線上線下混合式“GIS原理”教學探索與實踐

［摘 要］ 以高校教育教學改革意見為指導，針對測繪工程專業(yè)“GIS原理”必修課程現(xiàn)存的教學手段單一問題，依托互聯(lián)網(wǎng)教育平臺，設(shè)計提出了“GIS原理”課程線上線下混合式教學改革方案以及多元化的考評方式，并對改革方案進行了實踐與探索。結(jié)果表明：該課程利用混合式教學方式后，有效調(diào)動了學生自主學習的積極性，提高了師生之間的互動性，學生的學習方式由被動轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?，取得了較好的教學效果。

［關(guān)鍵詞］ GIS原理；教學改革；線上線下；混合式教學；多元考評

［基金項目］ 2022年度貴州大學教學內(nèi)容和課程體系改革項目“新工科背景下‘GIS原理’課帶實驗與理論知識互促進教學研究”（XJG2022009）；2021年度國家級一流本科專業(yè)建設(shè)點“測繪工程國家級一流專業(yè)”

［作者簡介］ 張春亢（1984—），男，河南周口人，博士，貴州大學礦業(yè)學院副教授，碩士生導師，主要從事GIS建模與應(yīng)用研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）28-0121-04 ［收稿日期］ 2023-06-16

高校教育的核心任務(wù)是提高人才培育質(zhì)量，為社會培育建設(shè)型、創(chuàng)新型人才，教育教學改革是高校順應(yīng)新時代社會發(fā)展的必行之路。2016年6月，《教育部關(guān)于中央部門所屬高校深化教育教學改革的指導意見》指出，要推動大規(guī)模在線開放課程共享、不同類型高校小規(guī)模定制在線課程應(yīng)用、校內(nèi)校際線上線下混合式教學，推進以學生為中心的教與學方式變革。在信息高速化時代，順應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”變革是教育教學的發(fā)展趨勢，是打破傳統(tǒng)課堂以教師講授為主的教學模式，也是高等教育教學改革的創(chuàng)新型實踐產(chǎn)物。改革后的“線上+線下”混合教學方法，將教學模式重心轉(zhuǎn)向以學生自主學習為主，以教師講解為輔。學生自主討論和多元化考核方式能進一步培養(yǎng)學生的自主學習和創(chuàng)新能力，提高教學質(zhì)量和學習效率。

“地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）原理”是測繪工程本科專業(yè)的一門必修核心課程，是集地圖學、測繪學、空間信息和計算機科學于一體而興起的新興學科，是旨在將傳統(tǒng)的人工測繪轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代化、信息化、高效化測繪，以實現(xiàn)測繪行業(yè)數(shù)字信息化發(fā)展，迎合經(jīng)濟社會高速發(fā)展而開設(shè)的一門重要課程。作為一門學科交叉性較強的科目，講授教師要隨時掌握知識的實時化更新。為積極響應(yīng)教育部啟動的課程“雙萬計劃”，適應(yīng)新一代“00”后大學生的學習個性［1］，如何切實高效地對“GIS原理”課程運用“線上+線下”混合式教學是本文研究的重點。

一、“GIS原理”傳統(tǒng)教學存在的問題與分析

（一）傳統(tǒng)教學方式的弊端

“應(yīng)試教育”作為目前主要的教學模式，一些教師、家長、學生形成了“為了考試而學習”的觀念，直接指導了教師教學方法與教學內(nèi)容的選擇，使一些學生的學習目的不完全正確［2］。傳統(tǒng)的課堂以教師講授為主，授課過程缺乏與學生的課堂互動，限制了學生的課堂參與度和表達自我觀點的機會［3］。在有限的教學時長中，要向?qū)W生傳輸大量的教學知識，難免會缺乏課堂的趣味性。課下授課教師批改作業(yè)時，很難針對作業(yè)中每名學生存在的問題進行一一講解，易使學生在期末考試中遇到相關(guān)類似題目，仍會不可避免地出錯。

