案例任務(wù)驅(qū)動的線上線下混合教學模式在GIS開發(fā)課程中的應用探討
--以新疆農(nóng)業(yè)大學為例

努爾麥麥提·艾爾肯 門·新納 軒俊偉

新疆農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院 新疆烏魯木齊 830052

1 GIS開發(fā)教學存在的問題

1.1 教學內(nèi)容單一

由于GIS技術(shù)涉及范圍廣泛,教學內(nèi)容往往難以涵蓋所有的技術(shù)和應用領(lǐng)域,導致學生在面對特定問題時缺乏必要的知識和技能。農(nóng)業(yè)高校GIS開發(fā)教學方法有時過于單一,只注重理論教學,缺乏實踐教學和案例分析。因此,學生可能無法真正掌握GIS技術(shù)的實際應用和解決問題的能力。應該根據(jù)不同的領(lǐng)域和應用,設(shè)置相應的教學內(nèi)容,幫助學生更好地應用GIS技術(shù)于農(nóng)業(yè)。農(nóng)業(yè)高校GIS開發(fā)教學缺乏互動性教學,缺乏學生與教師之間的交流和互動[1]。因此,應該采用互動性教學方法,如小組討論、案例分析、實踐操作等,以更好地激發(fā)學生的學習興趣和積極性。

1.2 缺乏實踐教學

大部分GIS開發(fā)教學注重理論知識的掌握,但卻缺乏實踐的機會和教學;無法跟上行業(yè)的發(fā)展趨勢和實際需求,導致畢業(yè)學生在就業(yè)時缺乏競爭力[2];缺乏項目實訓[3],導致學生在畢業(yè)后難以應對實際項目的需求和挑戰(zhàn),從而影響就業(yè)和職業(yè)發(fā)展。農(nóng)業(yè)高校GIS開發(fā)教學存在行業(yè)實踐教學不足的問題,學生學到的GIS開發(fā)內(nèi)容局限于課堂里學習的幾個案例,缺乏學生掌握GIS開發(fā)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際應用和實效。但是學生畢業(yè)后面臨各種各樣的行業(yè)領(lǐng)域,各行業(yè)跟GIS的切入點不同,因此,需要加強行業(yè)實踐教學,注重與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際相結(jié)合,讓學生能夠在實踐中學習和應用GIS技術(shù),從而更好地滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求。

1.3 缺乏資源及師力

一方面,大部分農(nóng)業(yè)高校注重農(nóng)業(yè)相關(guān)專業(yè)的發(fā)展,忽略帶動其他相關(guān)學科的同步發(fā)展,導致GIS開發(fā)等非農(nóng)業(yè)專業(yè)進步怠慢等問題;另一方面,在農(nóng)業(yè)院校GIS專業(yè)相關(guān)實驗室以及設(shè)備老舊、缺乏正版軟件,導致GIS開發(fā)等課程的講授只限于理論內(nèi)容、實踐課程內(nèi)容不全面等問題。除此之外,由于GIS技術(shù)本身較為復雜、涉及學科較多,要求任課教師掌握多項技能和知識。但是,大部分農(nóng)業(yè)院校GIS開發(fā)任課教師非本專業(yè)畢業(yè),而是因教學單位工作的工作安排而教授GIS相關(guān)課程。這種農(nóng)業(yè)院校GIS專業(yè)教學師資力量不足等情況會直接影響教學質(zhì)量和效果,因此,農(nóng)業(yè)院校在地理信息教學團隊建設(shè)過程中,應該更多地引進地理信息本專業(yè)畢業(yè)的人才。GIS技術(shù)不斷發(fā)展和更新,因此,農(nóng)業(yè)高校GIS開發(fā)教學內(nèi)容應該引入先進的GIS技術(shù),讓學生能夠了解最新的GIS技術(shù)發(fā)展趨勢和應用方向,這樣才能更好地滿足農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的需求[4]。由于GIS技術(shù)不斷發(fā)展和更新,因此在農(nóng)業(yè)高校GIS開發(fā)教學中,應該注重引入先進的GIS技術(shù),從而更好地滿足農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的需求。

2 案例任務(wù)驅(qū)動的線上線下教學模式

2.1 基本概念

案例任務(wù)驅(qū)動的教學方式是教師將本人相關(guān)科研項目案例或研究領(lǐng)域相關(guān)案例引入課堂,通過理論和實踐相結(jié)合的方式講解分析案例,讓學生獲得知識的一種教學方法[5]。教師首先講解案例的原理、方法和相關(guān)理論以及提出案例要解決的問題,下一步組織學生討論此問題的解決方案,然后在課堂上演示一遍案例,最后組織學生分配任務(wù),讓學生在規(guī)定時間內(nèi)根據(jù)各組討論提出的解決方案完成任務(wù)。在對案例的討論中,學生能夠?qū)W習相關(guān)的知識并加深理解,從而可以培養(yǎng)學生自主學習的能力。如何根據(jù)課程的教學內(nèi)容和特點選取合適的案例是順利實施案例教學法的關(guān)鍵。這是一種以學生為主體的教學方法,以任務(wù)這條主線把教師和學生聯(lián)系在一起。學生通過完成具體的任務(wù),一方面可以鞏固相關(guān)的知識,另一方面可以培養(yǎng)自主探索和創(chuàng)新的能力。

