《農(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息系統(tǒng)》課程教學(xué)模式改革的探索與實踐

高義民　劉京　楊維霞

摘要：農(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息系統(tǒng)是地理信息科學(xué)專業(yè)的方向選修課，專業(yè)性、綜合性很強(qiáng)。采用座談、調(diào)查問卷、文獻(xiàn)研究等方法，構(gòu)建了研究型、一體式、網(wǎng)絡(luò)化、換位式輔助教學(xué)、注重實踐能力的教學(xué)模式，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息系統(tǒng)；教學(xué)模式；研究型教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）15-0116-02

教學(xué)模式改革是課程教學(xué)改革中提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展和普及，信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛和深入。西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院自2005年開設(shè)《農(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息系統(tǒng)》課程以來，作為地理信息科學(xué)專業(yè)的方向選修課，課程內(nèi)容主要是應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，研究農(nóng)業(yè)資源的優(yōu)化配置和合理利用，拓展學(xué)生在土地、土壤、水資源、氣候、施肥和農(nóng)業(yè)環(huán)境污染等領(lǐng)域的專業(yè)知識，重點(diǎn)是學(xué)習(xí)GIS對資源環(huán)境等領(lǐng)域的信息化管理和研究手段，是一門以信息技術(shù)為基礎(chǔ)、多學(xué)科綜合的專業(yè)技能課。

目前社會對地理信息科學(xué)專業(yè)畢業(yè)生實踐能力的要求不斷提高，如何進(jìn)行有效的教學(xué)模式改革，完善實踐教學(xué)體系已經(jīng)成為當(dāng)前急需解決的問題。我們采用座談和調(diào)查問卷結(jié)合的方式，廣泛吸收師生的各種合理建議。同時收集和分析各種相關(guān)信息文獻(xiàn)，借鑒國內(nèi)外不同高校的教學(xué)實踐和研究成果，并結(jié)合我校本專業(yè)的學(xué)科設(shè)置、學(xué)生知識結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，基于先進(jìn)性、綜合性、創(chuàng)新性等原則，建立了新的具有我校農(nóng)、林、水綜合特色的《農(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息系統(tǒng)》課程教學(xué)模式。

一、研究型教學(xué)模式

研究、創(chuàng)新能力培養(yǎng)是研究型大學(xué)教育的重要職能之一。在教學(xué)中過程中恰當(dāng)?shù)匾肟茖W(xué)研究的新進(jìn)展和新成果不僅可以豐富教學(xué)內(nèi)容，而且可以讓學(xué)生接觸科研前沿，對培養(yǎng)學(xué)生科研思維、提高學(xué)生研究能力有重要作用?！掇r(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息系統(tǒng)》課程內(nèi)容的難點(diǎn)主要是各個農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境項目模型的建立過程、相關(guān)模型的原理及其與地理信息系統(tǒng)的結(jié)合方式等，本身就屬于課題研究性質(zhì)。教學(xué)中主要通過以下形式加以實施。一是將科研項目及其成果引入課堂，讓學(xué)生體驗理論知識和實踐相結(jié)合的重要性。將地理信息和遙感科學(xué)系各位老師承擔(dān)完成的“縣域耕地地力評價”、“測土配方施肥信息系統(tǒng)”、“農(nóng)田生態(tài)環(huán)境信息獲取與作物長勢監(jiān)測技術(shù)研究”等研究成果作為案例，在課堂上講述和分析，對開拓學(xué)生的視野，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，科研意識及提高學(xué)習(xí)興趣，均有很好的效果。二是充分利用學(xué)校、學(xué)院、系不同層次的科研平臺，通過組織學(xué)生參觀重點(diǎn)實驗室、大型儀器、參加學(xué)術(shù)研討活動、鼓勵學(xué)生積極參加GIS設(shè)計大賽、申報學(xué)校各類科創(chuàng)項目，讓學(xué)生有充分機(jī)會近距離感受學(xué)術(shù)研究的氛圍，學(xué)習(xí)研究、創(chuàng)新的技能和方法。三是建立全程學(xué)習(xí)的模式，課程學(xué)習(xí)不僅僅限于課程開課期間，還要求學(xué)生利用大三下學(xué)期剛好是畢業(yè)論文（設(shè)計）選題時間這一有利時機(jī)，根據(jù)自己的興趣，結(jié)合課程內(nèi)容，讓學(xué)生參與到各位導(dǎo)師的科研項目中去，多查閱文獻(xiàn)，了解最新的研究進(jìn)展，極大地提高了課程學(xué)習(xí)的針對性和有效性，培養(yǎng)了學(xué)生的實際動手能力和創(chuàng)新能力。

