项目驱动教学法在地理信息系统课程中的应用评价

2019-01-05刘常瑜黄木易解华明

测绘工程 2019年1期

赵强，刘常瑜，黄木易，解华明

(安徽建筑大学，安徽合肥 230601)

地理信息系统(Geographic Information System )简称GIS，是在计算机软硬件支持下，以空间地理数据为数据源，以计算机编程为平台，综合处理和分析具有空间内涵地理数据的空间信息系统。地理信息系统自20世纪60年代兴起以来，为各学科提供了规划、管理、决策及研究的平台。近年来，GIS作为数字地球的核心学科和基础技术支持，在各个领域广泛开发利用，GIS人才的培养和需求也迫在眉睫，教育部对地理信息相关专业的发展高度重视，越来越多的高校设置了地理信息科学专业，培养专业的GIS人才，作为专业必修课的GIS课堂教学质量提升应当受到格外重视[1]。

传统的地理信息系统教学主要以理论课讲授为主，偏重知识教育，缺乏启发性和交流性的教学模式，最多结合零散的实验课教学。教学形式相对枯燥无味，很难提起学生的兴趣，使得学生难以具备独立性和创造性的学习，无法挖掘学生的潜力[2]，对于地理信息学科的发展也产生了相应的阻碍作用。我国近些年提出基础教育改革要积极发动学生的自主创新能力和实践操作能力，而地理信息学科的快速发展也要求高校在GIS专业人才的培养中，更多的注重理论与实践教学相结合，实践教学与实用性教学相结合[3]。采用项目驱动教学法进行地理信息系统课程教学是将课堂知识与实际操作相结合，以目标和问题为导向的新型教学方式，对于调动学生的积极性，提高学习的能动性具有良好的效果。

项目驱动教学法是以问题为引导，以解决问题为目标来维持学生学习的自主性，从问题出发，以工程实例单元为载体，结合“读、想、解、用”的教学模式，通过对典型工程问题的解决，让学生带着具体的学习任务，将整个工程实例进行解剖，引导学生由简到繁、由易到难，一步一步、循序渐进地完成整个项目，接触到解决工程实例的每一个过程，对培养学生分析问题和解决问题的能力有很大的提升[4]。同时，实践证明，项目教学法在GIS课程教学中可以举一反三，取得不错的效果。

1 项目驱动教学法的特点及应用

项目驱动教学模式英文全称是Project-based Learning,简称PBL[5]，又称项目教学法，具体是以教师所要进行的项目为主线，教师将项目解剖成若干个要完成的问题，以完成任务的形式交给学生，学生根据自己的知识体系，按照项目需要完成的要求，进行信息收集、项目决策、制定项目计划、具体成果展示、项目完成度评估等过程[6]。项目教学法也可以将学生划分成多个小组，按照项目的任务要求，通过小组的协调，学生共同制定相应的实施计划，在项目教学的过程中，更多的是发挥学生的自主学习能力和协作能力，而教师在整个项目教学的实施中仅仅起指导作用和辅助作用。

2 项目教学法在GIS课程教学中的实施

2.1 项目设计

项目设计是项目教学法中最关键和重要的环节[7]，所设计的项目要尽可能包含GIS课程中各个章节的主要知识点，同时，要给学生设计合理的切入点，最终使得这些片段化的知识点可以串联起来，形成一个完整的项目。项目驱动教学法在地理信息系统课程教学中的应用流程如图1所示，总体而言，所设计的项目既要有价值，也要具有较高的探索性，同时要具有一定的开放性。例如，大学生日常生活在大学校园，对校园内的位置信息普遍熟悉，这些信息多是涉及与空间位置和数据属性等相关的GIS课程教学内容，因此，可以根据学生所处的校园环境，设置校园规划、道路路线、教室上课信息编排等包含空间数据结构的一些项目。如通过设计项目“安徽建筑大学校园垃圾箱优化分布”，让学生参与到项目中，通过项目实践训练，基于垃圾分类便捷收集的目的，学生在校园电子地图上标注垃圾箱位置和属性信息，结合园区人口密度和园区使用功能，进行空间分析，优化配置垃圾箱。最终通过项目设计，让学生掌握空间数据结构以及空间分析原理和方法的相关知识。

图1 项目驱动教学法参与GIS教学过程流程

2.2 项目介绍和任务布置

项目介绍的过程是教师为学生讲解项目原理和预期成果的过程，通过介绍项目实施任务的相关背景，引出相应的需要完成的子任务，可以让学生清楚地了解项目的作用、项目实施的方法以及预计成果[8]。

对于项目任务的布置，目前应用较为广泛的有“迭代增量式”和“瀑布模型”的方法，在本研究中，采用“迭代增量式”的方法，对项目任务分层布置，分步实施。首先将学生分为4～6人的若干小组，在分组的过程中，要充分考虑各小组内学生的学习能力，不论是知识结构体系、性格特点，还是知识接受能力等方面，均要做到均衡化，使小组内形成优势互补，以保证持续实训项目的完成和实施。同时，教师要根据项目各层次的难易程度，协助学生选择项目，做到物尽其用。

