王增武　王永前　柳錦寶

摘要：《地理信息系統(tǒng)原理》是地理信息科學(xué)、遙感科學(xué)與技術(shù)、測繪工程三個(gè)專業(yè)學(xué)科的基礎(chǔ)核心課程。結(jié)合筆者所在院系《地理信息系統(tǒng)原理》課程開設(shè)的具體情況，分析總結(jié)其在教學(xué)資源和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)中存在的問題，提出了基于CDIO工程教育理念的對(duì)課程教學(xué)資源和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)實(shí)際可行性的改革意見，并對(duì)多源教學(xué)資源的構(gòu)建和具有良好交互性、體驗(yàn)感的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)進(jìn)行探討，結(jié)合科學(xué)的教學(xué)理念以充分發(fā)揮其在教學(xué)上的先導(dǎo)性，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)用專業(yè)技能，獲得最優(yōu)的教學(xué)效果，以期能對(duì)相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)課程及專業(yè)課程的教學(xué)改革起到引領(lǐng)、示范和帶動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)原理；CDIO工程教育模式；教學(xué)資源；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）44-0134-03

《地理信息系統(tǒng)原理》是地理信息科學(xué)、遙感科學(xué)與技術(shù)、測繪工程三個(gè)專業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)核心課程。隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)已成為國內(nèi)外高校開展教學(xué)的必要技術(shù)設(shè)施。成都信息工程大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院《地理信息系統(tǒng)原理》課程經(jīng)過四川省級(jí)精品課程建設(shè)及省級(jí)共享課程建設(shè)，創(chuàng)設(shè)了多種教學(xué)資源，并通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)開展了相關(guān)的教學(xué)活動(dòng)，但仍存在教學(xué)資源有限，案例細(xì)化不夠，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的訪問量低等情況。為此，本文將以CDIO[構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）]工程教育為理念，以課堂教學(xué)為主導(dǎo)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)為原則，探討新形式下《地理信息系統(tǒng)原理》課程在教學(xué)資源及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)方面的應(yīng)用。

借鑒于CDIO工程教學(xué)模式，通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目引導(dǎo)的教學(xué)方法，對(duì)課程進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，整理并開發(fā)與課堂教育相配套、兼實(shí)用性、多樣性于一體的課程教學(xué)資源，同時(shí)改進(jìn)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)課程網(wǎng)站及精品課程網(wǎng)站，已達(dá)到良好的互動(dòng)效果，使課程在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上“活”起來，讓網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源和平臺(tái)真正成為學(xué)生自主學(xué)習(xí)的第二課堂。通過對(duì)《地理信息系統(tǒng)原理》教學(xué)資源和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的改革，以期能充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)巨大的潛能，更好的調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)用專業(yè)素質(zhì)，從而獲得最優(yōu)的教學(xué)效果，以期能對(duì)相關(guān)的學(xué)科基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的教學(xué)改革起到引領(lǐng)、示范和帶動(dòng)作用。

一、《地理信息系統(tǒng)原理》課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.教學(xué)資源形式單一，內(nèi)容不夠豐富，缺乏吸引力?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)原理》課程的教學(xué)任務(wù)是使學(xué)生掌握地理信息系統(tǒng)的基本原理、基本方法和應(yīng)用領(lǐng)域，擴(kuò)寬學(xué)生應(yīng)用地理信息系統(tǒng)解決實(shí)際問題的思路，是一門實(shí)踐性極強(qiáng)的學(xué)科。然而，目前該課程的教學(xué)資源主要是課堂上使用的教案、教材、參考資料、課程作業(yè)和以實(shí)習(xí)指導(dǎo)為主的資料庫，資源形式較為單一，沒有從整體上對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行一體化的教學(xué)設(shè)計(jì)。

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和新型教育模式的全面推廣，《地理信息系統(tǒng)原理》課程在課堂教育教學(xué)上進(jìn)行了大量的改革，比如在教學(xué)中加入問題引導(dǎo)的教學(xué)方法，以實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力和團(tuán)隊(duì)建設(shè)能力等，由此產(chǎn)生了相應(yīng)的教學(xué)資源與新的教改明顯不匹配的矛盾。目前已有的課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，也主要是包括課件PPT格式、文本格式、Word格式、PDF格式等幾種形式，并未考慮根據(jù)不同專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的專業(yè)特點(diǎn)提供方向相關(guān)、豐富實(shí)用的教學(xué)材料，缺乏對(duì)教學(xué)資源本身實(shí)用性的考察，未能從根本上解決學(xué)生在課堂教育有限時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)知識(shí)和能力培養(yǎng)不足的問題。

