项目驱动的GIS专业实践教学模式探索*

2016-05-19罗津方朝阳刘影卢成芳俎晓芳高丹江西师范大学地理与环境学院江西南昌330022鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室江西南昌330022

高教学刊 2016年9期

罗津　方朝阳　刘影　卢成芳　俎晓芳　高丹（1、江西师范大学地理与环境学院，江西南昌330022 2、鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室，江西南昌330022）

项目驱动的GIS专业实践教学模式探索*

罗津1，2方朝阳1，2*刘影1，2卢成芳1俎晓芳1高丹1，2
（1、江西师范大学地理与环境学院，江西南昌330022 2、鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室，江西南昌330022）

摘要：文章以GIS专业实践教学的重要性及其问题入手，简要分析了各种实践教学方法在GIS专业的适用性，进而引出以项目驱动的GIS专业实践教学模式的探讨。作者结合教学经历从课堂项目实践练习、课后项目跟踪、校内学生项目申请、校外竞赛项目拓展、项目过程管理与项目成果总结多个方面对项目驱动的实践教学方式方法进行了剖析。从执行效果看作为一种综合性较强的实践教学模式探索，具有一定的实际意义，但执行方案尚不够系统化、规范化，有待进一步检验和完善。

关键词：项目驱动；GIS；实践教学

*文章得到江西省高等学校教学改革研究省级课题“基于跨年级协同模式的GIS应用型人才实战化培养探索与实践”（编号：JXJG-13-2-8）和“以项目驱动的GIS专业实践教学模式探索与实践”经费资助（编号：JXJG-14-2-6）。

Abstract:This article starts with the importance as well as the problem of the practice teaching in GIS major and briefly analyses the applicability of different kinds of practice teaching means in GIS major and then discusses the practice teaching pattern in GIS major driven by projects. The author analyses the practice teaching means in GIS major driven by projects, with combining the limited teaching experience with several aspects such as practice exercises of class project, the after-class tracking of the project, the project application for the students on campus, the extension of the competitive project outside campus, the management of the project process and the conclusion of the project achievement. Seen from the implementation effect, it has certain significance as a practice teaching pattern exploration with relatively great comprehensiveness. However, the implementation program is not systematized and normalized enough and need further test and improvement.

Keywords:project driving; practice teaching; GIS

一、概述

地理信息系统专业是教育部在90年代末设置的本科专业，专业课程既涉及多个基础理论学科交叉（如地理学、管理学、数学），又是一门应用性较强的技术综合性学科（如测量学、地图制图学、计算机科学）。课程教学内容体系还不十分完善，尤其在实践教学方面，在教学过程中有赖于教师需要掌握好各学科知识点理论与实践的相对平衡。各个高校对GIS课程的教学目标、教学内容和教学方法等要求都存在着较大的差异，一定程度上制约了地理信息系统实践教学质量的提高。研究GIS实践教学对于教师提升教学水平和学生专业技能具有重要意义。

二、GIS实践教学中存在的问题

GIS专业课程的教师需具备宽厚的理论基础和较为丰富的实践经验，这对于大多数长期重视理论教学的教师是一项考验。对学生而言，无论是将来专业工作还是学术深造，GIS实践都是必须要跨越的一个重要环节。教学实践表明，GIS专业的学生实践能力不强，从教学角度看或多或少地存在如下问题：（1）部分教师由于教学与科研任务繁重，上课准备不充分；（2）GIS课程理论部分内容多、原理性强，数学抽象，比较深奥，教师讲解点到为止，深度不够或理论性太强，学生消化不了；（3）GIS课程实践教学的配套教材相对匮乏，自编教材水平参差不齐，系统性不够；（4）案例数量少且案例单元相互独立，脱离实际，学生不感兴趣，难以吸引和带动学生参与；（5）因教学师资、软硬件设施、学生基础等各方面因素局限，无法对GIS实践教学进行有效的评估和考核，一定程度也影响了整个课程的教学效果和学生专业知识和技能的掌握。

表1　GIS课程教学模式

三、GIS实践教学方法探讨

为提高GIS实践教学质量，有效培养学生的专业技能，特别是动手能力问题，诸多专家与学者们对不同的教学方法和模式、教学体系等方面进行了研究，并取得一定成果[1-6]。有研究者根据GIS课程教学内容的不同，总结了相应的教学模式，具有一定的实用性。

当然教无常法。教学方式也不限于表1中的几种，不同学生、不同教师可以采用不同方式教学，只要能有效地让学生领会要意，掌握原理、方法，达到教学目的的教学方式都是好方式。

甚至同一内容也可以用不同的教学方式来组织教学，甚至综合多种方式组织多个老师服务于一门课的实践教学都是可行的。

四、项目驱动的GIS实践教学模式探索

不可否认，上述谈到的各种教学模式在针对GIS课程的不同阶段和内容的实践教学时发挥了重要作用，对学生有一定的指导效果。从毕业后参加工作的学生反馈，该方式亦存在一定不足。

