故事教学法在GIS专业“面向对象程序设计与开发”课堂教学中的运用

程 钢，吴志强，杨 杰，卢小平，袁占良

故事教学法在GIS专业“面向对象程序设计与开发”课堂教学中的运用

程 钢1，2，吴志强3，杨 杰2，卢小平1，袁占良2

( 1．河南理工大学矿山空间信息技术国家测绘地理信息局重点实验室，河南焦作454000; 2．河南理工大学测绘与国土信息工程学院，河南焦作454000; 3．河南理工大学教务处，河南焦作454000)

一、引言

“面向对象程序设计与开发”是非常优秀的程序设计与编码方法，其在现代计算机科学与技术发展中，具有十分重要的作用与地位。面向对象理论蕴含着深刻的哲学理念和辩证的思维基础，具有复杂、抽象等特点，然究其基本思想却是源于人对现实世界的认知和思维基础。如何将复杂的理论与学生的认知习惯进行对接，是该课程教学的关键。建构主义提倡将抽象知识过渡到浅显易懂的事物上，通过设置学生熟悉的情境完成知识的迁移。故事教学法将抽象理论故事化，以故事作为具体情境和载体进行知识传播，既能调动学生的学习兴趣，又有利于学生对于知识的理解和掌握，是一种深入浅出的教学方法。故事教学法应用颇为广泛，最为常见的是在启蒙教育和初级教育阶段利用故事吸引学生的注意力，进行语言类课程、地理课程等教学［1-3］。在高校课题教学中，故事教学法作为情境教学的主要手段也有所体现［4-6］。本文作为2014年度河南省高等教育教学改革研究项目——基于核心竞争力理论的普通院校GIS本科专业综合改革研究与实践的研究内容，针对面向对象程序设计与开发课程的特点，结合对测绘工程和地理信息科学专业实际授课经验，对故事教学法在该课程中的运用进行探讨。

二、故事教学法的内涵

故事教学法总体来讲可以分为两大类:一类为狭义故事教学法，一类为广义故事教学法。所谓狭义教学法，即通过讲历史故事的方式来阐明哲理和知识，多用于初等教育阶段，利用儿童的好奇心，通过故事传递知识和道理。林赟认为儿童从听故事、读故事直至自己叙述故事的过程中，可以感受到学习英语的快乐，真正做到寓教于乐［1］。王海澜对幼儿故事教学的不同目的及方式进行了比较研究［7］。广义故事教学法主要指联系具体情境的教学方法，将所学知识与学生的经验和实际所处的环境进行联系，将复杂的知识进行简单化、浅显化处理。孙会认为，故事教学法是指教师在教学过程中根据具体情况灵活运用故事，把学习置于有意义的故事情境中，把讲故事作为一种具体操作方法来完成教学任务和教学目标［4］。周静认为故事法围绕某主题把信息有效地组织起来，使其具上下文语境，并富有情感地表达出来，讲述的事物更容易被理解［6］。曹艳认为故事作为大家喜闻乐见的一种精神文化产品，将其创设为适当的情境以进行情境教学，具有独特的意义价值［8］。总的来讲，故事教学法是符合建构主义教学精神的，用情节真实复杂的故事呈现问题、营造问题解决的环境，帮助学生在解决问题的过程中活化知识，变事实性知识为解决问题的工具;主张用产生于真实背景中的问题启动学生的思维，由此支撑并鼓励学生的学习［9］。

本文研究的故事教学法主要侧重后者，通过构建面向对象程序设计与开发课程总体内容的“大情境”和课堂教学的“小情境”，以及知识点教学的实例情境，来实现知识的故事化。

三、“面向对象程序设计与开发”课程教学故事化

1．“面向对象程序设计与开发”课程的性质及地位

面向对象技术追求的是软件系统对现实世界的直接模拟，实现现实世界中事物到软件系统解空间的直接映射。面向对象程序的范型不再局限于数据加代码的形式，而是从普通人认识世界的观点出发，把软件空间看成是独立对象的集合，这些对象具有自己独特的属性和能力，它们是一个自包含的整体，对自己的行为负责，且对象之间可通过“消息”相互通信。这种开发方式相对于结构化程序更有利于程序的分发、共享和维护。面向对象程序设计与开发课程除了讲授具体编程语言(如C++、C#、Java等)的原语和语法形式外，更重要的是讲授面向对象的思想及其运用形式。然而抽象的理论和方法并非学生喜闻乐见的形式，此类课程授课的关键在于要在具体情境中再现理论和方法。

从编写程序要求掌握的知识体系来讲，“面向对象程序设计与开发”课程在程序开发类课程中处于中间位置，起着承上启下的作用，它既是《大学生计算机文化基础》《C语言程序设计》等计算机初级应用知识和结构化编程知识的延伸，又是深入学习《数据结构》《Windows程序设计与开发》等课程的重要基础。从编程语言来看，C + +、Objective C、Java、C #、Python等主流编程语言甚至脚本语言JavaScript都采用了面向对象的思想，掌握一门面向对象编程语言可以触类旁通，轻松学习和掌握其他面向对象编程语言。

