《地理信息系统原理》教学资源建设及网络教学平台应用研究

王增武　王永前　柳锦宝

摘要：《地理信息系统原理》是地理信息科学、遥感科学与技术、测绘工程三个专业学科的基础核心课程。结合笔者所在院系《地理信息系统原理》课程开设的具体情况，分析总结其在教学资源和网络教学平台建设中存在的问题，提出了基于CDIO工程教育理念的对课程教学资源和网络教学平台实际可行性的改革意见，并对多源教学资源的构建和具有良好交互性、体验感的网络教学平台的建设进行探讨，结合科学的教学理念以充分发挥其在教学上的先导性，增强学生自主学习能力和实用专业技能，获得最优的教学效果，以期能对相关学科基础课程及专业课程的教学改革起到引领、示范和带动作用。

关键词：地理信息系统原理；CDIO工程教育模式；教学资源；网络教学平台；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）44-0134-03

《地理信息系统原理》是地理信息科学、遥感科学与技术、测绘工程三个专业学科基础核心课程。随着计算机和网络技术的发展，网络教学平台已成为国内外高校开展教学的必要技术设施。成都信息工程大学资源环境学院《地理信息系统原理》课程经过四川省级精品课程建设及省级共享课程建设，创设了多种教学资源，并通过网络教学平台开展了相关的教学活动，但仍存在教学资源有限，案例细化不够，网络教学平台的访问量低等情况。为此，本文将以CDIO[构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）]工程教育为理念，以课堂教学为主导、学生自主学习为原则，探讨新形式下《地理信息系统原理》课程在教学资源及网络教学平台建设方面的应用。

借鉴于CDIO工程教学模式，通过任务驱动、项目引导的教学方法，对课程进行一体化设计，整理并开发与课堂教育相配套、兼实用性、多样性于一体的课程教学资源，同时改进现有网络教学平台课程网站及精品课程网站，已达到良好的互动效果，使课程在网络教学平台上“活”起来，让网络教学资源和平台真正成为学生自主学习的第二课堂。通过对《地理信息系统原理》教学资源和网络教学平台建设的改革，以期能充分发挥网络教学平台巨大的潜能，更好的调动学生的积极性，培养其自主學习能力和实用专业素质，从而获得最优的教学效果，以期能对相关的学科基础课程和专业课程的教学改革起到引领、示范和带动作用。

一、《地理信息系统原理》课程教学现状

1.教学资源形式单一，内容不够丰富，缺乏吸引力。《地理信息系统原理》课程的教学任务是使学生掌握地理信息系统的基本原理、基本方法和应用领域，扩宽学生应用地理信息系统解决实际问题的思路，是一门实践性极强的学科。然而，目前该课程的教学资源主要是课堂上使用的教案、教材、参考资料、课程作业和以实习指导为主的资料库，资源形式较为单一，没有从整体上对教学资源进行一体化的教学设计。

随着计算机网络和新型教育模式的全面推广，《地理信息系统原理》课程在课堂教育教学上进行了大量的改革，比如在教学中加入问题引导的教学方法，以实践培养学生解决问题的能力和团队建设能力等，由此产生了相应的教学资源与新的教改明显不匹配的矛盾。目前已有的课程网络教学资源，也主要是包括课件PPT格式、文本格式、Word格式、PDF格式等几种形式，并未考虑根据不同专业学生学习该门课程的专业特点提供方向相关、丰富实用的教学材料，缺乏对教学资源本身实用性的考察，未能从根本上解决学生在课堂教育有限时间内学习知识和能力培养不足的问题。

