《地理信息系統(tǒng)技術(shù)》課程信息化教學(xué)設(shè)計(jì)研究

李璇瓊

（1.四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 德陽(yáng) 618000；2. 西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，四川 成都 610031）

李克強(qiáng)總理指出:“人類對(duì)地理信息掌握的程度，決定了自身的視野和活動(dòng)范圍。”新時(shí)期，國(guó)家對(duì)測(cè)繪地理信息人才需求量擴(kuò)大[1]。而地理信息系統(tǒng)技術(shù)是測(cè)繪地理信息專業(yè)核心課程，內(nèi)容較為抽象，不利于理解，學(xué)生學(xué)習(xí)效果不理想。隨著大數(shù)據(jù)和“互聯(lián)網(wǎng)+”等新技術(shù)的興起，教育信息化也蓬勃發(fā)展。信息化教學(xué)可使抽象的概念更加形象具體，提升教學(xué)效果。地理信息系統(tǒng)的信息化教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的地理信息技術(shù)素養(yǎng)和提高教學(xué)效果具有十分重要的意義[2-4]。本文以“網(wǎng)絡(luò)分析”教學(xué)單元為例，介紹了信息化教學(xué)的具體設(shè)計(jì)方法及成效，為地理信息系統(tǒng)技術(shù)課程信息化教學(xué)改革提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

1 教學(xué)分析

1.1 課程分析

本課程為測(cè)繪地理信息技術(shù)專業(yè)的核心課程——《地理信息系統(tǒng)技術(shù)》，參考教材為武漢大學(xué)出版社出版的《地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用》（馬馳著）。教材中對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析概念功能等知識(shí)點(diǎn)講解詳盡，但缺少與實(shí)際生活相關(guān)聯(lián)的實(shí)例，不利于職業(yè)院校學(xué)生理解，故在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中應(yīng)結(jié)合信息化教學(xué)，提升教學(xué)效果。

1.2 學(xué)情分析

1.2.1 學(xué)生原有知識(shí)分析

通過(guò)智慧職教云課堂發(fā)布問(wèn)卷調(diào)查，結(jié)果顯示學(xué)生都用過(guò)滴滴打車等與地理空間數(shù)據(jù)相關(guān)的軟件，了解大數(shù)據(jù)、智慧城市、物聯(lián)網(wǎng)等概念，并在生活息息相關(guān)的領(lǐng)域體驗(yàn)過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析所帶來(lái)的便利。學(xué)生在前期學(xué)習(xí)中，已經(jīng)掌握了地理信息系統(tǒng)概念、矢量和柵格數(shù)據(jù)格式特點(diǎn)等相關(guān)知識(shí)。

1.2.2 學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)分析

教學(xué)對(duì)象是高職學(xué)生，他們理論學(xué)習(xí)較為薄弱，喜歡新奇事物、情感豐富、愿意動(dòng)手實(shí)踐、對(duì)于感興趣的事物能夠認(rèn)真投入，適合“學(xué)中做、做中學(xué)”的學(xué)習(xí)方式。

1.2.3 教學(xué)內(nèi)容分析

知識(shí)目標(biāo):①掌握地理網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)分析的概念；②掌握地理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析的功能和算法。

能力目標(biāo):掌握利用空間分析工具解決實(shí)際路徑分析、資源分配問(wèn)題的具體方法。

素質(zhì)目標(biāo):培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)國(guó)情懷、堅(jiān)持不懈的科學(xué)探索精神和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。

1.3 重點(diǎn)和難點(diǎn)

1）教學(xué)重點(diǎn):網(wǎng)絡(luò)分析的功能及具體實(shí)施操作。2）教學(xué)難點(diǎn):①網(wǎng)絡(luò)分析的數(shù)據(jù)特點(diǎn)及應(yīng)用方向；②網(wǎng)絡(luò)分析的算法理解。

1.4 信息化教學(xué)思路

具體教學(xué)策略見表1。

表1 教學(xué)策略

2 信息化教學(xué)過(guò)程

2.1 課堂整體實(shí)施

以網(wǎng)絡(luò)分析為例，說(shuō)明教學(xué)的實(shí)施過(guò)程主要從感知網(wǎng)絡(luò)、探秘網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)三方面由淺入至深刻、層層遞進(jìn)式進(jìn)行教學(xué)，具體課堂實(shí)施流程如圖1、2 所示。

