《地理信息系统技术》课程信息化教学设计研究

李璇琼

（1.四川建筑职业技术学院，四川 德阳 618000；2. 西南交通大学地球科学与环境工程学院，四川 成都 610031）

李克强总理指出:“人类对地理信息掌握的程度，决定了自身的视野和活动范围。”新时期，国家对测绘地理信息人才需求量扩大[1]。而地理信息系统技术是测绘地理信息专业核心课程，内容较为抽象，不利于理解，学生学习效果不理想。随着大数据和“互联网+”等新技术的兴起，教育信息化也蓬勃发展。信息化教学可使抽象的概念更加形象具体，提升教学效果。地理信息系统的信息化教学对培养学生的地理信息技术素养和提高教学效果具有十分重要的意义[2-4]。本文以“网络分析”教学单元为例，介绍了信息化教学的具体设计方法及成效，为地理信息系统技术课程信息化教学改革提供借鉴经验。

1 教学分析

1.1 课程分析

本课程为测绘地理信息技术专业的核心课程——《地理信息系统技术》，参考教材为武汉大学出版社出版的《地理信息系统原理与应用》（马驰著）。教材中对网络分析概念功能等知识点讲解详尽，但缺少与实际生活相关联的实例，不利于职业院校学生理解，故在实际教学过程中应结合信息化教学，提升教学效果。

1.2 学情分析

1.2.1 学生原有知识分析

通过智慧职教云课堂发布问卷调查，结果显示学生都用过滴滴打车等与地理空间数据相关的软件，了解大数据、智慧城市、物联网等概念，并在生活息息相关的领域体验过网络分析所带来的便利。学生在前期学习中，已经掌握了地理信息系统概念、矢量和栅格数据格式特点等相关知识。

1.2.2 学生学习特点分析

教学对象是高职学生，他们理论学习较为薄弱，喜欢新奇事物、情感丰富、愿意动手实践、对于感兴趣的事物能够认真投入，适合“学中做、做中学”的学习方式。

1.2.3 教学内容分析

知识目标:①掌握地理网络及网络分析的概念；②掌握地理信息系统网络分析的功能和算法。

能力目标:掌握利用空间分析工具解决实际路径分析、资源分配问题的具体方法。

素质目标:培养学生爱国情怀、坚持不懈的科学探索精神和团队协作意识。

1.3 重点和难点

1）教学重点:网络分析的功能及具体实施操作。2）教学难点:①网络分析的数据特点及应用方向；②网络分析的算法理解。

1.4 信息化教学思路

具体教学策略见表1。

表1 教学策略

2 信息化教学过程

2.1 课堂整体实施

以网络分析为例，说明教学的实施过程主要从感知网络、探秘网络、应用网络三方面由浅入至深刻、层层递进式进行教学，具体课堂实施流程如图1、2 所示。

图1 课堂实施流程图

图2 云智慧平台教学过程

2.2 课前准备

2.2.1 精品课视频资源推送

借助“翻转课堂”的自主学习模式，通过智慧职教云课堂将空间分析应用的微课视频推送给学生，使学生在课前对讲授内容有初步的感性认识。微课资源分知识点讲解，利于学生课前有针对性的学习。

2.2.2 课前任务布置

课前通过智慧职教云课堂发布问卷调查和讨论问题，通过对于生活相关问题的思考，提高学生兴趣；通过问卷调查了解学生对前置知识的掌握程度，可根据掌握程度对教学进行有针对性的调整，如图3、4所示。

图3 课前讨论问题

图4 课前问卷调查

2.3 创设情境

根据“经验之塔”理论，教学活动中引进各种媒体，可使教学更具体，是一种有效的学习手段[5-8]。视频相对于图片、音频资源更加形象具体，有助于职业院校学生知识点的理解。本文网络分析的信息化教学以视频引入创设学习情境。

1）播放京东双十一包裹无人智能分拣相关的视频和图片创设情境，激发学生的兴趣。让学生感受我们国家科技发展，以此落实素质目标，感悟爱国情怀。

2）与学生提问交流。让学生思考“如何计算出机器人的最佳路径？”进行小组讨论、互评和教师评价。

2.4 感知网络

1）通过动画、图片，结合我国西气东输工程等形式讲解地理网络的概念、组成和类型。

2）创设悬念问题，课堂提问。

3）无人机智能分拣系统属于定向网络还是非定向网络。

4）举出你身边常用的地理网络。

落实知识目标网络分析的概念，并通过小组讨论、互评等形式落实素质目标探索精神、团队意识。

2.5 探秘网络

1）通过生活中常用的信息化软件滴滴打车和地震应急救援动画讲解再次落实知识点网络分析概念，如图5 所示。

图5 地震救援路线选取

2）在智慧职教发布头脑风暴让学生思考后讲解网络分析数据格式，如图6 所示。

图6 课中头脑风暴

通过软件操作和分组讨论、动画讲解网络分析功能:

1）路径分析:①用公交路线选取讲解路径分析功能。②路径分析算法。通过动画等信息化教学手段讲解Dijkstra 算法（迪杰斯特拉算法）。 ③请同学上讲台计算最短路径，突破难点网络分析功能（路径分析）。