為了方便教學，“GIS原理”教材的撰寫和線下授課都采用了分章節(jié)的形式，學生在閱讀、理解和記憶這些課程內(nèi)容時也會分章節(jié)進行。然而，“GIS原理”的各章節(jié)知識是統(tǒng)一的整體，各章節(jié)不是割裂的。目前僅采用線下教學方式，無法實現(xiàn)對各章節(jié)知識點的融會貫通。例如，“空間插值”這一重要知識點，涉及第二章《地理空間數(shù)學基礎(chǔ)》的“數(shù)學基礎(chǔ)變換”、第六章《空間數(shù)據(jù)采集與處理》的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變換”、第八章《DEM與數(shù)字地形分析》的“DEM內(nèi)插方法”、第九章《GIS空間統(tǒng)計分析》的“空間數(shù)據(jù)內(nèi)插”等內(nèi)容，由于學生的知識儲備有限，不能將這些內(nèi)容與“空間插值”這一知識點相聯(lián)系，難以形成知識體系。且在傳統(tǒng)教育模式下，“GIS原理”傳統(tǒng)教學往往出現(xiàn)實驗教學與理論知識相分離的現(xiàn)象，使得很多學生在學習過程中難以聯(lián)系理論知識與實際操作。

（二）線下和線上教學的特點分析

線下教學作為傳統(tǒng)的授課方式，將學生集中在同一空間中進行統(tǒng)一學習，可以有效起到監(jiān)督作用，提高學習效率。教師可以通過線下教學更好地進行教學環(huán)節(jié)的引導、重點知識的講解，引導學生思考并解決實踐中遇到的問題。此外，學生之間在線下更容易進行交流、相互啟發(fā)。因此，線下教學有著不可替代的優(yōu)勢。

線上教學是一種新型教學模式，依托互聯(lián)網(wǎng)教育平臺而發(fā)展。隨著互聯(lián)網(wǎng)信息共享平臺越來越便捷，各種平臺的教育信息共享功能愈發(fā)完善，包括課程直播、錄課共享、回放、線上簽到、測試、作業(yè)提交、小組討論等，同時方便授課教師通過平臺對每名學生的作業(yè)和測試情況進行一一點評和分析，更好地實現(xiàn)個性化教學。線上平臺具備強大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，從課堂的實時數(shù)據(jù)統(tǒng)計到課后客觀的數(shù)據(jù)分析，都對教師組織教學活動具有參考價值［4］。在疫情防控期間，通過線上平臺進行授課，極大推動了教學進展；在正常教學環(huán)境下，通過線上平臺可進行課前導學、自由討論、課后測評等環(huán)節(jié)，為傳統(tǒng)課堂教學奠定前期基礎(chǔ)和后期保障。

“GIS原理”是一門理論知識與實踐操作緊密結(jié)合的課程，將線上教學與線下教學的優(yōu)勢貫穿其中，有助于提升教學質(zhì)量。針對傳統(tǒng)“GIS原理”教學存在的問題，參照《教育部關(guān)于深化本科教育教學改革 全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見》，開展“互聯(lián)網(wǎng)+教育”，探索智能教育新形態(tài)亟須進行。積極有效地開展“線上+線下”混合式教學，有助于培養(yǎng)學生的自主學習能力、思考能力和創(chuàng)新能力。同時在線上，教師可以提供“GIS原理”各章節(jié)內(nèi)容的知識圖譜，幫助學生理解并融會貫通各個知識點。

二、線上線下混合式教學改革方案設(shè)計

本文所設(shè)計的線上線下混合式教育改革方案，在以O(shè)BE（outcome-based education）理念為依托，以學生為本的核心教學育人理念的基礎(chǔ)上，倡導自主、合作與探究的學習方式。教學改革方案設(shè)計如圖1所示。

