基于翻轉課堂的混合式教學改革探索
——以“GIS在城鄉規劃中的應用”課程為例

□ 張利敏 謝 飛 金 彪

GIS（Geographic Information System，地理信息系統）起源于20世紀60年代，憑借其強大的空間數據管理、空間分析和制作專題地圖等功能，在80年代已廣泛應用于土地與房產管理、交通運輸、城市建設管理、環境評價等領域[1]。近年來，GIS技術已全面應用于城鄉規劃現狀調研、現狀分析、規劃設計和規劃實施的各個階段，成為規劃師進行規劃管理、規劃分析決策、開展公眾參與的得力工具，發揮著不可替代的重要作用[2]。

在“多規合一”、國土空間規劃等發展新形勢下，自2015年以來，東莞城市學院人文地理與城鄉規劃專業人才培養方案中增設了“GIS在城鄉規劃中的應用”專業選修課程。由于該課程的知識點多、內容更新快、技術性強，為保證教學進度與教學質量，一直采用教師主講這種知識傳授效率高的教學模式。這種以教師為主導的“講解—接受型”的傳統教學模式讓學生在掌握基本理論和方法、相關軟件操作方法方面效果顯著，但在培養GIS思維能力方面稍顯不足[3]。為貫徹學校培養卓越工程師和地方應用型人才的要求，通過教育信息化實現教育現代化，嘗試基于翻轉課堂，將線上線下混合式教學模式引入該課程的本科教學當中。

1 目前“GIS在城鄉規劃中的應用”課程教學中存在的問題

“GIS在城鄉規劃中的應用”在人文地理與城鄉規劃專業的人才培養方案中，是繼“地理信息系統原理”專業基礎課的后續課程，屬于地理信息技術高階應用的課程，具有實踐性強、多學科交叉與滲透綜合性等特點，總計32學時。自開設以來，該課程已有的教學成果包括教學大綱、教學日歷、課件和教案，以及教師團隊的相關科研成果作為教學案例，基本滿足本科教學的需要。但是，在傳統教師主講的授課模式下，師生面對面授課、操作演示等教學環節的組織受到課程學時、場地的限制非常明顯，學生難以利用GIS知識分析與解決城鄉規劃中遇到的各類實際問題，教學效果不夠理想。

總結該課程教學過程中存在的主要問題，可以歸結為教學理念、教學方式和考核體系3個方面。（1）傳統的教學理念通常強調教師的“教”，而對學生的“學”重視不夠，沒有體現以學生學習為中心的教育目的。教師主講的授課模式在傳授理論知識方面效率很高，但在實踐性強的課程中，難以激發學生學習的積極性和主動性。（2）傳統課堂師生面對面授課的教學方式明顯受課程學時、學習地點的制約，僅限于在課室和機房上課的有限時間，難以充分利用零碎的課余時間進行復習與鞏固，而且由于課下缺乏互動交流的信息平臺，導致課堂之外師生之間、學生之間的交流與互動較少，學生在課后很少關注與課程相關的新技術的應用。（3）該課程的考核體系是：考勤占總成績比例的10%，平時作業占30%，期末考試占60%。這種考核體系屬于結果型考核，忽視了對學生學習過程的考核，也難以避免學生作業存在抄襲的問題。另外，當前的考核體系在一定程度上對應用GIS進行綜合分析、解決城鄉規劃問題能力方面不夠重視，考核結果難以真實地反映學生實際解決問題的能力。

2 “GIS在城鄉規劃中的應用”課程教學改革探索

通過深入剖析“GIS在城鄉規劃中的應用”課程教學過程中存在的若干問題，嘗試從轉變教學理念、創新教學方式、優化教學設計和改革考核方式等幾個方面著手，激發學生學習的主動性，提高學生利用所學知識和技能解決實際問題的能力。

2.1 轉變教學理念

轉變傳統教學活動組織中以教師講授為主體的思想，樹立“以學生學習為中心”的教育理念。翻轉課堂是將“課上傳授知識，課后內化知識”的教學過程，轉變為“課前傳授知識，課上內化知識”的教學過程。作為一種新型的教學理念，翻轉課堂更加強調教學活動中“以學生為中心”，將課堂的主動性和主體性交還給學生；同時教師的功能更多的是創設問題和情景，引導學生進行協作交流、問題解決和知識建構。

