基于项目课题模式的“GIS原理”实验课程设计

摘要：该文对我国GIS实验教学现状进行分析，并以我系“GIS原理”课程教学改革为例，探讨了基于项目课题模式的GIS实验课程设计，以“乡镇级土地利用数据库建立及成果分析”为例，提出了我系“GIS原理”的实验课程方案。该方案的实施对培养学生动手能力和独立解决问题的能力有较好的提升作用。

关键词：项目课题模式；GIS原理；课程设计

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）08-1828-03

地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一门集计算机科学、人工智能、网络通讯技术、地理学、测绘学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学等为一体的新兴边缘交叉学科，它的涉及面广、技术性强、应用领域多。目前，全国有500多所高校开设了与GIS相关的专业和课程[1]。但各个高校所依托的学科部门不同，在GIS教学课程设计上也各有侧重。但“GIS原理”作为该专业的一门重要的、核心基础课程，在很多学科专业都有学习。以我系为例，我系现有地理科学、旅游管理、城乡规划和GIS四个专业，除旅游管理外，其他三个专业都开设了该课程，旅游管理也有一门专门的“旅游GIS”作为选修课。而该门课程理论性和实践性都很强，只学理论或者只学实践都是不合理的。因此，我系该课程的安排都是理论和实践并重，在教学方法上不断探索和改进，探索先进有效的教学理念和方法已经成为GIS教学的教改热点。

基于项目课题的教学模式，也称为项目驱动的教学模式，是一种建立在建构主义教学理论基础上的新方法，建构主义学习理论认为，知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情境下，借助他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构方式获得的探究式教学模式。与传统的教学方法相比，“项目驱动”教学法能更大地激发学生的学习兴趣和求知欲望，充分调动学生的学习积极性和主动性，从而培养学生自主学习、分析问题、解决问题的能力和协作、创新、探索的精神[2]。该文主要探讨基于项目课题模式的“GIS原理”课程设计方案。

1 地理信息系统实验课程教学现状分析

1.1 国内外现状教学现状

国外教学灵活多样，学生采用小课堂，教师不再是课堂的主体，学生也不是被动的接受和听课，而是通过自己发掘的问题，采用小组讨论的方式进行探讨。我国在“GIS原理”教学中，大多还采用传统的授课式，实验安排也是按照理论-实践-理论-实践的大体思路[3-4]。该方法具有一定有优点，学生在理论知识学过后马上进行相应的实验，便于对所学的理论知识尽快的消化和理解，这有利于后续理论知识的学习；但该方法对实验课程采取分散学习的方法，学生仅仅熟悉部分的软件操作，自身很少进行技能的总结和联通，容易造成学过就忘、考过就忘的现象。通过对很多同学调查发现，70%的同学都认为，该方法不利于实验课学习。

1.2 我校“GIS原理”教学现状

根据教育部教学改革精神，我校对GIS专业实验教学进行讨论，加重应用型学科的实验教学部分，增强学生动手能力和综合分析问题的能力。在专业课开设上，实验课比重上升，一种方式是将原理论部分和实验部分课时量均比较大的课程，分为两门课程，实验课作为技术学习单独列为一门课程，以GIS二次开发为例，原来的一门课程54个学时，现在修改为两门课，一门课以理论为主，另一门为专门实践课，两门课程的学时总计84学时，大幅度提升了实验时间。第二种方式是在原理论课程基础上，增加了为期一周的专业课程设计。通过一周的专项实验来全面提升学生的动手能力和独立解决问题的能力。如“GIS原理”、“计算机地图制图”、“遥感技术与应用”等。

2 课程设计要求

2.1 注重实验项目的综合性、连贯性

实验内容设计不能仅仅依靠参考书一个小项目一个小项目的完成，实验数据要求学生自己获取，项目尽可能跟老师的科研课题或参与的横向课题一致，这样既保证了项目的意义，又能充分利用教师的科研成果。实验不再是枯燥的简单操作，而有了一定的研究价值。

2.2 培养学生独立解决问题的能力

实验项目以小组为单位，小组成员可对实验中遇到的问题进行讨论，并查阅相关的资料进行解决。实验具体方案也由小组成果共同制定，方案的正确与否在后一阶段的实验中会得以检验。通过学生独立自主思考，而不是老师按步骤指导来完成项目。

