MOOC地理信息科學(xué)專業(yè)相關(guān)課程評述

軒俊偉+++武紅旗++姜小三

【摘要】MOOC在全球范圍的快速發(fā)展，給高校傳統(tǒng)的教學(xué)方式帶來了沖擊和挑戰(zhàn)。如何利用MOOC提升自身素質(zhì)和對傳統(tǒng)課堂教育進(jìn)行改革，已成為每位高校教師應(yīng)該思考的問題。本文首先回顧了全球MOOC的發(fā)展歷程及平臺現(xiàn)狀；然后以Coursera平臺為主，詳細(xì)介紹了MOOC平臺現(xiàn)有的GIS相關(guān)課程，包括加州大學(xué)戴維斯分校的GIS專項課程、斯坦福大學(xué)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、賓夕法尼亞州立大學(xué)的地圖、地理空間革命和地理空間智能等課程；最后，簡單探討了MOOC課程和傳統(tǒng)GIS課堂教學(xué)想結(jié)合的混合式GIS教學(xué)模式。

【關(guān)鍵詞】 MOOC 地理信息科學(xué) Coursera平臺

【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）09-0138-02

一、全球MOOC的發(fā)展

MOOC是大規(guī)模在線開放課程（Massive Open Online Course）的簡稱，主要致力于通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實現(xiàn)無限制和公開的在線學(xué)習(xí)[1]。MOOC起源于2001年麻省理工學(xué)院發(fā)起的開放教育資源運動，是遠(yuǎn)程教育的最新發(fā)展，2011年斯坦福大學(xué)開設(shè)了一門免費的網(wǎng)絡(luò)課程，吸引了全球十萬多人的注冊學(xué)習(xí)，引起了社會的廣泛關(guān)注[2-4]。

2012年是MOOC發(fā)展最為迅速的一年，紐約時報稱之為“MOOC之年”[5]。若干有著雄厚資金并且和全球頂尖大學(xué)合作的MOOC平臺開始出現(xiàn)。其中，Couresa、Udacity及Edx是全球范圍內(nèi)最具影響力的三大MOOC平臺[6]。Coursera平臺由美國斯坦福大學(xué)兩名計算機(jī)科學(xué)教授創(chuàng)辦，是目前全球知名度也最高、用戶最多的課程平臺。匯集了包括耶魯大學(xué)，斯坦福大學(xué)在內(nèi)100多所名校的MOOC課程，國內(nèi)的北京大學(xué)、上海交通大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等高校也在Coursera平臺上發(fā)布課程。Coursera是一個比較綜合的平臺，涵蓋各種學(xué)科，主要以英文課程為主。2012年5月哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院聯(lián)合創(chuàng)辦Edx平臺，超過70多家大學(xué)、非盈利機(jī)構(gòu)及公司在Edx平臺上發(fā)布課程。截至2016年5月份，超過7百萬學(xué)生在線注冊學(xué)習(xí)了700多門課程。Udacity是一個私立教育組織，主要從事線上學(xué)習(xí)，Udacity網(wǎng)站于2012年2月推出，課堂涵蓋計算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、心理學(xué)等，且以計算機(jī)課程為主。不過，Udacity也開始嘗試向職業(yè)教育培訓(xùn)方向轉(zhuǎn)型發(fā)展，對課程的學(xué)習(xí)進(jìn)行收費。

隨著美國高校主導(dǎo)參與的MOOC的蓬勃發(fā)展，世界其他國家和地區(qū)也開始自己的MOOC平臺建設(shè)。英國主導(dǎo)的首個MOOC平臺FutureLearn于2012年12月成立[7]。截止目前，共有83家英國和全球合作伙伴。不同于其它MOOC平臺，F(xiàn)utureLearn除了合作高校外，還包括了一些非大學(xué)合作伙伴，包括：大英博物館、英國文化協(xié)會、英國圖書館等眾多機(jī)構(gòu)。Open Universities Australia （OUA）是位于澳大利亞的高等教育機(jī)構(gòu)，其Open2Study在線平臺于2013年3月份正式上線，已有超過60萬的學(xué)生注冊學(xué)習(xí)。此外，還有法國的FUN平臺、西班牙的MIriadaX平臺、日本的Gacco平臺等，都各具特色。

