发布时间：2023-10-07 15:42:32
绪论：一篇引人入胜的地理实验教学设计，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
关键词：
实验教学；GIS工程；基础实验；教学模式
地理信息系统专业是一个综合性的多学科交叉的实践型学科，在教学过程中考虑面向工程和面向应用是非常必要的［1－2］。在“GIS工程设计”课程教学过程中，不仅要培养学生使用GIS软件构建一个GIS应用系统的能力，还要重视培养学生的GIS软件设计与开发能力。因此，在“GIS工程设计”课程中设计科学的实验内容，探讨符合学科特点的教学方法，建立有效的实验教学模式是非常必要的。“GIS工程设计”是武汉大学地理信息系统专业课程体系中一门重要的专业必修课程，旨在培养学生设计GIS的综合能力。该课程也是一门涉及多门学科的综合性课程，在学习这门课程之前，学生需要学习相关基础课程，具备一定的背景知识和扎实的理论基础。具体来说，这些课程主要包括：地理信息系统原理、地图学、计算机图形学、计算机程序设计、数据结构、数据库原理等［3－4］。“GIS工程设计”也是一门实践性很强的课程，除了在课堂上用一些案例辅助教学外，还要充分利用基础实验和综合设计等实践手段。基础实验教学作为该课程关键的教学实践环节之一，能够加强学生对课程知识点的理解和掌握。在学生具备一定的GIS设计与开发的基础知识之后，就可以进行应用型的GIS开发综合性设计。通过综合性、设计性、研究性的GIS设计与开发的训练，能有效地培养学生的专业性思维方式，提高学生分析专业问题和解决专业问题的能力，促使学生养成良好的专业科学素养。在GIS专业的实验教学方面，很多学者探讨了开放式实验教学方法［5］，重点研究了GIS软件设计中实验教学的实验内容［6－11］，并分析了教师队伍的建设方法［12］。在教学过程中总结出一种比较有效的“1（基础）＋1（综合）＋D（多元环境）”的实验教学模式，该模式可以提高学生的自主学习和动手能力，避免扼杀GIS专业学生的主动性和创新性。
1实验环境的选择
实验教学重在培养学生实际解决专业问题的能力，GIS工程与计算机软件密切相关，因此在实验教学中应当特别注意选择所使用的开发平台、程序语言和软件开发方式。所依据的重要原则是：学生的实验环境尽量与当前GIS产业发展的需要相适应，面向国家发展需要［1－2］，面向GIS工程。．NET平台是由一组用于建立Web服务应用程序和Windows桌面应用程序的软件组件构成，包括．NET框架和．NET开发工具。．NET平台有很多优点：支持多种语言的互操作，可跨多种操作平台，具有很高的安全性，支持HTTP、XML等各种网络标准和协议。如今，多数地理信息系统的开发均基于COM技术，而．NET平台对COM技术有很好的支持。同时，该平台自身的优越性也决定了其在开发地理信息系统中的广泛使用。C＃是从C和C＋＋语言演化而来，是Microsoft专门为使用．NET平台而创建的。其语法比较简单，但是功能非常强大，相比其他语言具有很多优点，学生学习入门也比较快。ArcGISEngine（简称AE）是用于构建定制应用的一个完整的嵌入式的GIS组件库。利用Arc－GISEngine对GIS进行开发可以满足用户的需求，所设计的应用程序具有直观、便捷等特点。利用这种技术，可以极大地缩短系统的开发周期，提高开发效率。可见，这种基于组件式的GIS二次开发具有广阔的应用前景。基础实验和综合设计均是在．NET平台下利用ArcGISEngine组件库进行GIS软件设计与开发。考虑到学生学习该课程时所掌握的计算机基础知识，学生依据自己对计算机程序语言的熟悉程度选择VC，C＃，VB或C＋＋等，这样就增加任课老师的教学工作量和讲课的难度。实验平台选择的多元化有利于学生根据自己的知识结构选择最节省的计算机语言学习时间，把主要精力投入GIS工程设计中。“GIS工程设计”教学与有些课程是紧密关联的，在GIS专业的教学计划安排上就应当考虑这个问题，同时也应当在该课程开设之前让学生们明白这种关系。