二、一體式教學(xué)模式

《農(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息系統(tǒng)》這門課程的專業(yè)跨度大、綜合性和實踐性強(qiáng)，作為一門重要的專業(yè)方向課，其知識結(jié)構(gòu)、內(nèi)容體系以及教學(xué)方法直接影響著課程的教學(xué)效果。在教學(xué)過程中采用精講多練，融“教、學(xué)、用”為一體、著重強(qiáng)化學(xué)生能力、素質(zhì)培養(yǎng)的一體式教學(xué)模式。一是教學(xué)內(nèi)容與相關(guān)專業(yè)課程的有效銜接，根據(jù)本專業(yè)的課程體系對教材內(nèi)容進(jìn)行合理取舍，對水資源信息系統(tǒng)、氣候資源信息系統(tǒng)等內(nèi)容薄弱的環(huán)節(jié)進(jìn)行適度的擴(kuò)展和延伸，并每年將一些最新的研究進(jìn)展補(bǔ)充進(jìn)教學(xué)內(nèi)容，使其和本領(lǐng)域科技發(fā)展同步；二是在教學(xué)中注重基礎(chǔ)理論與實際應(yīng)用的緊密聯(lián)系，注重案例式、問題式教學(xué)，基礎(chǔ)理論的講授結(jié)合實際問題表述概念、闡述原理，既強(qiáng)調(diào)內(nèi)容的系統(tǒng)性，又注重可操作性，課程的實驗內(nèi)容和教材各章節(jié)內(nèi)容緊密相關(guān)，并保持同步，加深了學(xué)生對理論知識的理解與掌握。例如，本課程中涉及的六大農(nóng)業(yè)資源要素相關(guān)模型的基本原理和建立過程均屬于各章教學(xué)內(nèi)容的難點(diǎn)，但我們通過系統(tǒng)性梳理和歸納，從數(shù)學(xué)方法的角度把它們歸并為關(guān)聯(lián)分析類、預(yù)測類、最優(yōu)化類三大類，然后逐步深入地講述，層層展開，對比分析各種模型的特點(diǎn)、適用條件和模型參數(shù)的原理，從而使學(xué)生深刻領(lǐng)會了每一個資源要素中常見典型模型的內(nèi)涵；三是突出學(xué)生在教學(xué)活動中的主體地位，從以教為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)為主，激發(fā)學(xué)生的能動性和學(xué)習(xí)興趣。通過布置課后作業(yè)、課堂提問等環(huán)節(jié)，并采用現(xiàn)實中已經(jīng)開發(fā)成功的信息系統(tǒng)作為演示，讓學(xué)生自己操作，增強(qiáng)教學(xué)的互動性，充分體現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位。實驗課程只給學(xué)生提供實驗數(shù)據(jù)和基本要求，實驗過程和步驟則由學(xué)生獨(dú)立思考和操作完成，利用GIS技術(shù)在三維顯示等領(lǐng)域的優(yōu)勢，讓實驗結(jié)果深入、生動、有趣。把學(xué)習(xí)的主動權(quán)還給學(xué)生，將傳統(tǒng)單一的“學(xué)完了再做”的方式，變?yōu)椤斑厡W(xué)邊做”、“邊做邊學(xué)”等多種教學(xué)方式，為復(fù)合型、創(chuàng)新性人才培養(yǎng)模式的建立打下良好的基礎(chǔ)。

三、網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式

《農(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息系統(tǒng)》課程充分利用了網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)發(fā)展的成果進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。一是充實了學(xué)校引進(jìn)的由清華大學(xué)教育技術(shù)研究所開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺中關(guān)于本門課程的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容，開設(shè)了教師介紹、課程介紹、教學(xué)材料、課程答疑討論區(qū)、課程作業(yè)、試題試卷庫、精品課程內(nèi)容、教學(xué)郵箱、研究型教學(xué)、在線測試、課程通知等欄目。建立起多視角、多功能、全方位、立體化教學(xué)模式系統(tǒng)，提供了一個支持師生在網(wǎng)上進(jìn)行課下教學(xué)活動的環(huán)境；二是充分利用了互聯(lián)網(wǎng)提供的海量網(wǎng)上基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫和相關(guān)教學(xué)資源，通過向?qū)W生推薦國內(nèi)外著名的地理相關(guān)數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站，讓學(xué)生下載和瀏覽，查詢和挖掘網(wǎng)絡(luò)中各種珍貴的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)資料，培養(yǎng)學(xué)生從數(shù)字（空間）的角度觀察世界，研究未知領(lǐng)域的能力，給了他們一個全新的解決問題的思維方式；三是通過這一網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，讓學(xué)生利用教學(xué)視頻、多媒體教學(xué)課件進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)，加強(qiáng)了對課堂教學(xué)內(nèi)容的理解和體會。利用網(wǎng)上的試題庫對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行自主訓(xùn)練和自我檢測，利用網(wǎng)上交互式學(xué)習(xí)平臺與學(xué)生進(jìn)行專題討論、在線答疑、在線尋求幫助等。通過幾年的不斷完善與應(yīng)用，學(xué)生反映效果良好，達(dá)到了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)預(yù)期的目的。

