摘 要：本文提出了一种基于漫画场景复原的情境教学方法。首先参考人才培养方案，构建漫画人物角色；然后依据课堂教学目标设定漫画中相应任务，利用故事情节建构漫画情境；最后以漫画情境中的任务为导向，组织学生分组扮演角色，并模拟漫画场所及其装备等，以复原漫画场景，完成相应任务，从而达到教学目的。该方法在地理信息系统原理与方法课程改革实践中得到应用，结果表明，学生普遍对这种教学模式给予了肯定，不仅激发了其自主学习兴趣，还提高了团队协作能力，同时思政元素通过漫画剧情以“润物细无声”的方式自然融入课堂，使学生在岗位技能和专业素养方面都有了显著提高。
关键词:情境教学;漫画;地理信息系统;
A situational teaching method based on restoration of comic scenes: a case study of
GIS curriculum reform
LI Xiang
LI Xiang GE Wen CHENG Yi WANG Lina LIU Shuaikang
Information Engineering University
Zhengzhou University of Light Industry
Abstract：
This paper proposes a situational teaching method based on restoration of comic scenes.Referring to the undergraduate program, we create comic characters, set the corresponding tasks in the comic based on teaching goals, construct comic scenes from story.Focusing on the tasks in the comic situation, students use group role-playing, simulation of comic places and equipment and other methods to restore the comic scenes and complete the corresponding tasks to achieve the goal of teaching.This method has been applied in GIS curriculum reform.The results show that students generally give positive comments on this teaching mode, which stimulates interest in independent learning and improves teamwork ability.Meanwhile, ideological and political education are naturally integrated into the classroom in a “moisturizing things silently and softly” way through comic stories.Students have significantly improved in terms of job skills and professional knowledge.
Keyword：
situational teaching; comics; geographic information system;
结合一定情境实施教学是一种非常古老的教学方法。从孔子的“性相近，习相远”到苏格拉底的“产婆术”;从“孟母三迁”到柏拉图的“寓学习于游戏”,都蕴含着朴素的“运用情境启发教学，达到有效教育目的”的情境教学理念和方法。
现代意义的情景教学始于19世纪末，最早由美国教育家约翰·杜威(John Dewey)提出并付诸实践，他认为最好的教育就是从生活中学习，从经验中学习，通过教育为学生提供更好的成长或生活条件[1]。因此，学校应该成为一个小型的社会，“学校即社会”。那么生活如何出现在教育中?社会如何出现在学校中?最关键的就是提供一定的“教育情境”,使生活中的内容、社会中的事件以简化或纯化的形式出现在教室里，将某种带有浓缩性的教育目的、教学目标转化为教师所能控制的教育活动，即“情境教学”。
从20世纪20年代起，情境教学法率先在英国口语教学中得到了较为成功的应用，L.G.Alexander的《新概念英语》教材就是根据情境教学法所编，至今方兴未艾。在国内，情境教学法最早也是应用于英语教学，比如文献[2,3,4]都为情境教学法在国内英语教学的发展做出了很大的贡献。李吉林老师受英语教学的启发，将情境教学法应用到了小学语文教学中，归纳了情境构建的八大途径，分别为图画再现情境、音乐渲染情境、表演体会情境、实物演示情境、生活再现情境、语言描述情境、游戏建构情境和网络拓展情境[5,6]。