信息化时代要求大学生除了掌握专业的知识和技能外，还能够灵活地运用计算机等信息化工具对大数据进行计算、复杂任务自动化处理等工作。对于GIS专业而言，要求学生掌握GIS的基本程序开发能力，该课程学习的好坏影响着后续编程课程能否学好，也决定了学生程序设计与开发能力和水平的高低。因此，该课程教学过程也就显得尤为重要。

2．故事化在“面向对象程序设计与开发”课程的设置

“面向对象程序设计与开发”面向的是高校学生，他们基本形成了系统的世界观和认知体系，具有一定的抽象理解能力。针对他们进行面向对象程序设计与开发课程教学，本文主张使用广义的故事教学法，即从将整体课程知识看成是一个“大故事”或是一部连续剧，知识安排从简单到复杂、从浅入深、从基础到上层;每一堂课则当做一个情节相对完整的“小故事”来讲解，交代故事的背景、故事发生的条件、故事中的角色、故事发生、发展过程及结局，故事前后环节逻辑严密，环环相扣，水到渠成地得出结论。这样的方式有利于避免灌输式教学的沉闷和僵化局面，提高学生参与课堂教学的积极性，激发学生的学习兴趣。图1是以GIS专业为例，说明了该课程在整个专业课题体系中的上下文关系，以及其主要内容和教学形式。故事教学法充分利用该课程与其他课程，以及课程中章节之间、知识点之间的上下文情境，进行知识的讲解和传授。

3．故事化教学的课堂组织及主要知识点的情境

本文主张的故事教学法，并不仅限于引用现实中的实例对抽象知识进行浅显化讲解，更主张将每一堂课按照一个故事进行组织，采用正叙、倒叙、插叙等方式进行讲解。正叙方式可以采用图1中的课堂组织方法，步骤如下:①故事背景，讲授新知识之前首先进行知识的铺垫;②故事起因，交代引起本堂课内容的事件或事例;③故事发展过程，将知识体系按照从浅到深、从因至果的顺序进行讲述，每个环节由前文引出，同时为下文设问，逐渐引人入胜，各个环节紧密联系在一起;④故事结局，课堂的知识总结是帮助学生理清课堂重点，形成知识脉络和系统的重要手段;⑤新的悬念，完成本堂课的授课内容之后，将下一堂课的内容作为问题或者悬念提出，吸引学生进行后续学习的兴趣。

以“面向对象程序设计与开发”中的几个关键知识点为例，对知识点故事情境设置进行说明，见表1。

四、故事教学的案例及效果分析

1．案例设计与教学

本研究以“友元函数”课程教学为例，探讨故事教学在该课程中的运用。本文首先由现实世界中的朋友关系引发学生进行联想阐明友元性质，进而引出友元的特权“授权”(声明)及使用问题，课程设计如下。

图1 GIS专业课题体系

表1 “面向对象程序设计与开发”中关键知识点的故事设置

( 1)故事背景(知识回顾)

对“友元函数”教学直接相关的基础知识进行简单回顾。封装和友元是一对矛盾体，也正是封装导致了友元出现的必要性，对封装性知识回顾非常有必要。回顾时，可采用表1中的故事2进行讲解。

( 2)故事起因(问题引入)

从封装性入手，以一个小程序为例，引入“外界对象无法访问私有成员”的问题，阐述外界对象访问私有成员的必要性，引导学生思考如何解决这一问题，进而引入此次课的主题“友元函数”。

( 3)故事发展过程(知识讲授)

以图示方式，展示友元的通俗概念，引导学习理解友元的概念。通过拟人化的比较引导学生学习友元的3个性质，学习如何通过friend关键词将其声明为友元授予普通函数访问私有数据的特权;接着进行友元函数的定义与使用的讲解:结合友元函数与成员函数的异同点，通过二者关系的辨析，逐渐把握友元函数的定义和使用方法，如此既回顾旧的知识，又学到了内容;最后，在强调友元的正面意义的同时，也不能忽视友元带来的副作用，介绍友元的弊端。

( 4)故事结局(课程总结)

利用友元函数解决引起故事发生的问题，对课题内容进行总结。

( 5)设置悬念(引出后续内容)

通过设置悬念引出后续成员函数、类作友元，将知识进行横向推广。

2．效果分析

在笔者为GIS专业和测绘工程专业学生讲授“面向对象程序设计与开发”课程的过程中，系统地使用了故事教学法，受到了学生的广泛好评，教学效果良好。在河南理工大学示范教学过程中，该教学方法受到了校督导组专家、教师代表的普遍认可。运用此方法，笔者在由中国地理信息产业协会、中国地理信息系统协会教育与科普专业委员会主办、清华大学承办的第二届全国高校地理信息系统专业青年教师讲课竞赛中获得了专家和与会教师的广泛认可。