案例任務(wù)驅(qū)動的線上線下混合教學模式是利用案例任務(wù)驅(qū)動教學法以學生實踐能力培養(yǎng)為核心的特點和線上線下教學模式的多平臺、多資源、新手段、靈活的學習方式等教學優(yōu)勢,將傳統(tǒng)的面授教學與在線教育相結(jié)合,同時利用互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)手段進行教學。該模式既包含了傳統(tǒng)的課堂教學,又將網(wǎng)絡(luò)教學和實踐教學相結(jié)合,以提高學生的參與度、教學效果和學生的學習體驗[6-7]。

2.2 可行性分析

教學模式必須符合專業(yè)課程的實際內(nèi)容、方法、培養(yǎng)目標和方案。不同教學方式有其可適范疇,究竟案例任務(wù)驅(qū)動教學模式是否適合GIS開發(fā)類課程的教學,是否具有可行性,這是采用這種方法前首先要回答的問題。因此,應該從教學內(nèi)容、教學目標、教學方式和教學對象等方面來分析案例任務(wù)驅(qū)動教學模式在GIS開發(fā)類課程教學中應用的可行性。通過多年研究分析GIS設(shè)計開發(fā)課程教學內(nèi)容、效果,總結(jié)學生知識點和實踐動手能力,以及學生對課程的感興趣等方面的綜合分析,得出可行性分析結(jié)果。

3 案例驅(qū)動的線上線下教學模式設(shè)計

線上線下混合教學模式的GIS開發(fā)課教學方法設(shè)計如下:

3.1 前期準備工作

GIS開發(fā)課程是實踐性較強、對任課教師實踐操作能力要求較高的一個GIS專業(yè)課程。在課程準備階段,教師需要準備好線上線下混合教學所需的設(shè)備、軟件、教材等資源,如上實驗部分的教室電腦環(huán)境的配置,完成安裝Visual Studio、ArcGIS環(huán)境、ArcGIS Engine組件環(huán)境以及其他相關(guān)GIS軟件等。同時結(jié)合本教學單位科研特色,選取典型案例實現(xiàn)GIS開發(fā)課程案例庫,并確定課程的教學目標和內(nèi)容。此外,教師通過在線教學平臺或社交工具與學生建立聯(lián)系,提前進行課前預習和任務(wù)布置。

3.2 GIS開發(fā)案例的選擇與建立

GIS開發(fā)課程教學的實踐環(huán)節(jié)在培養(yǎng)學生獨立思考、分析、團結(jié)合作解決實際問題能力過程中發(fā)揮非常重要的作用。學生通過GIS開發(fā)課程的實踐學習,能夠把握一個GIS應用開發(fā)過程從系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)實現(xiàn)到系統(tǒng)維護等各個步驟。因此,GIS開發(fā)課程教學過程中,選擇合適的案例是整個GIS開發(fā)課程實踐環(huán)節(jié)的關(guān)鍵,案例的質(zhì)量直接會影響教學的效果,因此應該根據(jù)課程的內(nèi)容精心選擇合適的案例[5]。課程案例的建設(shè)過程中,教師根據(jù)本單位教學科研特色,結(jié)合自身研究方向以及專業(yè)培養(yǎng)方案,選擇具有代表性的案例,每個案例的難度要適中,確保案例基本覆蓋課程實踐內(nèi)容以及相關(guān)理論知識點。案例能夠被分成若干任務(wù),并可以解決一個科學問題,并且據(jù)此設(shè)計的任務(wù)在功能和知識涵蓋方面都要具有可擴展性[8]。

3.3 線下教學環(huán)節(jié)設(shè)計

GIS開發(fā)課程涉及的預修課程較多,如地理信息基礎(chǔ)、編程能力、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理等,因此課程的教學過程中,需要教室通過理論結(jié)合實踐的方式開展線下教學環(huán)節(jié),并演示實例和現(xiàn)場實踐等方式,幫助學生掌握GIS開發(fā)的基本概念和技能[9]。此外,針對某種專業(yè)問題,組織學生分組討論、分析案例等方式,提高學生之間的互動和合作能力,激發(fā)學生對專業(yè)課程的興趣。如:教師根據(jù)本教學單位科研特色提出幾個專業(yè)問題,根據(jù)學生的開發(fā)能力、個人優(yōu)勢及愛好對學生進行分組,每組討論分析一種問題,研討出幾種解決方案。每組各成員負責GIS項目開發(fā)過程中不同的任務(wù),如需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、功能實現(xiàn)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計和實現(xiàn)、UI設(shè)計及美化、系統(tǒng)測試維護等。

