GIS软件应用课程教学内容体系与教学方法研究

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　　摘 要：随着国土空间规划的颁布与实施，国土信息化在行业中越来越受到了重视。为了更好地适应行业发展的需要，国土相关地理信息类的软件应用型课程应运而生。该文以广东海洋大学土地资源管理专业为例，采用翻转课堂等新兴教学手段，探索了以行业需求为导向的《GIS软件应用》教学模式与教学方法，为培养应用型综合人才提供参考。
　　关键词：GIS软件应用;翻转课堂;教学模式
　　中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2020）01-0126-03
　　Abstract：With the promulgation and implementation of land space planning，land informatization is becoming more and more important in the industry. In order to better adapt to the development of the industry， software application-oriented courses of land related geographic information emerged. Taking the major of land resource management inGuangdong Ocean University as an example， this paper adopts flipped classroom and other emerging teaching methods to explore the industry-oriented teaching mode and teaching method of GIS software application，and to explore the application-oriented comprehensive talents training.
　　Key words：GIS software application; Flipped classroom; Teaching mode
　　地理信息系统（Geographic information system），简称GIS，是20世纪60年代发展起来的一门新兴交叉边缘学科，它是在计算机的软件硬件支持下，对与地理空间相关的信息进行采集、管理、处理、分析、建模和显示，辅助人们进行决策的信息系统。土地资源的管理与利用对于我国社会经济的发展、粮食安全和生态保育工作起着十分重要的作用与意义，是我国社会发展规划和国民经济规划中的重要内容[1]。近年来，随着国土空间规划工作的全面开展，GIS在土地管理中的重要性日益顯著。作为土地资源管理专业的学生，地理信息科学的实践教学显得越来越重要[2]。GIS软件应用课程的开设，是实现非GIS专业培养GIS应用人才的重要载体。本文在对GIS软件应用课程教学特点分析的基础上，探讨了翻转课堂教学方法在土地资源管理专业GIS软件应用实验教学中的适用性，并进行了初步的实践，取得了良好的效果。
　　1 当前的课程教学中存在的问题
　　1.1 空间信息类课程体系不完善，课程设计衔接不当 与地理信息科学专业不同，土地管理专业属于公共管理大类下的分支，结合行业应用的特点，土地资源管理专业的学科重点在土地管理、空间规划等方面，对于GIS的应用着重与制图、空间统计和空间分析等功能[3]。从培养方案上来说，土地资源管理专业设计到的GIS应用型课程较多，第3学期开设的GIS软件应用旨在让学生了解行业实际应用中所需要的软件基本操作，但由于前期仅开设了土地资源学、测量学等专业基础课程，空间信息类基础课程较少，如地图制图学、数据库原理与应用等基础知识，因此，在教学过程中，学生缺少空间和数据库的概念，对于软件的操作过于机械，难以理解空间分析的目的和意义。后期课程中的土地信息系统、遥感导论、土地利用规划等课程都涉及到GIS软件的实验与操作，适当的补充了空间信息的基本概念和原理，结合实际内容，加深对软件的理解和应用。因此，GIS在文科类专业的教学过程中，学生的“学”和教师的“教”都有着不同于传统GIS专业相关课程的特点，需要从基础学习，到具体问题分析，逐步加深空间概念的理解。
