CDIO-CBE 理念下的“地理信息系统”课程教学改革研究

王 艳 满忠水

（[1]枣庄学院旅游与资源环境学院 山东·枣庄 277160；[2]枣庄学院机电工程学院 山东·枣庄 277160）

0 引言

随着GIS 产业的迅猛发展，相关企业对具有复合型、创新型的GIS 高级专业人才的需求越来越大。因此，高校GIS 人才培养目标应着眼于人才市场的供需状况，顺应GIS人才多元化的发展格局，以培养复合型、创新型人才为主。[1,2]GIS课程是一门实践性较强的课程，实践教学对于理解和巩固地理信息系统理论知识、提高动手操作能力以及观察分析问题的能力具有重要的作用。[3,4]但是，地理信息专业人才培养存在教学内容落后于技术发展的问题，教学中重理论、轻实践，实践偏离实际，学生教育缺乏因材施教，教学方法忽略学生创新、科学思维、分析和解决实际问题等能力的培养。

CDIO的理念是让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程的理论、技术与经验，是以工程项目设计作为导向并以工程能力培养作为目标的工程教育模式。[5,6]CBE(能力本位教育)在本质上是以学生的能力培养作为中心的教育模式，尤其强调学生“做中学”，并通过学生在相关的技能或者活动上的表现来评价教学及学习效果。[7]

本研究以地理信息系统原理课程教学环节的改革为出发点，基于复合型、创新型人才的培养目标，分析目前地理信息系统原理课程在教学中存在的问题，提出了融合CDIO-CBE 理念的教学内容、教学手段及考试模式等方面的改革。

1 课程教学存在的问题

目前学校地理信息科学专业地理信息系统原理课程教学存在的问题主要有两个方面：一是对实践课没有足够的重视，学生在GIS 应用中所具有的实践应用能力和创新能力都比较弱。[8]GIS 原理课程其实是一门实践性与技术性很强的课程，加强对学生实践能力、创新能力的培养，对于培养符合经济建设与社会发展的高级GIS 人才来说具有很重要的意义。二是教学实验内容比较单一陈旧，通常实验内容的更新缓慢，跟不上新应用新技术的发展，如今计算机及信息技术发展速度非常迅猛，有关知识体系更新快速，学生对于已经落伍的技术应用没有很大兴趣，同时也没有更多的选择机会提供给学生，从而造成许多学生对实验缺乏热情与兴趣，对学生个体特长的发挥势必造成一定的影响，教学效果也不会理想。[9]

2 改革措施

2.1 授课内容改进

本课程主要包括GIS 基本理论知识及实践操作。由于GIS课程是门特别典型的交叉性学科，涉及计算机、数学、地理、测绘的内容较多，原理较难，所以尽可能的把授课内容深入浅出、简化易懂。GIS 课程是一门实践性与技术性很强的课程，应加大实践操作部分的内容，在实践操作中把GIS基本知识点融入其中，并以教学项目的方式对教学内容进行整合, 从而可以提高学生的学习兴趣。在实践操作课中所设计的教学项目内容要新颖丰富且多样化。教学项目要随着实际应用及时的更新并且贴近实际生活，最好选择与我们的生活紧密相关的综合实验题目,笔者在上实验课时给出的题目如“GIS 在生态饭店规划中的应用”“智慧校园漫游系统”“枣庄市房价空间分析”等项目，学生可以根据自己的兴趣爱好选择相关的实验题目，以4位或者5 位学生自由组合协同完成选定的实验题目。

从实施效果来看，学生对这些较为贴近生活实际的丰富新颖且多样化的实验题目兴趣非常浓厚，并能够根据自身的爱好和特长选择较为适合自己的实验题目，极大激发了学生学习的积极性与主动性，并给学生提供了一个自由施展他们创造性的空间，同时也培养了学生的组织合作能力及交流创新能力。

2.2 授课方式改进

在基本知识的教学中, 注重授课方式的改进，把多媒体教学、融合式教学、启发式教学等教学方式融入到教学中，采用多媒体教学方法可以直观明了、生动形象地展示教学内容，也可以将相关的工程实践及科研成果以示例、动画的形式演示给学生看，大大增加了课堂教学的信息量。例如在讲解GIS 制作三维图时，可以把已经制作完的三维图展示出来，以激发学生的热情与兴趣，然后再将制作过程逐一讲解。教学中可以把GPS、RS、VR 技术引入到GIS 的教学中，教学生怎样结合地理定位、数字图像处理把问题进行综合分析，得到比较精确的分析结果。这样不仅拓宽了学生的知识面，而且还提高了他们分析问题的能力。

在教学时经常以启发式教学为主，尤其是理论知识的讲解，如教师可以先举出一些与生活息息相关的具体实例提出问题，启发学生去思考，然后经过一定的抽象总结得出一定的结论。这样不仅加深学生对理论知识的理解，而且记忆深刻，更有利于把理论知识运用到实际应用中，培养了学生融会贯通的灵活性，极大地提高了学生学习GIS 的热情。如在讲授缓冲区分析和叠加分析内容时，通过启发式教学方式进行开展，先举出枣庄市区道路噪声污染、空气污染等具体实例，针对实例提出如何确定道路噪声污染、空气污染影响范围而让学生展开激烈的讨论，不仅调动了学生学习的积极性，而且还极大的激发了他们的学习兴趣，获得了很好的教学效果，从而培养了学生的创新意识和创新能力。

2.3 考试模式改进

“地理信息系统原理”课程是一门实践性很强的课程，传统考试模式比较注重理论知识的考查，学生对理论知识的学习又缺乏兴趣，故本研究着重突出了实验操作在“地理信息系统原理”课程考核中的重要性，实验操作部分占期末总成绩的40%。理论部分（笔试）占期末总成绩的50%；平时成绩占10%，包括出勤、作业，测验，课堂表现。在近几年的GIS 实验教学改革中，最终的实验考核成绩是依据学生的基础实验和综合实验的实验报告、设计的完成情况及现场答辩综合完成。最终成绩能够真实反映出学生理论知识的掌握程度及实际操作能力。从而调动了学生的主观能动性，培养了学生的创新思维意识和能力。

2.4 初步取得的成果

把以上“地理信息系统原理”课程的改进运用到了实践，学生上本课程的积极性很高，尤其是上机操作准备的特别充分，当提前将实验题目给他们之后，学生主动组成项目组分头进行信息、素材的收集，每个环节都投入了很多的时间和精力。如综合实验题目“GIS在城市绿地规划中的应用—以枣庄市市中区为例”学生利用周末专门到枣庄市市中区进行了信息收集，拍了很多照片作为实验素材，根据收集的数据分析了该市区的地形、人口分布、建筑分布、交通、土地类型、社会经济等情况，GIS操作中进行了缓冲区分析、网络分析、叠合分析等操作，完成了详细完整的实验报告。“二手房房价空间分布”的综合实验中，学生利用python 语言编辑爬虫程序下载枣庄市二手房信息并对其进行空间分析。

3 结语

基于CDIO-CBE 工程教育模式的地理信息系统课程教学方法，是针对传统教学模式的重大探索和实践。根据教学需要及时调整课程内容、教学方式与考试方式，学生在项目组织、设计和实施过程之中，不仅提高了学生综合应用相关知识的能力，而且培养了学生严谨的科学态度及作风，锻炼并培养了团队合作和沟通能力，激发了学生的创新思维，使学生的课程知识结构体系更加完整，更具工程意识与素养，能够更好地适应社会对复合型、创新型人才的需求。