地理信息科学专业“数字地球”课程角色互换教学模式初探

朱磊+姜小三

【摘要】数字地球是地理信息科学专业的一门专业选修课程，注重学生对地球信息科学理论、方法和综合应用的掌握，并了解学科发展前沿与热点，但以往的教学和考核方式没能很好地激发学生自主学习的热情。本研究在分析课程特点和教学现状的基础上，将角色互换教学模式引入到实际教学中，基于学习小组构建了“学生讲、学生问、教师评”的实践教学模式，是提高学生学习主动性及培养团队意识的一次探索，取得了较好的效果。

【关键词】地理信息科学 数字地球 角色互换 教学模式

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）08-0201-02

一、《数字地球》课程特点及教学现状

地理信息科学（GIS）是一门交叉学科，具有较高的技术性和实践性，已在城市规划管理、交通运输、测绘、环保、农业等领域发挥了重要作用，取得了良好的经济效益和社会效益[1-3]。新疆农业大学GIS本科专业开设于2007年，专业课程主要包括专业基础课、专业必修课、专业选修课等30余门，其中，《数字地球》课程作为专业选修课，安排在该专业本科四年级上学期。

数字地球技术系统是由获取数据的遥感、遥测、计算机技术系统和传输数据的互联网、万维网以及处理、存储、分析数据的地理信息系统等三大系统组成[4]。该课程涉及系统科学、计算机科学、地学等多个领域，涵盖了GIS、RS、GPS、通信、互联网、虚拟现实和数据库系统等多种技术，其应用的许多理论、技术和方法还在不断地完善。该课程目的在于使学生对于数字地球的创建过程、应用思路及涉及到的技术方法有一个比较完整的了解，并拓展学生的视野，为日后从事相关领域的研究和工作打下一定的基础，扩大就业的广度。

以往的课程教学安排基本以教师讲授为主，而教材时效性不强，授课多集中在对概念、理论的阐述或对传统应用案例的讲解，学生学习积极性不高。此外，四年级学生面临毕业设计、就业等事物，精力难免分散，对课程的关注度较低。

二、角色互换模式

实践教学模式创新是教师提高教学质量，激发学生学习兴趣的重要途径[5]。针对上述问题，我们在教学内容、教学方法、评估体系等方面进行了一些调整，提出了“角色互换教学模式”。

1.教学材料、内容设置调整

目前，市面上数字地球的教材以承继成、郭华东等编著的《数字地球导论》（第二版，北京：科学出版社，2010）和冯学智、都金康等编著的《数字地球导论》（北京：商务印刷馆，2004）为代表，各教材大纲相近，内容详略有所偏重。本课程选择冯学智等编著的《数字地球导论》作为基础教材，同时推荐其它多部参考书。但由于该课程涉及的遥感、地理信息系统、数据库、空间信息技术等领域更新较快，仅从教材中难以让学生接触到领域前沿。因此，推荐并要求学生借助校园数字图书馆，在文献数据库内（中国知网、Web of Science等）查阅国内外最新的、高水平的科研论文，并鼓励有能力的学生查阅英文文献。这样，使学生在巩固书本知识的同时能够了解到本课程相关研究的最新进展，达到激发学习兴趣、拓展科学视野和扩大就业面的目的。

课程共计34学时，内容包括“数字地球”的概念与组成、相关理论技术及地球信息的描述与表达、获取与采集、存储与管理、传输与共享、分析与建模、创建与应用等。其中大部分内容学生在大一至大三已学习或接触过，可以看作是对专业知识的一次系统性梳理，同时让学生了解其在全球、区域等宏观尺度上的框架及应用。传统教学方法，均由教师进行课堂讲授，期末学生以提交报告论文的形式进行考核。该模式没有激发学生主动学习的积极性，没能很好地达到教学目的，教学效果有待提高。针对此问题，我们对教学方式进行了调整，重新分配了课时，共计拿出10-15个学时进行教学角色互换模式的探索。

2.学生讲、学生问、教师评

由于总课时有限，根据班级人数将学生按2-3人分组，各组在“数字地球”的大范围内自主选题，课下查阅资料、制作PPT、撰写专题报。选题时，引导学生尽量避开教材已出现过的基本性的概念、通识性的方法和普及性的应用等内容，尽量选择与主题相关的、最新、最热的前沿领域作为题目。每节课预留30分钟时间，学生走上讲台，用10-15分钟讲解一个专题报告，余下的15-20分钟由其他学生和老师提问、点评。此过程模拟本科毕业答辩流程，台上学生讲完后，台下学生提问，台上回答，一问一答，有问有答。听的同学要边听边想，从报告内容、表达方式、汇报效果等方面提出问题和建议。这种学生之间的互相展示、互相学习、共同进步的模式充分调动了学生的积极性，确保学生能够认真准备、认真聆听、认真思考、认真总结。教师在整个过程中也扮演听众的角色，对台上和台下学生的讲解和问答能力均进行评估，并计入平时成绩，最后对整场报告进行点评。

