成效為本的GIS教學(xué)實(shí)踐研究

黃曉霞　黃天慧　盛芝露　和克儉

摘要：GIS課程由于內(nèi)容龐雜、知識(shí)抽象、應(yīng)用實(shí)踐性強(qiáng)，一個(gè)學(xué)期的教學(xué)總是很難達(dá)到理想的學(xué)習(xí)效果。為了幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力、素質(zhì)方面的有效提升，樹(shù)立了以學(xué)生成效為本的教學(xué)理念，在GIS課堂教學(xué)模式改革中，設(shè)計(jì)了通過(guò)學(xué)習(xí)任務(wù)驅(qū)動(dòng)結(jié)合PBL的方式開(kāi)展教學(xué)，讓學(xué)生充分參與到課程學(xué)習(xí)中，并強(qiáng)化教師對(duì)學(xué)生作業(yè)的及時(shí)反饋和合理引導(dǎo)。實(shí)踐證明，這一課程實(shí)施取得了較好的教學(xué)效果，有效促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)，可為相關(guān)課程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：成效為本；學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)；PBL；作業(yè)反饋；GIS

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）34-0003-03

一、引言

近年來(lái)，高等教育質(zhì)量受到了社會(huì)各界的普遍關(guān)注。越來(lái)越多的人意識(shí)到，高等教育最終的目標(biāo)是提高學(xué)生各方面的能力和素養(yǎng)，也就是學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。傳統(tǒng)的教學(xué)一般以教師為中心，而成效為本的教學(xué)理論（Outcome-Based Education）強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，教學(xué)質(zhì)量的提升與保證，更需要關(guān)注學(xué)生群體的特點(diǎn)、需求，并把教學(xué)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)放在促進(jìn)學(xué)生達(dá)到理想的學(xué)習(xí)成效上[1]。以提升學(xué)生學(xué)習(xí)成效為目標(biāo)，期待學(xué)生通過(guò)課程學(xué)習(xí)，在知識(shí)、能力、素質(zhì)三個(gè)方面實(shí)現(xiàn)全面提升。地理信息科學(xué)（Geographic Information Sience，GIS）作為多學(xué)科交叉的典型學(xué)科[2]，其系列課程很好地體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)方面的綜合要求。而傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)模式較難實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成效的全名提升，因此極有必要開(kāi)展以學(xué)習(xí)成效為本的GIS課程教學(xué)改革。

二、GIS教學(xué)模式改革思路

（一）以成效為本的學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)定

GIS課程的基本目的是幫助學(xué)生理解GIS原理，并能夠應(yīng)用GIS軟件解決自己的專業(yè)問(wèn)題。因此，將課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計(jì)為提高學(xué)生GIS軟件應(yīng)用的學(xué)習(xí)成效，具體分為三個(gè)層次的目標(biāo)：（1）知識(shí)層面。學(xué)生能對(duì)比分析GIS的基本概念，并能在實(shí)踐過(guò)程中梳理出相關(guān)的GIS概念和基本原理。（2）技能層面。①學(xué)生能夠識(shí)別和判斷GIS的數(shù)據(jù)、信息和類型；②學(xué)生能應(yīng)用GIS數(shù)據(jù)分析、解釋不同區(qū)域的地理現(xiàn)象；③學(xué)生能界定哪些專業(yè)問(wèn)題應(yīng)該使用GIS軟件解決；④具有基本GIS軟件操作能力，能夠提出用GIS軟件解決具體問(wèn)題的思路，完成分析過(guò)程并準(zhǔn)確合理地表達(dá)分析結(jié)果；⑤能夠結(jié)合問(wèn)題選擇相應(yīng)的GIS工具，自學(xué)掌握這些工具的操作要點(diǎn)并完成分析，同時(shí)能夠判斷分析結(jié)果是否準(zhǔn)確可靠；⑥學(xué)生能夠有效地溝通，并在通過(guò)合作解決GIS問(wèn)題；⑦學(xué)生具有自學(xué)和繼續(xù)學(xué)習(xí)GIS知識(shí)，并使用從未接觸過(guò)的GIS軟件的能力。（3）素質(zhì)層面。①具有地理學(xué)思維能力和思維方式；②能使用GIS技術(shù)解決并通過(guò)地圖語(yǔ)言表達(dá)專業(yè)問(wèn)題，并能與非專業(yè)人員進(jìn)行溝通；③能理解和承擔(dān)GIS應(yīng)用過(guò)程中的道德責(zé)任。

（二）教學(xué)模式調(diào)整及教學(xué)設(shè)計(jì)