2016年2月，美國新媒體聯盟（NMC）推出最新一期高等教育版《地平線報告》明確指出，混合式學習的設計與應用是未來高等教育發展的重要趨勢之一[4]。目前，國內外的學者普遍認為，翻轉課堂是一種將傳統課堂教育與在線教育結合起來的混合學習方式，更有利于引發學生興趣，提高教學質量[5]。翻轉課堂不僅改變傳統的教學流程，轉變傳統意義上的師生角色，還有效實現課堂內外的溝通和連接，培養學生的批判性思考和解決實際問題的能力，是實現深度學習的有效手段[6]。

2.2 創新教學方式

2012年以來，中國大學慕課、愛課程、智慧樹等眾多課程資源共享平臺推出了大量的優質在線課程，學生可以利用碎片化的時間，隨時隨地進行學習。目前，線上線下混合式教學逐步發展成為一種新型的教學方式，將線上的網絡教學和線下的課堂教學進行混合，有效實現了兩種教學方式之間的優勢互補，受到了各大高校的重視。在“互聯網+”時代，該課程利用超星“一平三端”學習通平臺，為師生搭建在線學習、互動交流的平臺，線下采用見面課的形式，具體教學活動組織如圖1所示。在教學方式上充分體現了“以學生為中心”的教學理念，促進學生和授課教師的交互式、協同式的“互動”教學[7]，有利于提升學生的創新思維能力。

圖1 線上線下混合式教學活動組織

2.3 優化教學設計

2.3.1 細化教學目標

教學目標是組織教學活動的指揮棒，具有重要的地位和作用，是后續制定課程教學大綱和教學內容的主要依據。根據布魯姆的教育目標分類理論[8]，在總體目標下分層級分階段細化教學目標，每個教學模塊、單元都應有明確的教學目標。該課程的總體教學目標是使學生掌握GIS在城鄉規劃中規劃成果制作、規劃研究與分析的應用，以及規劃管理的基本技能和基本方法。考慮到該課程是人文地理與城鄉規劃專業GIS技術高階應用的課程，因此，在教學活動中不僅要關注記憶、理解等低層次目標，更重要的是實現學生對知識的應用、分析、評價和創造等高層次目標。

2.3.2 完善教學大綱

在深化與落實該課程總體教學目標的前提下，為適應國內城鄉規劃發展新態勢需求，結合“多規合一”、國土空間規劃“雙評價”等社會熱點問題，調整并完善課程現有的教學大綱。最終，確定該課程教學內容體系主要由城鄉規劃信息庫、空間疊加分析、三維分析、交通網絡分析和空間研究分析等五大模塊組成，具體內容見表1。

表1 該課程教學內容體系構成

2.3.3 規范教學活動

課程設計是實施線上線下混合式教學模式的關鍵，而教學活動的設計是課程設計最為核心的內容。美國教學設計專家塔爾伯特將翻轉課堂分為課前自主學習、課中合作活動和課后鞏固應用3個階段。本文依循塔爾伯特的3階段理論，結合線上線下混合式教學需要，確定該課程的教學活動設計如下。

（1）課前自主學習。主要依托該課程建設的網站資源，學生通過登陸超星“一平三端”學習通平臺，查看章節課程導學并了解具體的學習任務，學習微視頻并完成相應的測試題目等。

（2）課中合作活動。該環節是翻轉課堂教學的重要環節，師生充分利用課堂時間，以合作探究的方式，促進學生對理論知識和實踐技能的深化理解和重構。具體流程如下：一是在教師引導下，讓學生反饋學習過程中遇到的各種問題，以學生主講為主，通過小組討論、匯報等形式，增強學生的主動性和積極性，教師最后對相應的解決方案進行評價和總結。二是在合作探究活動中，強調師生之間、學生之間的平等關系，通過面對面的互動、交流，增進師生之間、學生之間彼此信任、相互依賴的情感。