在全球MOOC發(fā)展的浪潮中，我國高校和相關(guān)機(jī)構(gòu)也積極展開在線教育的探索和實踐。2013年的早些時候，北京大學(xué)和清華大學(xué)宣布加入MOOC，成為國內(nèi)率先試水的高校[8]，目前，我國MOOC平臺主要有學(xué)堂在線、中國大學(xué)MOOC和好大學(xué)在線等。2013年10月10日，具有中國特色的學(xué)堂在線MOOC平臺正式向全球發(fā)布。學(xué)堂在線是教育部在線教育研究中心的研究交流和成果應(yīng)用平臺，致力于通過來自國內(nèi)外一流名校開設(shè)的免費網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)課程，為公眾提供系統(tǒng)的高等教育，讓每一個中國人都有機(jī)會享受優(yōu)質(zhì)教育資源。通過和清華大學(xué)在線教育研究中心、以及國內(nèi)外知名大學(xué)的緊密合作，學(xué)堂在線將不斷增加課程的種類和豐富程度。中國大學(xué)MOOC是由網(wǎng)易與高教社攜手于2014年推出的在線教育平臺，承接教育部國家精品開放課程任務(wù)，向大眾提供中國知名高校的MOOC課程。其宗旨是讓每一個有意愿提升自己的人都可以免費獲得更優(yōu)質(zhì)的高等教育。好大學(xué)在線（CNMOOC）由上海交通大學(xué)主導(dǎo)，是中國高水平大學(xué)慕課聯(lián)盟的官方網(wǎng)站。旨在通過交流、 研討、協(xié)商與協(xié)作等活動，建設(shè)具有中國特色的、高水平的大規(guī)模在線開放課程平臺，向成員單位內(nèi)部和社會提供高質(zhì)量的MOOC課程。其愿景是讓所有人，都能上最好的大學(xué)。

縱觀全球各國的 MOOC平臺，它們均提供學(xué)習(xí)課程的網(wǎng)絡(luò)平臺，全部教學(xué)資源，定期開課，按時布置作業(yè)和測驗，強(qiáng)化師生互動等。這些海量、優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源對我國開放課程建設(shè)具有參考意義，同時也可以成為高校教師進(jìn)行自我學(xué)習(xí)和課程教學(xué)改革的重要途徑[9]。

二、MOOC 平臺GIS相關(guān)課程

GIS 作為對空間信息進(jìn)行采集、存儲、管理、分析、可視化的技術(shù)和工具，已在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。目前我國有 200 余所大專院校設(shè)立了 GIS 本科專業(yè)，在校學(xué)生上萬余人[10]。雖然，我國GIS本科教育得到了長足的發(fā)展，但相對于發(fā)達(dá)國家還存在較大的差距。MOOC平臺GIS相關(guān)課程的出現(xiàn)及發(fā)展，為我國GIS本科教育的發(fā)展帶來了機(jī)遇。

由于MOOC平臺上現(xiàn)在主要以公共課為主，GIS專業(yè)相關(guān)的課程并不多。通過檢索發(fā)現(xiàn)， Couresra上有GIS直接相關(guān)的專業(yè)課程數(shù)量最多，質(zhì)量也最好。因此，本文以Coursera平臺為主，介紹該平臺上的GIS相關(guān)課程。

在Couresa平臺上，加州大學(xué)戴維斯分校于2016年推出GIS專項課程，該專項課程是全球MOOC上的首個GIS專項課程，包含“GIS基礎(chǔ)”，“GIS 數(shù)據(jù)格式、設(shè)計與評估”，“地理空間和環(huán)境分析”，“影像、建模及應(yīng)用”4門課程和一個“地理空間分析畢業(yè)項目”。

通過該專項課程，學(xué)生將學(xué)習(xí)到怎樣分析空間數(shù)據(jù)、利用制圖技術(shù)對結(jié)果進(jìn)行可視化、培養(yǎng)與GIS相關(guān)專業(yè)人員協(xié)作能力。在畢業(yè)項目中，將會利用空間數(shù)據(jù)的搜集、分析和空間分析技術(shù)，創(chuàng)建一個專家級的GIS畢業(yè)作品。該專項課程提供付費和免費兩種注冊學(xué)習(xí)機(jī)制，兩者區(qū)別在于是否最終可以獲得課程證書，如果不需獲得證書則免費注冊學(xué)習(xí)即可。endprint