2.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)交互性差，體驗(yàn)感有待加強(qiáng)。筆者切實(shí)考察所在院系已開設(shè)的《地理信息系統(tǒng)原理》課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有課程網(wǎng)站學(xué)習(xí)活動(dòng)主要是“單向”的活動(dòng)，即教師布置作業(yè)、任務(wù)、提供教案、課件、資料供學(xué)生下載學(xué)習(xí)，學(xué)生通過網(wǎng)站查看課程通知、課程大綱、提交作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等，教師除了批改作業(yè)、批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告外，很少通過網(wǎng)絡(luò)與學(xué)生進(jìn)行交流。這樣的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)僅體現(xiàn)了其作為網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)空間提供課程教學(xué)資源的“靜態(tài)”網(wǎng)站作用，而未能充分發(fā)揮其網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和師生平等交流的“動(dòng)態(tài)”互動(dòng)平臺(tái)作用。另外，由于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)缺乏對(duì)教學(xué)資源的分類設(shè)置以及對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的引導(dǎo)，體驗(yàn)感不強(qiáng)，學(xué)生登錄網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)一般只為了完成教師布置的課程任務(wù)，很少主動(dòng)去了解并使用平臺(tái)上的其他功能，未能真正體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的引導(dǎo)和互動(dòng)作用。網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，教學(xué)平臺(tái)從建設(shè)以來的訪問累計(jì)量僅為1.6萬人次。

3.教學(xué)理念在設(shè)計(jì)上與教學(xué)資源及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)不相匹配。目前的課程教學(xué)模式主要是以教師教學(xué)為中心，教師來安排和組織學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式單向、被動(dòng)。雖然在《地理信息系統(tǒng)原理》課程學(xué)習(xí)中加入了案例實(shí)踐教學(xué)，增加了課堂互動(dòng)性，但在課程整體設(shè)計(jì)上缺乏對(duì)學(xué)生的興趣培養(yǎng)，未能真正提高其解決實(shí)際問題的能力。在課程教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)的設(shè)計(jì)上缺乏細(xì)化，對(duì)學(xué)生課外學(xué)習(xí)的引導(dǎo)明顯不足，導(dǎo)致其學(xué)習(xí)形式層次單一；課程教學(xué)方法缺乏興趣引導(dǎo)，未能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，以致學(xué)生不能很好地使用相關(guān)的教學(xué)資源和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)來進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

二、建設(shè)基于CDIO工程教育模式的多源《地理信息系統(tǒng)原理》教學(xué)資源

針對(duì)筆者所在院系目前《地理信息系統(tǒng)原理》教學(xué)存在的主要問題，課程組將借鑒CDIO工程教育模式，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目引導(dǎo)的教學(xué)方法為理念，細(xì)化課程知識(shí)體系中每一部分的培養(yǎng)目標(biāo)，通過具體項(xiàng)目來引導(dǎo)，以孕育、設(shè)計(jì)、實(shí)施、動(dòng)作為一個(gè)完整的過程進(jìn)行教學(xué)，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生充分利用教學(xué)資源及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際能手能力，提高其解決實(shí)際問題的能力。

其首要目標(biāo)就是要構(gòu)建多源的教學(xué)資源。對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行一體化教學(xué)設(shè)計(jì)，將各種教學(xué)資源相互配合、相互補(bǔ)充，注重教學(xué)資源的實(shí)用性，盡量提供優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，發(fā)揮整體優(yōu)勢以滿足學(xué)生需求。在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的教學(xué)資源建設(shè)上，根據(jù)學(xué)生的具體需求，對(duì)課程網(wǎng)站的欄目劃分和資源存儲(chǔ)進(jìn)行科學(xué)合理的歸類，以方便學(xué)生檢索、查詢和學(xué)習(xí)。對(duì)課程網(wǎng)站中教學(xué)資源、教學(xué)材料和個(gè)人資源等部分進(jìn)行細(xì)化，不僅僅按教學(xué)章節(jié)提供相關(guān)學(xué)習(xí)資料，而且增加以不同的專題內(nèi)容為主、以不同層次和應(yīng)用方向的工程項(xiàng)目為導(dǎo)向的知識(shí)模塊，多層次、多角度構(gòu)建學(xué)生的自主學(xué)習(xí)資源。