2.网络教学平台交互性差，体验感有待加强。笔者切实考察所在院系已开设的《地理信息系统原理》课程网络教学平台，发现现有课程网站学习活动主要是“单向”的活动，即教师布置作业、任务、提供教案、课件、资料供学生下载学习，学生通过网站查看课程通知、课程大纲、提交作业和实验报告等，教师除了批改作业、批改实验报告外，很少通过网络与学生进行交流。这样的网络教学平台仅体现了其作为网络存储空间提供课程教学资源的“静态”网站作用，而未能充分发挥其网络教学和师生平等交流的“动态”互动平台作用。另外，由于现有网络教学平台缺乏对教学资源的分类设置以及对学生自主学习的引导，体验感不强，学生登录网络教学平台一般只为了完成教师布置的课程任务，很少主动去了解并使用平台上的其他功能，未能真正体现出网络教学平台的引导和互动作用。网站统计数据显示，教学平台从建设以来的访问累计量仅为1.6万人次。

3.教学理念在设计上与教学资源及网络教学平台不相匹配。目前的课程教学模式主要是以教师教学为中心，教师来安排和组织学习，学生的学习方式单向、被动。虽然在《地理信息系统原理》课程学习中加入了案例实践教学，增加了课堂互动性，但在课程整体设计上缺乏对学生的兴趣培养，未能真正提高其解决实际问题的能力。在课程教学的培养目标的设计上缺乏细化，对学生课外学习的引导明显不足，导致其学习形式层次单一；课程教学方法缺乏兴趣引导，未能充分调动学生学习的积极性，以致学生不能很好地使用相关的教学资源和网络教学平台来进行自主学习。

二、建设基于CDIO工程教育模式的多源《地理信息系统原理》教学资源

针对笔者所在院系目前《地理信息系统原理》教学存在的主要问题，课程组将借鉴CDIO工程教育模式，以任务驱动、项目引导的教学方法为理念，细化课程知识体系中每一部分的培养目标，通过具体项目来引导，以孕育、设计、实施、动作为一个完整的过程进行教学，从而提高学生的学习兴趣，引导学生充分利用教学资源及网络教学平台进行自主学习，培养学生的实际能手能力，提高其解决实际问题的能力。

其首要目标就是要构建多源的教学资源。对教学资源进行一体化教学设计，将各种教学资源相互配合、相互补充，注重教学资源的实用性，尽量提供优质的教学资源，发挥整体优势以满足学生需求。在网络教学平台的教学资源建设上，根据学生的具体需求，对课程网站的栏目划分和资源存储进行科学合理的归类，以方便学生检索、查询和学习。对课程网站中教学资源、教学材料和个人资源等部分进行细化，不仅仅按教学章节提供相关学习资料，而且增加以不同的专题内容为主、以不同层次和应用方向的工程项目为导向的知识模块，多层次、多角度构建学生的自主学习资源。

在繼承传统教学资源的基础上，发展新型教学资源，细化课程每个章节的核心知识点、难点和重点，如空间数据抽象、空间数据模型、栅格数据叠加分析等知识点。采用微课方式，围绕某个知识点或教学环节开展简短、完整的教学活动，录制微课视频，让学生可以在空余时间对自己感兴趣的内容进行自主学习。发动学生积极参与教育教学资源的开发，在教学资源网站上开设“学生园区”，将他们制作的优秀课件、动画、视频、实践项目、3S竞赛项目等，分类整理为教学资源，以增加教学资源的活力。

此外，在课程资源的建设上，除了要以工程项目为导向，还应注重课程特色、专业特色、资源特色，通过不同的学习专题方式构建特色教学资源，把基本原理与具体特色应用结合起来。同时，还应注重对教师课程网站资源建设能力的培养，增强教师应用现代教育技术的主动性和自觉性，通过课程组教师之间的分工协作和相互交流，构建出丰富且适用性强的教学资源库。