由于漫画绘制、场景设计等对教师的要求较高等原因，将漫画应用在情境教学中的研究较少，但也有先例。比如文献[7]研究动漫素材在地理情境教学中的作用及实践方法。文献[8]以化学漫画创设情境，促进学生主动学习。但目前的漫画情境教学还多以单幅、多格漫画或已有动漫素材中的某一场景为主，漫画内容较为简单，适合小学或初、高中课堂，但是将漫画情境教学方法应用在高等教育的专业课程中还存在如下问题：①漫画的人物形象、表达方法、内容深度等要符合00后(2000—2009年出生)大学生的审美观，得到他们的接受和认可，存在一定的难度和挑战；②漫画的故事设计与知识点的关联，以及课堂的组织教学中如何应用漫画情境，这些还缺少研究和实践。由于漫画具有情境性、直观性、趣味性和新颖性，一旦被成功引入课堂，会极大调动学生的积极性、主动性和创造性，使他们能在漫画情境中建构知识、发展能力、提升素养。
1 基于漫画场景复原的情境教学方法
针对上述问题，本文提出了一种基于漫画场景复原的情境教学方法，以“知行合一”为教学理念，首先参考人才培养方案的岗位需求，构建漫画的人物角色；然后依据课堂教学目标(知识目标、技能目标和素质(思政)目标)设定相应的任务，由故事情节建构漫画情境；最后以漫画情境中的任务为导向，组织学生分组扮演角色、模拟漫画场所及其装备等，对漫画场景进行复原，完成要求的任务，以达到教学目的。该教学方法的具体实施分为课前、课中和课后3个主要环节，见表1。
2 地理信息系统课程的漫画情境设计
2.1 地理信息系统原理与方法课程的简介
我国的地理信息系统(GIS)高等教育从20世纪80年代末开始起步，并迅速发展。2000年以后，GIS教育已步入发展快车道，截至2016年，我国已有超过170所高校及科研院所开设了GIS专业，每年培养GIS人才近万人[9]。笔者所在院校20世纪90年代中期开设了地理信息工程专业，是国内最早开设该专业的院校之一，并且拥有地图制图学与地理信息工程(工科)和地图学与地理信息系统两个学科的博士学位授权点[10]。该专业的一级学科测绘科学与技术在全国第三轮学科评估中排名第2,在全国第四轮学科评估中获评A+。地理信息系统原理与方法是笔者所在学校地图制图学与地理信息工程专业的主干基础和专业核心课程，是学校测绘类专业十门打通课之一，同时也是全校其他专业的选修课程。课程一共40个学时，其中理论26学时，实践14学时，见表2。
2.2 地理信息系统原理与方法的漫画情境设计
2.2.1 漫画的故事概要设计
针对00后本科生的兴趣和群体特点，考虑地理信息系统原理与方法是一门关于空间信息处理分析的科学技术，同时顾及将太空强国等思政元素以“润物细无声”的方式自然融入课程中，课程组以火星探索为背景，设计了“火星穿越-GIS漫画”,漫画封面如图1所示。
故事概要为：公元2021年5月15日，我国首次火星探测任务，天问一号着陆火星，火星探测器“祝融号”在火星上首次留下中国印迹开始，作为实施火星探测任务团队重要的青年科学家林问天，却突然神秘失踪，他留下一张火星高清影像图，并附言道：“探究火星文明，点亮浩瀚宇宙”。若干年后，他的儿子林知行、女儿林语蘅及好友潘星辰、苏天河组成了“星火亦然”探火分队，对火星进行探索和测绘，以期探究林问天神秘失踪的原因……
2.2.2 漫画的人物设计
漫画参考人才培养方案的岗位需求，设计了由林知行、林语蘅、潘星辰和苏天河4人组成的“星火亦然”探火分队，漫画人物角色设计和对应的实际岗位，见表3。
漫画人物的形象设计如图2所示。
2.2.3 漫画的部分任务和知识点
整个漫画以“星火亦然”探火分队探索和测绘火星为主线，通过“星火亦然”探火分队的任务将部分地理信息系统原理与方法的理论知识和实践技能贯穿其中，见表4。同时取林知行的“知行”二字，分别设计了“知问”和“行问”,引导学生在课下实现知识的拓展和技能的提升，见表5。
3 基于漫画场景复原的情境教学方法的案例改革
该案例选自于地理信息系统原理与方法课程中地理空间数据获取与处理单元的“矢量数据压缩”章节。该章节要求理解矢量数据压缩的相关概念，重点掌握典型的线要素化简算法。过去教学主要是首先讲授几种典型的矢量数据压缩算法，然后以传统的地图等高线数字化中的数据压缩处理展开实践教学。在该章节的学习中，由于任务较为枯燥，算法较多且复杂，容易导致学生学习动力不足，产生畏难情绪。
3.1 漫画场景的任务设计
针对矢量数据压缩处理的内容和要求(如实时性等)不同，设计了漫画场景中的两个子任务：①等高线数据压缩(非实时);②轨迹数据压缩(实时)。
该章节漫画的故事情节为：“星火亦然”探火分队采用新一代对火观测卫星对神秘山脉Mars-G进行了探测，他们将采集的数据经过内业处理，转换成了等高线数据。由于星际之间的数据传输代价高昂，需要对等高线数据进行压缩处理之后，在规定的精度范围内，以最小的成本传回到地球总部。同时探火分队派出了祝融N代无人火星车进行了实地勘察，火星车的轨迹数据需要压缩处理实时传输到地球总部。他们能否完成任务呢?
