核;另一方面增加實踐教學授課學時,引入戶外實踐環(huán)節(jié),以提高學生的動手實踐能力。未來還要不斷完善培養(yǎng)專業(yè)人才所需要的地理信息系統(tǒng)專業(yè)課程體系,注重將地理信息系統(tǒng)課程與水利類專業(yè)學科相結(jié)合,秉承“學生為中心,教師為主導”的教育理念,提高學生運用課程知識解決實際工程問題的能力,推動課程高質(zhì)量發(fā)展,為水利類地理信息系統(tǒng)課程建設(shè)與發(fā)展提供助力。
[ 參 考 文 獻 ]
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[責任編輯:鐘 嵐]