下面將簡單介紹該專項課程中每門課的基本情況。“GIS基礎(chǔ)”（Fundamentals of GIS）是專項課程的第一門課程。本門課程共四周的學(xué)習(xí)時間，每周需要3-5個小時。課程內(nèi)容主要基于ESRI公司的ArcGIS平臺學(xué)習(xí)ArcMap軟件的基本操作，包括：怎么安裝ArcMap軟件、空間數(shù)據(jù)的導(dǎo)入及基本操作、數(shù)字制圖和結(jié)果的共享。“GIS 數(shù)據(jù)格式、設(shè)計與評估”（GIS Data Formats，Design and Quality）是專項課程的第二門課程。本門課程共四周的學(xué)習(xí)時間，每周需要2-3個小時。課程內(nèi)容主要進(jìn)一步學(xué)習(xí)柵格和矢量兩種空間數(shù)據(jù)類型、結(jié)構(gòu)、質(zhì)量和存儲等，包括：空間數(shù)據(jù)模型和結(jié)構(gòu)、創(chuàng)建矢量數(shù)據(jù)及基本操作、ArcGIS數(shù)據(jù)存儲機(jī)制、探索空間數(shù)據(jù)庫，并評價數(shù)據(jù)質(zhì)量及不確定性。“地理空間和環(huán)境分析”（Geospatial and Environmental Analysis）是專項課程第三門課程。本門課程共四周的學(xué)習(xí)時間，每周需要3-4個小時。課程內(nèi)容主要是將已經(jīng)學(xué)習(xí)的GIS知識應(yīng)用到地理空間分析中，重點關(guān)注于分析工具、3D數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)處理、投影以及環(huán)境相關(guān)變量的分析等。本課程的學(xué)習(xí)將基于一個完整的項目，從投影開始、通過數(shù)據(jù)檢索、元數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理以及最終的分析產(chǎn)品，完成空間分析的完整流程的訓(xùn)練。具體內(nèi)容包括：ARCGIS工具箱的運用、柵格數(shù)據(jù)的操作、3D分析、投影及坐標(biāo)系統(tǒng)的深入學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)的符號化等。“影像、建模及應(yīng)用”（Imagery， Automation，and Applications）是專項課程的第四門課程。本門課程共四周的學(xué)習(xí)時間。課程內(nèi)容主要利用已學(xué)到的知識完成技術(shù)性任務(wù)，比如柵格計算和適宜性分析等。具體內(nèi)容包括：高級柵格分析、DEM分析、適宜性分析、水文分析、空間建模工具等。“畢業(yè)項目”（Capstone： Geospatial Analysis）中，學(xué)習(xí)者將獨立設(shè)計和完成一個基于GIS的完整分析項目。該項目可分為四個階段：項目計劃階段、分析階段、生產(chǎn)產(chǎn)品階段和最終展示階段。項目計劃階段，主要寫一個簡單的計劃，內(nèi)容包括：項目描述、所需數(shù)據(jù)、時間安排、怎么完成項目等。分析階段，利用所學(xué)的方法構(gòu)建一個實用模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。生產(chǎn)產(chǎn)品階段，獲取并對其進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，進(jìn)而運行構(gòu)建的模型得到初步結(jié)果。最終展示階段，生成具有吸引力的結(jié)果圖、數(shù)據(jù)及方法提交給指導(dǎo)者進(jìn)行評價。

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）是GIS本科專業(yè)的必修課程。Coursera平臺上，全球頂尖的斯坦福大學(xué)GPS研究實驗室開設(shè)了一門，“全球定位系統(tǒng)：衛(wèi)星導(dǎo)航入門，使用智能手機(jī)與全球?qū)嶒炇一印保℅PS： An Introduction to Satellite Navigation，with an interactive Worldwide Laboratory using Smartphones）的課程。課程主講教授是斯坦福大學(xué)Per Enge教授和Frank van Diggelen教授，Per Enge教授是斯坦福大學(xué)工程學(xué)院教授、斯坦福大學(xué)GPS研究實驗室主任、美國國家工程院院士。本課程主要介紹了GPS的基本工作原理，并介紹衛(wèi)星導(dǎo)航在我們生活方方面面的不同用途。通過生動的在線講課，以及利用支持GPS的智能手機(jī)或平板進(jìn)行的一系列試驗，學(xué)生將能夠把在線學(xué)習(xí)和現(xiàn)實中的實踐聯(lián)系起來。該課程內(nèi)容分為6個模塊，包括：GPS如何工作、偽距、衛(wèi)星軌道和信號、接收機(jī)設(shè)計基礎(chǔ)、輔助GPS、GPS現(xiàn)代化及其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

地圖學(xué)和地理空間技術(shù)的發(fā)展大大推動了GIS學(xué)科的發(fā)展。2015年春季賓夕法尼亞州立大學(xué)在Coursera上開設(shè)了“地圖和地理空間的革命”（Maps and the Geospatial Revolution）課程。該課程結(jié)合了地圖學(xué)、地理信息系統(tǒng)和空間思維的核心概念并用現(xiàn)實世界的例子來幫助學(xué)生了解一些高級別的地理知識。同時探索了地理空間信息的獨特性，如何創(chuàng)建空間數(shù)據(jù)，如何進(jìn)行空間分析，以及如何設(shè)計地圖等。同時在課程中，使用了最新的地圖和分析軟件來探索地理問題。該課程總的學(xué)習(xí)時間為五周，每周需要學(xué)習(xí)6-9個小時。由于目前該課程并沒有開設(shè)新學(xué)期教學(xué)的計劃，Coursera平臺上的學(xué)習(xí)資源現(xiàn)已不能訪問，不過幸運的是國內(nèi)網(wǎng)易公開課有該課程視頻的鏡像備份。

