［摘 要］文章介紹了基于OBE理念的水文專業(yè)GIS課程教學(xué)改革方法。通過明確學(xué)習(xí)成果、優(yōu)化課程內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方法與手段、建立教學(xué)評價與反饋體系、持續(xù)改進(jìn)，體現(xiàn)了以學(xué)生為中心、以成果為導(dǎo)向的教學(xué)理念，符合我國新工科建設(shè)的要求。未來，需繼續(xù)探索創(chuàng)新教學(xué)模式，以適應(yīng)行業(yè)需求和人才培養(yǎng)要求。

［關(guān)鍵詞］GIS課程；OBE理念；新工科；教學(xué)改革

［中圖分類號］G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A ［文章編號］2095-3437（2024）18-0070-05

近年來，科技發(fā)展日新月異，社會需求不斷變化，傳統(tǒng)工科教育模式已難以適應(yīng)新時代的發(fā)展需求。為此，教育部提出了新工科建設(shè)的重要舉措，旨在推動工科教育與產(chǎn)業(yè)需求緊密結(jié)合，為科技創(chuàng)新和社會進(jìn)步貢獻(xiàn)力量。

在新工科建設(shè)背景下，地理信息系統(tǒng)（Geographic Information Science，GIS）作為一門交叉學(xué)科，具有特殊的教育意義和重要性。GIS涉及地理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、空間科學(xué)、遙感科學(xué)等多個學(xué)科的知識和技術(shù)，具備跨學(xué)科整合的特點(diǎn)。同時，GIS作為一門實(shí)踐導(dǎo)向的學(xué)科，強(qiáng)調(diào)實(shí)際應(yīng)用與問題解決，因此GIS課程的實(shí)踐教學(xué)與項(xiàng)目實(shí)踐至關(guān)重要。此外，GIS技術(shù)的廣泛應(yīng)用及其與社會問題的緊密關(guān)聯(lián)，為學(xué)生提供了豐富的實(shí)踐平臺與知識拓展機(jī)會。

一、非GIS專業(yè)GIS課程教學(xué)的傳統(tǒng)模式和存在的問題

在非GIS專業(yè)本科教學(xué)中，受學(xué)時限制，傳統(tǒng)GIS課程常采用兩種教學(xué)方式：一是以概論形式授課，因?qū)W生基礎(chǔ)薄弱、興趣不足，純理論教學(xué)容易導(dǎo)致理論與實(shí)踐脫節(jié)、知識點(diǎn)冗雜、缺乏實(shí)際應(yīng)用等問題，使學(xué)生產(chǎn)生“學(xué)而無用”的錯覺，與新工科教育理念相悖。二是直接以教授操作技能為主，偏向GIS軟件的基本操作，忽略理論基礎(chǔ)，導(dǎo)致學(xué)生缺乏GIS應(yīng)用理論支撐，難以在簡單操作的基礎(chǔ)上自主進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)，從而無法滿足專業(yè)對信息獲取、分析評價等能力的要求。

傳統(tǒng)GIS課程主要體現(xiàn)了理論講授為主、案例分析為輔、考評形式單一的特點(diǎn)，不夠重視學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)，難以通過評估學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素養(yǎng)來持續(xù)改進(jìn)教學(xué)。

二、GIS技術(shù)的發(fā)展對傳統(tǒng)GIS課程的影響

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，GIS技術(shù)在數(shù)據(jù)采集、存儲、分析及可視化方面取得了顯著進(jìn)步，并廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。未來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，GIS技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用將持續(xù)深化。一方面，GIS技術(shù)將與物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等前沿技術(shù)深度融合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取、處理及應(yīng)用的智能化與自動化。另一方面，GIS技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)V泛延伸至智慧水利、數(shù)字城市等行業(yè)領(lǐng)域，為社會進(jìn)步和人類生活品質(zhì)的提升注入新動力。在新工科建設(shè)背景下，GIS技術(shù)正引領(lǐng)地理信息科學(xué)邁向新高度，其不斷進(jìn)步與廣泛應(yīng)用預(yù)示著GIS將在未來發(fā)揮更為關(guān)鍵的作用，成為推動社會全面進(jìn)步與發(fā)展的重要力量。

