案例任务驱动的线上线下混合教学模式在GIS开发课程中的应用探讨
--以新疆农业大学为例

努尔麦麦提·艾尔肯 门·新纳 轩俊伟

新疆农业大学资源与环境学院 新疆乌鲁木齐 830052

1 GIS开发教学存在的问题

1.1 教学内容单一

由于GIS技术涉及范围广泛,教学内容往往难以涵盖所有的技术和应用领域,导致学生在面对特定问题时缺乏必要的知识和技能。农业高校GIS开发教学方法有时过于单一,只注重理论教学,缺乏实践教学和案例分析。因此,学生可能无法真正掌握GIS技术的实际应用和解决问题的能力。应该根据不同的领域和应用,设置相应的教学内容,帮助学生更好地应用GIS技术于农业。农业高校GIS开发教学缺乏互动性教学,缺乏学生与教师之间的交流和互动[1]。因此,应该采用互动性教学方法,如小组讨论、案例分析、实践操作等,以更好地激发学生的学习兴趣和积极性。

1.2 缺乏实践教学

大部分GIS开发教学注重理论知识的掌握,但却缺乏实践的机会和教学;无法跟上行业的发展趋势和实际需求,导致毕业学生在就业时缺乏竞争力[2];缺乏项目实训[3],导致学生在毕业后难以应对实际项目的需求和挑战,从而影响就业和职业发展。农业高校GIS开发教学存在行业实践教学不足的问题,学生学到的GIS开发内容局限于课堂里学习的几个案例,缺乏学生掌握GIS开发技术在农业生产实际应用和实效。但是学生毕业后面临各种各样的行业领域,各行业跟GIS的切入点不同,因此,需要加强行业实践教学,注重与农业生产实际相结合,让学生能够在实践中学习和应用GIS技术,从而更好地满足农业生产的需求。

1.3 缺乏资源及师力

一方面,大部分农业高校注重农业相关专业的发展,忽略带动其他相关学科的同步发展,导致GIS开发等非农业专业进步怠慢等问题;另一方面,在农业院校GIS专业相关实验室以及设备老旧、缺乏正版软件,导致GIS开发等课程的讲授只限于理论内容、实践课程内容不全面等问题。除此之外,由于GIS技术本身较为复杂、涉及学科较多,要求任课教师掌握多项技能和知识。但是,大部分农业院校GIS开发任课教师非本专业毕业,而是因教学单位工作的工作安排而教授GIS相关课程。这种农业院校GIS专业教学师资力量不足等情况会直接影响教学质量和效果,因此,农业院校在地理信息教学团队建设过程中,应该更多地引进地理信息本专业毕业的人才。GIS技术不断发展和更新,因此,农业高校GIS开发教学内容应该引入先进的GIS技术,让学生能够了解最新的GIS技术发展趋势和应用方向,这样才能更好地满足农业领域的需求[4]。由于GIS技术不断发展和更新,因此在农业高校GIS开发教学中,应该注重引入先进的GIS技术,从而更好地满足农业领域的需求。

2 案例任务驱动的线上线下教学模式

2.1 基本概念

案例任务驱动的教学方式是教师将本人相关科研项目案例或研究领域相关案例引入课堂,通过理论和实践相结合的方式讲解分析案例,让学生获得知识的一种教学方法[5]。教师首先讲解案例的原理、方法和相关理论以及提出案例要解决的问题,下一步组织学生讨论此问题的解决方案,然后在课堂上演示一遍案例,最后组织学生分配任务,让学生在规定时间内根据各组讨论提出的解决方案完成任务。在对案例的讨论中,学生能够学习相关的知识并加深理解,从而可以培养学生自主学习的能力。如何根据课程的教学内容和特点选取合适的案例是顺利实施案例教学法的关键。这是一种以学生为主体的教学方法,以任务这条主线把教师和学生联系在一起。学生通过完成具体的任务,一方面可以巩固相关的知识,另一方面可以培养自主探索和创新的能力。

案例任务驱动的线上线下混合教学模式是利用案例任务驱动教学法以学生实践能力培养为核心的特点和线上线下教学模式的多平台、多资源、新手段、灵活的学习方式等教学优势,将传统的面授教学与在线教育相结合,同时利用互联网和信息技术手段进行教学。该模式既包含了传统的课堂教学,又将网络教学和实践教学相结合,以提高学生的参与度、教学效果和学生的学习体验[6-7]。

2.2 可行性分析

教学模式必须符合专业课程的实际内容、方法、培养目标和方案。不同教学方式有其可适范畴,究竟案例任务驱动教学模式是否适合GIS开发类课程的教学,是否具有可行性,这是采用这种方法前首先要回答的问题。因此,应该从教学内容、教学目标、教学方式和教学对象等方面来分析案例任务驱动教学模式在GIS开发类课程教学中应用的可行性。通过多年研究分析GIS设计开发课程教学内容、效果,总结学生知识点和实践动手能力,以及学生对课程的感兴趣等方面的综合分析,得出可行性分析结果。

3 案例驱动的线上线下教学模式设计

线上线下混合教学模式的GIS开发课教学方法设计如下:

3.1 前期准备工作

GIS开发课程是实践性较强、对任课教师实践操作能力要求较高的一个GIS专业课程。在课程准备阶段,教师需要准备好线上线下混合教学所需的设备、软件、教材等资源,如上实验部分的教室电脑环境的配置,完成安装Visual Studio、ArcGIS环境、ArcGIS Engine组件环境以及其他相关GIS软件等。同时结合本教学单位科研特色,选取典型案例实现GIS开发课程案例库,并确定课程的教学目标和内容。此外,教师通过在线教学平台或社交工具与学生建立联系,提前进行课前预习和任务布置。