就知道要学好“GIS工程设计”必须先掌握哪些基础知识。其次，主讲老师在课程的教学过程中也容易调整教学内容和分配教学时间，以便学生能顺利理解和掌握该课程的学习内容。“GIS工程设计”课程的前期核心课程包括：计算机编程语言（VC，VB，C＃或C＋＋等）、地理信息系统基本原理、GIS软件应用（ARCGIS）。由于该课程的课时有限，因此需要学生在上该课程之前复习这些前期课程，特别是需要熟悉计算机编程语言。计算机编程语言是GIS工程中的基本工具，随着计算机技术的发展，编程语言的种类非常多，应当让学生明白：在学习过程中应该注重培养自己快速掌握编程语言的能力，至少应当熟练掌握GIS专业常用的编程语言。为了顾及学生所熟悉的计算机编程语言有所不同，学生在构建GIS软件时可以选择自己熟悉的某一编程语言，也可以用指定的编程语言，在教学过程中主要用VB或C＃。
2基础实验内容的设置
基础实验是与课堂理论教学同步且紧密结合的上机操作课，要求学生通过基础实验环节能够掌握地理信息系统工程设计与开发的基础知识。根据课堂理论教学内容与实验教学内容相结合的原则，对理论知识体系和基础实验内容进行科学分析和整合，确定基础实验的内容和实验教学目标是非常必要的［3］。“GIS工程设计”的基础性实验是强调让学生掌握快速构建一个小型地理信息查询系统框架的方法及其相关基础知识。在实习过程中，考虑到教学课时的限制，需要让学生先快速掌握AE的使用方法，针对他们将要构建的系统而言，主要是掌握使用AE构建一个系统的基本步骤、主要接口的使用方法等。在学生熟悉了所使用的软件开发环境后，就可以依据软件工程的要求进行软件设计与开发。基础实验内容是每个学生必须掌握的基础知识，“GIS工程设计”课程的基础实验内容如表1所示。
3综合性实验设计
“GIS工程设计”综合性实验基本上涵盖了该课程的主要知识点，学生利用这些基础知识解决GIS工程中的问题是该实习的主要教学目标。在教学过程中采用“问题式学习”教学方法，以问题为中心，与课程内容相联系，学生参与全过程，解决真实的GIS工程设计问题。为此，在实习之前采用基于类似工程或案例的方式进行教学，这是国外许多著名大学所采用的教学方法。实习要求学生围绕一个适当规模的应用型GIS进行软件设计与开发，根据所学理论知识和方法进行系统分析、设计，并实现（或部分实现）系统功能。综合性实验分为两类：课内的实验和课外的实践。课外实践的方式主要是鼓励学生参加老师的GIS工程项目或参加有些组织举行的GIS设计大赛。
3．1综合性实验的内容选择由于实践教学环节时间限制，让学生对一个陌生领域GIS系统进行设计与开发不太可行，那样会在熟悉专业知识上消耗学生很多的时间与精力，从而偏离了实践教学的目的。而像面向新生的校园信息查询系统、城市公交查询系统、城市旅游景点查询系统等系统的业务功能简易直观，和学生日常生活联系也比较多，学生对此类系统的开发设计有兴趣和热情，作为待建系统是不错的选择。综合性实验的初始地图数据由教师提供，学生需要结合相应的专题由自己通过网络获取相应的专题数据或更新数据。当前网络上获取地图数据的途径很多，例如，天地图、GOOGLE等网站。学生再根据自己系统开发的需要对数据作进一步处理，以此培养学生获取空间数据和集成空间数据的能力。GIS工程的首要任务就是“需求分析”，其中要确定需求的空间数据，以及获取途径。每一组学生需要依据所学的知识，在规定的时间内完成相应的数据获取和处理工作，最后进行空间数据的集成。从大工程观教育理论［2］来看，这样的实习内容可以培养学生的协作精神，让他们形成一种具有专业精神的工程理念，在数据获取和整理的过程中让他们懂得职业操守的重要性。为了培养学生严格按照软件工程的要求进行GIS软件开发的能力，在综合性实验中每个学生必须完成需求分析报告、系统总体设计书和系统详细设计书的编写，这些文档必须符合相应的标准。学生往往认为，这些报告是没有必要的，他自己一个人就可以完成从需求分析到软件调试的整个过程。但一个大型的GIS工程需要一个团队来完成，这些文档也是软件工程中按照规定需要完成的标准化文档，因此在实验教学过程中强调“大工程观”是非常必要的，“大工程观”是在美国工程教育兴起的“回归工程”浪潮中被提出的，是对工程教育与科学教育进行比较后提出的一个理念［2］。
