慕课理念下的“四维项目驱动”GIS专业教学模式探讨

杨宁　陈婷　赵学钦　丁明涛

摘要：针对地理信息科学专业程序设计课程教学中存在的问题，文章提出引入基于MOOC理念的“四维项目驱动”教学法，即引入“四维”项目型教学内容、以学生为主体的教学形式及注重过程管理，结合自发答辩与评价的考核方式，最后介绍教学效果并提出进一步改进的方法。

关键词：MOOC；四维项目驱动；GIS专业教学；教学评价

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编號：1674-9324（2016）37-0174-02

随着Web2.0时代的到来，新型MOOC教学模式是实现教育的公平性，同时达到个体的终身教育与个性化教育的重要方式。传统教学中“项目驱动”模式[1]为通过项目的设计、协作与开发，使学生获得成功的体验，培养理论与实践的综合应用与分析能力真正全面提高学生综合职业素质。将MOOC教学[2]模式结合成熟的“四维项目驱动”教学方式是本文探讨的重点。GIS专业程序设计的教学方式改革也得到学校支持，依托清华“学堂在线”平台，启动了MOOC（慕课）/混合式教学改革试点班项目。

一、目前GIS程序设计课程教学中的问题

《C#程序设计》涉及GIS专业开发基础，知识点多、更新快，在常规教学内容的安排上没有相对固定的模式。目前，GIS专业的开发课程《C#程序设计》主要采用2种教学内容[3-4]：（1）传统的教学模式，老师课堂上讲解知识点，学生实验课做实验。教学进度按部就班，循序渐进。这种模式不适合于目前GIS专业程序设计课时较少，后续专题地理信息系统开发难度大等特点；（2）过于注重项目设计与实践，缺乏对程序设计本质的理解，很容易使学生陷入对操作命令的记忆，知其然而不知其所以然的误区。

目前的教学形式仍以教师为主，课程内容与结果相对固定，虽然有利于把握课程讲解进度，及时了解学生反馈，适时进行指导，但因为课时有限其项目实现过程与成果简单，不能激发学生的探索积极性。并且现在网络技术的发展，学生很容易在网络上找到相近的实验过程与结论，其课题设计报告复制后稍作修改便算完成。甚至也有部分学生以模仿与抄袭的方式完成课题设计。这与教学初衷大相径庭，达不到课程设计的预期要求，学生很容易产生依赖性和惰性。对应的考核方式也较为简单，学生考勤记录较全、设计结果基本正确、完成相应的课程设计报告就算合格。这些考核方式容易导致学生为了考核而学习，严重影响了学生的主观能动性，其课程教学效果会受到很大的影响。

二、面向MOOC的“四维项目驱动”教学模式

1.MOOC理念引入。目前各位专业程序设计的课程教学内容具有较高相似度，再加上现有成熟的网络技术与丰富的慕课内容，保证了理论知识以及技术更新的时效性。教师在慕课（MOOC）平台下对开发课设计，把开放优质教育资源和MOOC纳入教学改革发展战略中，进行有计划分步骤地尝试和探索。基于MOOC平台的数字课程作为一种深受学习者欢迎的教学资源形式，在国内外已备受教师、学生欢迎，究其原因，微课是在建构主义方法指导下、以在线学习或移动学习手段的教学形式，是把课堂教学精华制成视频片段，再以学生喜闻乐见的方式呈现出来，因此具有强大的生命力。

结合到现在新兴的数字微课理念，以视频为主要载体，围绕某个知识点或技能点开展的直接切入核心教学点，短小精悍、引人入胜、效果凸显的视频课程。微课含有明确的教学目标，充分体现具有教育特色的一体的教学模式。在推动高等院校数字教学资源水平和教学质量，提升教师教学能力，熟练掌握、运用、整合、创新现有优质资源，探索创新教学模式与方法，创建个人优秀教学资源空间，提高实践教学能力方面，微课将成为重要教学资源，同时为实施翻转课堂教学改革，提供不可或缺的前置学习资源。

2.项目驱动型教育模式。“四维项目驱动”教学模式核心是“四维”及在项目驱动的基础上加强过程化管理。“一维”为MOOC课堂学习，学习程序设计基础理论；“二维”为同学间的相互“结对”学习与编程。教师根据学生的意愿，或借助软件随机分组，或由学生自由组合分组，在接下来的课堂教学中，针对授课内容和学生情况适时创设场景，通过分组协作学习给学生创造更多自主探究和思维碰撞的机会，让学生在互动和交流中，共同经历知识的构建过程；“三维”为项目的驱动，设计好小组的项目计划，整个学期的学习过程围绕着项目开展；“四维”为学生小组相互评价体系。项目实施过程是教师和学生共同参与的教育实践活动，师生为完成共同的教学任务产生的师生关系极大地影响着教学的效果。民主、平等的师生关系本身就是最好的教学方法，不仅有利于教学活动的顺利开展和提高教学效率，而且有利于学生主体性作用的发挥。