GIS专业涉及的多个课程往往由不同的老师讲授，讲解的风格、重点、示例各有特色，对单个知识点有明确的GIS实践教学的内容和练习。然后在实际工作中，GIS理论和技术进行落地应用时，往往是一个从可行性分析——需求调研——需求分析——总体设计——概要设计——详细设计——软件编码与测试——系统交付，再到软件维护的系统级软件工程完整流程。GIS实践教学环节各个阶段实践教学案例之间缺乏一条贯穿始终的主线，导致学生掌握的技能也显得支离破碎，在面对稍微复杂一点系统性GIS应用工作时经常会显得力不从心。这促使我们作为GIS专业的教学老师进一步思考和探索改进教学方式和方法。

以江西师范大学地理与环境学院地理信息科学专业《GIS软件工程》课程教学为例，在“卓越工程师计划”的支持下，结合上述问题和思考，我们在教学过程中，采用项目驱动的方式逐年加强了2009级到2013级学生GIS实践教学的学时比例，并对学生提出了相对以往更高的实践目标要求。

在教学过程中从课堂教学、课后作业、业余参赛、赛后总结论文等几个方面强化了GIS专业实践能力的训练。

表2　课程实践中学生所需完成的基本任务

（一）课堂项目实践练习

在《GIS软件工程》和《MapGIS软件及应用》两门课程的实践教学中引导学生根据个人兴趣进行选题立项。把立项目标作为整个课程的考核目标，然后按照GIS软件工程的常规执行过程，与学生一起协商分解项目目标，以具体需求为导向，逐个功能进行模仿学习和改造实现。以学生自主选题立项的项目为主线，串联一个个独立的小案例，最后通过系统集成完成一个完整小项目，达到该课程的教学目标和学生实践锻炼的目的。

在这个过程中，不仅关注培养学生的GIS的实践操作和开发能力，同时注重培养学生分析问题、解决问题、撰写文档的逻辑思维能力。通过两门课程64个学时的理论讲解以及课后的项目驱动实践学习，尽管对部分同学而言，有一定难度，但基本认同这种系统化的训练方式有助于提升学生的GIS专业技能。

综合而言，该方法具有如下特点：（1）巩固了《GIS软件工程》中模块设计的部分理论知识，课堂完成的一个小功能都可当成一个小模块。（2）激发学生兴趣，在相应示例的支持下完成自选项目的功能，学生注意力比较集中，容易培养学生的成就感。（3）兴趣和技能循序渐进的夯实，最后由量变到质变，学生开发能力得到不断提高，在面对开发困难时也更多耐心[7]。（4）实践课堂讲授的实践相对有限，虽然课后同学们可以通过自主学习进行强化练习和开发，但可能由于经验不足，文档编写会稍显稚嫩，应可以接受，毕竟课堂讲授部分的实践训练更多在于熟悉《GIS软件工程》的阶段和过程要求。

（二）课后项目点评

为真正提升学生GIS实践能力，除课堂讲授外，我们从三个方面努力提高学生对于专业、作业的兴趣。

1.开通教学资料与项目过程管理互动网站

开设教学资源与项目过程管理互动网站www.jxnugis.com，开展如下工作：（1）发布教学资料。将课堂讲授的PPT、参考资料、源码等上传到网站，供同学们课余下载查阅学习。（2）发布课堂作业与项目阶段性成果。结合项目实践过程，将学生的课堂实践作业和项目阶段性成果及时发布到互联网上，便于学生亲友关注，从而促进学生认真完成并展示学习成果。（3）发布作业与项目成果评价。学生课程实践的“可行性、完整性、美观性、实用性”等方面进行分值评价，从而激励学生精益求精。

2.利用学生评价课程和教师

为客观评价教师教学工作效果和质量，学生可利用学校OA系统的选课子系统中的课程评价模块，对教师的课程教学情况进行评价，以此促进教师不断改进教学方式方法，形成教学过程的良性循环。

3.师生网络互动

充分利用现有网络环境，开通班级QQ群，把专业老师和辅导员加入其中，便于师生双方及时了解学习动态和交流，一定程度上使得师生关系更加融洽，有利于课堂之外的个别问题的及时解决与学术指导的顺利进行。

基于上述，针对实践教学部分可以形成以“GIS专业课程项目实践”为纽带的教师学生互动评价的良性循环。

（三）校内学生项目申请

在课堂讲授实践练习和课后学习互动过程中，大部分学生的GIS专业技能得到一定的提升。但以项目为主线的课堂作业和练习更多关注的是过程，项目成果的高度和深度毕竟有限。为进一步引导学生以项目驱动开展GIS专业实践技能的训练，我们鼓励学生以前期积累的项目成果为基础，通过更加深入的调研和分析后，申请学校职能部门面向本科生设立的各种基金项目，如《江西师范大学实验室开放项目》和《江西师范大学校团委2014年大学生学术课题》等。这类项目学校给予1000-2000不等的经费资助。在课堂实践教学中表现突出的同学对此类项目申请表现出较强的参与信心。从2012年开始有两个项目申请成功到校团委学术课题（2009级大三同学2组共8人），2013年则有3个项目（2009级大三同学2组共8人）获批实验室开放项目。