圖1 課堂實(shí)施流程圖

圖2 云智慧平臺(tái)教學(xué)過(guò)程

2.2 課前準(zhǔn)備

2.2.1 精品課視頻資源推送

借助“翻轉(zhuǎn)課堂”的自主學(xué)習(xí)模式，通過(guò)智慧職教云課堂將空間分析應(yīng)用的微課視頻推送給學(xué)生，使學(xué)生在課前對(duì)講授內(nèi)容有初步的感性認(rèn)識(shí)。微課資源分知識(shí)點(diǎn)講解，利于學(xué)生課前有針對(duì)性的學(xué)習(xí)。

2.2.2 課前任務(wù)布置

課前通過(guò)智慧職教云課堂發(fā)布問(wèn)卷調(diào)查和討論問(wèn)題，通過(guò)對(duì)于生活相關(guān)問(wèn)題的思考，提高學(xué)生興趣；通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查了解學(xué)生對(duì)前置知識(shí)的掌握程度，可根據(jù)掌握程度對(duì)教學(xué)進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整，如圖3、4所示。

圖3 課前討論問(wèn)題

圖4 課前問(wèn)卷調(diào)查

2.3 創(chuàng)設(shè)情境

根據(jù)“經(jīng)驗(yàn)之塔”理論，教學(xué)活動(dòng)中引進(jìn)各種媒體，可使教學(xué)更具體，是一種有效的學(xué)習(xí)手段[5-8]。視頻相對(duì)于圖片、音頻資源更加形象具體，有助于職業(yè)院校學(xué)生知識(shí)點(diǎn)的理解。本文網(wǎng)絡(luò)分析的信息化教學(xué)以視頻引入創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境。

1）播放京東雙十一包裹無(wú)人智能分揀相關(guān)的視頻和圖片創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生的興趣。讓學(xué)生感受我們國(guó)家科技發(fā)展，以此落實(shí)素質(zhì)目標(biāo)，感悟愛(ài)國(guó)情懷。

2）與學(xué)生提問(wèn)交流。讓學(xué)生思考“如何計(jì)算出機(jī)器人的最佳路徑？”進(jìn)行小組討論、互評(píng)和教師評(píng)價(jià)。

2.4 感知網(wǎng)絡(luò)

1）通過(guò)動(dòng)畫、圖片，結(jié)合我國(guó)西氣東輸工程等形式講解地理網(wǎng)絡(luò)的概念、組成和類型。

2）創(chuàng)設(shè)懸念問(wèn)題，課堂提問(wèn)。

3）無(wú)人機(jī)智能分揀系統(tǒng)屬于定向網(wǎng)絡(luò)還是非定向網(wǎng)絡(luò)。

4）舉出你身邊常用的地理網(wǎng)絡(luò)。

落實(shí)知識(shí)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析的概念，并通過(guò)小組討論、互評(píng)等形式落實(shí)素質(zhì)目標(biāo)探索精神、團(tuán)隊(duì)意識(shí)。

2.5 探秘網(wǎng)絡(luò)

1）通過(guò)生活中常用的信息化軟件滴滴打車和地震應(yīng)急救援動(dòng)畫講解再次落實(shí)知識(shí)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)分析概念，如圖5 所示。

圖5 地震救援路線選取

2）在智慧職教發(fā)布頭腦風(fēng)暴讓學(xué)生思考后講解網(wǎng)絡(luò)分析數(shù)據(jù)格式，如圖6 所示。

圖6 課中頭腦風(fēng)暴

通過(guò)軟件操作和分組討論、動(dòng)畫講解網(wǎng)絡(luò)分析功能:

1）路徑分析:①用公交路線選取講解路徑分析功能。②路徑分析算法。通過(guò)動(dòng)畫等信息化教學(xué)手段講解Dijkstra 算法（迪杰斯特拉算法）。 ③請(qǐng)同學(xué)上講臺(tái)計(jì)算最短路徑，突破難點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)分析功能（路徑分析）。

2）地址匹配。利用淘寶物流、外賣配送和百度地圖講解地址匹配功能。突破難點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)分析功能（地址匹配）。