GIS技術(shù)在國防軍事領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。地理情報數(shù)據(jù)的分析和利用的需求比以往任何時候都更加重要，而地理信息系統(tǒng)具有強(qiáng)大的分析功能，將GIS功能與地理空間情報融合在一起，形成了新的技術(shù)地理空間智能（Geospatial Intelligence，GEOINT）。賓夕法尼亞州立大學(xué)在Coursera上也推出了“地理空間智能分析和及其影響”（Geospatial Intelligence and the Geospatial Revolution）課程。課程主要介紹了GEOINT在商業(yè)、執(zhí)法和國防中的應(yīng)用。在這門課程中，學(xué)習(xí)者將體會到GEOINT的價值，將學(xué)習(xí)如何通過使用GEOINT工具和諜報來設(shè)計和執(zhí)行地理空間分析項目。這門課程專為想要學(xué)習(xí)GEOINT基礎(chǔ)知識的人士而設(shè)計，但并不適合地理空間智能分析專業(yè)的學(xué)生。

此外，Coursera平臺上還有明尼蘇達(dá)大學(xué)于2014年開設(shè)的“從GPS和谷歌地圖到空間計算”（From GPS and Google Maps to Spatial Computing）課程。本課程主要介紹空間計算的概念、算法、編程、理論和設(shè)計，例如全球定位系統(tǒng)（GPS）、Google地圖、基于位置服務(wù)（LBS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）。學(xué)習(xí)如何收集、分析和可視化自己的空間數(shù)據(jù)集，開發(fā)更好的位置感知技術(shù)等。同樣由于目前該課程并沒有開設(shè)新學(xué)期教學(xué)的計劃，Coursera平臺上的該課程學(xué)習(xí)資源現(xiàn)在不能訪問。

除了Coursera平臺上提供了GIS相關(guān)的課程，Udemy平臺也發(fā)布了一些GIS課程。如“利用開源工具創(chuàng)建企業(yè)級GIS” （Using Open Source Tools to Create an Enterprise GIS）、“GIS入門”Introduction to GIS、“提高你的GIS技巧”（Sharpen Your GIS Skills）等，這些課程主要由個人制作，多面向?qū)I(yè)職業(yè)教育，并且多數(shù)都是收費課程。endprint

國內(nèi)MOOC平臺現(xiàn)有的GIS相關(guān)課程幾乎處于空白狀態(tài)，僅在中國大學(xué)MOOC上搜索到中山大學(xué)將于今年9月份開設(shè)的“地理信息系統(tǒng)概論”課程，華東師范大學(xué)開設(shè)的“計量地理學(xué)”和南京大學(xué)開設(shè)的“走進(jìn)地理學(xué)課程”。但這些課程有的脫胎于原有的國家級精品課程，甚至是僅僅對原有精品課程視頻和素材的重新剪輯和整理，與國外MOOC課程相比還存在不小的差距。

三、總結(jié)

MOOC在全球范圍的快速發(fā)展，給高校傳統(tǒng)的教學(xué)方式帶來了沖擊和挑戰(zhàn)。我國的地理信息科學(xué)專業(yè)教學(xué)與美國等發(fā)達(dá)國家相比還存在差距，而MOOC平臺上的國際名校開設(shè)的GIS相關(guān)課程為國內(nèi)高校GIS專業(yè)教師的素質(zhì)提高提供了很好的途徑。同時，在GIS專業(yè)本科生教學(xué)過程中適時的引入相關(guān)MOOC課程，可以大大開闊學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)興趣。但由于我國GIS相關(guān)MOOC課程缺乏，國際MOOC平臺的GIS課程又主要以英語授課為主，如何解決本科生學(xué)習(xí)MOOC課程的語言障礙也是需要在教學(xué)實踐中考慮的問題。可行的措施有，對國外課程進(jìn)行翻譯，加大國內(nèi)GIS相關(guān)MOOC課程建設(shè)等。總之，雖然還存在一些問題，但可以預(yù)見這種傳統(tǒng)GIS課堂教學(xué)和MOOC課程相結(jié)合的混合式教學(xué)模式將是未來GIS本科教學(xué)改革和研究的方向之一。

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項目資助：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)2015年教學(xué)改革重點項目"地理信息科學(xué)本科專業(yè)專業(yè)達(dá)標(biāo)建設(shè)與人才培養(yǎng)模式優(yōu)化"。

通訊作者：姜小三（1967-），男（漢族），江蘇省姜堰縣人，博士，副教授，主要從事資源環(huán)境信息系統(tǒng)研究，xsjiang@163.com。endprint