三、建设交互性好、体验感强的网络教学平台

针对目前学生在课程网站上仅进行被动学习的现象，探索对网络教学平台建设的改革，通过多样化和多角度的学习方式以调动学生自主学习的热情。目前《地理信息系统原理》课程网站学习活动主要是“单向”的活动，除了课堂互动，教师很少通过网络与学生进行交流。针对这一现象，可通过增加网络平台交互环节，鼓励学生结合实际，恰当地表达自己对GIS基本知识的理解和运用，教师通过网络教学平台及时回复和平等交流。可以通过授课老师的引导、激励等方式培养同学自主学习的习惯，如根据专题学习情况、学习笔记、学习提的问题、回帖数量、质量等进行评分，计入课程平时成绩；增加交互性学习专题、作业等，利用向导式的学习方式，让学生必须通过回答问题才能进入下一步学习等方式，养成学生自主学习的习惯。在目前网络教学平台师生及时交互功能较弱的情况下，也可通过其他即时通讯软件，如QQ、MSN等方式，建立课程学习群或讨论组，搭建师生之间及时交流和沟通的渠道，并在各种交流对话中，通过资源网址链接方式引导学生通过网络教学平台进行交流和学习。

此外，还可在课程网站平台开设“课程讨论”和“问题答疑”专区，根据目前GIS技术热点、GIS应用热点、课堂讲授中的难点，或是师生自己关注的与课程相关的问题等发表新话题，让同学们积极参与，通过话题讨论、交流，达到深刻理解问题的目的，同时也培养自由、平等交流的学术氛围，调动学生学习积极性，增强师生在网络教学平台上的互动。通过网络教学平台可以灵活地对学生学习进行评价，充分肯定其在学习和解决实际问题过程中所表现出的能力，培养其创新精神和自主学习热情。通过开辟“课程问卷”专区和对网络平台的各种统计，及时评价课程网站的使用效果，分析不足，收集学生反馈意见或建议，更新和优化教学资源，不断完善课程网站平台。

通过对笔者所在院系《地理信息系统原理》网络教学平台的改进，每学期访问达到2.6万人次，提升了网络教学平台的吸引力。

四、设计与教学资源和网络教学平台相匹配的教学理念

由以教师教学为中心、教师来安排和组织学习，向以教师课堂教学与学生课下自主学习相结合的设计理念转变，借鉴CDIO工程教学模式，对课程教学模式进行一体化设计，以任务驱动、项目引导为教学方法，向学生提供多角度的学习方式，引导其利用多源的教学资源进行自主的兴趣学习。

课程学习开始，让学生明确本课程学习的要求、目标和考核标准，对于具体的知识点，以具体应用实例作为引导，剖析其实现的基本原理，引导学生培养分析和解决实际问题的能力。为课程学习布置具体实际项目，如地质灾害评估及预警、农业气候区划等具体应用课题，让学生明确项目最终目的，在理论知识点的学习后，将其应用到实际项目的相关部分；划分课程项目小组的时间项目任务并提交报告，以增强其实际动手能力和团队协作能力。针对学生水平的差异和兴趣方向的不同，对课程作业、任务以及课程项目设计划分不同的层次，提供多元且灵活的学习方式，如划分基础性作业、增强性作业、应用性作业和开发性作业等不同类型，让学生根据自身情况和要求选择完成，增强其自主学习的积极性和创新性。让整个教学模式都以项目设计为核心，对教学资源、网络教学平台和教学方法进行一体化设计，形成一个互相融合、互相影响的有机整体，从而制定出符合专业特色的工程教育模式。

五、结论

传统的教育资源和缺乏互动的教育模式，早已不能满足现代高等教育的教育要求。本文以CDIO工程教育模式理念为基础，从一体化的设计原则出发，针对《地理信息系统原理》课程教学资源的构建、网络教学平台的建设管理和与之相匹配的教学理念的设计三个方面，提出了教学改革的具体实施建议，期望能在相关的学科基础课程和专业课程的教学改革中起到了借鉴作用。具体的改革实施建议有待在后续的实际应用研究中检验和完善。

参考文献：

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[2]王海瑞，李亚，张智斌，欧阳鑫.基于CDIO的《计算机组成原理》教学改革探讨与实践[J].教育教学论坛，2011，（30）：21-22.