3）資源匹配。以地震應(yīng)急救援物資分配案例講解資源分配功能，并進(jìn)行課堂頭腦風(fēng)暴活動(dòng)（如圖7 所示），突破難點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)分析功能（資源分配）。

圖7 資源分配案例講解

4）通過(guò)設(shè)置討論問(wèn)題“生活中還有哪些網(wǎng)絡(luò)分析的實(shí)際應(yīng)用？”進(jìn)行小組PK，落實(shí)素質(zhì)目標(biāo)探索精神。

2.6 應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)

1）通過(guò)ArcGIS 軟件實(shí)踐操作講解救援地理網(wǎng)絡(luò)的建立過(guò)程。落實(shí)能力目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析具體應(yīng)用。

2）通過(guò)對(duì)ArcGIS 實(shí)際操作和讓學(xué)生演示講解路徑分析功能。①由救援倉(cāng)庫(kù)經(jīng)過(guò)逐個(gè)待救援點(diǎn)的最佳路徑分析再次落實(shí)知識(shí)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析功能。②通過(guò)邊路障和點(diǎn)路障后路徑變化突破難點(diǎn)路徑分析應(yīng)用。

3）通過(guò)信息化工具百度地圖中輸入青城山等地名，在地圖中找到具體地址突破難點(diǎn)地址匹配功能應(yīng)用。

4）通過(guò)模擬應(yīng)急救援物資分配路線突破難點(diǎn)資源分配功能應(yīng)用。

2.7 課后拓展

在職教云平臺(tái)上，布置作業(yè)，并評(píng)價(jià)學(xué)生課后提交的作業(yè)與考核任務(wù)，在手機(jī)qq 群進(jìn)行師生、學(xué)生之間的即時(shí)交流，包括課程內(nèi)容，存在的疑問(wèn)和學(xué)習(xí)方法等。

2.8 課堂目標(biāo)落實(shí)

通過(guò)整體教學(xué)流程在潛移默化中落實(shí)知識(shí)、素質(zhì)、能力目標(biāo)及重點(diǎn)難點(diǎn)，具體如圖8 所示。

圖8 教學(xué)目標(biāo)落實(shí)

3 信息化教學(xué)實(shí)施成效

3.1 課堂教學(xué)效果分析

信息化教學(xué)在本學(xué)習(xí)單元的成效提高主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

1）學(xué)習(xí)情境生活化。課前云課堂平臺(tái)發(fā)布與課程和平時(shí)地理生活相關(guān)視頻。利用淘寶物流、外賣配送和百度地圖等與生活息息相關(guān)的應(yīng)用講解地址匹配功能，引發(fā)學(xué)生興趣。

2）學(xué)習(xí)任務(wù)自主化。課前云課堂平臺(tái)發(fā)布課程相關(guān)視頻。同時(shí)，設(shè)定任務(wù)目標(biāo)，驅(qū)動(dòng)學(xué)生自主探究知識(shí)點(diǎn)，促進(jìn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。

3）實(shí)操訓(xùn)練具體化。在知識(shí)點(diǎn)講解后進(jìn)行軟件具體操作練習(xí)，鍛煉操作能力，進(jìn)一步加深對(duì)理論知識(shí)點(diǎn)的理解。如在本單元教學(xué)理論講解完成后在ArcGIS軟件中模擬地震應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)的建立，通過(guò)具體的練習(xí)加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析的理解。

4）課程思政可控化。針對(duì)學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神差、探索意識(shí)弱等問(wèn)題，在課堂考核中設(shè)定團(tuán)隊(duì)成績(jī)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)國(guó)情懷、團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和實(shí)事求是分析、解決問(wèn)題能力有一定的促進(jìn)作用。針對(duì)課堂問(wèn)題“舉出你身邊的地理網(wǎng)絡(luò)”設(shè)置小組PK，進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定，使得學(xué)生通過(guò)小組成員之間的討論增強(qiáng)合作意識(shí)。

5）評(píng)價(jià)體系多維化。教學(xué)中從云課堂簽到情況、云課堂任務(wù)參與度、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)操作結(jié)果、課后作業(yè)成績(jī)、團(tuán)隊(duì)成績(jī)、課程總體期末考核成績(jī)等6 個(gè)方面多維度對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果進(jìn)行考核評(píng)價(jià)，使得考核覆蓋教學(xué)全過(guò)程，更加合理。具體分配:云課堂簽到考勤占總成績(jī)的5%；云課堂任務(wù)參與度占5%；課內(nèi)實(shí)驗(yàn)操作結(jié)果占10%；團(tuán)隊(duì)成績(jī)占5%；課后作業(yè)成績(jī)占15%；課程總體期末考核占60%。