3．2课外实践的多元化学生实践能力的培养仅仅依靠基础实验和课堂的综合性实验这两个部分的学习是不够的，还需要通过参加一些GIS工程项目或科研活动来提高动手能力和创造能力。采用多元化的课外实践活动，让学生从GIS工程项目的不同方面学会解决专业问题，这是一种开放式的实验教学。武汉大学每年都有老师指导的学生自选的科研项目，国家也给大学生提供了有关科研项目的资助；GIS协会或GIS软件公司每年主办的大学生GIS设计与开发比赛，如ARCGIS、MAPGIS、SUPERMAP等的软件设计比赛；每年暑假有GIS企业提供的实习机会；老师提供的有关GIS工程项目的软件开发任务或空间数据库建设任务。当然，学生也可以结合毕业论文或者GIS课程集中实习来进一步提高他们的GIS软件开发能力。学生在课外学习期间为他们提供必要的学习资料和指导是非常必要的，学校为学生建立了一个教学资源网，其中就设置了教学课件、参考书目、相关软件、实习指导书、相关信息与数据、专业网站、学习园地、专题讨论等栏目区。教学资源网可以为学生提供多种可供选择的学习方式，可以增强教学中的互动性，对学生实践环节起到了辅助和推进作用。在教学资源网上可以提供有关该课程实践环节所需要的资料供学生下载，这些资料可供学生在课内和课外学习，也可以让学生在规定的时间内提交需要讨论的问题，以便老师集中时间进行指导。
4课程实践环节的考核方法
课程实践效果的考查是一个非常重要的环节，作为实践性课程，“GIS工程设计”的考核方法应有别于其他的课程，检验的重点不是理论成绩，而是学生能否理论联系实际，最终提高自己的动手操作和实践能力。传统的考核方式比较单一，过于侧重理论，难以真实反映学生掌握知识和应用所学知识解决实际问题的能力。为此，本课程加大了实践环节的考核力度，实践环节的考核分数占本课程总成绩的45％，期终考试成绩占55％。同时直接与实习有关的教学内容占期终考试内容的50％。实践环节的总分是100分，其中，按照实习要求完成了基本功能设计与软件开发的学生可以得80分，其它20分用于评价学生的自主学习能力、设计的创新能力和GIS工程的专业素质。自主学习能力主要体现在学生是否依据工程的需要，设计和开发了超出实习要求的功能模块；设计的创新能力主要体现在设计的理念和美学效果上；GIS工程专业素质主要体现在文档的规范程度、协作精神和学习态度等方面。如果学生只是实现了规定的软件功能，而在文档规范程度、设计效果、学习态度、专业精神等方面没有达到基本要求就需要扣分。考核过程中，我们采用了互动式和交流式的考核方法，从而考核学生在他所完成的实验成果中对工程的理解程度，同时还可以发现是否有抄袭他人成果的情况。课程的课内实习需要强调集体协作，这体现在空间数据获取和集成阶段，因为空间数据采集的工作量比较大，学生需要以分组的形式完成一个完整空间数据库的建立。软件设计书的编写和软件开发任务，每个学生必须独立完成。在课内实习阶段，必须明确每个教学时间单元需要完成的实习任务，否则很难保证完成实习任务，每个实习阶段必须有相应的成果，例如：完成的空间数据库、需求分析报告、总体设计书、详细设计书、开发的软件和实验报告等。因此，要求学生必须有协作精神，必须按时完成实习任务，这部分体现在GIS工程专业素质的考核分数中。大部分学生的课外实践往往在该课程结束之后，这部分的考核往往无法在该课程中体现，采取的方法是：在地理信息系统课程集中实习中对这部分学生的成绩加分，但是，对于能在该课程结束之前已经完成额外实习任务可以考虑加分的学生，则在他们的平时成绩的自主学习能力考核项目中加分。
5讨论
该课程的实习只是GIS专业整个实践环节的一个阶段，应该从整个专业建设的角度来考量，比如：如何处理与计算机基础课程之间的关系，是否需要考虑整个教学过程中使用一种编程语言，有关GIS工程设计与开发的所有实践课程是否需要一个统一的实习环境（软件平台、编程语言、数字区域），课外实习应否从“学校模式”向“校企合作模式”转换，至少针对部分学生可以采用这种教学模式。在教师队伍的建设上应该更强调面向工程的教学，任课老师和辅导老师应该双师型，适应GIS产业培养人才的需要。