3.考核评价方法多元化

该课程的主要目的是让学生对所学的专业知识，了解其在全球尺度各领域的应用及未来的研究方向，因此以往仅写一篇期末的考核方式显得有些片面，学生有时为了应付可能会利用网络资源随意攒出一篇文章。这将无法对学生的学习过程进行考核，不能正确评估教学效果。鉴于此，我们对考核方式进行了调整，即学生总成绩由以下几部分构成：PPT报告（占30%）、课堂提问（占20%）、期末专题报告（占30%）和考勤及课堂纪律占（20%）。为了防止小组中个别学生偷懒、不参与的现象，制定了如下规则：①每组的2-3名学生，课堂随机确定汇报人，如选中的第一汇报人因不熟悉内容或其它原因无法汇报，则该组的评价起评分从1.0降为0.8，以此类推。这样可以确保在课下收集整理资料、准备汇报内容时，每位组员都能积极参与，学生不会因为自己的不努力影响同组其他同学的成绩。②问答环节中，台下同学的问题是针对整个小组，而不是汇报人个人，因此组内的同学都必须认真准备，积极作答。③最终的PPT报告成绩评定是以小组为单位给出，因此每位组员会尽力表现，不想自己成为小组的短板，拉低整体成绩，进而主动学习。endprint

三、实施效果及阶段性总结

经过多轮的教学实践，该方法较好地激发了学生热情，提高了学习效率。该模式将新颖的专业知识引入课堂，所有学生，包括教师，都是受益者。从该模式的实施结果看，学生基本按照要求选择了数字地球领域的前沿热点，每堂课都有新概念、新知识，学生准备认真、充分，问答环节总体运转良好。学生结合自身兴趣，自主选择了专业前沿领域，如“无人机在对地观测中的应用”、“谷歌眼镜的结构及运用”、“图形技术的发展及其与GIS、虚拟现实的结合”、“3S技术在智能交通系统中的应用分析”等等。学生基本了解了专业汇报的流程及要点，掌握了幻灯片制作与展示的技术，锻炼了面向听众讲述的能力，综合素质得到提升。

教师在本模式中教师的点评内容包括专题报告的内容、形式和效果等部分。多组学生报告完后，教师对学生容易出现的共性问题进行归纳、总结，做出提示，避免在毕业答辩中重复犯错。目前，学生总结出一些易犯的共性错误和不足：

（1）题目与内容不符

主要表现为“题目大、内容小”和“题目小、内容大”两方面，这也是毕业论文中学生常出现的问题之一。

（2）内容过于简单、缺乏逻辑性

部分小组准备内容较少，没有充分利用给定的时间，个别小组3-5分钟就结束报告，对所讲内容仅停留在概念上，较为浅显。

（3）PPT制作水平有待提高

前几组报告中暴露出的问题较多，如PPT背景过于花哨，与文字混为一体；字体、字号等格式不规范；大段的文字较多，图片、表格较少；过度地运用动态效果；等等。

（4）语言表达能力不足

个别学生汇报时，声音较小，语速过快，整个过程眼睛基本不离开屏幕，缺少与台下同学的互动，汇报效果大打折扣。还有学生面对提问环节显得准备不足，缺少回答技巧和应对措施。

问题的暴露有助于学生发现自身的不足，通过教师及时的指出问题，学生会在今后的学习、工作（包括毕业论文撰写）中尽量避免。此外，学生经过该模式的锻炼，培养了较好的团队协作意识。从选题到汇报，各组成员均需共同商议，协作完成，学会了如何分工、如何集成，如何表达和展示，学生对该教学模式表现出较高的热情。

四、结语

数字地球是地理信息科学专业的一门专业选修课程，为了激发学生学习积极性，提高课程的，我们对课程内容、授课方式和考核体系进行了一些尝试性的调整，并将角色互换教学模式引入到实际教学中，取得了较好的效果。该模式是对课堂实践教学的一次有益探索，今后，需要教师进一步改进和创新实践教学思路与模式，深入思考教与学的内在联系，以达到激发学生兴趣，提高教学质量的最终目标

参考文献

[1]朱磊.地理信息系统专业“五位一体”实践教学系统构建[J].教育教学论坛，2012，31：167-169.

[2]朱磊.浅析地理信息系统专业本科生创新能力的培养[J].2014，4：154-155.

[3]宋超智.地理信息产业发展与产业园建设[J].地理信息世界，2013，20（1）：14-17.

[4]徐健.基于数字地球技术的地理研究性学习模式探究[J].中国成人教育，2011，23：184-185.

[5]朱长明.数字地球在自然地理教学中的应用实践与探讨[J].科技创新导报，2015，7：118-119.endprint