以校园地理信息系统实训项目为例，学生在进行项目实施的过程中，需要完成以下项目：①数据采集、软件安装；②数据预处理，空间数据库的建立；③地理信息插入、地图建立；④空间数据分析模块的实现；⑤专题图展示完成；⑥路径模块和三维导航模块编程实现；⑦系统测试完成。

2.3 学习与项目实施

实习与项目实施是项目选择后进入的具体实施阶段，在这个阶段，学生以“程序开发者”的角色进入项目[9]，首先按照需求，制定文档，将需求具体化，进行需求分析，对数据进行收集，处理数据，这个阶段，教师的主要职责是给学生提供必要的条件和技术支持，例如：数据、建立的分析模型、软件开发的相关知识等。在项目实施的过程中，也要进行阶段小结和交流，各小组要定时汇报项目的进度、阶段性困难，这样不仅可以发现问题、解决问题，还可以在交流中相互借鉴、相互学习，寻找最合理和便捷的方法，提高学生的创新能力。

2.4 成果提交与评价

成果提交与评价是在项目完成之后，通过各个项目小组对自己成果的可视化展示进行交流。讨论存在的问题，对于项目的完成度进行评价，评价该模块是否达到预期的效果，同时，总结在本项目设计的过程中存在的优缺点及未能解决的问题，为之后的研究提供思路。最后，完成相应的项目检验报告，对项目检验报告中的文字、格式等要有严格的要求，写出详细的操作说明书，在项目报告的撰写过程中，加深对整个项目的理解。

教师在学生项目总结的过程中，要多听取学生的思路，鼓励学生大胆创新，通过提高学生的主观能动性，提高地理信息系统课程学习的效率，提高学生的实践操作能力和综合素质。

3 项目教学法实施评价

通过项目驱动教学法的实施，可以明显看出学生学习的主观能动性和兴趣性有所提高，教学效率提高。

3.1 教师作用的改变

在项目驱动教学法实施的过程中，教师由原来的单一的知识传授者转变为对学生创新性学习的引导者[10]，引导学生自主学习，教师不仅可以通过项目实施学习检验学生理论课学习的结果，更多的是可以锻炼学生将知识与实践操作结合的能力，不仅可以提高学生的创新能力，也可以提升学生之间的团队协作能力，这对于学生今后的就业道路有很大的帮助。传统的教学方法中，教师完全单一的制定着学习计划，学习方案，甚至还要被动地按照相关部门规定的规范去制定，而基于项目驱动法的教学方法，可以充分调动教师的主动性，让教师根据课程的特点、地区的特色来制定授课内容和方法，如课堂内容的取舍与重点章节的提炼。同时，项目教学法也在很大程度上改变了教师与学生的关系，教师不再是知识的唯一权威者，更多的是走下讲台，与学生共同探讨、共同进步。

以安徽建筑大学地理信息科学专业为例，通过学评教的方式对教师教学实践性进行评价。从表1和图2可以看出，2013年到2017年间，学生参与项目的数量随着项目数量的增加而增加，同时，学生对于教师课堂学习评教的分数也逐年增加。这说明，项目教学法对于学生而言，学到了更具有实践性的知识，学生对教师教学的满意度也增加。

表1 学生参与项目数与学生评教分数统计

图2 项目参与及学生评教分数相关分析

3.2 学生学习模式的改变

项目驱动法的教学模式，使得学生在学习中的身份由客体向主体转变[11]，在这种教学模式下，学生可以根据自己的特长和兴趣，选择相应的项目分组，根据自己的思维方式去解决相应的问题，从数据收集到最后的报告撰写，几乎都是学生自己完成，这样的学习方式，可以使学生掌握到如何学习，怎样做事做人，对于促进他们的全面发展很有意义。同时，事实证明，拥有完整的项目经历，对学生就业有很大的帮助。

3.3 教学成果检验方式的改变

传统的教学评价中，只注重学生的学习成绩，基本忽略了其他方面，而项目驱动教学法下对于教学成果的检验形式多样化，不仅可以通过项目成果来体现，还要评价学生在项目实施过程中发现问题、解决问题的能力，学生创新能力和团队合作能力等，而这些对于学生成为一名优秀的GIS专业人才是必不可少的。

以安徽建筑大学地理信息科学专业为例，通过学生就业统计对项目教学法的可用性进行评价。由表2和图3可以看出，安徽建筑大学地理信息科学专业，2012年至2017年，参加项目的人数逐年增加，在就业方面，在校期间参加过项目实训的学生就业率均高于专业就业率，这表明，项目驱动教学法对于学生就业来说，具有明显的正向作用。