校内项目申请的方式对项目驱动的GIS专业实践教学模式更增加了可操作性和经费支持的吸引力。同学们参与专业学习的积极性进一步提升。如果说课堂实践教学是广泛播种，校内项目申请则是优胜劣汰。

（四）校外竞赛项目拓展

经过课堂、学校的项目历练后，大部分同学在大三下学期时已经对GIS专业项目实践有了较为深入的认识和体会，以及技术积累，为未来工作或学术深造奠定了一定的专业技能基础。在面对社会日益加剧的就业压力时，同学们都希望在大四毕业实习和毕业设计过程中能够在专业技术层面得到更加系统性、综合性的锻炼。针对学生面临的就业压力下表现出来的强烈的专业技能求知欲，学院鼓励学生参加各类国家级、省级行业协会或企业主办的GIS大赛。比如ESRI举办的GIS设计大赛，MapGIS举办的高校技能大赛等。

我校GIS专业教师均建有GIS工作室，通过多年的积累，已经形成具有一定GIS专业软件研发及应用的学生梯队。由高年级同学逐层负责指导低年级同学，在教学和科研的过程中较好地解决了学生们专业技能培养缺乏指导和实践锻炼问题。在GIS工作室以GIS专业竞赛为目标的参赛训练中，学生能够得到从项目设计方案——系统总体设计——编码——测试——产品发布的系统性完整性的GIS软件工程过程训练，学生的学习自主性、积极性进一步提高，专业技能也显著提升。

（五）项目过程管理

对很多本科同学而言，项目启动容易，坚持很难，特别是通过正式申请获批的项目，项目周期长，竞争大，审核严，更是如此。刚开始时激情澎湃，后面稍微遇到一些问题就可能打退堂鼓，这是项目驱动的GIS实践教学模式执行时经常碰到的问题。

为了更好地鼓励同学们从一开始就认识到项目执行周期的长期性和任务的艰巨性，我们参考企业项目管理流程，与参与项目实践的同学进行了一系列的项目管理制度约定。

1.组建项目团队，任命项目经理，召开正式的项目启动会。项目成功后，邀请多位专业老师和参赛队员召开项目启动会，让同学们认真对待项目执行过程，并做好充分的长期奋斗的心理准备。

2.严格考勤制度。为相对有效地约束项目组成员，以项目目标为核心，齐心协力，共同推进项目，要求所有成员通过指纹考勤机进行考勤记录。通常参加比赛的主力军是大四同学，从大三结束的暑假开始，每天至少保障6个小时的坐班项目时间，每周休息一天。实践证明，越是要求严格、规范，绝大部分同学越是能够坚持，甚至经常为了项目技术问题或文档自愿晚上或周末加班。

3.每周例会制：每周六晚19：00-21：00，项目指导老师与项目组全体成员召开项目周例会。由项目经理总结本周进展和遗留问题，介绍下周分工和时间任务安排，组员补充并提议。周会的召开使项目组成员随时能够统一项目目标，明确需要努力的方向。

4.每月月会制：项目组每月举行一次月会，通常参赛项目周期4个月，会召开至少3次月会。每次邀请至少一位项目组以外的专业老师（不包含参赛项目指导老师）对项目阶段性成果进行分析与评审，以便项目组更好地掌控项目的方向和进度。

5.每月活动制：每月月会后组织一次聚餐、打球、唱歌等集体活动，一方面阶段性调节紧张的工作氛围，另一方面增加团队成员沟通和了解，消解项目执行过程中的歧义和误解。每次月会后，项目执行可能困难重重，使得项目组成员越发团结和坚定地向着一致的项目目标继续前进。

（六）项目成果总结

项目结题或比赛结束后，我们通常建议成功申请校内外项目或参加国家级、省级GIS专业竞赛的同学整理项目文档，提炼技术方案，并以此为基础撰写并发表学术论文或作为毕业设计选题进行进一步深化。尽管论文学术理论深度可能不够，但为本科生未来深造进行了学术道路探索，亦不失为项目驱动的GIS实践教学的成果的学术价值的体现。2013年指导1名学生发表学术论文，指导学生在中国地理学会（华中地区）获得年会论文二等奖1名，三等奖2名。

我校GIS专业在ESRI主办的全国2011年中国大学生GIS软件开发竞赛获得三等奖1项（2008级4名本科生组队），在201

2年全国大学生GIS应用技能大赛中获得二等奖1项，在中国测绘学会主办的2012年度全国高校GIS技能大赛中获得二等奖1项，三等奖1项，2013年全国高校GIS技能大赛中获得最佳用户体验奖1项，高级开发组三等奖1项，高级开发组优秀奖1项，2014年指导学生获得团中央小平科技创新奖，2015年第十四届挑战杯团队获得江西省特等奖，全国三等奖。学生团队屡获殊荣从一定程度上反映了项目驱动的GIS专业实践教学的成效，也提升了我校学生的就业成功率和满意度，逐步在形成良性传承。

2009级和2010级各有一名同学报考某985高校研究生复试时，正是由于其具备优良的学业基础，又参加了全国GIS专业比赛并获得奖项，而且还发表了一篇学术论文，在差额复试中脱颖而出赢得评委的一致肯定。