参考文献：
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2．新课程理念下高中地理老师课堂教学设计存在的问题
2．1地理教师课堂设计难以达到新课程理念的要求
新课改以来，虽然高中地理教师都尽自己所能的践行新课程理念，努力改变自己的教学方式，但是大多数教师都已经习惯了传统的教学方式，所以在设计教学方案中难免会有传统教学方式占绝大多数的现象，从而使其地理课堂教学设计方案与地理课堂教学设计实践难以适应的问题。例如:在讲地球的运动规律一节时，地理教师的课堂教学设计方案可能仅仅是解读一下课本内容，或利用PPT模糊的解读一下课本内容;在黑板上画下一个地球在南北回归线以及赤道的运动轨迹图和地球自转和公转的轨迹图，虽然这种教学方式也可能会使其教学任务得以完成，但是却没有充分利用“三维教学”的教学方式、没有完全的利用多媒体的教学资源，以至于使学生在学习地球运动中没能在脑海中形成清晰地地球运动轨迹，从而使新课程理念下教学任务难以完成，教学效果不太理想，究其原因就是高中地理教师的新课程理念下的理论知识不充分，运用新课改教学资源的手段不健全。
2．2地理教师课堂设计内容很难引起学生的参与
大多数的学生已经习惯了老师“填鸭式”的教学方式，喜欢把老师讲的内容记录在笔记本上，而不愿意去参与到老师教学活动中。和老师一起去寻找地理事物形成、发展、分布的规律。在传统的教育模式下产生这样三种学生:努力记笔记的“学习派”、得过且过的“中间派”以及从不学习的“捣乱派”，他们大多数都有一个特点:不太愿意参与到老师的教学活动中，以至于很难达到预想的教学目标，从而影响教学效率和教学进度。
3．如何解决新课程理念下高中地理老师课堂教学设计存在的问题
3．1如何使地理教师课堂设计达到新课程理念的要求
新课改以来，学校为了使教师更好的按照新课程理念设计教学方案，就需要重视对地理教师进行关于新课程改革后地理教学知识理论的有效培训，进行知识更新，以使其形成完善的地理学科内容体系，达到新课程理念的要求，努力改变地理教学设计理论与教学设计实践相脱节的问题。在进行高中地理教师理论知识的培训更新时，还要注重对地理教师运用新的教学资源的培训，使地理老师能够综合利用各种教学媒体资源，充分利用投影、幻灯、录像以及多媒体计算机等现代化电教手段。力求使教学内容图像化，例如:利用“地球公转演示仪”或自制活动投影片(或多媒体课件)讲解地球自转和公转运动;将黄赤交角的变化用共面直线来表示等，这样不仅可以帮助学生形成清晰地地理图像，明确地球运动规律，还可以进一步提高课堂教学效率。
3．2地理教师课堂设计如何引起学生的参与
高中地理涵盖了自然、人文、区域等的大量的专业知识，具有高度的复杂性，使学生在学习之初就可能会产生恐惧意识，更有甚者会丧失对地理的学习兴趣，更不要说对地理教师课堂设计的响应了。这就要求地理教师在进行课堂教学设计时应该充分的考虑到如何才能激发学生参与课堂活动的动力。研究表明良好的师生关系有助于激发学生的学习意识，美国心理学家罗森塔尔随机抽取了几个学生，很慎重地告诉老师，他们是最有发展潜力的学生。八个月后发现，这些学生的学习成绩真的比其他学生进步快，而且他们比其他学生具有“更显得幸福”、“求知欲更强”等倾向。所以，地理教师在设计课堂教学时应该尽可能的去夸奖和鼓励学生，激发学生的学习愿望，并且试图去建立一种民主、平等的师生关系，把学生当作自己的朋友、伙伴，尊重学生的不同观点，和学生一起讨论或者用地理实验来论证这些观点的正确性，宽容学生的错误并且委婉的给与正确的指导或纠正，这样就会使学生感觉到自己并不是处在被动的地位，而是一个和老师相互平等的位置，在学习的过程中就会增加和老师的交流和互动，积极思考、回应老师的提问。
一、前言