GIS技術(shù)的發(fā)展對GIS課程教學(xué)提出了新的挑戰(zhàn)與要求。首先，傳統(tǒng)教學(xué)模式亟須創(chuàng)新。在新工科建設(shè)背景下，GIS課程應(yīng)強(qiáng)化學(xué)生跨學(xué)科思維與工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，引入更多工程實(shí)踐案例，促進(jìn)與計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、水利工程等學(xué)科的交叉融合，以深化學(xué)生對GIS技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的理解。其次，課程內(nèi)容與教學(xué)方法應(yīng)與時俱進(jìn)，緊跟GIS技術(shù)發(fā)展步伐，引入云計(jì)算GIS、三維GIS、時空GIS等前沿技術(shù)，并配套最新數(shù)據(jù)處理方法與分析方法，確保學(xué)生掌握最新技能，激發(fā)其創(chuàng)新能力。再次，構(gòu)建全面評價體系是提升教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。例如，建立包含項(xiàng)目實(shí)踐、課程設(shè)計(jì)、論文撰寫等多元化考核方式的教學(xué)評價體系，以全面評估學(xué)生的綜合素養(yǎng)與能力。最后，加強(qiáng)國際交流與合作，引入國際先進(jìn)的GIS教育理念與資源，提升課程的國際化水平，有助于學(xué)生把握國際GIS技術(shù)動態(tài)，增強(qiáng)其競爭力。

綜上所述，在新工科建設(shè)背景下，GIS技術(shù)發(fā)展對傳統(tǒng)GIS課程的影響與需求日益多元化。為順應(yīng)這一變革趨勢，GIS課程亟須改革與創(chuàng)新，以培養(yǎng)具備跨學(xué)科思維和工程實(shí)踐能力的GIS專業(yè)人才。

三、基于OBE理念的GIS課程教學(xué)改革方法與策略

OBE（Outcome?Based Education）理念是基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育理念，以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和問題解決能力。而新工科建設(shè)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)具備創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和實(shí)踐技能的工程人才，兩者在核心理念上高度契合。引入OBE理念，能夠更有效地培養(yǎng)出符合現(xiàn)代社會需求和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的工程人才?；贠BE理念的教學(xué)模式不僅關(guān)注學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)，還重視跨學(xué)科、跨專業(yè)的交流與合作，鼓勵學(xué)生參與多元化的實(shí)踐活動和項(xiàng)目，從而全面提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)和跨學(xué)科思維能力。OBE理念指導(dǎo)下，通過制定跨學(xué)科的課程目標(biāo)和學(xué)習(xí)任務(wù)，能夠進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，為他們的未來發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（一）面向產(chǎn)出的教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化

OBE理念的核心在于明確學(xué)習(xí)成果，即明確學(xué)生完成課程學(xué)習(xí)后應(yīng)達(dá)到的能力水平、知識掌握程度及理解深度。基于此，教師可以采用反向設(shè)計(jì)教學(xué)策略，緊密圍繞學(xué)習(xí)成果組織教學(xué)內(nèi)容，深度融合理論與實(shí)踐，以促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。教學(xué)中增設(shè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R有效應(yīng)用于實(shí)際情境中，從而培養(yǎng)其實(shí)踐能力和問題解決能力。遵循OBE理念的反向設(shè)計(jì)、正向?qū)嵤┰瓌t，制定明確的課程目標(biāo)并優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。在理論教學(xué)環(huán)節(jié)，除地理信息系統(tǒng)基本理論外，精選與學(xué)生專業(yè)緊密相關(guān)的GIS應(yīng)用實(shí)例作為教學(xué)案例，通過講解項(xiàng)目設(shè)計(jì)與方法，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求自主學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的針對性和實(shí)用性。同時，增設(shè)應(yīng)用綜述論文寫作環(huán)節(jié)，以拓寬學(xué)生的視野，提升其自主學(xué)習(xí)與知識拓展能力。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，采用循序漸進(jìn)的方式，先教授GIS軟件基礎(chǔ)操作，然后結(jié)合專業(yè)應(yīng)用實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)踐任務(wù)，鼓勵學(xué)生分工合作，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高其創(chuàng)新意識和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

針對GIS課程特點(diǎn)，將水文專業(yè)人才培養(yǎng)方案中的培養(yǎng)目標(biāo)細(xì)化為三大維度，即知識與技能、能力、素養(yǎng)，并明確具體目標(biāo)以指導(dǎo)教學(xué)內(nèi)容與方法的設(shè)計(jì)（見表1）。

（二）教學(xué)改革的實(shí)施與效果評價

基于OBE理念的反向設(shè)計(jì)原則，教學(xué)改革的實(shí)施步驟如下：明確學(xué)習(xí)成果、優(yōu)化課程內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方法與手段、建立教學(xué)評價與反饋體系及持續(xù)改進(jìn)。

1.明確學(xué)習(xí)成果

根據(jù)專業(yè)及課程特點(diǎn)，明確學(xué)習(xí)成果，即學(xué)生在完成課程學(xué)習(xí)后應(yīng)達(dá)到的具體知識與技能、能力及素養(yǎng)目標(biāo)，這些目標(biāo)緊密對接行業(yè)需求、專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)生個人發(fā)展目標(biāo)，作為整個教學(xué)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)。

