地理信息科學(xué)專業(yè)“數(shù)字地球”課程角色互換教學(xué)模式初探

朱磊+姜小三

【摘要】數(shù)字地球是地理信息科學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)選修課程，注重學(xué)生對地球信息科學(xué)理論、方法和綜合應(yīng)用的掌握，并了解學(xué)科發(fā)展前沿與熱點(diǎn)，但以往的教學(xué)和考核方式?jīng)]能很好地激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情。本研究在分析課程特點(diǎn)和教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，將角色互換教學(xué)模式引入到實(shí)際教學(xué)中，基于學(xué)習(xí)小組構(gòu)建了“學(xué)生講、學(xué)生問、教師評”的實(shí)踐教學(xué)模式，是提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動性及培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)意識的一次探索，取得了較好的效果。

【關(guān)鍵詞】地理信息科學(xué) 數(shù)字地球 角色互換 教學(xué)模式

【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）08-0201-02

一、《數(shù)字地球》課程特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀

地理信息科學(xué)（GIS）是一門交叉學(xué)科，具有較高的技術(shù)性和實(shí)踐性，已在城市規(guī)劃管理、交通運(yùn)輸、測繪、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益[1-3]。新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)GIS本科專業(yè)開設(shè)于2007年，專業(yè)課程主要包括專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)必修課、專業(yè)選修課等30余門，其中，《數(shù)字地球》課程作為專業(yè)選修課，安排在該專業(yè)本科四年級上學(xué)期。

數(shù)字地球技術(shù)系統(tǒng)是由獲取數(shù)據(jù)的遙感、遙測、計算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)和傳輸數(shù)據(jù)的互聯(lián)網(wǎng)、萬維網(wǎng)以及處理、存儲、分析數(shù)據(jù)的地理信息系統(tǒng)等三大系統(tǒng)組成[4]。該課程涉及系統(tǒng)科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、地學(xué)等多個領(lǐng)域，涵蓋了GIS、RS、GPS、通信、互聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等多種技術(shù)，其應(yīng)用的許多理論、技術(shù)和方法還在不斷地完善。該課程目的在于使學(xué)生對于數(shù)字地球的創(chuàng)建過程、應(yīng)用思路及涉及到的技術(shù)方法有一個比較完整的了解，并拓展學(xué)生的視野，為日后從事相關(guān)領(lǐng)域的研究和工作打下一定的基礎(chǔ)，擴(kuò)大就業(yè)的廣度。

以往的課程教學(xué)安排基本以教師講授為主，而教材時效性不強(qiáng)，授課多集中在對概念、理論的闡述或?qū)鹘y(tǒng)應(yīng)用案例的講解，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。此外，四年級學(xué)生面臨畢業(yè)設(shè)計、就業(yè)等事物，精力難免分散，對課程的關(guān)注度較低。

二、角色互換模式

實(shí)踐教學(xué)模式創(chuàng)新是教師提高教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的重要途徑[5]。針對上述問題，我們在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、評估體系等方面進(jìn)行了一些調(diào)整，提出了“角色互換教學(xué)模式”。

1.教學(xué)材料、內(nèi)容設(shè)置調(diào)整

目前，市面上數(shù)字地球的教材以承繼成、郭華東等編著的《數(shù)字地球?qū)д摗罚ǖ诙妫本嚎茖W(xué)出版社，2010）和馮學(xué)智、都金康等編著的《數(shù)字地球?qū)д摗罚ū本荷虅?wù)印刷館，2004）為代表，各教材大綱相近，內(nèi)容詳略有所偏重。本課程選擇馮學(xué)智等編著的《數(shù)字地球?qū)д摗纷鳛榛A(chǔ)教材，同時推薦其它多部參考書。但由于該課程涉及的遙感、地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、空間信息技術(shù)等領(lǐng)域更新較快，僅從教材中難以讓學(xué)生接觸到領(lǐng)域前沿。因此，推薦并要求學(xué)生借助校園數(shù)字圖書館，在文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫內(nèi)（中國知網(wǎng)、Web of Science等）查閱國內(nèi)外最新的、高水平的科研論文，并鼓勵有能力的學(xué)生查閱英文文獻(xiàn)。這樣，使學(xué)生在鞏固書本知識的同時能夠了解到本課程相關(guān)研究的最新進(jìn)展，達(dá)到激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、拓展科學(xué)視野和擴(kuò)大就業(yè)面的目的。

