基于项目教学《环境规划与评价GIS技术》的教学单元设计

摘 要： 基于工作过程的项目化教学在目前高职院校课程改革中发挥着重要的作用，有利于培养学生的职业技能。本文以《环境规划与评价GIS技术》课程的“土壤环境质量评价”单元为例，探索了项目化课程设计与实施。

关键词： 高职 项目化教学 GIS 教学单元设计

项目教学法是师生通过共同实施一个完整的“项目”工作而进行的教学活动。通常先由教师对项目进行分解，并做适当的示范，通过示范项目让学生掌握基础的知识，然后让学生分组围绕各自的项目进行讨论、协作学习。最后以共同完成项目的情况评价学生是否达到教学目的。它非常适用于实践性较强的课程教学。《环境规划与评价GIS技术》课程是我院环境信息管理专业的一门专业核心课，属于GIS技术的应用课程，旨在培养学生利用学过的GIS软件的相关技术和环境规划与评价方面的相关知识解决环境规划与环境评价方面实际问题的能力，使学生具有从事环境规划与评价方面地理信息数据的采集、处理、分析、专题地图制作等基本能力，具有较强的分析问题、解决问题的能力和实际操作能力，其实践性较强。要想讲好这门课，达到最佳的教学效果，就必须将理论和实践有机结合起来，突出实践在教学中的作用。项目教学法正是实现这一目标的有力手段。为此，笔者对《环境规划与评价GIS技术》课程进行了项目化教学改革与实践，在此将以“基于GIS技术进行土壤环境质量评价”单元为例，具体谈谈基于项目教学的《环境规划与评价GIS技术》的教学单元设计。

一、《环境规划与评价GIS技术》的教学单元设计

（一）教学单元名称

项目五基于GIS技术的土壤环境质量评价

（二）教学目标

1.职业技能目标

（1）能熟练应用GIS软件对空间数据进行处理与分析；

（2）能熟练应用GIS软件编制专题地图。

2.知识目标

（1）掌握土壤环境质量现状评价的步骤与方法；

（2）掌握GIS软件基于栅格数据的空间分析功能（栅格插值、栅格计算、重分类等）。

3.职业素质目标

（1）培养学生良好的动手实践能力；

（2）培养学生具有较好的分析思维能力；

（3）培养学生良好的沟通交流能力和团结协作精神。

（三）教学项目的实施步骤

1.项目描述

简介项目要完成的任务，明确学生学习和实训的目的。本项目以秦皇岛市地区的地图数据为载体，训练学生利用学过的GIS技术和土壤环境质量评价知识在ArcGIS平台下编制土壤环境质量现状评价图的能力，在实际操作中掌握土壤环境质量现状评价的步骤和方法。

2.预备知识的讲解

为了能利用GIS技术完成土壤环境质量现状评价图的编制，学生需要掌握进行土壤环境质量现状评价的步骤和方法的相关理论知识及GIS软件的操作技能。鉴于学生已经学习过GIS软件的相关操作技能，教师主要使用传统教学法，利用多媒体课件向学生逐一讲解土壤环境质量评价的概念、分类、土壤环境质量标准、土壤环境质量现状评价的步骤和方法等理论知识。结合教学内容引入具体的某地区土壤环境质量评价案例讲解土壤环境质量评价的一般步骤和方法，主要包括评价因子的选择、评价标准的确定、评价方法的选择、根据计算的土壤综合污染指数确定土壤环境质量等级，编制评价专题图。通过案例分析教学，学生对实际工作项目的实施过程有一个整体的认识。在这个过程中，学生主要是倾听、思考和回答教师问题。

3.分析项目

在项目实际操作前，教师带领学生对要完成的工作项目进一步分析，让学生相互交流、讨论，确定本项目的评价因子、评价标准和评价方法等内容，明确完成项目需要哪些数据资料。本项目选择汞（Hg）、镉（Cd）、铅（Pb）、锌（Zn）、铜（Cu）、铬（Cr）、镍（Ni）、砷（As）等八个重金属指标作为评价因子。根据《土壤环境质量标准》的规定，本项目评价标准执行《土壤环境质量标准》二级标准中6.5-7.5范围旱地和农田内的标准值。评价方法选择单因子指数法与综合污染指数法两种评价方法，并依据完成该项目的工作过程，把项目进一步分解，具体化、任务化，形成多个学习型工作任务。本项目根据完成该项目的工作过程可分为以下4个学习型工作任务：评价因子图的编制、单因子指数图的编制、土壤环境质量综合指数图的编制、图面布局与整饰。在这个过程中，教师引导学生积极思考、相互讨论，共同探索在GIS软件中应该应用哪些操作技能实现上述任务，制定项目实施计划的步骤和过程。教师向学生提供完成项目所需的地图数据资料，包括秦皇岛市政区图、土壤环境质量的监测点及评价因子的监测值等。