新工科建設(shè)強(qiáng)調(diào)工程教育與行業(yè)發(fā)展的緊密結(jié)合，致力于培養(yǎng)能適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的高素質(zhì)人才。GIS作為多領(lǐng)域交叉的學(xué)科，技術(shù)日新月異，因此緊跟行業(yè)發(fā)展趨勢設(shè)計(jì)實(shí)踐項(xiàng)目顯得尤為重要。以水利行業(yè)的“智慧水利”為例，設(shè)計(jì)“數(shù)字流域特征提取”實(shí)踐項(xiàng)目。在此項(xiàng)目中，學(xué)生將運(yùn)用GIS的前沿工具與技術(shù)，對流域內(nèi)的地形、地貌、水文、生態(tài)等特征進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)與提取，并廣泛應(yīng)用于水資源管理、洪水預(yù)測、生態(tài)修復(fù)等領(lǐng)域，為智慧水利的發(fā)展提供有力的數(shù)據(jù)支撐。下面以“數(shù)字流域特征提取”實(shí)踐項(xiàng)目為例，詳細(xì)介紹其對應(yīng)的課程目標(biāo)（見表2）。

多元化的教學(xué)評價是從知識掌握、技能提升、學(xué)習(xí)興趣與態(tài)度、綜合素養(yǎng)及教學(xué)效果反饋等維度，對教學(xué)活動進(jìn)行全方位評估，是推動教學(xué)改革持續(xù)推進(jìn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。多元化、多維度的評價體系能夠全面且準(zhǔn)確地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成效和教師的教學(xué)效果，為教學(xué)改革提供有力的數(shù)據(jù)支撐。通過對評價結(jié)果的深入分析，可以明確教學(xué)改革的方向和目標(biāo)，使教學(xué)改革更具針對性和實(shí)效性。

2.優(yōu)化課程內(nèi)容

根據(jù)學(xué)習(xí)成果要求，優(yōu)化課程內(nèi)容，確保全面覆蓋核心知識點(diǎn)與技能。在學(xué)時分配上，采用理論與實(shí)踐教學(xué)1∶1的比例，強(qiáng)調(diào)二者的緊密結(jié)合。在理論教學(xué)上，內(nèi)容涵蓋了GIS的基本概念及應(yīng)用范疇、地理空間數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、空間數(shù)據(jù)庫概述、空間數(shù)據(jù)采集處理的基本方法、GIS基本空間分析原理及方法等。在實(shí)踐教學(xué)上，緊密圍繞理論知識點(diǎn)展開，包括數(shù)據(jù)獲取、拓?fù)渚庉嬏幚怼⒌貓D投影變換、制圖顯示輸出、空間分析基本方法（如疊加分析、緩沖區(qū)分析等）、空間分析綜合練習(xí)（如選址分析、適宜性建模分析、水文分析、數(shù)字流域特征提取等）等環(huán)節(jié)。此外，精心選取洪水風(fēng)險評估分析、水資源優(yōu)化配置決策支持、河流地貌分析等教學(xué)案例，以提升學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和解決實(shí)際問題的能力。

3.創(chuàng)新教學(xué)方法與手段

根據(jù)學(xué)習(xí)成果要求，采用多元化的教學(xué)方法與手段，如課堂講授、案例教學(xué)、項(xiàng)目驅(qū)動、小組討論、綜述論文撰寫、單元測試等，以充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性。具體而言，課堂講授主要支撐 “知識與技能” 方面培養(yǎng)目標(biāo)；案例教學(xué)主要支撐“素養(yǎng)”方面培養(yǎng)目標(biāo)；項(xiàng)目驅(qū)動主要支撐“能力”方面培養(yǎng)目標(biāo)；小組討論和綜述論文撰寫主要支撐“能力”和“素養(yǎng)”方面培養(yǎng)目標(biāo)；單元測試對學(xué)生知識與技能的掌握有促進(jìn)作用，并對教學(xué)單元有評價反饋?zhàn)饔?，有助于教師及時調(diào)整與補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容。在實(shí)施不同教學(xué)方法的過程中，教師要注意與學(xué)生互動，鼓勵學(xué)生積極提出問題并探索解決方案，以營造更加活躍和高效的學(xué)習(xí)環(huán)境。

4.建立教學(xué)評價與反饋體系

建立多元化的教學(xué)評價體系，包括平時成績、實(shí)驗(yàn)成績、項(xiàng)目成績和期末考試成績等多個維度，以全面評估學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，并及時給予反饋和指導(dǎo)。同時，鼓勵學(xué)生自我評價和互相評價，提高自我認(rèn)知和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。對教師而言，評價包括學(xué)生評教和同行評價，通過問卷等形式收集反饋，以持續(xù)提升教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長。

5.持續(xù)改進(jìn)

根據(jù)教學(xué)評價結(jié)果與學(xué)生反饋，不斷優(yōu)化課程內(nèi)容和創(chuàng)新教學(xué)方法，確保教學(xué)質(zhì)量持續(xù)提升。GIS課程教學(xué)改革實(shí)施流程如圖1所示，該課程多元化、多維度的評價體系內(nèi)容如表3所示。

