故事教學(xué)法在GIS專業(yè)“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計與開發(fā)”課堂教學(xué)中的運用

程 鋼，吳志強，楊 杰，盧小平，袁占良

故事教學(xué)法在GIS專業(yè)“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計與開發(fā)”課堂教學(xué)中的運用

程 鋼1，2，吳志強3，楊 杰2，盧小平1，袁占良2

( 1．河南理工大學(xué)礦山空間信息技術(shù)國家測繪地理信息局重點實驗室，河南焦作454000; 2．河南理工大學(xué)測繪與國土信息工程學(xué)院，河南焦作454000; 3．河南理工大學(xué)教務(wù)處，河南焦作454000)

一、引言

“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計與開發(fā)”是非常優(yōu)秀的程序設(shè)計與編碼方法，其在現(xiàn)代計算機科學(xué)與技術(shù)發(fā)展中，具有十分重要的作用與地位。面向?qū)ο罄碚撎N含著深刻的哲學(xué)理念和辯證的思維基礎(chǔ)，具有復(fù)雜、抽象等特點，然究其基本思想?yún)s是源于人對現(xiàn)實世界的認知和思維基礎(chǔ)。如何將復(fù)雜的理論與學(xué)生的認知習(xí)慣進行對接，是該課程教學(xué)的關(guān)鍵。建構(gòu)主義提倡將抽象知識過渡到淺顯易懂的事物上，通過設(shè)置學(xué)生熟悉的情境完成知識的遷移。故事教學(xué)法將抽象理論故事化，以故事作為具體情境和載體進行知識傳播，既能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又有利于學(xué)生對于知識的理解和掌握，是一種深入淺出的教學(xué)方法。故事教學(xué)法應(yīng)用頗為廣泛，最為常見的是在啟蒙教育和初級教育階段利用故事吸引學(xué)生的注意力，進行語言類課程、地理課程等教學(xué)［1-3］。在高校課題教學(xué)中，故事教學(xué)法作為情境教學(xué)的主要手段也有所體現(xiàn)［4-6］。本文作為2014年度河南省高等教育教學(xué)改革研究項目——基于核心競爭力理論的普通院校GIS本科專業(yè)綜合改革研究與實踐的研究內(nèi)容，針對面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計與開發(fā)課程的特點，結(jié)合對測繪工程和地理信息科學(xué)專業(yè)實際授課經(jīng)驗，對故事教學(xué)法在該課程中的運用進行探討。

二、故事教學(xué)法的內(nèi)涵

故事教學(xué)法總體來講可以分為兩大類:一類為狹義故事教學(xué)法，一類為廣義故事教學(xué)法。所謂狹義教學(xué)法，即通過講歷史故事的方式來闡明哲理和知識，多用于初等教育階段，利用兒童的好奇心，通過故事傳遞知識和道理。林赟認為兒童從聽故事、讀故事直至自己敘述故事的過程中，可以感受到學(xué)習(xí)英語的快樂，真正做到寓教于樂［1］。王海瀾對幼兒故事教學(xué)的不同目的及方式進行了比較研究［7］。廣義故事教學(xué)法主要指聯(lián)系具體情境的教學(xué)方法，將所學(xué)知識與學(xué)生的經(jīng)驗和實際所處的環(huán)境進行聯(lián)系，將復(fù)雜的知識進行簡單化、淺顯化處理。孫會認為，故事教學(xué)法是指教師在教學(xué)過程中根據(jù)具體情況靈活運用故事，把學(xué)習(xí)置于有意義的故事情境中，把講故事作為一種具體操作方法來完成教學(xué)任務(wù)和教學(xué)目標［4］。周靜認為故事法圍繞某主題把信息有效地組織起來，使其具上下文語境，并富有情感地表達出來，講述的事物更容易被理解［6］。曹艷認為故事作為大家喜聞樂見的一種精神文化產(chǎn)品，將其創(chuàng)設(shè)為適當(dāng)?shù)那榫骋赃M行情境教學(xué)，具有獨特的意義價值［8］?？偟膩碇v，故事教學(xué)法是符合建構(gòu)主義教學(xué)精神的，用情節(jié)真實復(fù)雜的故事呈現(xiàn)問題、營造問題解決的環(huán)境，幫助學(xué)生在解決問題的過程中活化知識，變事實性知識為解決問題的工具;主張用產(chǎn)生于真實背景中的問題啟動學(xué)生的思維，由此支撐并鼓勵學(xué)生的學(xué)習(xí)［9］。