　　1.2 学生普遍缺乏学习主动性 通过对土地资源管理专业在校学生的调研发现，大一、大二学生的学习方法和学习习惯不适应大学的课程要求，未能从原来的被动填鸭式学习转化为探索型自主学习。实验类课程大多采用任务驱动的实验教学模式，将实验要求掌握的基本操作以专题讲解的形式组织在一起进行综合实践联系，以期提高学生分析问题，解决问题及主动学习的能力。但在实际的教学过程中，由于学生专业知识的缺乏，空间信息类的课程相对较少，部分学生在理论上较为缺乏，实际操作中对老师的依赖性较强，不能独立完成实验内容。
　　1.3 实验课时少，教学内容一刀切，各环节衔接不到位，授课内容混乱 GIS相关的软件应用实验课时少，一般都是按照教学大纲的要求完成教学任务，教学质量很难得到保障。除GIS软件应用课程外，开设GIS实验的课程还包括土地信息系统、土地利用规划、地籍管理等课程。由于课程由不同老师授课，现阶段广东海洋大学土地资源管理专业并未形成完善的课题组，导致每门课程实验教学内容中的重复内容较多，未形成分层、分内容的教学体系。在实验中，课程内容往往是教师精心准备的为每个主题适用的实验数据，某些内容与学生本专业相关度不大，因此学生学习起来动力不足，而且由于没有前期课程的知识储备，在学习GIS软件应用课程的知识点多且涉及学科多的边缘学科时，会遇到很多困难，学生往往会表现出一定的畏难情绪。在上实验课时，往往出现按部就班地照教师演示或实验指导书操作，一旦与预期不符，也很少积极主动思考，而是依赖教师来解决问题。 　　2 土地资源管理专业GIS软件应用教学改革
　　为了改变这样的教学局面，提高GIS相关实验课程的教学质量，有必要进行实验课教学理论与方法的研究，以达到调动学生学习的积极性，有效保障土地资源管理专业GIS软件应用课程的教学质量，结合学生的专业发展方向和兴趣爱好进行进一步的课程拓展，以激发学生的学习热情，增强专业的适用性，为今后的专业课程学习和国土空间规划工作奠定坚实的基础，迫切需要运用新的教学理论和方法进行实验教学改革。
　　2.1 分析课程特点 GIS软件的应用，是国土空间规划编制与实施背景下的土地资源管理专业实践教学的重要一环。GIS软件应用课程的基本要求，就是要让学生掌握GIS软件的基本操作方法，为后续专业课程教学打下了实践基础。该课程教学主要面向实际应用，紧密集合GIS技术的发展和行业内的实际应用，以GIS技术为依托，结合GIS的基本原理，传授GIS软件的核心应用技能与方法。本课程的主要特点可以归纳如下几点[4]：（1）GIS应用领域广，实践性强;（2）国内外的工具型GIS软件众多，技术更新快，版本更新快;（3）综合实验设置难度较大。根据对上述课程特点的分析，笔者认为，有必要从广东海洋大学的实际情况出发进行教学改革，改革教学内容体系和教学方法。我们主要设计了具有针对性、可操作性、适用性的教学内容体系，进行了翻转课堂的新的教学理念和方法的教学实践。
　　2.2 设计教学内容体系 根据学校教学实际，课前进行认真准备，在课程教学内容设计上，既要考虑学生的信息类知识的现状，又要考虑学生今后专业课程实践中必备的GIS软件应用能力，构建实践教学内容体系。本课程内容选取的思路是以市场需求为导向，从信息流的角度分析企业用人需求及岗位要求，以行业企业发展需要和完成职业岗位实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求选取教学内容，以“实际工作任务”为载體，按照企业真实工作流程、实践技能递增的方式来选取。企业GIS应用的实际工作的信息流如图1所示。
　　广东海洋大学土地资源管理专业开设的GIS软件应用实验课程共计40学时，实验内容包括验证实验、设计实验共计9个实验项目，具体内容涉及GIS数据采集、处理、分析、制图等GIS数据处理与分析的全部流程。实验平台为ESRI公司的ArcGIS软件。我们构建了以下几个板块：模块1：GIS软件基础模块;模块2：数据采集模块;模块3：数据库建库模块;模块4：空间分析与显示模块;模块5：应用模块。具体实验课程内容及学时安排见表1。
