基于地理信息系统的“项目式学习”教学模式研究

摘要：本文研究基于地理信息系统的“项目式学习”教学模式，该模式通过将地理信息系统技术与课程内容融合，使学生能够在实际问题解决中学习地理知识和技能。本研究以一所中学为例，设计了一个地理信息系统项目，并通过问卷调查和学生成绩评估等方法，对该项目的效果进行了评估。研究结果表明，基于地理信息系统的“项目式学习”教学模式能够有效提高学生的学习兴趣和动机，促进他们的合作能力和创新思维。该模式还能帮助学生将地理知识应用于实际问题解决中，提高他们的实践能力和综合素养，为基于地理信息系统的“项目式学习”教学模式实施提供有益的经验和启示。

关键词：地理信息系统；项目式学习；教学模式；学习兴趣；动机

一、概述

随着科技不断发展，教育领域在不断创新和改革，传统教学模式已经不能满足现代学生的需求，要寻找更有效的教学方法来培养学生的综合能力和创新思维。因此，基于地理信息系统的“项目式学习”教学模式应运而生。地理信息系统（GeographicInformationSystem，简称GIS）是一个集地理空间数据采集、处理、分析和展示于一体的系统，能帮助我们更直观地了解地理现象和问题，并提供解决方案。而“项目式学习”则是一种以项目为核心的学习方式，通过学生参与实际项目的设计、实施、评估，培养学生问题解决能力和团队合作精神。而基于地理信息系统的“项目式学习”教学模式将两者结合起来，为学生提供全新的学习体验，学生要通过参与真实的地理信息系统项目，在实践中掌握相关知识和技能，使用GIS软件进行地理数据的采集和分析，学习地理信息系统的原理和应用。在团队合作中，学生要共同制订项目计划，分工合作，并在项目实施过程中解决遇到的问题，还要对项目进行总结和评估，提出改进和优化的建议。

二、地理信息系统和项目教学法概述

（一）地理信息系统概念

地理信息系统是一门涉及地理空间数据获取、存储、管理、分析的学科，其结合地理学、地图学、计算机科学、数据库管理等多学科知识，旨在对地球上的自然和人文现象进行综合分析。“地理信息系统”课程旨在培养学生对地理信息系统的理论和实践能力，“地理信息系统”课程注重学生对地理空间分析的能力培养，学习GIS软件和编程语言对学生分析基于地理数据的环境保护、自然资源管理等问题具有重要意义。此外，学生还可以利用地图制作技术将地理数据与其他数据进行整合，从而得出更全面的分析结果。“地理信息系统”课程学习不仅不局限于课堂教学，还要学生进行实践操作，通过实地调查、数据采集和实际项目的应用，学生能更好地掌握地理信息系统的原理和应用，培养学生动手能力和解决实际问题的能力［1］。

（二）项目教学法概念

项目教学法是一种基于实践和合作的教学方法，旨在通过让学生参与真实的项目活动，促进学生实现综合发展。这种教学法不仅注重传授知识，更强调培养学生的主动参与和实践能力。在项目教学法中，学生通常会组成小组，共同完成具体的项目任务，如科学实验、社会调查、艺术创作等应用场景。通过参与项目活动，学生能将课堂上学到的知识应用到实际问题中，并通过实践来加深对知识的理解。除了知识和技能的培养，项目教学法还要注重培养学生的合作能力和自主学习能力，需要与组员进行合作，相互协调，分工合作，共同完成任务，从而培养学生的团队精神和沟通能力。

三、“项目式学习”教学模式对地理信息系统教学的重要性

（一）提高学生的实践能力和创新思维

在“项目式学习”中，学生要根据具体的问题进行自主规划，利用地理信息系统进行数据收集、处理。通过亲身参与实践操作，学生能深入地理解地理信息系统的原理和应用，培养数据处理和空间分析能力，激发学生的学习兴趣，增强其学习动力。在这个过程中，学生不仅能锻炼自身创新思维，还能培养解决问题的能力和团队合作精神。此外，地理信息系统是一个综合性强的学科，其涉及地理学、计算机科学、数据分析等多学科知识。在“项目式学习”中，学生要将所学的各个学科知识进行整合，通过跨学科的学习，能更好地理解地理信息系统的原理和应用，从而培养学生的综合素质和创新能力，为他们未来的发展打下坚实的基础。