課程共計34學(xué)時，內(nèi)容包括“數(shù)字地球”的概念與組成、相關(guān)理論技術(shù)及地球信息的描述與表達(dá)、獲取與采集、存儲與管理、傳輸與共享、分析與建模、創(chuàng)建與應(yīng)用等。其中大部分內(nèi)容學(xué)生在大一至大三已學(xué)習(xí)或接觸過，可以看作是對專業(yè)知識的一次系統(tǒng)性梳理，同時讓學(xué)生了解其在全球、區(qū)域等宏觀尺度上的框架及應(yīng)用。傳統(tǒng)教學(xué)方法，均由教師進(jìn)行課堂講授，期末學(xué)生以提交報告論文的形式進(jìn)行考核。該模式?jīng)]有激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，沒能很好地達(dá)到教學(xué)目的，教學(xué)效果有待提高。針對此問題，我們對教學(xué)方式進(jìn)行了調(diào)整，重新分配了課時，共計拿出10-15個學(xué)時進(jìn)行教學(xué)角色互換模式的探索。

2.學(xué)生講、學(xué)生問、教師評

由于總課時有限，根據(jù)班級人數(shù)將學(xué)生按2-3人分組，各組在“數(shù)字地球”的大范圍內(nèi)自主選題，課下查閱資料、制作PPT、撰寫專題報。選題時，引導(dǎo)學(xué)生盡量避開教材已出現(xiàn)過的基本性的概念、通識性的方法和普及性的應(yīng)用等內(nèi)容，盡量選擇與主題相關(guān)的、最新、最熱的前沿領(lǐng)域作為題目。每節(jié)課預(yù)留30分鐘時間，學(xué)生走上講臺，用10-15分鐘講解一個專題報告，余下的15-20分鐘由其他學(xué)生和老師提問、點(diǎn)評。此過程模擬本科畢業(yè)答辯流程，臺上學(xué)生講完后，臺下學(xué)生提問，臺上回答，一問一答，有問有答。聽的同學(xué)要邊聽邊想，從報告內(nèi)容、表達(dá)方式、匯報效果等方面提出問題和建議。這種學(xué)生之間的互相展示、互相學(xué)習(xí)、共同進(jìn)步的模式充分調(diào)動了學(xué)生的積極性，確保學(xué)生能夠認(rèn)真準(zhǔn)備、認(rèn)真聆聽、認(rèn)真思考、認(rèn)真總結(jié)。教師在整個過程中也扮演聽眾的角色，對臺上和臺下學(xué)生的講解和問答能力均進(jìn)行評估，并計入平時成績，最后對整場報告進(jìn)行點(diǎn)評。

3.考核評價方法多元化

該課程的主要目的是讓學(xué)生對所學(xué)的專業(yè)知識，了解其在全球尺度各領(lǐng)域的應(yīng)用及未來的研究方向，因此以往僅寫一篇期末的考核方式顯得有些片面，學(xué)生有時為了應(yīng)付可能會利用網(wǎng)絡(luò)資源隨意攢出一篇文章。這將無法對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行考核，不能正確評估教學(xué)效果。鑒于此，我們對考核方式進(jìn)行了調(diào)整，即學(xué)生總成績由以下幾部分構(gòu)成：PPT報告（占30%）、課堂提問（占20%）、期末專題報告（占30%）和考勤及課堂紀(jì)律占（20%）。為了防止小組中個別學(xué)生偷懶、不參與的現(xiàn)象，制定了如下規(guī)則：①每組的2-3名學(xué)生，課堂隨機(jī)確定匯報人，如選中的第一匯報人因不熟悉內(nèi)容或其它原因無法匯報，則該組的評價起評分從1.0降為0.8，以此類推。這樣可以確保在課下收集整理資料、準(zhǔn)備匯報內(nèi)容時，每位組員都能積極參與，學(xué)生不會因?yàn)樽约旱牟慌τ绊懲M其他同學(xué)的成績。②問答環(huán)節(jié)中，臺下同學(xué)的問題是針對整個小組，而不是匯報人個人，因此組內(nèi)的同學(xué)都必須認(rèn)真準(zhǔn)備，積極作答。③最終的PPT報告成績評定是以小組為單位給出，因此每位組員會盡力表現(xiàn)，不想自己成為小組的短板，拉低整體成績，進(jìn)而主動學(xué)習(xí)。endprint