该章节漫画的场景任务如图3所示。
3.2 漫画场景的情境复原
针对漫画的故事情节和场景任务，如图4所示，采取了以下情境复原。
(1)学生以4人为单元分成课程小组，按照漫画中的角色进行分工扮演。
(2)通过实际中无人机航拍的方式取代漫画中对火观测卫星的探测。
(3)通过实际中北斗车循迹的方式取代漫画中祝融N代火星车的探测。
(4)通过实际中学校的训练场山头取代漫画中神秘山脉Mars-G。
3.3 课堂教学设计
整个课堂教学内容分为4个环节，分别为问题引入、基本概念、算法原理及归纳总结。其中算法原理是本次课的重点和难点，教学过程按照漫画情境和课堂教学两条主线贯穿，特别是在算法原理讲授时，会反复以漫画情境和课堂教学反复跳转和切换，以推动整个教学过程，如图5所示。
3.3.1 问题引入
教师通过回顾上节课的内容及对漫画场景的复原，总结获取的两类数据，等高线数据和实时轨迹数据，介绍本次课漫画中“星火亦然”探火分队的任务，通过引导学生观察这两类数据，从而发现无论哪一类数据都难以避免地产生了共线或近似共线的冗余点，从而引出了本次课程矢量数据压缩要解决的问题。
3.3.2 基本概念
在这个环节，主要是以教师讲授和启发教学为主，通过对矢量数据的分析，指出矢量数据压缩的核心是线要素的化简，并进一步给出线要素化简的定义。其中，线要素化简(simplification)是指从所取得的数据集合(原线要素)中抽出一个子集(简化后线要素),子集作为一个新的信息源，在规定的精度范围内，能够用尽可能少的数据量，最好地逼近原集合。
启发学生如何用数学的方法衡量“尽可能少”和“最好”,从而引出压缩比，以及对线要素化简的定性和定量评价方法。
3.3.3 算法原理
第3个环节是本次课的重点和难点，会在课堂教学和漫画情境中反复切换，通过任务的驱动和漫画人物的对话，推动矢量数据化简算法的原理讲授。
漫画情境1:首先教师再次强调了漫画情境中的任务——神秘山脉Mars-G等高线数据的压缩问题，启发学生如何解决该问题，通过漫画人物中的对话引出了第一个算法，即间隔取点法(如图6所示)。
课堂教学1:教师通过启发教学，讲授间隔取点法的基本原理、示例及压缩的评价效果，如图7所示。
漫画情境2:通过漫画人物之间的对话，启发学生发现间隔取点法无法保留线的几何特征的缺点，如图8所示，从而引出下一个算法，即垂距法。
课堂教学2:教师通过启发教学，讲授垂距法的基本原理和示例，同时和间隔取点法进行比较，引导学生发现垂距法在压缩效果上要优于间隔取点法，如图9所示。
漫画情境3:通过漫画人物之间的对话，如图10所示，引出垂距法在线要素压缩时出现的问题(有时会丢掉极值点),从而引出经典的算法道格拉斯-普克算法。
课堂教学3:教师通过启发教学，讲授道格拉斯-普克算法的基本原理和示例，同时与垂距法进行比较，如图11所示，引导学生发现道格拉斯-普克算法可以克服垂距法的缺点。
漫画情境4:通过漫画人物的对话和第2个任务(火星车的轨迹数据实时压缩),如图12所示，启发学生发现道格拉斯-普克算法无法实时处理的缺点，有没有压缩效果不错，又能实时处理的算法，从而引出下一个算法，即Lang算法。
课堂教学4:教师通过启发教学，讲授Lang算法的基本原理和示例，同时和道格拉斯-普克算法进行比较，如图13所示，发现Lang算法在某些情况下，能实时处理，同时压缩效果与道格拉斯-普克算法相当。
漫画情境5:通过漫画人物林知行的设问，启发学生将4种算法分别从压缩效果和时间效率上进行比较，如图14所示，发现Lang算法在大规模的数据处理上较为低效，而间隔取点法在数据规模特别大且特别冗余的情况下，却是最优选择，从而引导学生认识到“没有最优的算法，只有最为合适的算法”的道理。
3.3.4 归纳总结
课堂教学5:对内容进行小结，并且按照压缩范围的不同，归纳和总结所有线要素压缩算法的类型。
漫画情境6:回归到漫画的场景任务，要求学生以小组为单位完成漫画中的任务，并且回答漫画人物林知行的知问和行问(如图15所示)。
3.4 教学评价
最后，课程组邀请了17名已修完地理信息系统原理与方法课程的大三学生观摩了本次课，并对改革前后两次课程进行评分(百分制)和课程评价，结果表明，学生普遍对这种教学模式给予了肯定，认为可以激发学生自主学习兴趣，同时团队协作能力可得到很好的提升，在提升岗位技能和专业素养方面都有显著的效果，如图16所示。
同时课程组通过集体备课，不断深化和完善典型案例，使得案例的课程讲义、漫画素材及教学PPT模板得以固化。教师的个人授课PPT在此基础上，根据实际的教学对象、教学时间等因素进行调整，既保证了教学资源的最大复用，又可以做到因材施教。
4 结 语
本文提出的基于漫画场景复原的情境教学方法，在实际教学中激发了学生的学习兴趣和探索精神，有效提高了教学质量，同时思政元素通过漫画剧情以“润物细无声”的方式自然融入课堂。
相比其他情境式教学方法，该方法需要对专业有着深刻理解，具备丰富的教学经验，同时又具备良好的文学创作和漫画基础的复合型教师。这对教师的要求太高，因此往往需要一个跨领域的教学团队，分工合作，集体备课才能将该方法从构思应用到实践教学，一旦教学内容与漫画情境能够有机结合，就会产生“化学反应”。该方法在第六届全国GIS青年教师讲课竞赛和大学教学竞赛中，分别取得了特等奖和一等奖的优秀成绩，起到了非常好的教学示范作用，对其他专业课程建设有着重要的参考价值。
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