四、換位式輔助教學(xué)模式

在教學(xué)過程中，適當(dāng)?shù)夭捎脫Q位式教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生作為課堂的主體，在溝通中培養(yǎng)興趣，在辯論中闡明道理，能夠營造良好的教學(xué)氛圍，增強(qiáng)學(xué)生的參與意識，變被動為主動，培養(yǎng)他們的主動學(xué)習(xí)意識和能力，實現(xiàn)以學(xué)生為中心，提高學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。具體做法：一是讓學(xué)生自由組合建立5人左右的討論小組，根據(jù)課程內(nèi)容中土地、土壤、水資源、氣候、施肥和農(nóng)業(yè)環(huán)境污染六個專題信息系統(tǒng)選擇自己感興趣的一個主題，小組成員按照自行分工、人人參與的原則，查閱最新文獻(xiàn)（近三年），收集資料，并制作PPT，講授、質(zhì)疑、討論、完善，形成小組的匯報材料；二是課程授課結(jié)束后，安排專門的專題討論會，讓各小組分別匯報自己的成果，老師和其他同學(xué)進(jìn)行提問，專題討論的成績計入課程總成績中。學(xué)生在主動參與、合作探究、過程體驗、交流展示、質(zhì)疑討論的過程中學(xué)習(xí)了知識，鍛煉了能力，也打下了積極探索與科學(xué)研究的良好基礎(chǔ)。

五、注重實踐能力的教學(xué)模式

實踐是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，是從理論到實踐再到理論的升華過程，是實現(xiàn)從感性到理性的自然飛躍，也是將知識轉(zhuǎn)化為能力的基本途徑，在學(xué)生能力培養(yǎng)和綜合素質(zhì)提高方面具有獨(dú)特的作用。《農(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息系統(tǒng)》這門課程從開設(shè)之初就十分重視實踐課程內(nèi)容的安排。一是購入所有相關(guān)硬件設(shè)施和軟件平臺，建立了ArcGIS軟件上機(jī)實踐實驗基地，得到了美國環(huán)境系統(tǒng)研究所（ESRI）的大力支持，與ESRI西安公司協(xié)議共建ArcGIS教學(xué)實驗中心，保證了實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行；二是加大實驗訓(xùn)練的課時量。農(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息系統(tǒng)理論課程時間為32課時，實驗課時16課時，占總課時的三分之一，保證了本門課程實踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)的質(zhì)量；三是實踐教學(xué)的課程內(nèi)容主要設(shè)置了綜合性的地理分析問題和專題信息系統(tǒng)的設(shè)計，教師通過要點(diǎn)提示，向?qū)W生指出實驗?zāi)繕?biāo)與操作之間的主要關(guān)系，然后由學(xué)生獨(dú)立思考后完成；四是增加了實踐內(nèi)容成績考核的分值。雖然選擇閉卷考試作為該門課程的成績評定之一，但閉卷考試成績僅占總成績的40%，專題討論占20%，實驗成績則占40%，著重考查學(xué)生靈活運(yùn)用地理信息技術(shù)解決實際問題的綜合分析和實踐能力。

總之，課程教學(xué)模式改革是實現(xiàn)教學(xué)效能最大化的重要環(huán)節(jié)。不同的教學(xué)模式適合于不同的課程和人才培養(yǎng)需求?！掇r(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息系統(tǒng)》課程采用的研究型、一體式、網(wǎng)絡(luò)化、換位式輔助教學(xué)和注重實踐能力的教學(xué)模式在教學(xué)實踐中體現(xiàn)了我校以“農(nóng)”為特色，特別注重科學(xué)研究和實踐能力培養(yǎng)，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)綜合運(yùn)用的多學(xué)科交叉融合的課程特色，實現(xiàn)了預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)，有利于高等農(nóng)業(yè)院校培養(yǎng)綜合性、復(fù)合型人才的戰(zhàn)略目標(biāo)的實現(xiàn)。

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