（3）課后鞏固應用。基于學生課前自主學習和課中合作活動取得的基礎知識、基本技能等，教師采用布置課后思考題的方式，讓學生結合知識單元具體的內容，通過查閱相關文獻資料、實地調查、訪談等形式，收集基礎數據與資料等，探索性展開自己感興趣的研究專題，并將研究成果上傳到課程網絡平臺與教師和同學分享，培養學生的批判性、創造性思維，提升城鄉規劃領域GIS技術高階應用能力。

2.3.4 豐富教學資源

打破傳統教學活動中過度依賴教材的授課方式，充分利用互聯網，廣泛開發該課程的教學資源。該課程資源建設的具體內容包括微視頻制作、習題庫、案例庫、參考文獻資料等。

目前，在國內不少學校的線上課程資源建設中，尤其是視頻資源方面，借用了中國大學慕課、騰訊視頻等互聯網平臺現有的資源并進行調整，產生了課程資源知識產權不確定的問題。因此，該課程尤其強調微視頻制作的原創性，教師在制作微視頻之前，一是應對課程教學內容進行系統化的分析，將五大學習模塊整理成若干具體的教學知識單元；二是要將微視頻制作的理論依據從泰勒的目標模式到杜威的問題中心模式轉變[9]，激發學生解決問題的意識，促進學生自覺地完成課前自主學習的各項任務；三是綜合運用人工智能、虛擬仿真等技術，營造出良好的虛擬學習情境。試題庫結合教學內容中的重點、難點進行建設，復習鞏固每個知識單元、學習模塊的基礎知識要點。案例庫結合“全國大學生GIS應用技能大賽”和“Esri杯中國大學生GIS軟件開發競賽”的賽題、教師團隊教學與科研的成果等資源進行組建。參考文獻資料結合課程章節相關內容，查詢公開發表的學術論文，并對其知識要點進行梳理。

2.3.5 改革考核方式

落實“以學生學習為中心”的教育理念，課程教學效果的考核主要依據學生學了沒有、學了多少和學得好壞來判斷。為避免單一評分產生偏差，該課程設置將線上學習評價與線下課堂學習評價有機融合[10]，貫穿于學生整個學習過程，建立多元化學習評價體系，具體考核成績構成如表2所示。其中，線上部分考核依據學生學習在線學習資源，以及線上測試完成效果等計算考核成績；線下部分依據學生課中合作活動的參與程度，小組提交的課程論文或課程設計的成果質量等為主要依據。

表2 課程考核方式與成績構成

課程考核是一個循序漸進的過程，包括章節知識考核和期末考核等階段組成，考核難度應逐步上升。期末課程考核內容不能局限于教學內容中零碎的知識要點，應強調綜合性、實踐性，而且傳統的閉卷、上機等考核方式也達不到期末考核的要求。因此，期末考核應以新穎的考核形式來發展學生的高層次能力，注重問題解決能力、實踐創新能力的提升。具體可以結合教學內容，采用以下兩種考核形式：一是規劃研究分析類，可基于參考資料或城鄉規劃領域的熱點問題，3～5人自由組合，每組自擬題目寫作課程論文，重點考核學生在數據收集、數據處理和數據分析等方面能力；二是規劃設計類，3～5人自由組合，每組自選研究基地，制作課程設計成果，重點考核學生收集基礎資料、研究分析和規劃設計的能力。

3 結語

近年來各高校對基于線上線下混合式教學的課程改革越來越重視，很大程度上促進了課程質量向高水平發展[11]。本文在分析“GIS在城鄉規劃中的應用”課程教學問題的基礎上，基于翻轉課堂，提出了線上線下混合式教學改革的初步方案。然而，課程教學改革是一項永無止境的工作任務，還需要在教學實踐中不斷地進行調整和優化，探索更加有效的線上線下融合、課內課外結合的混合式教學模式，提高學生學習的自主性，激發學生學習興趣，目的是促進師生之間、學生之間交流與協作，加強師生課堂與課下的互動，提升學生應用GIS技術解決城鄉規劃實際問題的能力。