圍繞上述目標(biāo)，教學(xué)的核心思路是：針對(duì)GIS軟件應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，采用基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)（Problem-Based Learning，PBL）模式[3]，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，并通過(guò)強(qiáng)化作業(yè)反饋環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的輔助程度，以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。

在學(xué)習(xí)活動(dòng)安排上，設(shè)計(jì)了以下幾個(gè)互相配合，相互銜接的環(huán)節(jié)來(lái)幫助學(xué)生切實(shí)提高GIS原理掌握、GIS軟件應(yīng)用方面的能力與素質(zhì)：（1）課堂教學(xué)環(huán)節(jié)。教師主要講解GIS的基本原理，幫助梳理關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)，輔助學(xué)生構(gòu)建相關(guān)的知識(shí)體系，并做GIS軟件操作的必要示范和指導(dǎo)。（2）學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)及布置環(huán)節(jié)。圍繞從GIS入門(mén)到熟練應(yīng)用的不同階段需要理解、掌握的核心概念及原理，設(shè)計(jì)系列難度逐漸增加的作業(yè)任務(wù)或需要解決的實(shí)際問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)與能力構(gòu)建。這部分學(xué)習(xí)任務(wù)的布置，教師進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼f(shuō)明，注意只提供必要的原則性指導(dǎo)，目的是給學(xué)生充分的嘗試機(jī)會(huì)，特別是盡可能創(chuàng)造學(xué)生試錯(cuò)的機(jī)會(huì)，以幫助他們深化對(duì)原理的理解。（3）結(jié)合PBL的學(xué)習(xí)。主要鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)各種方式進(jìn)行探索學(xué)習(xí)，特別是可以通過(guò)討論與合作完成學(xué)習(xí)任務(wù)。這一階段教師主要是鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行試錯(cuò)，甚至有意識(shí)的讓學(xué)生在探索的過(guò)程中走彎路，并引導(dǎo)他們通過(guò)自己的探索發(fā)現(xiàn)解決問(wèn)題的途徑。（4）借助網(wǎng)絡(luò)對(duì)學(xué)生作業(yè)完成情況進(jìn)行及時(shí)的點(diǎn)評(píng)和評(píng)價(jià)，必要時(shí)通過(guò)課堂集中點(diǎn)評(píng)，以幫助學(xué)生客觀合理地評(píng)估各個(gè)階段的學(xué)習(xí)成效。教師在提供反饋時(shí)，要注意幫助學(xué)生樹(shù)立學(xué)習(xí)信心，最重要的是幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)勢(shì)和不足，發(fā)展自己的優(yōu)勢(shì)，改進(jìn)自己的不足。

1.學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)體現(xiàn)原理、循序漸進(jìn)、難度遞增、鍛煉能力的原則。以作業(yè)的形式提供給學(xué)生系列難度遞增、兼顧不同專業(yè)特色并自由可選的各類問(wèn)題，讓學(xué)生嘗試各種分析思路和角度，通過(guò)不斷試錯(cuò)的方式加強(qiáng)對(duì)GIS原理及軟件的理解。學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)示例如下（表1）。學(xué)期末，我們會(huì)通過(guò)上機(jī)考試的形式，讓學(xué)生隨機(jī)從題庫(kù)中抽取題目，并當(dāng)場(chǎng)進(jìn)行上機(jī)操作演示和解決問(wèn)題，以此來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。

2.基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)。PBL（Problem-based learning）以問(wèn)題為核心，以學(xué)生為主體，藉以引導(dǎo)、探索、溝通合作、知識(shí)整合從而獲得分析問(wèn)題及解決問(wèn)題所需的綜合性知識(shí)和技能，形成自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和終生學(xué)習(xí)的能力[3]。學(xué)習(xí)任務(wù)的布置，其實(shí)就給學(xué)生提出了各種形式的與GIS相關(guān)的專業(yè)問(wèn)題。同時(shí)課堂指導(dǎo)也要注意趣味性，通過(guò)制造懸念激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣。教師在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中主要充當(dāng)引導(dǎo)者，必要的時(shí)候給學(xué)生提供幫助，但不直接解決問(wèn)題，只鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)合作的形式，利用各種資源解決問(wèn)題。雖然學(xué)習(xí)過(guò)程比較艱苦，但是學(xué)生通過(guò)努力，逐步解決自認(rèn)為難以攻克的難關(guān)，可以體驗(yàn)到巨大的成就感，不僅有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)與培養(yǎng)學(xué)生對(duì)GIS理論的學(xué)習(xí)和軟件的應(yīng)用能力，也培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、不畏困難、團(tuán)隊(duì)合作的能力，進(jìn)而顯著提高了學(xué)習(xí)效果。