3.2 學(xué)生對(duì)課程考核評(píng)價(jià)

學(xué)生也可以通過(guò)云課堂APP 對(duì)教師教學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)，提出相關(guān)問(wèn)題建議，促進(jìn)教學(xué)效果提升。如圖9所示，信息化教學(xué)達(dá)到良好的效果。

圖9 學(xué)生對(duì)課程評(píng)價(jià)

4 創(chuàng)新與反思

4.1 特色創(chuàng)新

1）網(wǎng)絡(luò)分析單元教學(xué)利用信息化教學(xué)手段，結(jié)合“翻轉(zhuǎn)課堂”模式，進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)。從學(xué)生的角度出發(fā)，體現(xiàn)學(xué)生主體學(xué)習(xí)地位。依據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)情景創(chuàng)設(shè)信息化教學(xué)情境，借助動(dòng)畫、滴滴打車、淘寶、百度地圖等信息化平臺(tái)，從學(xué)生興趣點(diǎn)切入，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)主動(dòng)學(xué)習(xí)，個(gè)人探索與小組協(xié)作并行，大大促進(jìn)了學(xué)生的專業(yè)能力和綜合素養(yǎng)的提升。

2）本單元教學(xué)將愛(ài)國(guó)主義、探索精神和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)等課程思政內(nèi)容融入到教學(xué)過(guò)程中，旨在潛移默化中培育學(xué)生愛(ài)國(guó)情懷和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶I(yè)素養(yǎng)。

4.2 教學(xué)反思

1）有的學(xué)生課堂活動(dòng)參與度不高，解決方法可以提升微課、視頻等信息化資源的吸引力，同時(shí)加強(qiáng)學(xué)習(xí)的過(guò)程性信息化考核，提高參與度指標(biāo)的成績(jī)比例。

2）課堂教學(xué)中部分頭腦風(fēng)暴、課堂討論問(wèn)題答案較為復(fù)雜，浪費(fèi)課堂時(shí)間。解決方法可采用選擇、判斷、問(wèn)卷調(diào)查等形式。

3）加強(qiáng)教師信息化教學(xué)能力培訓(xùn)。比如微課、動(dòng)畫制作培訓(xùn)等，使得教師在教學(xué)中信息化設(shè)計(jì)更加高效合理。

5 結(jié) 語(yǔ)

信息化教學(xué)可以提高教師教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。本文以地理信息系統(tǒng)技術(shù)課程中網(wǎng)絡(luò)分析模塊信息化教學(xué)設(shè)計(jì)為例，探討信息化教學(xué)設(shè)計(jì)方法。授課前先進(jìn)行課程和學(xué)生學(xué)情分析，設(shè)定教學(xué)目標(biāo)、重點(diǎn)難點(diǎn)。課前發(fā)布微課資源并布置課前討論問(wèn)題，進(jìn)行任務(wù)驅(qū)動(dòng)。具體課堂實(shí)施以生活相關(guān)的視頻案例引入，提高學(xué)生興趣。借助動(dòng)畫、滴滴打車、淘寶、百度地圖等信息化平臺(tái)，通過(guò)頭腦風(fēng)暴、問(wèn)卷調(diào)查、小組PK等手段落實(shí)知識(shí)、能力、素質(zhì)目標(biāo)，突破教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，整個(gè)教學(xué)過(guò)程利用信息化手段進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)控。信息化教學(xué)使得學(xué)習(xí)情境生活化、學(xué)習(xí)任務(wù)自主化、實(shí)操訓(xùn)練具體化、課程思政可控化、評(píng)價(jià)體系多維化，取得了良好的效果，但也存在一定問(wèn)題。對(duì)信息化教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行反思，提出了相應(yīng)的解決措施。地理信息系統(tǒng)信息化教學(xué)改革需要結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)和專業(yè)特色，合理利用信息化手段進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，提高信息化教學(xué)效率，提升人才培養(yǎng)素質(zhì)。