4.项目实际操作

任务1：评价因子图的编制

本项目共需要编制选择的八个评价因子图。教师演示其中一个评价因子图编制的具体操作步骤，讲解如何应用以前学过的GIS软件中基于栅格数据的栅格插值空间分析功能在ArcGIS软件里完成评价因子图的编制，学生看完演示后，自己单独上机操作实践。对于其他7个评价因子图的编制步骤类似，由教师提出具体的要求，学生独立思考，对知识点进行理解，消化演示任务的解决要点，完成操作。教师随时解答学生制作过程中出现的问题，并对学生的错误操作给予指正。

任务2：单因子指数图的编制

同样本项目需要编制8个单因子指数图。教师演示其中一个单因子指数图编制的具体操作步骤，讲解如何应用以前学过的基于栅格数据的栅格计算空间分析功能、对前面生成的评价因子图根据单因子指数公式在ArcGIS软件里进行计算，生成单因子指数图。学生看完演示后，上机操作实践。对于其他7个单因子指数图由学生独立思考完成，教师对学生的操作进行及时恰当的指导。

任务3：土壤环境质量综合指数图的编制

教师向学生提出操作具体要求，应用基于栅格数据的栅格计算空间分析功能，对前面生成的单因子指数图根据综合指数公式进行计算，得到土壤环境质量综合指数图。再应用基于栅格数据的重分类空间分析功能，根据土壤污染分级标准对土壤环境质量综合指数图进行重分类，将秦皇岛市土壤环境质量分为3个等级。学生独立思考，相互交流，讨论完成该任务，教师对学生的操作进行及时恰当的指导，学生在实践过程中普遍遇到的难题由教师进行操作示范加以解决。

任务4：图面布局与整饰

最后对生成的秦皇岛市土壤环境质量等级图进行专题地图的制作，鉴于学生学过专题图制作的操作技能，由教师提出具体的要求，包括栅格数据符号化、插入标题、图例、指北针、比例尺等具体要求，学生独立思考，相互交流、讨论完成该任务，教师对学生的操作进行及时恰当的指导。

5.项目教学总结

项目任务完成后，学生和教师都要对该项目的完成情况进行认真总结。教师对于在完成项目任务中所用到的相关知识点及所需的专业操作技能进行归纳，总结项目实施过程中容易出现的典型问题和不足之处，在以后的项目实施过程中避免出现类似的问题从而提高项目质量。学生总结本项目用到的知识点、自己的不足之处和学习心得体会，最后写出项目实训报告，对整个项目的设计思路进行梳理。

6.提交项目成果

完成项目后，学生提交项目实训报告和编制的土壤环境质量现状评价专题图件。

7.项目考核

教师针对学生的项目实施过程和最后提交的报告与专题图件进行评价，了解学生对知识、技能的掌握程度。项目具体考核内容和考核标准、分值分配见表1所示。

二、项目化教学单元实施建议与对策

笔者在教学实践中已尝试过项目教学法第一轮改革，它所带来的经验与问题值得深思，今后力求在以下方面进一步改善。

（一）不断提高教师的实践能力

采用项目化教学，对授课教师的要求较高。不但要求教师具备扎实的理论知识，还要具有较强的实践动手能力。为了提高教师的实践能力，鼓励教师通过各类培训强化操作技能，取得相关专业技术职务资格证书；要求教师到专业相关的企业基地去实习，提高教师的实践教学能力和整体素质。

（二）加快项目化教材开发力度

实施项目化教学改革对专业课程教材要求较高。目前该课程还没有与之相配套的项目化教材。为了解决这一问题，笔者所在团队以自编的讲义为教材，但由于处于探索阶段，其系统性还有待提高。因此，我们必须在深入学习领会项目教学法教学理论的同时，及时总结项目教学实践中的经验，邀请行业企业专家和一线技术人员共同参与，编写符合项目教学特点的、实用型的教材，这样才能为推进项目教学法扫清教材上的障碍。

（三）加快校内外实训基地的建设

项目教学采用“理实一体”、“教学做结合”的教学方法，对教学场所硬件条件要求较高。为了体现真实的工作情境，更方便地模拟企业实际工作过程，更方便地开展以工作过程为导向的项目教学。一方面在校内加快教、学、做一体化实训室建设步伐，另一方面进一步加强校企合作，建立校外实习实训基地，将课堂延伸到现实职业岗位。

三、结语

基于项目的单元教学打破了传统的学科结构知识体系，以工作任务为依托组织教学内容，将课程的主要理论知识点和实践技能训练融入项目和任务实施中。教师带领学生在完成工作任务的过程中进行理论与实践的同步教学，课程教学边教、边学、边做，教学做一体化，使学生在实际的操作中理解知识，掌握技能，实现了理论与实践教学的有机结合，提高了学生学习的积极性，激发了学生的学习兴趣，提高了学生分析问题和解决问题的能力，培养了学生的实际工作能力，教学效果良好，值得推广。

参考文献：

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基金项目：中国环境管理干部学院科研基金项目：高职GIS应用类课程项目化教学改革与实践——以《环境规划与评价GIS技术》为例（20110014）。