3.教学环节。程序设计课程是我院地信专业专业方向必修课，通过本课程的学习，使学生了解GIS二次开发的原理、方法、过程和实现技术；掌握应用型GIS从数据生产、数据分析、数据库设计、系统设计、程序实现的全过程。但是学生普遍缺乏相应的程序开发知识背景和算法思想，因而对这门课程缺乏兴趣，有畏难情绪。如何让学生更好地利用计算机去解决专业领域中的问题以及日常事务等问题，培养学生的独立思考能力和实践能力，“四维项目驱动”教学模式在此教学平台上有其践行的可能性。教师首先对命题案例的要求进行大致描述，完成过程以小组讨论会的形式完成，各小组间互相展示自己的项目，互相启发。特别是项目展示会中，负责该项目的学生将自己置身于专业开发团队中，其他组的学生作为用户提出自己的想法和要求。通过课堂上积极的表达与沟通，使学生不再局限于以自身现有知识去理解所学内容，而是通过借鉴他人的经验吸引新知识，可以让学生在不断的质疑和辩论中去共享知识和智慧，发现真理，掌握规律，既增长知识，又发展能力。同时，教师利用项目汇报等机会给学生提供了展示自己学习和思考成果的舞台，并且教师、学生双方即时评价、交流和沟通，教师对学生信任的鼓励，无疑会有利于学生理性认识的深入，使学生在学习、实践的过程中，挖掘自己在GIS专题软件设计方面的潜能，从而大大增强学习的自信心，成为更加孜孜不倦的课程学习者。

从图1中可以看出“四维项目驱动”教学模式，从不同的角度在充分发挥MOOC课自适应教学优势的基础上，做到最优化的过程控制，从四个方面促进学生对知识的掌握，提高自我学习能力。

4.評价模式。相互间的评价体系不仅能促进学生学习的主动性，还能提高学生的竞争意识。特别是在实践教学环节上，以项目为载体培养学生编程能力和团队的组织协调能力。将创新能力培养渗透在课程实践环节的教学中。具体措施是对于各个小组要求完成的项目，由学生小组或根据不同的思想、设计独立完成，课程成绩为理论考试+项目评分+平时成绩得到最终成绩。成绩的分布和分析如下：全班共47人，其中一人缺考，实考人数46人，统计规律如下：

从图表2分析可知，整个区间分布为正态分布符合课程设计要求，同时也说明了理论考试的难度适中。但是从实践分数与理论分数比可以看出，其比值基本上都大于1，说明同学们的实践能力得到了很大的提高，更多的同学注重实践经验。特别是比值大于1.0小于1.2的同学项目实践分数较高，与之对应的成绩分布，说明班级上绝大部分同学通过课程改革取得了较好的效果。但是比值在1.2以上的情况与之对应的成绩，说明这两名同学实践成绩还算可以，但是理论知识掌握不牢，还需要进一步加强理论知识的学习。

通过具体成绩的分析，我们可以看出“四维项目驱动”的教学模式取得了阶段性的成功，值得进一步的研究和推广。

三、结语

C#程序设计作为GIS开发类课程的前期综合实践课程，其教学效果影响着学生对于计算机程序设计的理解深度及应用能力。把新兴的MOOC数字微课结合“四维项目驱动”教学法对原有教学模式进行教学内容、教学形式、考核方式的改进，提高了学习效率，改善了教学效果。可进一步加强设定项目的数量与质量，通过“四维”完善项目内容设计，细化阶段任务，严格的控制项目实施流程，利于理论与实践的紧密结合，并及时更新学习的进度，促进学习的主动性。不断地研究、改革、实施、总结，会使程序设计课程教学更加符合培养理论基础扎实、实践能力强的GIS专业人才的要求。

参考文献：

[1]杨海.体验式教育模式的哲学基础刍议[J].科教纵横，2010，（9）：44-245.

[2]王永固，张庆.MOOC：特征与学习机制[J].教育研究，2014，（9）：72-73.

[3]李旻，陈志国，杜海顺，等.计算机网络专业课程教学改革[J].计算机教育，2010，（17）：48-53.

[4]朱洁，王江平，仝茂海.计算机网络课程设计的项目驱动式教学改革[J].计算机教育，2013，（17）：91-94.