在繼承傳統(tǒng)教學(xué)資源的基礎(chǔ)上，發(fā)展新型教學(xué)資源，細(xì)化課程每個(gè)章節(jié)的核心知識(shí)點(diǎn)、難點(diǎn)和重點(diǎn)，如空間數(shù)據(jù)抽象、空間數(shù)據(jù)模型、柵格數(shù)據(jù)疊加分析等知識(shí)點(diǎn)。采用微課方式，圍繞某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)開展簡短、完整的教學(xué)活動(dòng)，錄制微課視頻，讓學(xué)生可以在空余時(shí)間對(duì)自己感興趣的內(nèi)容進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。發(fā)動(dòng)學(xué)生積極參與教育教學(xué)資源的開發(fā)，在教學(xué)資源網(wǎng)站上開設(shè)“學(xué)生園區(qū)”，將他們制作的優(yōu)秀課件、動(dòng)畫、視頻、實(shí)踐項(xiàng)目、3S競賽項(xiàng)目等，分類整理為教學(xué)資源，以增加教學(xué)資源的活力。

此外，在課程資源的建設(shè)上，除了要以工程項(xiàng)目為導(dǎo)向，還應(yīng)注重課程特色、專業(yè)特色、資源特色，通過不同的學(xué)習(xí)專題方式構(gòu)建特色教學(xué)資源，把基本原理與具體特色應(yīng)用結(jié)合起來。同時(shí)，還應(yīng)注重對(duì)教師課程網(wǎng)站資源建設(shè)能力的培養(yǎng)，增強(qiáng)教師應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)的主動(dòng)性和自覺性，通過課程組教師之間的分工協(xié)作和相互交流，構(gòu)建出豐富且適用性強(qiáng)的教學(xué)資源庫。

三、建設(shè)交互性好、體驗(yàn)感強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)

針對(duì)目前學(xué)生在課程網(wǎng)站上僅進(jìn)行被動(dòng)學(xué)習(xí)的現(xiàn)象，探索對(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的改革，通過多樣化和多角度的學(xué)習(xí)方式以調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情。目前《地理信息系統(tǒng)原理》課程網(wǎng)站學(xué)習(xí)活動(dòng)主要是“單向”的活動(dòng)，除了課堂互動(dòng)，教師很少通過網(wǎng)絡(luò)與學(xué)生進(jìn)行交流。針對(duì)這一現(xiàn)象，可通過增加網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)交互環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合實(shí)際，恰當(dāng)?shù)乇磉_(dá)自己對(duì)GIS基本知識(shí)的理解和運(yùn)用，教師通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)及時(shí)回復(fù)和平等交流?？梢酝ㄟ^授課老師的引導(dǎo)、激勵(lì)等方式培養(yǎng)同學(xué)自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，如根據(jù)專題學(xué)習(xí)情況、學(xué)習(xí)筆記、學(xué)習(xí)提的問題、回帖數(shù)量、質(zhì)量等進(jìn)行評(píng)分，計(jì)入課程平時(shí)成績；增加交互性學(xué)習(xí)專題、作業(yè)等，利用向?qū)降膶W(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生必須通過回答問題才能進(jìn)入下一步學(xué)習(xí)等方式，養(yǎng)成學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。在目前網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)師生及時(shí)交互功能較弱的情況下，也可通過其他即時(shí)通訊軟件，如QQ、MSN等方式，建立課程學(xué)習(xí)群或討論組，搭建師生之間及時(shí)交流和溝通的渠道，并在各種交流對(duì)話中，通過資源網(wǎng)址鏈接方式引導(dǎo)學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行交流和學(xué)習(xí)。