2）地址匹配。利用淘宝物流、外卖配送和百度地图讲解地址匹配功能。突破难点网络分析功能（地址匹配）。

3）资源匹配。以地震应急救援物资分配案例讲解资源分配功能，并进行课堂头脑风暴活动（如图7 所示），突破难点网络分析功能（资源分配）。

图7 资源分配案例讲解

4）通过设置讨论问题“生活中还有哪些网络分析的实际应用？”进行小组PK，落实素质目标探索精神。

2.6 应用网络

1）通过ArcGIS 软件实践操作讲解救援地理网络的建立过程。落实能力目标网络分析具体应用。

2）通过对ArcGIS 实际操作和让学生演示讲解路径分析功能。①由救援仓库经过逐个待救援点的最佳路径分析再次落实知识目标网络分析功能。②通过边路障和点路障后路径变化突破难点路径分析应用。

3）通过信息化工具百度地图中输入青城山等地名，在地图中找到具体地址突破难点地址匹配功能应用。

4）通过模拟应急救援物资分配路线突破难点资源分配功能应用。

2.7 课后拓展

在职教云平台上，布置作业，并评价学生课后提交的作业与考核任务，在手机qq 群进行师生、学生之间的即时交流，包括课程内容，存在的疑问和学习方法等。

2.8 课堂目标落实

通过整体教学流程在潜移默化中落实知识、素质、能力目标及重点难点，具体如图8 所示。

图8 教学目标落实

3 信息化教学实施成效

3.1 课堂教学效果分析

信息化教学在本学习单元的成效提高主要体现在以下几个方面:

1）学习情境生活化。课前云课堂平台发布与课程和平时地理生活相关视频。利用淘宝物流、外卖配送和百度地图等与生活息息相关的应用讲解地址匹配功能，引发学生兴趣。

2）学习任务自主化。课前云课堂平台发布课程相关视频。同时，设定任务目标，驱动学生自主探究知识点，促进了学生自主学习的积极性。

3）实操训练具体化。在知识点讲解后进行软件具体操作练习，锻炼操作能力，进一步加深对理论知识点的理解。如在本单元教学理论讲解完成后在ArcGIS软件中模拟地震应急网络的建立，通过具体的练习加深对网络分析的理解。

4）课程思政可控化。针对学生团队精神差、探索意识弱等问题，在课堂考核中设定团队成绩，对培养学生爱国情怀、团队合作意识和实事求是分析、解决问题能力有一定的促进作用。针对课堂问题“举出你身边的地理网络”设置小组PK，进行成绩评定，使得学生通过小组成员之间的讨论增强合作意识。

5）评价体系多维化。教学中从云课堂签到情况、云课堂任务参与度、课内实验操作结果、课后作业成绩、团队成绩、课程总体期末考核成绩等6 个方面多维度对学生学习成果进行考核评价，使得考核覆盖教学全过程，更加合理。具体分配:云课堂签到考勤占总成绩的5%；云课堂任务参与度占5%；课内实验操作结果占10%；团队成绩占5%；课后作业成绩占15%；课程总体期末考核占60%。

3.2 学生对课程考核评价

学生也可以通过云课堂APP 对教师教学进行评价，提出相关问题建议，促进教学效果提升。如图9所示，信息化教学达到良好的效果。

图9 学生对课程评价

4 创新与反思

4.1 特色创新

1）网络分析单元教学利用信息化教学手段，结合“翻转课堂”模式，进行线上线下混合式教学。从学生的角度出发，体现学生主体学习地位。依据教学内容和教学情景创设信息化教学情境，借助动画、滴滴打车、淘宝、百度地图等信息化平台，从学生兴趣点切入，激发学生学习积极性，促进主动学习，个人探索与小组协作并行，大大促进了学生的专业能力和综合素养的提升。

2）本单元教学将爱国主义、探索精神和团队合作意识等课程思政内容融入到教学过程中，旨在潜移默化中培育学生爱国情怀和严谨的专业素养。

4.2 教学反思

1）有的学生课堂活动参与度不高，解决方法可以提升微课、视频等信息化资源的吸引力，同时加强学习的过程性信息化考核，提高参与度指标的成绩比例。

2）课堂教学中部分头脑风暴、课堂讨论问题答案较为复杂，浪费课堂时间。解决方法可采用选择、判断、问卷调查等形式。

3）加强教师信息化教学能力培训。比如微课、动画制作培训等，使得教师在教学中信息化设计更加高效合理。

5 结 语

信息化教学可以提高教师教学效果和学生学习兴趣。本文以地理信息系统技术课程中网络分析模块信息化教学设计为例，探讨信息化教学设计方法。授课前先进行课程和学生学情分析，设定教学目标、重点难点。课前发布微课资源并布置课前讨论问题，进行任务驱动。具体课堂实施以生活相关的视频案例引入，提高学生兴趣。借助动画、滴滴打车、淘宝、百度地图等信息化平台，通过头脑风暴、问卷调查、小组PK等手段落实知识、能力、素质目标，突破教学重点和难点，整个教学过程利用信息化手段进行全过程监控。信息化教学使得学习情境生活化、学习任务自主化、实操训练具体化、课程思政可控化、评价体系多维化，取得了良好的效果，但也存在一定问题。对信息化教学过程中出现的问题进行反思，提出了相应的解决措施。地理信息系统信息化教学改革需要结合学生特点和专业特色，合理利用信息化手段进行教学设计，提高信息化教学效率，提升人才培养素质。