GIS专业项目驱动数学模式设计与应用

梁伟

[摘 要] 高等学校地理信息系统专业人才培养质量与社会需求之间长期存在一定的矛盾。为了提升学生的综合素质特别是创新能力，以陕西师范大学“GIS设计与实现”课程为例，通过在教学实践的基础上，通过文献阅读法、沟通交流法、观察法和问卷调查法，构建了GIS专业项目驱动教学模式。该模式核心从“一个界面、两个对象、三维目标、四个阶段”予以体现，并给出了从项目选题、开展实施到综合评价完整的实施方案和考核评价体系。应用实践证明，该模式强调对学生的知识、能力、态度、情感、素质、成果等学习指标的综合评价，提高了GIS专业的学生综合素质特别是创新能力，对其他专业培养实践型人才有一定的借鉴意义。

[关键词] 项目驱动;教学模式;GIS课程教学

[基金项目] 2017年度陕西省自然科学基金项目“黄土高原典型流域生态水文过程演变规律及其驱动机制研究”（2017JM4011）

[作者简介] 梁 伟（1981—），男，陕西周至人，博士，陕西师范大学地理科学与旅游学院副教授，主要从事遥感生态水文与信息地理学研究。

[中图分类号] G642   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）36-0137-04    [收稿日期] 2021-06-26

一、研究背景

现如今信息化时代实现了多元信息的交互和网络资源的共享，教师和学生获取知识技能的途径更加多样化，传统的以教师为教学中心的教学模式已经不能适应时代发展的需求，培养创新型人才成为从基础教育到高等教育的目标之一。创新型人才培养应重视学生的综合知识应用能力、动手实践能力及自主学习能力，教师不再作为教学环节的主体去直接决定学生的学习内容和方式，而是引导学生主动探索。在这种教学模式下学生成为主体，教师处于主导，引导学生完成一个真实存在的项目、课题或大作业，学生在完成项目的过程中应用知识、掌握技能，进而提升自己。本文提出一种新的GIS项目驱动教学模式，對陕西师范大学2016级、2017级和2018级地理信息科学专业连续三届开展教学改革，采取文献阅读法、观察法、问卷调查法和访谈法等，研究分析项目驱动实施情况，讨论反思项目驱动实施效果，评价新的教学模式对GIS专业本科生教学质量的提升，并期望能被其他专业和课程所借鉴。

二、GIS专业课程教学现状分析

地理信息系统简称GIS（Geographic Information System），是近20年来新兴的一门集地理学、计算机、遥感技术和地图学于一体的交叉学科，主要培养具备地理信息系统与地图学、遥感技术等方面的基本理论与技能，在资源管理、空间规划、城市建设等部门从事与GIS有关的应用研究、技术开发和生产管理等工作的高级专门人才。它是一门应用技术专业，其出现和发展在很大程度上是在应用推动下日趋完善的，地理信息系统本身就是一门多技术、多学科交叉，实践性和理论性紧密结合的学科，既和软件技术开发紧密结合，又需要有极强的动手能力。由此可见GIS学科对教师及学生的实践能力和技术开发水平都提出了非常高的要求。

在我国多所大学的实际教学状况中，大多数院校的GIS专业强调地理信息系统知识的完整性和系统性，侧重讲授知识的科学原理和抽象应用，相比之下，这种教学方式更加适合研究生教学和培养研究型人才[1]。而综合性研究型本科院校的本科生教育，强调培养学生的学习能力和应用能力，传统的教学方法教学效果并不理想。一些高校在课程实践教学中率先开始使用面向专题应用的实践教学模式，突出学生在专题应用情境等实践中学习，强调学生的专业应用技能培养[2]，要求学生必须在GIS实验室中完成一定的研究实验课程，并提供有关于GIS软件等课程供选修。陕西师范大学于2000年开设GIS专业，“GIS设计与实现”是专业的核心骨干课程，为了提高本科生的创新与实践应用能力，在“GIS设计与实现”课程中实施GIS专业项目驱动教学模式，并应用到2016级、2017级和2018级三级教学工作中。

三、项目驱动教学模式设计

（一）项目驱动的概念

项目驱动教学法目前尚无明确的概念界定，它既是一种课程模式，又是一种教学方法，通常是指在教学过程中引入项目案例，师生通过共同实施一个完整的“项目”工作而进行的教学活动[3]。在“项目驱动”教学过程中，学生在教师的引导下，将所学的专业理论知识应用到实际的项目研发中，使学生一直处于主动学习、自主学习、相互学习、积极沟通和不断实践的学习环境中[4]。目前对项目驱动教学模式研究中，鲜有对项目、学生与教师三者间互动模式开展研究，这使得该模式在选题、师生互动、考核评价等诸多方面存在问题。项目驱动应是学生在教师的引导下，选择在自身兴趣意愿范围内难度与自己能力相符的一个项目、课题或大作业，并在教师的指导下独立自主的实施并完成的一种模式方法。基于此，本研究结合地理信息专业的实际，提出以“兴趣引导—合作学习—分享交流—成果展示—多元评价”为一体的项目驱动教学模式。该方法重点培养学生的综合能力，将学习从课堂延伸到生活实际，主张以团队为单位，让学生在学习中实践，在实践中学习。主要包括三个过程，对教师而言是：模式构建、过程调控和评价考核;对学生而言是项目选题、交流协作和成果汇报。

（二）项目驱动教学模式构建

项目驱动教学模式强调以学生为主体、教师为主导，教师和学生构成了“两个研究对象”。但师生并不作为独立的对象而存在，而是通过连续的反馈和调节来完成师生间的交互。在虚拟的“师生交互界面”，学生向教师反馈问题，教师向学生提供指导、帮助、协调和监控，最终实现“知识与技能”“过程与方法”“情感、态度、价值观”的“三维目标”提升。该过程模式可概括为“一个界面、两个对象、三维目标、四个阶段”。具体实施（见图1）分为以下四个阶段。