（二）促进学生之间的团队合作精神

为了更好地培养学生的团队合作精神和解决实际问题的能力，“项目式学习”教学模式被引入在GIS教学中，并取得良好的效果。“项目式学习”是一种以项目为核心的教学方法，在GIS教学过程中，可以将学生分成小组，每个小组负责一个地理信息系统的项目，在“项目式学习”中，学生要相互合作、协调工作，并共同解决遇到的问题。每个小组的成员都有自己的任务和角色，他们需要相互配合，合理分工，共同完成整个项目，学生不仅能学会如何与他人合作，还可以培养解决问题和沟通交流的能力，激发创造力和主动学习的积极性，妥善解决学习问题。除了团队合作精神，“项目式学习”还能培养学生的实际应用能力，通过参与真实的GIS项目，学生能将所学知识应用到实际中去，从而更好地理解和掌握相关概念和技术。

（三）增强学生对GIS应用的兴趣和动力

传统教学模式通常是以理论为主，学生只是被动地接受知识，而“项目式学习”模式要求学生主动参与到项目中，通过实际操作来学习相关知识。因此，在GIS教学过程中，要设计一些实际问题和场景，让学生运用所学的GIS知识去解决问题，既能增加学生的实践经验，也能提高其对GIS应用的兴趣。在GIS教学中，要定期组织学生分组完成有挑战性的项目，让他们共同探索和解决实际问题，这样既能增强学生的动力，又能提高他们的GIS应用能力。另外设计真实场景的项目，让学生运用所学的GIS技能去解决实际问题，如地理信息采集、地图制作、空间分析等。通过这种方式，学生能亲身体验到GIS在实际应用中的重要性和价值，从而增强对GIS应用的兴趣和动力［2］。

四、基于地理信息系统的“项目式学习”教学模式研究

（一）设计实训项目

设计实训项目是基于地理信息系统的“项目式学习”中的重要环节，在该项目中，学生将通过实践操作地理信息系统软件完成各种任务和项目，并从中获取知识和技能。以城市交通规律为例，学生先要了解城市交通规划的基本原理和方法，通过阅读教材、参观城市规划展览、与专业人士交流来获取这些知识与相关数据。在收集和分析数据后，学生要根据所得到的结果来制订城市交通规划方案，综合考虑道路扩建、公共交通线路优化和交通管制等方案，并使用GIS软件来模拟这些方案的效果。此外，学生要将他们的交通规划方案呈现给其他同学，使用GIS软件制作专业报告和展示文稿，展示其研究成果和分析结果。还要组织小组讨论或举办展览活动，与其他同学分享他们的经验和思考。通过这个设计实训项目，学生不仅能学到地理信息系统的基本操作和应用技巧，还能深入了解城市交通规划的过程和方法，培养解决问题的能力、团队合作精神和创新思维，为学生提供了一个全面发展的平台，使他们能在实践中不断提升自己的能力和素养［3］。

（二）布置项目任务

首先，项目任务布置具有一定挑战性和现实性，意味着项目任务应该与学生所学的GIS知识相关，并能激发学生的兴趣和动力。其次，项目任务布置应具有较强开放性和灵活性，表示学生在完成项目任务时应该有较强自由度，能根据自身兴趣和能力进行调整。最后，注重团队合作和社交互动。学生在完成项目任务时应该与他人进行合作和交流，共同解决问题，如要求学生组成小组，在分析城市交通流量的过程中互相协作，分享和讨论各自的观点和发现，从而培养学生的合作精神和团队意识，提高其沟通和协作能力［4］。

如果学生要合理设置校园地理信息系统的训练内容，要经过如下步骤：

（1）数据采集、安装GIS软件、全面分析项目需求；

（2）建立空间数据库；

（3）绘制地图；

（4）检测数据模块的实现程度；

（5）实现空间数据的编辑模块；

（6）专题图模块的实现；

（7）设置路径导航模块；

（8）形成三维环游模块；

（9）系统综合测试。

可见，布置项目任务是基于地理信息系统的“项目式学习”教学模式中的重要环节，合理的项目任务能激发学生的学习兴趣和动力，培养他们的综合能力和解决问题的能力。因此，教师在布置项目任务时应注意任务的挑战性和现实性，具有一定的开放性和灵活性，注重团队合作和社交互动，才能够真正发挥“项目式学习”教学模式的优势，促进学生的全面发展和成长［5］。

（三）教师和学生在项目于中的角色

在基于地理信息系统的“项目式学习”教学模式中，教师和学生在项目中扮演着不同的角色。教师负责确定项目的主题和目标，并设计项目的整体框架和流程，引导学生使用地理信息系统工具和技术，在项目中进行数据收集、分析和展示。同时，教师还要鼓励学生提出问题、解决问题，并提供必要的支持和指导，其不仅是传授知识，更重要的是促进学生的思考能力和创造力，培养其团队合作能力和解决问题的能力。而学生在项目中扮演着主动学习者和实践者的角色，通过参与项目积极主动地学习地理信息系统的相关知识，收集和整理数据，运用地理信息系统工具进行空间分析和可视化展示。学生还要在项目中与同伴合作，共同解决问题，发现和解决实际的地理问题。通过上述过程，学生不仅能掌握地理信息系统的使用技能，还能提高自身逻辑思维能力、创新能力和团队合作能力［6］。