三、實(shí)施效果及階段性總結(jié)

經(jīng)過多輪的教學(xué)實(shí)踐，該方法較好地激發(fā)了學(xué)生熱情，提高了學(xué)習(xí)效率。該模式將新穎的專業(yè)知識引入課堂，所有學(xué)生，包括教師，都是受益者。從該模式的實(shí)施結(jié)果看，學(xué)生基本按照要求選擇了數(shù)字地球領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)，每堂課都有新概念、新知識，學(xué)生準(zhǔn)備認(rèn)真、充分，問答環(huán)節(jié)總體運(yùn)轉(zhuǎn)良好。學(xué)生結(jié)合自身興趣，自主選擇了專業(yè)前沿領(lǐng)域，如“無人機(jī)在對地觀測中的應(yīng)用”、“谷歌眼鏡的結(jié)構(gòu)及運(yùn)用”、“圖形技術(shù)的發(fā)展及其與GIS、虛擬現(xiàn)實(shí)的結(jié)合”、“3S技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用分析”等等。學(xué)生基本了解了專業(yè)匯報的流程及要點(diǎn)，掌握了幻燈片制作與展示的技術(shù)，鍛煉了面向聽眾講述的能力，綜合素質(zhì)得到提升。

教師在本模式中教師的點(diǎn)評內(nèi)容包括專題報告的內(nèi)容、形式和效果等部分。多組學(xué)生報告完后，教師對學(xué)生容易出現(xiàn)的共性問題進(jìn)行歸納、總結(jié)，做出提示，避免在畢業(yè)答辯中重復(fù)犯錯。目前，學(xué)生總結(jié)出一些易犯的共性錯誤和不足：

（1）題目與內(nèi)容不符

主要表現(xiàn)為“題目大、內(nèi)容小”和“題目小、內(nèi)容大”兩方面，這也是畢業(yè)論文中學(xué)生常出現(xiàn)的問題之一。

（2）內(nèi)容過于簡單、缺乏邏輯性

部分小組準(zhǔn)備內(nèi)容較少，沒有充分利用給定的時間，個別小組3-5分鐘就結(jié)束報告，對所講內(nèi)容僅停留在概念上，較為淺顯。

（3）PPT制作水平有待提高

前幾組報告中暴露出的問題較多，如PPT背景過于花哨，與文字混為一體；字體、字號等格式不規(guī)范；大段的文字較多，圖片、表格較少；過度地運(yùn)用動態(tài)效果；等等。

（4）語言表達(dá)能力不足

個別學(xué)生匯報時，聲音較小，語速過快，整個過程眼睛基本不離開屏幕，缺少與臺下同學(xué)的互動，匯報效果大打折扣。還有學(xué)生面對提問環(huán)節(jié)顯得準(zhǔn)備不足，缺少回答技巧和應(yīng)對措施。

問題的暴露有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)自身的不足，通過教師及時的指出問題，學(xué)生會在今后的學(xué)習(xí)、工作（包括畢業(yè)論文撰寫）中盡量避免。此外，學(xué)生經(jīng)過該模式的鍛煉，培養(yǎng)了較好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識。從選題到匯報，各組成員均需共同商議，協(xié)作完成，學(xué)會了如何分工、如何集成，如何表達(dá)和展示，學(xué)生對該教學(xué)模式表現(xiàn)出較高的熱情。

四、結(jié)語

數(shù)字地球是地理信息科學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)選修課程，為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高課程的，我們對課程內(nèi)容、授課方式和考核體系進(jìn)行了一些嘗試性的調(diào)整，并將角色互換教學(xué)模式引入到實(shí)際教學(xué)中，取得了較好的效果。該模式是對課堂實(shí)踐教學(xué)的一次有益探索，今后，需要教師進(jìn)一步改進(jìn)和創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)思路與模式，深入思考教與學(xué)的內(nèi)在聯(lián)系，以達(dá)到激發(fā)學(xué)生興趣，提高教學(xué)質(zhì)量的最終目標(biāo)

參考文獻(xiàn)

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