3.2 GIS开发案例的选择与建立

GIS开发课程教学的实践环节在培养学生独立思考、分析、团结合作解决实际问题能力过程中发挥非常重要的作用。学生通过GIS开发课程的实践学习,能够把握一个GIS应用开发过程从系统分析、系统设计、系统实现到系统维护等各个步骤。因此,GIS开发课程教学过程中,选择合适的案例是整个GIS开发课程实践环节的关键,案例的质量直接会影响教学的效果,因此应该根据课程的内容精心选择合适的案例[5]。课程案例的建设过程中,教师根据本单位教学科研特色,结合自身研究方向以及专业培养方案,选择具有代表性的案例,每个案例的难度要适中,确保案例基本覆盖课程实践内容以及相关理论知识点。案例能够被分成若干任务,并可以解决一个科学问题,并且据此设计的任务在功能和知识涵盖方面都要具有可扩展性[8]。

3.3 线下教学环节设计

GIS开发课程涉及的预修课程较多,如地理信息基础、编程能力、网络技术、数据处理等,因此课程的教学过程中,需要教室通过理论结合实践的方式开展线下教学环节,并演示实例和现场实践等方式,帮助学生掌握GIS开发的基本概念和技能[9]。此外,针对某种专业问题,组织学生分组讨论、分析案例等方式,提高学生之间的互动和合作能力,激发学生对专业课程的兴趣。如:教师根据本教学单位科研特色提出几个专业问题,根据学生的开发能力、个人优势及爱好对学生进行分组,每组讨论分析一种问题,研讨出几种解决方案。每组各成员负责GIS项目开发过程中不同的任务,如需求分析、系统设计、功能实现、数据库设计和实现、UI设计及美化、系统测试维护等。

通过一段时间的实际教学实验,利用分组讨论和小组分任务的方式开展实践教学已取得比较理想的效果。这种分组讨论和分任务的实践教学优点在于学生相互讨论、各组之间相互讨论可以使学生更好地理论联系实际,提高学生的团体合作解决问题的能力,增强学生从不同角度考虑和独特思考创新思维能力,并达到高效、高质量快速完成GIS开发任务。在整个实践过程中,教师为学生提供相关的实践指导和技术支持,同时通过线上平台对学生的实践过程进行监督和评估。

3.4 线上教学环节

线上教学环节是教学途径多、资源丰富、时间灵活的一种教学模式,在这种模式中,教师可以通过在线平台分享自己的经验和技巧,同时也可以对学生的作业进行评估和反馈。通过钉钉、微信、学习通等平台,课程每个内容布置相关线上联系部分,并共享课程内容相关视频教程、操作指南以及相关功能参考代码等。通过线上练习,学生及时反馈存在的教学疑点,要注重学生知识的内化,引导学生学会灵活运用所学知识[10]。教学以互动、练习为主,对学生进行因材施教,有针对性地给予学生指导,真正获得以教师为主导、学生为主体的有效课堂,训练和提高学生解决实际问题的能力,同时也解决传统的线下课堂教学时间和资源不足等问题。

3.5 教学实施--“GIS设计与开发课程”举例

课程案例的选择:根据“GIS设计与开发”课程内容,结合新疆农业大学教学科研特色,相关地图渲染及专题图定制内容时,本研究选择作物适宜性评价模型实现案例。线下教学过程:教师讲解作物适宜性评价模型相关原理、方法、专题图实现相关ArcGIS Engine组件、接口、方法以及它们的使用方法。再次组织学生分组讨论作物适宜性评价模型的解决方案,包括系统环境、开发模式、UI设计等。通过各组讨论结果,模型实现过程分成若干任务,根据每组学生爱好及个人特点,各任务分配到每个学生。线上环节:每节课相关内容讲完之后,给学生布置相关线上作业,如作物适宜性评价模型原理;专题图主要有哪些类型;ArcGIS Engine提供的专题图实现渲染器有哪些等。除此之外,网络教学平台提供学习C#、AE等软件的相关教学视频以及教师本人实践教学过程的教学视频和操作录屏等内容,以多种方式提供学生线上内容。完成作物适宜性评价模型之后,各组交叉式评价其他组实现的情况,教师参与和监督整个评价过程,最终对整个过程进行总结。

3.6 考核与评价

在教学过程中,不仅教师对学生的学习情况进行定期评估和反馈,学生不同组之间也要相互评估成果。这样提高学生对其他组成果的了解,掌握对同一个问题从不同角度、用不同方法来解决的思路。同时,教师还需要对学生的课堂表现、作业完成情况等进行评分和评估,帮助学生全面了解自己的学习成果和进步。

结语

随着计算机技术和互联网的飞速发展,许多相关部门开始建设自己的信息化平台,将其业务跟高效GIS应用融合到一起。因此,社会领域对GIS开发人员的需求越来越高。同时,GIS设计与开发课程在GIS相关专业课程中的核心地位越来越突出。GIS开发课程实践教学应灵活采用多种教学模式相结合的形式,通过加强上机实践和辅导,培养学生的编写程序、调试程序及测试程序等实践动手能力。案例教学法能够使学生对课堂上的理论知识有深入的认识,而任务驱动式教学法能够培养学生的实际动手能力,本文结合了这两种教学方法的优点,提出了GIS开发类课程案例-任务驱动教学法的实施方案与策略,以此来推动地理信息系统专业中GIS开发类课程教学的发展。GIS开发类课程的教学改革对提高教学质量和效果,发挥学生的主观能动性,培养学生的团队合作精神等方面都具有一定的促进作用。