3.作業(yè)點(diǎn)評(píng)與及時(shí)反饋。首先給學(xué)生提供作業(yè)的模板，說(shuō)明作業(yè)提交的基本內(nèi)容框架和格式，要求學(xué)生歸納問(wèn)題解決的思路，提供處理過(guò)程的關(guān)鍵步驟說(shuō)明，以及結(jié)果中異常情況的分析解釋。而學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)通過(guò)E-mail提交作業(yè)，教師需要及時(shí)反饋，為了發(fā)揮作業(yè)的反饋功能，教師對(duì)每一份作業(yè)都要進(jìn)行詳細(xì)的點(diǎn)評(píng)。作業(yè)反饋一般包括三部分內(nèi)容：第一，學(xué)生在作業(yè)中的亮點(diǎn)及表現(xiàn)出來(lái)的進(jìn)步。學(xué)生希望得到教師的鼓勵(lì)，因此教師應(yīng)該善于發(fā)現(xiàn)并肯定學(xué)生的進(jìn)步，教師的鼓勵(lì)和欣賞能大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性，同時(shí)也能提高學(xué)生的自我效能感。第二，學(xué)生在作業(yè)中的不足，指出作業(yè)的錯(cuò)誤和不足之處。第三，針對(duì)第二點(diǎn)的不足提出改進(jìn)的方法和建議。鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)老師的點(diǎn)評(píng)修改作業(yè)，可修改后重新提交，或就不同的理解與老師進(jìn)一步溝通。

實(shí)際上這個(gè)反饋環(huán)節(jié)主要為了實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)目的：（1）建立學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)目標(biāo)。因?yàn)榇蟛糠謱W(xué)生初始的學(xué)習(xí)目標(biāo)是非常模糊的，通過(guò)專業(yè)問(wèn)題進(jìn)行引導(dǎo)，特別是教師在作業(yè)中指出每個(gè)學(xué)生存在的特定問(wèn)題，具有針對(duì)性，學(xué)生可據(jù)此形成進(jìn)一步學(xué)習(xí)的起點(diǎn)，目標(biāo)也更加明確可行。（2）促進(jìn)師生之間的交流與溝通。就作業(yè)中的問(wèn)題進(jìn)行溝通，為師生提供了共同的話題，而反饋環(huán)節(jié)為學(xué)生提供了進(jìn)一步理解和學(xué)習(xí)老師的分析思路和處理問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，也使得溝通的效率和效果大大提升。（3）形成學(xué)生之間的良性互動(dòng)。作業(yè)反饋不僅提供了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的個(gè)性化建議，同時(shí)也為他們樹(shù)立了同伴學(xué)習(xí)的榜樣。學(xué)生可以通過(guò)交互式學(xué)習(xí)和協(xié)作互助共同進(jìn)步，達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)中最基本的要求。也可能因?yàn)槟炒巫鳂I(yè)中有獨(dú)到見(jiàn)解成為同學(xué)學(xué)習(xí)的榜樣，優(yōu)秀作業(yè)并不一定是每個(gè)方面都完美，而是只要存在特別的亮點(diǎn)就予以肯定。因此對(duì)于學(xué)生而言，達(dá)到基本作業(yè)要求相對(duì)容易，而成為優(yōu)秀作業(yè)也并非遙不可及，從而極大提升了其學(xué)習(xí)積極性。

三、學(xué)習(xí)效果評(píng)估

采用上述教學(xué)思路和課程設(shè)計(jì)方案實(shí)施教學(xué)后，對(duì)2012、2013、2014三個(gè)年級(jí)四個(gè)專業(yè)的修課碩士研究生采取了匿名問(wèn)卷調(diào)查的方式，了解課程的教學(xué)效果。共發(fā)放問(wèn)卷112份，回收有效問(wèn)卷109份。

對(duì)學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，20%的學(xué)生完全沒(méi)有接觸過(guò)GIS，只學(xué)過(guò)理論課程的占28.5%，理論和軟件操作都有接觸的占36%，而學(xué)過(guò)GIS開(kāi)發(fā)的占15.5%。相較于上課前學(xué)生對(duì)GIS應(yīng)用的感覺(jué)，約34%的學(xué)生認(rèn)為不難，而35%的學(xué)生認(rèn)為學(xué)過(guò)就忘，23%的學(xué)生覺(jué)得很難。到結(jié)課時(shí)，96%的學(xué)生能夠操作課程使用的GIS軟件，其中17.5%的學(xué)生能熟練操作，16.5%的學(xué)生甚至可達(dá)到融會(huì)貫通，靈活操作其他更為復(fù)雜的GIS軟件的程度。同時(shí)，學(xué)生普遍反映，這樣的授課方式有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)了師生間的溝通互動(dòng)，而且拓展了專業(yè)思維的深度和廣度。