2.3 项目阶段由易到难，总体难易程度适宜

实验项目设计难易适当，既不打击学生的学习兴趣，又不过于简单。各阶段内容由易到难，循序渐进，一步步培养学生的兴趣。尽可能结合老师自身的项目完成，项目具有更多的实践价值。

3 基于项目课题模式的GIS专业实验课程设计

项目驱动教学模式基于项目课题模式的实验课程，摈弃传统教学中教师和学生的教与学的主动被动关系，以课题模式设计实验内容，避免传统教学对实验内容独立演示，菜单操作，学生简单重复模拟的弊病，注重对软件应用的独立性和自主性，提高自主分析问题和解决问题的能力。教师通过设定的课题，要求学生个人或者以小组模式进行问题分析和讨论，并学会自主查询相关资料以帮助对问题的解决，这种方式能最大的让学生参与到问题的分析与解决中来，而不是老师提出解决思路，步骤，学生仅仅完成机械性操作。

以“GIS原理”为例，传统教学强调知识点，如数据编辑与采集、数据格式转换，空间数据库建立，空间分析等等，每个实验之间是相互独立的，并且都由教师预先准备好实验数据，教师提出任务和具体要求，学生只需按每个实验分步完成就可以了。该方法让学生在实验中注重简单的操作而忽略了对问题的分析和每步数据之间的衔接性，在以后参与实际项目时，学生稍微遇到点问题就不知从何入手。

在此基础上，我们提出将所有实验内容串联起来，通过一个较为完整的系统性项目，让学生从数据准备开始全部自己完成，如果前期数据完成不好，则会影响到后期的进一步数据处理，通过该种方法，锻炼学生在完成项目时全面思考，注意前后数据间的衔接和分析。

3.2 基于项目课题模式的课程实验设计

根据以上基本思路，我系“GIS原理”课程实验设计采取项目课题模式，整个课程实验为期1周，学生采用小组模式，5人左右为一个实验小组，共同负责一个实验项目。项目题库由专业教研室老师共同讨论拟定，一般10-15个供选择，各实验小组在题库中自由选择项目。一经选定，后续的所有实验阶段都以该项目为准，不能随意变更。下面以实验项目“乡镇级土地利用数据库建立及成果分析”为例，介绍该课程的设计思路。

每一个阶段都会进行成果汇报，各小组推选1～2人进行该组项目的成果报告，并进行成果展示，同时对遇到的问题及解决办法进行交流，其他组同学可以提问并给出好的建议。全班所有同学对改组实验结果进行成绩评定，学生评价与教师评价各占50%，最为该组实验成绩。四个阶段的平均成绩作为该组最后的实验课程成绩。

4 结论

我系通过对该课程的综合改革，实验教学安排上，随理论课堂的实验课时由以前的28课时减少到14课时，但在课程结束后，专门开设为期1个星期的专业课程设计。这样，既满足了学生平时对软件基本操作的学习，同时又满足了对项目课题的综合性实习；既结合理论进行了验证性实验，又有较大规模的综合能力培养，学生独立处理问题和分析问题的能力得到较大的提升。基于项目课题模式的课程实验设计，能尽可能地带动学生完成一个完整的项目或课题，且各阶段相互衔接，也可以促进学生在每一个后续阶段对前一阶段的结果进行检验和改正。我系学生通过该方法的学习，反馈回来的意见总体较好，很多同学表示，通过为期一周的学习，对软件应用不再迷茫和畏惧，综合能力得到提升，团队协作也进一步加强。

参考文献：

[1] 刘国栋，王政霞.案例教学法在GIS原理教学中的应用与实践[J]，矿山测量，2011，6（3）：90-92.

[2] 汪海滨，杨振宇.项目驱动教学模式在软件技术专业教学中的研究与应用[J].电脑知识与技术，2009，4（5）：3173，3176.

[3] 汤国安，周卫.地理信息系统课程的设计与实践[J].地球信息科学， 2005（6）.

[4] 刘丹丹，王延亮.地理信息系统专业实践教学内容改革的研究[J].测绘工程，2008（8）：74-76.

[5] 田雨，林宗坚.地理信息系统GIS课程实验教学体系改革[J].实验室研究与探索，2006，25（11）.

[6] 李亦秋，董廷旭，邓小菲.基于MAPGIS的地理信息系统课程实验设计[J].绵阳师范学院学报，2008（2）：136-142.