本文研究的故事教學(xué)法主要側(cè)重后者，通過構(gòu)建面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計與開發(fā)課程總體內(nèi)容的“大情境”和課堂教學(xué)的“小情境”，以及知識點教學(xué)的實例情境，來實現(xiàn)知識的故事化。

三、“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計與開發(fā)”課程教學(xué)故事化

1．“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計與開發(fā)”課程的性質(zhì)及地位

面向?qū)ο蠹夹g(shù)追求的是軟件系統(tǒng)對現(xiàn)實世界的直接模擬，實現(xiàn)現(xiàn)實世界中事物到軟件系統(tǒng)解空間的直接映射。面向?qū)ο蟪绦虻姆缎筒辉倬窒抻跀?shù)據(jù)加代碼的形式，而是從普通人認識世界的觀點出發(fā)，把軟件空間看成是獨立對象的集合，這些對象具有自己獨特的屬性和能力，它們是一個自包含的整體，對自己的行為負責(zé)，且對象之間可通過“消息”相互通信。這種開發(fā)方式相對于結(jié)構(gòu)化程序更有利于程序的分發(fā)、共享和維護。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計與開發(fā)課程除了講授具體編程語言(如C++、C#、Java等)的原語和語法形式外，更重要的是講授面向?qū)ο蟮乃枷爰捌溥\用形式。然而抽象的理論和方法并非學(xué)生喜聞樂見的形式，此類課程授課的關(guān)鍵在于要在具體情境中再現(xiàn)理論和方法。

從編寫程序要求掌握的知識體系來講，“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計與開發(fā)”課程在程序開發(fā)類課程中處于中間位置，起著承上啟下的作用，它既是《大學(xué)生計算機文化基礎(chǔ)》《C語言程序設(shè)計》等計算機初級應(yīng)用知識和結(jié)構(gòu)化編程知識的延伸，又是深入學(xué)習(xí)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》《Windows程序設(shè)計與開發(fā)》等課程的重要基礎(chǔ)。從編程語言來看，C + +、Objective C、Java、C #、Python等主流編程語言甚至腳本語言JavaScript都采用了面向?qū)ο蟮乃枷耄莆找婚T面向?qū)ο缶幊陶Z言可以觸類旁通，輕松學(xué)習(xí)和掌握其他面向?qū)ο缶幊陶Z言。

信息化時代要求大學(xué)生除了掌握專業(yè)的知識和技能外，還能夠靈活地運用計算機等信息化工具對大數(shù)據(jù)進行計算、復(fù)雜任務(wù)自動化處理等工作。對于GIS專業(yè)而言，要求學(xué)生掌握GIS的基本程序開發(fā)能力，該課程學(xué)習(xí)的好壞影響著后續(xù)編程課程能否學(xué)好，也決定了學(xué)生程序設(shè)計與開發(fā)能力和水平的高低。因此，該課程教學(xué)過程也就顯得尤為重要。