　　2.3 改革教学方法
　　2.3.1 采用翻转课堂教学方法 翻转课堂的理念最早出现在19世纪早期，在课前，学生通过教师发放的资料对教学内容进行提前学习，课上时间则用来进行批判性思考和开展小组间协作解决问题。这种教学形式已经具备了翻转课堂的基本理念，是翻转课堂思想的起源[5]。翻转课堂重塑了传统教学方法的时空，改变了以往传统课堂教学的固有模式，使知识传递在课前完成，课堂时间成为教师为学生答疑解惑、学生与学生讨论实现知识内化的时间。翻转课堂实验提供了学生可反复观看参考的视频资料，极大地增强了学生完成学习任务的信心，有效地增强了学生的学习兴趣，切实提高了GIS软件应用实验课的教学效果。
　　2.3.2 模拟真实的工作环境 GIS软件应用课程主要将教学机房作为工作室，在课程教学实践中，引入了大量的土地资源管理的真实的项目、案例，例如，土地利用规划数据库建库、拆迁补偿应用、土地评价等，学生通过这些真实项目，将理论知识和实践操作紧密结合起来。现代企业管理需要有良好的团队合作精神，在实践教学工作中，将学生分为4～5人一个团队，每个团队都有1个负责人，课程中导入的实际项目案例由不同的团队完成每次的任务，同时，在GIS软件应用课程教学中，把企业的文化、精神融入教学管理中，培养学生的团队合作精神，营造更真实的企业环境。
　　2.3.3 采用任务驱动教学方式 以任务为驱动，引入实际项目及案例，每个任务由信息、计划、决策、实施、检查与评价6个教学环节组成，学生根据任务要求及行业标准，通过教师指导及查阅资料，设计出项目的实施方案，完成相关的任务，并按照实际项目规范要求整理、归档和验收。在整个过程中，学生通过实际动手操作，加深了对理论知识的理解，提升其学习和分析实际问题的能力。
　　3 教学改革的体会
　　3.1 密切联系实际的教学内容体系和方法是课程改革的关键 在教学改革中，根据信息流设计教学内容体系、引入真实的案例场景和工作环境，是提高教学质量的基本保障。团队合作完成相关的实践任务，是培养学生团队合作精神的重要途径，有助于提高学生的职业素养。
　　3.2 “翻转”课堂有利于学生主动学习 实施翻转课堂后，教师提前录制或者下载的相关教学视频，提供给学生，学生根据自身实际情况来安排和控制学习时间和学习内容。学生在课外看各种视频讲解，完全可以在学生习惯的那种轻松的氛围中进行;而不必像在课堂上教师集体教学那样紧绷神经，看不懂老师的操作演示，或因为分心而跟不上老师的教学节奏。学生在轻松的环境下自主选择操作相关类别，反复观看和实践，也可停下来仔细思考或做笔记，甚至还可以通过现代信息交流平台（例如各种聊天软件）向老师和同伴寻求帮助，有助于学生加深相关知识的理解和认识。
　　3.3 “翻转”课堂增加了实践教学中的互动性 在实践教学中，由于教师的角色已经从内容的呈现者转变为学生学习的教练，这让我们有充分的时间与学生交谈，回答学生提出的各种问题，对每个学生的学习进行有针对性的个别指导。小型讲座的好处是当学生遇到难题准备请教时，在有限的实习时间内能及时的给予专业指导。当教师的角色从内容的传递者转变为指导者时，也有更多机会观察学生，真正实现了与学生之间的互动。
　　参考文献
　　[1]曾晨，柯新利，王鹏，等.多学科背景下一流土地资源管理本科专业的建设[J].中国地质教育，2017，26（02）：16-19.
　　[2]孔凡文，李海英，任家强，等.转型发展试点专业核心能力培养与教学体系改革创新——以土地资源管理专业为例[J].沈阳建筑大学学报（社会科学版），2017，19（03）：304-309.
　　[3]侯淑涛，王志华，杭艳红，等.土地资源管理专业空间信息技术实践教学体系建设研究[J].国土与自然资源研究，2016（02）：51-52.
　　[4]屠艮，张杰.《GIS软件应用》课程教学模式构建[J].科技资讯，2010（08）：245.
　　[5]王娇.产出导向法在大学英语翻转课堂中的应用实践[J].考试与评价（大学英语教研版），2019（03）：73-77. （责编：张宏民）
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