此外，通過綜合評估學(xué)生成果、學(xué)生滿意度、教學(xué)質(zhì)量及畢業(yè)生就業(yè)情況，全面衡量改革效果，為GIS課程的持續(xù)改進(jìn)提供有力支撐。

基于OBE理念的GIS課程教學(xué)改革旨在提高學(xué)生的實(shí)踐能力和職業(yè)素養(yǎng)，確保其能夠滿足行業(yè)需求，并達(dá)成個人發(fā)展目標(biāo)。通過明確學(xué)習(xí)成果、優(yōu)化課程內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方法與手段、建立多元化的教學(xué)評價與反饋體系以及持續(xù)改進(jìn)，能夠高效地實(shí)現(xiàn)教學(xué)改革目標(biāo)。

四、結(jié)語

（一） 教學(xué)改革總結(jié)

在新工科建設(shè)背景下，云南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院水文專業(yè)的GIS課程教學(xué)改革取得了顯著成效。通過引入OBE理念，秉持以學(xué)生為中心、成果為導(dǎo)向的原則，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素養(yǎng)，從明確學(xué)習(xí)成果、優(yōu)化課程內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方法與手段、建立多元化的教學(xué)評價與反饋體系、持續(xù)改進(jìn)等方面進(jìn)行了教學(xué)改革。

第一，根據(jù)OBE理念的要求，對GIS課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化與更新。課程內(nèi)容既全面覆蓋了GIS的基本理論與原理，又融入了豐富的GIS應(yīng)用案例，顯著提升了教學(xué)的針對性和實(shí)用性。

第二，采用了多元化的教學(xué)方法與手段，包括項(xiàng)目驅(qū)動、小組討論、案例分析等，有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性。通過增設(shè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在實(shí)踐中理解和掌握GIS知識，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力和問題解決能力。這種多元化教學(xué)不僅滿足了學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)需求，促進(jìn)了學(xué)生綜合能力的全面發(fā)展，而且推動了教學(xué)方法與手段的創(chuàng)新，構(gòu)建了更加和諧的師生關(guān)系。

第三，建立了教學(xué)評價與反饋體系，實(shí)施多元化、多維度的評價機(jī)制。除傳統(tǒng)作業(yè)與考試外，還增加了實(shí)踐項(xiàng)目、小組討論、課堂表現(xiàn)、綜述論文等多種評價方式，以全面評估學(xué)生的知識掌握與實(shí)踐能力。完善的評價體系不僅能夠指明教學(xué)改革方向、促進(jìn)教學(xué)方法創(chuàng)新、強(qiáng)化師生互動交流、提高教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控水平、促進(jìn)教師自我提升與發(fā)展，而且能形成持續(xù)改進(jìn)的良好氛圍，為教學(xué)改革的長期穩(wěn)定發(fā)展提供有力保障。

（二）教學(xué)改革啟示

第一，教學(xué)改革應(yīng)始終以學(xué)生為中心，關(guān)注學(xué)生的個性化需求與興趣，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素養(yǎng)。

第二，GIS是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，教學(xué)改革應(yīng)增加實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)和掌握GIS知識。

第三，教師應(yīng)采用多元化的教學(xué)方法與手段，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，進(jìn)而提升教學(xué)效果。

第四，建立教學(xué)評價與反饋體系是教學(xué)改革的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)注重評價方式的多元化，以確保全面、準(zhǔn)確地評估學(xué)生的知識掌握程度與實(shí)踐能力水平。

（三）存在的問題及進(jìn)一步研究方向

第一，當(dāng)前GIS課程教學(xué)中存在軟件和硬件資源不足的問題，制約了實(shí)踐教學(xué)的深入發(fā)展。因此，亟須加強(qiáng)GIS課程教學(xué)資源的建設(shè)，如引進(jìn)先進(jìn)的GIS軟件和硬件設(shè)備、建設(shè)GIS實(shí)驗(yàn)室等，以充分保障實(shí)踐教學(xué)的順利進(jìn)行。

第二，部分學(xué)生對GIS課程缺乏學(xué)習(xí)興趣和動力，參與度不高，影響了教學(xué)效果。為此，可采取多種途徑，如組織GIS競賽、開設(shè)GIS選修課程等，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的積極性和課堂參與度，進(jìn)而提升教學(xué)效果。

第三，優(yōu)化GIS課程體系，強(qiáng)化與其他相關(guān)專業(yè)的交叉融合，以提高課程教學(xué)的針對性和實(shí)用性。同時，積極探索并實(shí)踐線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式，以進(jìn)一步增強(qiáng)教學(xué)效果，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

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［責(zé)任編輯：梁金鳳］