2．故事化在“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計與開發(fā)”課程的設(shè)置

“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計與開發(fā)”面向的是高校學(xué)生，他們基本形成了系統(tǒng)的世界觀和認知體系，具有一定的抽象理解能力。針對他們進行面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計與開發(fā)課程教學(xué)，本文主張使用廣義的故事教學(xué)法，即從將整體課程知識看成是一個“大故事”或是一部連續(xù)劇，知識安排從簡單到復(fù)雜、從淺入深、從基礎(chǔ)到上層;每一堂課則當(dāng)做一個情節(jié)相對完整的“小故事”來講解，交代故事的背景、故事發(fā)生的條件、故事中的角色、故事發(fā)生、發(fā)展過程及結(jié)局，故事前后環(huán)節(jié)邏輯嚴密，環(huán)環(huán)相扣，水到渠成地得出結(jié)論。這樣的方式有利于避免灌輸式教學(xué)的沉悶和僵化局面，提高學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。圖1是以GIS專業(yè)為例，說明了該課程在整個專業(yè)課題體系中的上下文關(guān)系，以及其主要內(nèi)容和教學(xué)形式。故事教學(xué)法充分利用該課程與其他課程，以及課程中章節(jié)之間、知識點之間的上下文情境，進行知識的講解和傳授。

3．故事化教學(xué)的課堂組織及主要知識點的情境

本文主張的故事教學(xué)法，并不僅限于引用現(xiàn)實中的實例對抽象知識進行淺顯化講解，更主張將每一堂課按照一個故事進行組織，采用正敘、倒敘、插敘等方式進行講解。正敘方式可以采用圖1中的課堂組織方法，步驟如下:①故事背景，講授新知識之前首先進行知識的鋪墊;②故事起因，交代引起本堂課內(nèi)容的事件或事例;③故事發(fā)展過程，將知識體系按照從淺到深、從因至果的順序進行講述，每個環(huán)節(jié)由前文引出，同時為下文設(shè)問，逐漸引人入勝，各個環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系在一起;④故事結(jié)局，課堂的知識總結(jié)是幫助學(xué)生理清課堂重點，形成知識脈絡(luò)和系統(tǒng)的重要手段;⑤新的懸念，完成本堂課的授課內(nèi)容之后，將下一堂課的內(nèi)容作為問題或者懸念提出，吸引學(xué)生進行后續(xù)學(xué)習(xí)的興趣。

以“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計與開發(fā)”中的幾個關(guān)鍵知識點為例，對知識點故事情境設(shè)置進行說明，見表1。

四、故事教學(xué)的案例及效果分析

1．案例設(shè)計與教學(xué)

本研究以“友元函數(shù)”課程教學(xué)為例，探討故事教學(xué)在該課程中的運用。本文首先由現(xiàn)實世界中的朋友關(guān)系引發(fā)學(xué)生進行聯(lián)想闡明友元性質(zhì)，進而引出友元的特權(quán)“授權(quán)”(聲明)及使用問題，課程設(shè)計如下。

圖1 GIS專業(yè)課題體系

表1 “面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計與開發(fā)”中關(guān)鍵知識點的故事設(shè)置

( 1)故事背景(知識回顧)

對“友元函數(shù)”教學(xué)直接相關(guān)的基礎(chǔ)知識進行簡單回顧。封裝和友元是一對矛盾體，也正是封裝導(dǎo)致了友元出現(xiàn)的必要性，對封裝性知識回顧非常有必要?；仡檿r，可采用表1中的故事2進行講解。

( 2)故事起因(問題引入)

從封裝性入手，以一個小程序為例，引入“外界對象無法訪問私有成員”的問題，闡述外界對象訪問私有成員的必要性，引導(dǎo)學(xué)生思考如何解決這一問題，進而引入此次課的主題“友元函數(shù)”。

( 3)故事發(fā)展過程(知識講授)

以圖示方式，展示友元的通俗概念，引導(dǎo)學(xué)習(xí)理解友元的概念。通過擬人化的比較引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)友元的3個性質(zhì)，學(xué)習(xí)如何通過friend關(guān)鍵詞將其聲明為友元授予普通函數(shù)訪問私有數(shù)據(jù)的特權(quán);接著進行友元函數(shù)的定義與使用的講解:結(jié)合友元函數(shù)與成員函數(shù)的異同點，通過二者關(guān)系的辨析，逐漸把握友元函數(shù)的定義和使用方法，如此既回顧舊的知識，又學(xué)到了內(nèi)容;最后，在強調(diào)友元的正面意義的同時，也不能忽視友元帶來的副作用，介紹友元的弊端。