在项目中，教师和学生共同参与到学习的过程中。教师在项目中为学生提供指导和支持，激发学生的兴趣和动力，引导他们进行思考和探究。例如，校园的地理信息特征，主要包括如下方面：（1）需求什么数据，数据标准格式，具体的操作方式；（2）要建立怎样的空间分析模型；（3）普通MIS开发和GIS软件开发的异同性。通过上述项目设计障碍，能给学生提供技术上的支持，让其能真正掌握GIS软件开发技巧。学生则积极主动地参与项目，负责实际操作和解决问题，第一，需求分析；第二测算数据，进行空间分析；第三，得到结论，形成完整的项目验收报告，从而提高自己的实践能力［7］。

（四）编辑项目开发文档

在基于地理信息系统的“项目式学习”中，项目开发文档是一个关键的工具，用于记录和组织项目的信息和进展。

（1）项目概述：项目开发文档的第一部分应该是项目概述，包括项目的目标、背景和意义。这部分内容应该简明扼要，清晰地说明项目的核心问题和解决方法。

（2）项目需求：接下来，将详细列出项目的需求和功能。这些需求应该具体而明确，以便开发团队能够根据需求进行设计和开发。

（3）项目计划：项目计划是项目管理的重要组成部分。在项目开发文档中，应该包含详细的项目计划，包括任务分配、时间安排和里程碑等内容，这能够帮助开发团队合理安排工作进度，并确保项目按时完成。

（4）数据收集和处理：在GIS项目中，数据收集和处理是非常重要的环节。在项目开发文档中，应该明确列出数据的来源和获取方法，以及数据的处理和分析方法，这将有助于确保项目使用的数据具有准确性和可靠性。

（5）技术实现：该部分应该详细描述项目的技术实现方案，包括所选用的软件和硬件平台、编程语言和开发工具等。同时，还应该提供相应的代码和算法，以便开发团队能够根据文档进行具体实施。

（6）测试和评估：在项目完成后，要对其进行测试和评估，以验证项目的可行性和效果。项目开发文档中应该包含测试的方法和标准，以及评估结果的分析和总结。

通过编辑项目开发文档，可以有效地组织和管理基于地理信息系统的项目，不仅有助于开发团队的工作，还能提供给学生清晰的学习指导，帮助他们更好地理解和应用地理信息系统的知识和技能［8］。

结语

综上所述，基于地理信息系统的“项目式学习”教学模式是一种创新的教学方法，能培养学生的综合能力和创新思维。尽管其面临各种挑战，但通过教师和学校的共同努力，相信这种教学模式会在未来得到更广泛的应用，并为学生的发展提供更多机会。

参考文献：

［1］姚远，王锡琴，徐万福，等.“课程思政+适应性项目教学”模式的课程教学改革探索研究：以“地理信息系统原理与应用”课程为例［J］.发明与创新·职业教育，2020（12）：1314.

［2］梁伟.GIS专业项目驱动教学模式设计与应用：以陕西师范大学“GIS设计与实现”课程为例［J］.教育教学论坛，2021（36）：137140.

［3］王晓宇.高职院校测绘类专业“地理信息系统”课程教学模式探讨［J］.新课程研究，2023（18）：2325.

［4］王慧敏，魏毓洁，温莉.新工科背景下融合CDIOOBE理念的城市地理信息系统课程教学改革与实践［J］.科教文汇，2023（9）：7376.

［5］李攀，黄猛，刘帅，等.地理信息系统金课建设中实践教学的探索与研究［J］.科技风，2023（27）：8789.

［6］徐丹丹，刘艳清，栾兆擎，等.“理论应用”与“教学科研”相结合的教学模式的实践：“地理信息系统GIS”研究生课程为例［J］.才智，2021（4）：8991.

［7］王硕，房春生，李杰，等.环境科学专业GIS本科课程线上混合式项目教学实施策略探究［J］.高教学刊，2023，9（8）：115118.

［8］王艳，满忠水.CDIOCBE理念下的“地理信息系统”课程教学改革研究［J］.科教导刊，2020（10）：7172.

项目来源：吉林省教育科学“十四五”规划2023年度一般课题，项目名称：基于地理信息系统的“项目式学习”课堂教学模式研究，项目编号：GH23174

作者简介：朴东范（1987—），男，朝鲜族，吉林人，博士，延边大学地理与海洋科学学院讲师，研究方向：森林遥感、地理信息系统。