此外，還可在課程網(wǎng)站平臺(tái)開設(shè)“課程討論”和“問題答疑”專區(qū)，根據(jù)目前GIS技術(shù)熱點(diǎn)、GIS應(yīng)用熱點(diǎn)、課堂講授中的難點(diǎn)，或是師生自己關(guān)注的與課程相關(guān)的問題等發(fā)表新話題，讓同學(xué)們積極參與，通過話題討論、交流，達(dá)到深刻理解問題的目的，同時(shí)也培養(yǎng)自由、平等交流的學(xué)術(shù)氛圍，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)師生在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上的互動(dòng)。通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)可以靈活地對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)行評(píng)價(jià)，充分肯定其在學(xué)習(xí)和解決實(shí)際問題過程中所表現(xiàn)出的能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神和自主學(xué)習(xí)熱情。通過開辟“課程問卷”專區(qū)和對(duì)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的各種統(tǒng)計(jì)，及時(shí)評(píng)價(jià)課程網(wǎng)站的使用效果，分析不足，收集學(xué)生反饋意見或建議，更新和優(yōu)化教學(xué)資源，不斷完善課程網(wǎng)站平臺(tái)。

通過對(duì)筆者所在院系《地理信息系統(tǒng)原理》網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的改進(jìn)，每學(xué)期訪問達(dá)到2.6萬人次，提升了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的吸引力。

四、設(shè)計(jì)與教學(xué)資源和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)相匹配的教學(xué)理念

由以教師教學(xué)為中心、教師來安排和組織學(xué)習(xí)，向以教師課堂教學(xué)與學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)相結(jié)合的設(shè)計(jì)理念轉(zhuǎn)變，借鑒CDIO工程教學(xué)模式，對(duì)課程教學(xué)模式進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目引導(dǎo)為教學(xué)方法，向?qū)W生提供多角度的學(xué)習(xí)方式，引導(dǎo)其利用多源的教學(xué)資源進(jìn)行自主的興趣學(xué)習(xí)。

課程學(xué)習(xí)開始，讓學(xué)生明確本課程學(xué)習(xí)的要求、目標(biāo)和考核標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于具體的知識(shí)點(diǎn)，以具體應(yīng)用實(shí)例作為引導(dǎo)，剖析其實(shí)現(xiàn)的基本原理，引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)分析和解決實(shí)際問題的能力。為課程學(xué)習(xí)布置具體實(shí)際項(xiàng)目，如地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估及預(yù)警、農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃等具體應(yīng)用課題，讓學(xué)生明確項(xiàng)目最終目的，在理論知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)后，將其應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目的相關(guān)部分；劃分課程項(xiàng)目小組的時(shí)間項(xiàng)目任務(wù)并提交報(bào)告，以增強(qiáng)其實(shí)際動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。針對(duì)學(xué)生水平的差異和興趣方向的不同，對(duì)課程作業(yè)、任務(wù)以及課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)劃分不同的層次，提供多元且靈活的學(xué)習(xí)方式，如劃分基礎(chǔ)性作業(yè)、增強(qiáng)性作業(yè)、應(yīng)用性作業(yè)和開發(fā)性作業(yè)等不同類型，讓學(xué)生根據(jù)自身情況和要求選擇完成，增強(qiáng)其自主學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)新性。讓整個(gè)教學(xué)模式都以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為核心，對(duì)教學(xué)資源、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和教學(xué)方法進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，形成一個(gè)互相融合、互相影響的有機(jī)整體，從而制定出符合專業(yè)特色的工程教育模式。

五、結(jié)論

傳統(tǒng)的教育資源和缺乏互動(dòng)的教育模式，早已不能滿足現(xiàn)代高等教育的教育要求。本文以CDIO工程教育模式理念為基礎(chǔ)，從一體化的設(shè)計(jì)原則出發(fā)，針對(duì)《地理信息系統(tǒng)原理》課程教學(xué)資源的構(gòu)建、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)管理和與之相匹配的教學(xué)理念的設(shè)計(jì)三個(gè)方面，提出了教學(xué)改革的具體實(shí)施建議，期望能在相關(guān)的學(xué)科基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的教學(xué)改革中起到了借鑒作用。具體的改革實(shí)施建議有待在后續(xù)的實(shí)際應(yīng)用研究中檢驗(yàn)和完善。

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