( 4)故事結(jié)局(課程總結(jié))

利用友元函數(shù)解決引起故事發(fā)生的問題，對課題內(nèi)容進行總結(jié)。

( 5)設(shè)置懸念(引出后續(xù)內(nèi)容)

通過設(shè)置懸念引出后續(xù)成員函數(shù)、類作友元，將知識進行橫向推廣。

2．效果分析

在筆者為GIS專業(yè)和測繪工程專業(yè)學(xué)生講授“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計與開發(fā)”課程的過程中，系統(tǒng)地使用了故事教學(xué)法，受到了學(xué)生的廣泛好評，教學(xué)效果良好。在河南理工大學(xué)示范教學(xué)過程中，該教學(xué)方法受到了校督導(dǎo)組專家、教師代表的普遍認可。運用此方法，筆者在由中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會、中國地理信息系統(tǒng)協(xié)會教育與科普專業(yè)委員會主辦、清華大學(xué)承辦的第二屆全國高校地理信息系統(tǒng)專業(yè)青年教師講課競賽中獲得了專家和與會教師的廣泛認可。

五、結(jié)束語

本文從高?！懊嫦?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計與開發(fā)課程”教學(xué)的實際需要出發(fā)，提出運用故事情境對面向?qū)ο笏枷肜碚撆c方法進行二次包裝，不僅利用學(xué)生們喜聞樂見的故事作為載體進行知識的傳達和傳播，還從廣義上利用故事情境對課題進行組織。這種授課方式，從宏觀方式講，需要對課堂乃至課程的內(nèi)容作強有力的邏輯分解，從微觀層面講，知識的講述需要結(jié)合實際故事作淺顯化說明，有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計課程的積極性，便于學(xué)生對知識的掌握，在類似的課程教學(xué)中該方法具有一定的推廣價值。該方法使用的關(guān)鍵在于根據(jù)具體的知識和教學(xué)對象動態(tài)地設(shè)置合理的情境。

［1］ 林赟．故事教學(xué)技能及其培養(yǎng)［J］．內(nèi)江師范學(xué)院學(xué)報，2009，24( 5) : 103-105．

［2］ 趙彩虹．故事在英語課堂教學(xué)中的作用［J］．科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012( 6) : 169．

［3］ 張松生．巧用故事進行課堂教學(xué)［J］．中國民族教育，2005( 5) : 37．

［4］ 孫會，紀蘭．故事教學(xué)法在管理類課程教學(xué)中的應(yīng)用研究［J］．市場周刊:理論研究，2011( 8) : 137-138．

［5］ 李慶文．淺談“故事”在《企業(yè)管理》教學(xué)中的作用［J］．職業(yè)與教育，2008( 1) : 78-79．

［6］ 周靜，趙志靖．?dāng)?shù)字故事設(shè)計及其教學(xué)應(yīng)用［J］．中國教育技術(shù)裝備，2011( 36) : 100-101．

［7］ 王海瀾．故事教學(xué)的不同目的及方式的比較研究［J］．當(dāng)代學(xué)前教育，2008( 3) : 11-14．

［8］ 曹艷，李紅．論故事情境教學(xué)的意義及實施應(yīng)用［J］．現(xiàn)代教育科學(xué):普教研究，2012( 3) : 50-52．

［9］ 鐘啟泉，崔允潡，張華．為了中華民族的復(fù)興，為了每位學(xué)生的發(fā)展(《基礎(chǔ)教育課程改革綱要(試行)》解讀)［M］．上海:華東師范大學(xué)出版社，2001．

天寶公司( Trimble)推出ZX5多旋翼無人機系統(tǒng)

［本刊訊］天寶公司( Trimble)近日推出一款無人機系統(tǒng)新產(chǎn)品——天寶ZX5多旋翼無人機系統(tǒng)，其可以順利與天寶所產(chǎn)的其他測繪儀器和數(shù)據(jù)品牌相融合，快速進行數(shù)據(jù)采集和處理工作。該產(chǎn)品包括了在航拍測繪和檢查等應(yīng)用中捕獲高質(zhì)量地理參考照片所需要的所有功能，可應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施空間管理、資產(chǎn)巡檢、土地開發(fā)、建筑施工、公共設(shè)施測圖以及其他領(lǐng)域。