五、结束语

本文从高校“面向对象程序设计与开发课程”教学的实际需要出发，提出运用故事情境对面向对象思想理论与方法进行二次包装，不仅利用学生们喜闻乐见的故事作为载体进行知识的传达和传播，还从广义上利用故事情境对课题进行组织。这种授课方式，从宏观方式讲，需要对课堂乃至课程的内容作强有力的逻辑分解，从微观层面讲，知识的讲述需要结合实际故事作浅显化说明，有利于调动学生学习程序设计课程的积极性，便于学生对知识的掌握，在类似的课程教学中该方法具有一定的推广价值。该方法使用的关键在于根据具体的知识和教学对象动态地设置合理的情境。

［1］ 林赟．故事教学技能及其培养［J］．内江师范学院学报，2009，24( 5) : 103-105．

［2］ 赵彩虹．故事在英语课堂教学中的作用［J］．科技创新导报，2012( 6) : 169．

［3］ 张松生．巧用故事进行课堂教学［J］．中国民族教育，2005( 5) : 37．

［4］ 孙会，纪兰．故事教学法在管理类课程教学中的应用研究［J］．市场周刊:理论研究，2011( 8) : 137-138．

［5］ 李庆文．浅谈“故事”在《企业管理》教学中的作用［J］．职业与教育，2008( 1) : 78-79．

［6］ 周静，赵志靖．数字故事设计及其教学应用［J］．中国教育技术装备，2011( 36) : 100-101．

［7］ 王海澜．故事教学的不同目的及方式的比较研究［J］．当代学前教育，2008( 3) : 11-14．

［8］ 曹艳，李红．论故事情境教学的意义及实施应用［J］．现代教育科学:普教研究，2012( 3) : 50-52．

［9］ 钟启泉，崔允潡，张华．为了中华民族的复兴，为了每位学生的发展(《基础教育课程改革纲要(试行)》解读)［M］．上海:华东师范大学出版社，2001．

天宝公司( Trimble)推出ZX5多旋翼无人机系统

［本刊讯］天宝公司( Trimble)近日推出一款无人机系统新产品——天宝ZX5多旋翼无人机系统，其可以顺利与天宝所产的其他测绘仪器和数据品牌相融合，快速进行数据采集和处理工作。该产品包括了在航拍测绘和检查等应用中捕获高质量地理参考照片所需要的所有功能，可应用于基础设施空间管理、资产巡检、土地开发、建筑施工、公共设施测图以及其他领域。

天宝ZX5多旋翼无人机系统在几分钟的时间内就可以设置好，它配备了一种行业领先的飞行控制系统，具备良好的性能和精度。其地面采样间距可达1 mm，续航时间超过20 min，续航距离超过2 km。其垂直起飞和降落的能力使用户能够在狭窄的地方和阻塞不通的环境下工作。它还能提供简单的外业到内业工作流，并可以非常轻松地与天宝的其他技术结合起来。

天宝ZX5多旋翼无人机系统包含一台16 MP相机系统和飞行规划软件，可配备捕获实况视频影像功能，采用轻便、小巧、可折叠的碳纤设计，无须发射架，易于装配。其操作简单，可以快速采集外业数据，并生成动态的可交付成果。

(本刊编辑部)

《网络地理信息系统》内容简介

本书通过介绍网络地理信息系统的基本原理与开发方法，引领读者全面认识网络地理信息系统，先从网络地理信息系统基本原理进行阐述，由浅入深依次介绍网络地理信息系统的基本概念与发展、技术基础、体系架构;然后按照体系架构主线逐层展开，分别介绍网络地理信息系统的数据组织管理、服务应用体系、开发应用解决方案;最后介绍目前常见的网络地理信息系统平台，并通过典型案例深入到应用实践之中。

本书可作为3S专业本科生和研究生的必修专业教材，也可供地理信息系统相关研究与开发人员阅读参考。本书为16开本，231页，定价44．00元，2015年8月由测绘出版社出版。

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

针对“面向对象程序设计与开发”课程理论化和抽象性的特点，利用故事教学法可以再现或虚拟问题发生的情境、帮助学生在解决问题的过程中活化知识的优点，将广义的故事教学法引入程序设计与开发课程教学。在分析故事教学的内涵和优点的基础上，结合GIS专业“面向对象程序设计与开发”课程教学的实际需要，探讨了该课程关键知识点的故事设置方法，并对其实施过程及注意的问题进行了说明。

故事教学法; GIS;面向对象;程序设计与开发;情景教学

程 钢( 1981—)，男，博士，副教授，主要研究方向为GIS理论与方法。E-mail: chenggang1218@ 163．com

G64

B

0494-0911( 2015) 11-0129-04

程钢，吴志强，杨杰，等．故事教学法在GIS专业“面向对象程序设计与开发”课堂教学中的运用［J］．测绘通报，2015( 11) : 129-132．

10．13474/j．cnki．11-2246．2015．0500

2014-11-28

国家自然科学基金( 41001226) ;河南省高等学校骨干教师资助计划( 2012GGJS-055) ; 2014年度河南省高等教育教学改革研究项目;河南理工大学教育教学改革研究项目( 2013JG090; 2014JG077)

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