在我国80年代，教学设计作为我国教学改革所研究的领域，逐渐被学者和专家开始大量研究，而在之前，我国只是少量地引进或者翻译国外的教学研究成果，但随着我国经济的快速发展，我国开始研究自己的教学模式了，即理论与实践的研究，当然地理教学也不例外，本文着重讲述我国地理教学的设计理论以及实践研究，将最科学的教学理论知识融入到教学实践中去，深入挖掘地理教学设计理论，减少一些地理教学旧方法的使用，避免课堂中死气沉沉的氛围，从而提高了地理教学质量，激发了学生学习地理知识的激情，解决了高校地理教学的问题，因此，高校地理教学模式应该改革，实现最新教学目标，教师的地理教学理论设计应充分考虑实践，才能更好地让学生学到教师所授的内容，并学以致用。
二、地理教学的设计理论
地理教学由教学目标、教学方法、教学手段、教学环境等构成，合理的地理教学设计能够指导教学工作的开展，在地理教学设计中，采用系统的、科学的、有序的理论原理，将会有效整合教学因素，发挥教学实践功能，在明确各个因素的同时，还需要注重地理教学设计过程，即地理教学的设计理论要符合学生的学习习惯，理性与感性的认知感。通常来说，学生对陈述性以及实记性的地理教学比较认可，但对一些新的教学设计比较陌生，而且不易接受，因此，在培养学生认知上，需要从学生兴趣着手来设计教学，对教学中出现的问题进行有效控制，以便更好地完成教学任务，实现教师教学高效和学生认可的目标。
地理教学的设计理论最直接的理论来源是课堂学生们对教学的反应以及学生所学知识的反馈，而目前我国高校的地理教学的设计理论基本都是传承以往教学模式或者根据教学经验，人文与空间的关系，是地理教学中一大特色，人文关系是地理教学设计理论中的核心思想与核心内容，地理教学的设计理论应按照学生的理解性去协调教学方法，让学生懂得学习地理的重要性与趣味性，而地理这门学科又是各事物相互联系的学科，错综复杂的关系构成了如今丰富多彩的世界，这便是空间关系，是地理教学设计理论中要考虑的，即如何有效地促进学生地理空间性的认知感。
三、地理教学的具体实践
案例教学法。地理案例教学法融入了日常生活中发生的事件或者可能发生的事件等，将这些事件拿到课堂案例上讲解，把抽象的地理理论具体化了，让学生更容易接受地理概念知识，通过案例的讲解，可以有效地解决生活中的地理问题，同时，案例讲解可以引导学生对所学地理知识进行整合，并加以分析，得出自己独特的见解。地理案例教学设置的情景，能够很好地让学生思考，并在短时间内锻炼自己的分析与解决问题的能力。
支架式地理教学法。支架式地理教学法是基于维果茨基思想，并借助建筑业中的脚手架，来作为学习者对知识理解所构成的一种概念框架。支架式地理教学法的应用，给学生带来了背景支架与直观支架，学生在这两种支架作用下，学生可以避免在没有背景知识下，可以从容应对知识框架结构外的问题，也就是说，学生具备准备性学习能力;而在地理教学实践设计时，我们教师常常没有直观表达地理学科内容的知识，因为地理学科上的内容基本都是通过抽象性的概念以及难以理解的图表来表征的，因此，学生就很难将地理知识学“活”，而使用支架式地理教学法，可以很好地避免此类情况，让学生所学的地理知识支撑起来，构成一个个支架，于是，地理学科在学生脑里便有了一个导向性学习的框架。
参与式地理教学法。参与式地理教学法就是让学生走向讲台，感受一下授课情形以及讲解自己所理解到的地理知识。如在学习“我国气候分类”时，可以将班上学生进行分组，让每组成员在课堂上讨论，并就课本上的知识以及生活中所了解到的知识上台讲解，在学生讲解完之后，教师与学生代表共同对这几组学生进行评价，指出他们授课方式的不足以及需要补充的地方，这样极大地增强了学生学习地理知识的积极性，同时又丰富了地理教学方法，学生与老师的亲切认知感也会相应增加，并且老师在地理教学实践中所积累的教学经验将会增多，这便反馈给老师一些学生学习地理这门学科的信息。总之，参与式地理教学法活跃了课堂气氛，调动了老师与学生的积极性，激发了学生学习地理的热情，并且让学生真正地体验了做老师的感觉。
参考文献：
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