天寶ZX5多旋翼無人機系統(tǒng)在幾分鐘的時間內(nèi)就可以設(shè)置好，它配備了一種行業(yè)領(lǐng)先的飛行控制系統(tǒng)，具備良好的性能和精度。其地面采樣間距可達1 mm，續(xù)航時間超過20 min，續(xù)航距離超過2 km。其垂直起飛和降落的能力使用戶能夠在狹窄的地方和阻塞不通的環(huán)境下工作。它還能提供簡單的外業(yè)到內(nèi)業(yè)工作流，并可以非常輕松地與天寶的其他技術(shù)結(jié)合起來。

天寶ZX5多旋翼無人機系統(tǒng)包含一臺16 MP相機系統(tǒng)和飛行規(guī)劃軟件，可配備捕獲實況視頻影像功能，采用輕便、小巧、可折疊的碳纖設(shè)計，無須發(fā)射架，易于裝配。其操作簡單，可以快速采集外業(yè)數(shù)據(jù)，并生成動態(tài)的可交付成果。

(本刊編輯部)

《網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)》內(nèi)容簡介

本書通過介紹網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)的基本原理與開發(fā)方法，引領(lǐng)讀者全面認識網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)，先從網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)基本原理進行闡述，由淺入深依次介紹網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)的基本概念與發(fā)展、技術(shù)基礎(chǔ)、體系架構(gòu);然后按照體系架構(gòu)主線逐層展開，分別介紹網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織管理、服務(wù)應(yīng)用體系、開發(fā)應(yīng)用解決方案;最后介紹目前常見的網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)平臺，并通過典型案例深入到應(yīng)用實踐之中。

本書可作為3S專業(yè)本科生和研究生的必修專業(yè)教材，也可供地理信息系統(tǒng)相關(guān)研究與開發(fā)人員閱讀參考。本書為16開本，231頁，定價44．00元，2015年8月由測繪出版社出版。

The Application of Story Pedagogy in the Teaching of the Curriculum of Design and Development of Object-oriented Programming for GIS Discipline

CHENG Gang，WU Zhiqiang，YANG Jie，LU Xiaoping，YUAN Zhanliang

針對“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計與開發(fā)”課程理論化和抽象性的特點，利用故事教學(xué)法可以再現(xiàn)或虛擬問題發(fā)生的情境、幫助學(xué)生在解決問題的過程中活化知識的優(yōu)點，將廣義的故事教學(xué)法引入程序設(shè)計與開發(fā)課程教學(xué)。在分析故事教學(xué)的內(nèi)涵和優(yōu)點的基礎(chǔ)上，結(jié)合GIS專業(yè)“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計與開發(fā)”課程教學(xué)的實際需要，探討了該課程關(guān)鍵知識點的故事設(shè)置方法，并對其實施過程及注意的問題進行了說明。

故事教學(xué)法; GIS;面向?qū)ο?程序設(shè)計與開發(fā);情景教學(xué)

程 鋼( 1981—)，男，博士，副教授，主要研究方向為GIS理論與方法。E-mail: chenggang1218@ 163．com

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0494-0911( 2015) 11-0129-04

程鋼，吳志強，楊杰，等．故事教學(xué)法在GIS專業(yè)“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計與開發(fā)”課堂教學(xué)中的運用［J］．測繪通報，2015( 11) : 129-132．

10．13474/j．cnki．11-2246．2015．0500

2014-11-28

國家自然科學(xué)基金( 41001226) ;河南省高等學(xué)校骨干教師資助計劃( 2012GGJS-055) ; 2014年度河南省高等教育教學(xué)改革研究項目;河南理工大學(xué)教育教學(xué)改革研究項目( 2013JG090; 2014JG077)

徠卡測量新技術(shù)應(yīng)用專欄