（一）線上教學設(shè)計

利用互聯(lián)網(wǎng)教育共享平臺，以課本教學內(nèi)容為核心，在學習通建立本門課程的教學資源共享，方便學生進行提前預習。設(shè)立學習交流專區(qū)，便于學生之間進行小組討論和交流，并向教師提問疑難困惑。借助平臺布置課后作業(yè)和測評，教師須通過平臺進行數(shù)據(jù)分析，了解學生對知識點的掌握情況，并及時講解易錯點和難點。根據(jù)教學情況，對教學內(nèi)容和資源配置進行合理調(diào)整，形成可持續(xù)性的改進教學方案。

知識圖譜（knowledge graph）是一種知識域可視化的映射地圖，以構(gòu)建知識及其之間的相互聯(lián)系。對于章節(jié)化的現(xiàn)有教材與教學內(nèi)容，學生可借助網(wǎng)上現(xiàn)有的各高校或企業(yè)構(gòu)建上傳的知識圖譜，如浙江大學和阿里云教育發(fā)布的阿里云高等教育場景下的智慧教學產(chǎn)品——數(shù)字知識平臺，幫助學生課后理解并融會貫通各個知識點。

（二）線下教學設(shè)計

在線下課堂教學中，須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)課堂單一的教學方式，實現(xiàn)案例與項目化理論教學，并進行小組討論與翻轉(zhuǎn)課堂，以培養(yǎng)學生的自主思考能力。授課教師對學生的觀點進行總結(jié)、補充，最后進行系統(tǒng)完整的講解，并將思政內(nèi)容融入以空間數(shù)據(jù)為主線的數(shù)據(jù)表達、模型、獲取、處理、建庫、空間分析、制圖和應(yīng)用等教學內(nèi)容中［5］。

作為一門實踐操作性較強的課程，目前的上機實驗教學方式主要為“演示+實驗作業(yè)”的形式［6］。該教學方式使學生失去了學習思考的主動性、探索性和積極性，同時，由于ArcGIS等地理信息軟件功能十分復雜，該教學方法很難讓學生完全掌握ArcGIS軟件功能。因此，須改變現(xiàn)有“教師演示、學生模仿”的實驗教學模式，形成“教師引導、學生思考與探索”的實驗教學模式，將理論知識轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵅倌芰?，提高學生的動手能力。

三、線上線下混合式教學方案的實踐效果

（一）考評方式

線上線下混合式教學同時具備線上教學和線下教學的優(yōu)勢，但其教學效果難以評估［7］。合理的考核方式應(yīng)結(jié)合課程特點和學生自身情況，采用不同的考核方式，以啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維、豐富學生的想象力和創(chuàng)造力［8］。

線下線上混合教學最終是為了培養(yǎng)學生對知識的深度理解并提高其實踐能力。因此，在對學生進行考評時，應(yīng)將線下考核主要作為結(jié)果性考核方式，而線上考核主要作為過程性考核方式，以綜合評判學生對專業(yè)理論知識的掌握情況，掌握學生的學習態(tài)度、動手實踐能力。通過線上線下混合式教學方案改革，建立嚴格高效的成績考評方式，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)教育平臺的課前導學、課后測試、線下實際上機操作與期末考試成績，形成多元化的考評方式。

考評總成績按百分制計算，注重全面多樣化的考評原則，其中線上考核占40%，線下考核占60%。線上考核環(huán)節(jié)主要包括課前導學、討論發(fā)言、課后作業(yè)和測評，該項成績由互聯(lián)網(wǎng)教育平臺自動統(tǒng)計形成，各項數(shù)據(jù)公開顯示。線下考核主要由上機操作實驗和期末試卷成績組成，以此達到以考促學的作用。其中，上機實驗要求學生在課程規(guī)定的時間內(nèi)完成實驗，并提交相關(guān)的實驗報告。期末書面考試用于考核學生綜合利用理論知識解決實際復雜測繪地理信息工程問題的能力。