通過一段時間的實際教學實驗,利用分組討論和小組分任務(wù)的方式開展實踐教學已取得比較理想的效果。這種分組討論和分任務(wù)的實踐教學優(yōu)點在于學生相互討論、各組之間相互討論可以使學生更好地理論聯(lián)系實際,提高學生的團體合作解決問題的能力,增強學生從不同角度考慮和獨特思考創(chuàng)新思維能力,并達到高效、高質(zhì)量快速完成GIS開發(fā)任務(wù)。在整個實踐過程中,教師為學生提供相關(guān)的實踐指導和技術(shù)支持,同時通過線上平臺對學生的實踐過程進行監(jiān)督和評估。

3.4 線上教學環(huán)節(jié)

線上教學環(huán)節(jié)是教學途徑多、資源豐富、時間靈活的一種教學模式,在這種模式中,教師可以通過在線平臺分享自己的經(jīng)驗和技巧,同時也可以對學生的作業(yè)進行評估和反饋。通過釘釘、微信、學習通等平臺,課程每個內(nèi)容布置相關(guān)線上聯(lián)系部分,并共享課程內(nèi)容相關(guān)視頻教程、操作指南以及相關(guān)功能參考代碼等。通過線上練習,學生及時反饋存在的教學疑點,要注重學生知識的內(nèi)化,引導學生學會靈活運用所學知識[10]。教學以互動、練習為主,對學生進行因材施教,有針對性地給予學生指導,真正獲得以教師為主導、學生為主體的有效課堂,訓練和提高學生解決實際問題的能力,同時也解決傳統(tǒng)的線下課堂教學時間和資源不足等問題。

3.5 教學實施--“GIS設(shè)計與開發(fā)課程”舉例

課程案例的選擇:根據(jù)“GIS設(shè)計與開發(fā)”課程內(nèi)容,結(jié)合新疆農(nóng)業(yè)大學教學科研特色,相關(guān)地圖渲染及專題圖定制內(nèi)容時,本研究選擇作物適宜性評價模型實現(xiàn)案例。線下教學過程:教師講解作物適宜性評價模型相關(guān)原理、方法、專題圖實現(xiàn)相關(guān)ArcGIS Engine組件、接口、方法以及它們的使用方法。再次組織學生分組討論作物適宜性評價模型的解決方案,包括系統(tǒng)環(huán)境、開發(fā)模式、UI設(shè)計等。通過各組討論結(jié)果,模型實現(xiàn)過程分成若干任務(wù),根據(jù)每組學生愛好及個人特點,各任務(wù)分配到每個學生。線上環(huán)節(jié):每節(jié)課相關(guān)內(nèi)容講完之后,給學生布置相關(guān)線上作業(yè),如作物適宜性評價模型原理;專題圖主要有哪些類型;ArcGIS Engine提供的專題圖實現(xiàn)渲染器有哪些等。除此之外,網(wǎng)絡(luò)教學平臺提供學習C#、AE等軟件的相關(guān)教學視頻以及教師本人實踐教學過程的教學視頻和操作錄屏等內(nèi)容,以多種方式提供學生線上內(nèi)容。完成作物適宜性評價模型之后,各組交叉式評價其他組實現(xiàn)的情況,教師參與和監(jiān)督整個評價過程,最終對整個過程進行總結(jié)。

3.6 考核與評價

在教學過程中,不僅教師對學生的學習情況進行定期評估和反饋,學生不同組之間也要相互評估成果。這樣提高學生對其他組成果的了解,掌握對同一個問題從不同角度、用不同方法來解決的思路。同時,教師還需要對學生的課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況等進行評分和評估,幫助學生全面了解自己的學習成果和進步。

結(jié)語

隨著計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展,許多相關(guān)部門開始建設(shè)自己的信息化平臺,將其業(yè)務(wù)跟高效GIS應用融合到一起。因此,社會領(lǐng)域?qū)IS開發(fā)人員的需求越來越高。同時,GIS設(shè)計與開發(fā)課程在GIS相關(guān)專業(yè)課程中的核心地位越來越突出。GIS開發(fā)課程實踐教學應靈活采用多種教學模式相結(jié)合的形式,通過加強上機實踐和輔導,培養(yǎng)學生的編寫程序、調(diào)試程序及測試程序等實踐動手能力。案例教學法能夠使學生對課堂上的理論知識有深入的認識,而任務(wù)驅(qū)動式教學法能夠培養(yǎng)學生的實際動手能力,本文結(jié)合了這兩種教學方法的優(yōu)點,提出了GIS開發(fā)類課程案例-任務(wù)驅(qū)動教學法的實施方案與策略,以此來推動地理信息系統(tǒng)專業(yè)中GIS開發(fā)類課程教學的發(fā)展。GIS開發(fā)類課程的教學改革對提高教學質(zhì)量和效果,發(fā)揮學生的主觀能動性,培養(yǎng)學生的團隊合作精神等方面都具有一定的促進作用。