隨后從參加調(diào)查的學(xué)生中隨機(jī)選取了10名學(xué)生進(jìn)行訪談，這些學(xué)生分享了自己對(duì)課程實(shí)施效果的評(píng)價(jià)。這10名學(xué)生都認(rèn)為自己通過(guò)本門(mén)課程的學(xué)習(xí)，在GIS軟件的應(yīng)用方面不同程度地獲得了提高。其中6名學(xué)生認(rèn)為自己的進(jìn)步大部分來(lái)自于完成作業(yè)的過(guò)程中，2名學(xué)生認(rèn)為收獲最大的是課堂上聽(tīng)教師講解，還有一名學(xué)生認(rèn)為作業(yè)過(guò)多，會(huì)有一定壓力。其中還有5名學(xué)生表示通過(guò)本門(mén)課程的學(xué)習(xí)，激發(fā)了對(duì)GIS軟件的興趣，以后會(huì)繼續(xù)花時(shí)間學(xué)習(xí)GIS軟件。由此看來(lái)，以學(xué)生為中心，以學(xué)習(xí)成效為本的教學(xué)，通過(guò)設(shè)定學(xué)習(xí)任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，并結(jié)合PBL的教學(xué)模式，強(qiáng)化作業(yè)反饋的授課方式，有效增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，也比較好地實(shí)現(xiàn)了課程的預(yù)期目標(biāo)，教學(xué)效果良好。特別是基于GIS的專業(yè)問(wèn)題，樹(shù)立學(xué)生階段性的學(xué)習(xí)目標(biāo)；又通過(guò)作業(yè)及反饋幫助學(xué)生結(jié)合個(gè)人的基礎(chǔ)、能力和興趣，梳理出學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)和盲區(qū)，形成個(gè)性化學(xué)習(xí)計(jì)劃；然后通過(guò)交互性的互助學(xué)習(xí)過(guò)程逐步提升能力。由于每次作業(yè)的問(wèn)題都在實(shí)際應(yīng)用及專業(yè)視角上有所側(cè)重，可以分階段訓(xùn)練與提升學(xué)生在GIS軟件應(yīng)用及地理專業(yè)思維方面的能力。

四、教學(xué)反思與探討

根據(jù)學(xué)生對(duì)課程教學(xué)及學(xué)習(xí)效果的反饋情況，大部分學(xué)生是比較認(rèn)可這樣的教學(xué)模式的，但是也有部分學(xué)生希望教師更多地講授原理和演示軟件操作，特別是加強(qiáng)對(duì)相對(duì)復(fù)雜軟件的示范。這反映出，一方面學(xué)生的自主學(xué)習(xí)信心相對(duì)不足，存在依賴心理，這與之前慣常的教師全盤(pán)教授、學(xué)生全盤(pán)跟學(xué)的教學(xué)模式有很大關(guān)系；另一方面，軟件操作步驟煩瑣導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)精力分配上容易出現(xiàn)顧此失彼的情況，在心理上也希望教師有更多的幫扶過(guò)程。當(dāng)然，教師的教學(xué)和指導(dǎo)，特別是對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的分解，以及學(xué)習(xí)任務(wù)難度設(shè)定上也還有很多需要進(jìn)一步斟酌和改進(jìn)的地方。后續(xù)的教學(xué)，將著重在課堂原理講授與軟件操作示范以及學(xué)生作業(yè)完成思路指導(dǎo)這三個(gè)方面進(jìn)行協(xié)調(diào)和教學(xué)配合。

總體而言，以學(xué)習(xí)成效為本的教學(xué)，比較適用于實(shí)踐性、應(yīng)用性較強(qiáng)，學(xué)生的學(xué)習(xí)目的相對(duì)明確的課程。這種教學(xué)模式更注重與學(xué)生的互動(dòng)，并強(qiáng)化作業(yè)反饋以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的個(gè)性化輔導(dǎo)，因此對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)成效的提升有較為明顯的效果，但是要求教師付出更多的時(shí)間與精力。對(duì)于以學(xué)生的學(xué)習(xí)需求為目標(biāo)，視學(xué)生學(xué)習(xí)成效提升為根本的教學(xué)，這種教學(xué)模式值得進(jìn)一步嘗試。

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