（二）改革后的實踐效果

“GIS原理”課程通過線上線下混合式教學改革后，教學成效改善明顯。從教學方式上看，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”翻轉(zhuǎn)課堂有效改善了傳統(tǒng)教學模式的單一化，更好地融入了課程思政建設(shè)理念。從課堂反饋來看，改革后的教學方式，充分體現(xiàn)了以學生為本的原則，進一步帶動了學生自主學習的積極性，激發(fā)了學生的探索興趣。從成績考核結(jié)果來看，參與混合式教學班級的成績及格率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教學班級，取得的成績明顯提升，最終成績構(gòu)成具有多元性，更加公平合理。從反饋意見來看，改革后的教學方式受到了學生的好評。

結(jié)語

“GIS原理”是一門綜合性和實踐性較強的課程，也是測繪工程專業(yè)的核心課程。學生通過該課程理論知識的學習和實踐操作，可提高掌握解決實際地理信息工程問題的能力。在教學過程中，結(jié)合測繪類專業(yè)培養(yǎng)目標，貫徹以學生為本的理念，提出了線上線下混合式教學方案，優(yōu)化了課時安排，擴展了教學內(nèi)容，加強了實踐操作，提升了學習趣味性，并構(gòu)建了多元化考核方式。通過不斷完善和改革，“GIS原理”課程的教學過程得到了改進，有效提升了學生的能力，更有利于培養(yǎng)符合社會發(fā)展需求的復合型人才。

參考文獻

［1］王梅，竇明.線上線下混合式教學模式在水環(huán)境保護課程中的應(yīng)用研究［J］.楊凌職業(yè)技術(shù)學院學報，2023，22（1）：82-85.

［2］劉小春，李響，張江水.地理信息系統(tǒng)課程教學實踐方法改革［J］.信息與電腦（理論版），2015（21）：175-176.

［3］王秀梅.ArcGIS軟件平臺下地理信息系統(tǒng)課程實驗教學改革研究［J］.教育教學論壇，2018（27）：269-270.

［4］王曉莉，陳分雄.線上線下混合式教學柔性實施策略研究：以“數(shù)字信號處理”課程為例［J］.教育教學論壇，2022（49）：128-131.

［5］徐敬海，董有福，張云鵬，等.線上線下混合的地理信息系統(tǒng)原理課程教學改革探索與實踐［J］.測繪通報，2022（S1）：88-93.

［6］劉丙新，李穎，劉鵬，等.GIS實習課程思政改革探索與實踐［J］.高教學刊，2022，8（25）：89-92.

［7］楚巖楓，張惠杰，朱天聰.線上線下混合式教學模式的教學效果評價研究［J］.教育觀察，2023，12（5）：43-47.

［8］劉淑賢，聶軼苗，王玲.雙一流背景下地方高校工科類研究生課程改革與實踐：以“礦物材料學”“現(xiàn)代礦產(chǎn)資源經(jīng)濟學”“礦產(chǎn)資源綜合利用”為例［J］.科技風，2023（7）：101-103.

Exploration and Practice of Mixed Online and Offline Teaching Methods for GIS Principles

ZHANG Chun-kang

（College of Mining， Guizhou University， Guiyang， Guizhou 550025， China）

Abstract： Guided by the reform opinions of university education and teaching， this paper takes advantage of the internet education platform to design and propose the online and offline mixed teaching reform scheme of the course “GIS Principle” and the diversified examination and assessment methods， and conducts practice and exploration on the reform program at the same time. The results show that after adopting the mixed teaching method of the course in this paper， the students’ initiative in autonomous learning is effectively aroused and the interaction between teachers and students is remarkably improved， while the students’ learning way is changed from passive to active， which finally achieves a better pedagogical effect.

Key words： GIS Principles; pedagogical reform; online and offline; mixed teaching; multiple examination and assessment