基于混合式教學模式的“地理信息系統”教學改革

趙潔 李成

[摘 要] “地理信息系統”課程具有多學科交融、理論與實踐相結合、內容更新迅速等特點，傳統的教學模式難以兼顧知識傳授與能力培養的課程教學目標。在“互聯網+”時代背景下，融合傳統課堂教學與網絡在線教學的混合式教學模式依托其先進的教學理念與方法為“地理信息系統”課程改革提供了理論依據與方法支撐。從教學現狀出發，闡述了“地理信息系統”教學理論與實踐脫節、教學模式單一等問題，基于混合式教學模式，在線上課堂建設、線下課堂改革和綜合性考核體系建設等方面提出了一系列改革舉措，以期在有限的課時內，拓寬授課容量，優化教學效果，提升課程教學質量。

[關鍵詞] 地理信息系統；混合式教學；教學改革

[基金項目] 2018年度中國礦業大學教育教學改革項目“面向創新人才培養的‘地理信息系統實驗’課程教學改革與探索”（2018QN07）

[作者簡介] 趙 潔（1987—），女（蒙古族），內蒙古赤峰人，博士，江蘇師范大學地理測繪與城鄉規劃學院講師，主要從事地理信息系統與國土空間規劃研究；李 成（1985—），男，安徽淮南人，博士，中國礦業大學建筑與設計學院副教授（通信作者），主要從事城鄉規劃、地理信息系統研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）06-0065-04 [收稿日期] 2021-07-14

引言

地理信息系統（Geographic Information System， GIS）產生于20世紀60年代，是在計算機硬件和軟件的支持下，綜合運用地理學、測繪學、遙感和信息科學等理論，對地理分布數據進行采集、存儲、管理、處理、分析和表達的信息技術系統[1]。隨著社會經濟的快速發展和信息技術的不斷提升，其應用領域從地理學擴展到資源管理、國土空間規劃、景觀設計、交通管理、運輸規劃、生態保護、商業金融等多個領域。與此同時，“地理信息系統”課程教學也取得了突飛猛進的發展，在全國有超過200所高校已開設“地理信息系統”課程。為適應時代的進步，“地理信息系統”課程的教學模式和教學方法也在不斷改革創新[2]。綜合近年來的課程教學實踐發現，該課程具有多學科交叉、理論與實踐相結合、內容更新迅速等特點，在不斷增加的教學內容體量和難度與有限的授課時長間存在著諸多矛盾，傳統面對面單向“灌輸式”的教學已不能滿足學生的需求，從而導致課程教學效果不佳，難以實現兼顧知識傳授與能力培養的目標[3]。在“互聯網+”時代背景下，融合傳統課堂教學與網絡在線教學的混合式教學模式依托其先進的教學理念與方法，為“地理信息系統”課程改革提供了理論依據與方法支撐。從教學現狀出發，本文闡述了“地理信息系統”教學的特點以及目前存在的問題，基于混合式教學模式，從線上課堂建設、線下課堂改革及綜合性課程考核體系建設等方面提出了一系列改革舉措，從而緩解教學過程中的矛盾，以期在有限的課時內，拓寬授課容量，優化教學效果，提升“地理信息系統”課程教學質量。

一、GIS課程教學現狀

（一）理論與實踐脫節

“地理信息系統”是地理類、測繪類、城鄉規劃類及相關專業必修的專業基礎課程，在專業人才素質培養方面發揮著重要的作用。“地理信息系統”是一門理論與實踐并重的課程，以基礎理論講授為基礎，同時注重培養學生實踐動手操作能力[4]。教學的目標不但要使學生理解掌握地理信息系統基本概念和原理，還要鍛煉學生實際動手去收集、管理、處理和分析真實的地理空間數據，提升運用地理信息系統基本原理和方法解決實際問題的能力。例如，需要鍛煉學生如何利用真實地理空間數據開展國土空間開發適宜性評價、三維地形建模等。但目前“地理信息系統”教學主要以理論知識的講授為主，且多針對書面理論知識點進行考核，學生的實際動手操作能力往往被忽視。盡管部分高校開設了實踐課程，但是有限的實踐授課時間無法讓教師充分講解實施步驟，也沒有充足的時間供學生將理論知識運用到實踐中進行實踐操作，教學效果很難得到保證。此外，實踐課往往安排在理論課之后進行，學生按照實驗教材中的步驟按部就班進行操作，雖能加上理論知識理解，但很難進行獨立思考去解決問題，理論與實踐難以融會貫通，且實踐內容缺乏動態更新，與時代發展相脫節。

（二）教學模式單一

以大數據、人工智能、云計算為代表的地理信息系統前沿技術的更新發展，以及應用領域的持續拓展，促使課程教學內容不斷翻新，課程教學知識點的數量和難度都有所增加，然而教學課時量沒有隨之增加，從而在一定程度上激化了授課時長與教學內容之間的矛盾[4]。傳統“滿堂灌”的方式看似能夠解決該矛盾，但這種單向的理論灌輸授課方式傳統單一。涉及地理信息系統基本概念與原理的內容，以教師講授為主，學生處于被動接受課程知識的地位，缺乏對學生獨立思考問題能力的培養[5]。例如在“灌輸式”授課模式下，圍繞矢量數據結構、柵格數據結構知識點的課堂教學往往缺少師生互動性和趣味性，課堂氣氛不活躍，學生往往只能記住編碼方式，很難掌握不同結構數據的特點以及優勢。因而難以調動學生學習的主動性、積極性和創造性，不能有效提升課堂教學的效果，無法滿足新時代創新型人才培養的需求。

（三）課程考核體系不完善

傳統教學模式下，考核方式多以總結性的期末筆試為主，兼顧平時表現與實踐操作水平。但這種單純檢驗學習效果的考核方式往往是一考了之，學生在考后只知道考試成績，無法了解自己對知識點的掌握情況，難以作出有針對性的提升舉措，無法促進和提高學習效果。此外，傳統的考核體系缺乏對學生綜合能力的評價，比如，總結性考核方式難以評價學生發現問題和運用所學知識解決問題的綜合能力。

二、混合式教學模式下GIS課程教學新機遇

（一）創造個性化學習體驗

在傳統教學模式引導下，以教師講授為主，共性、標準化的知識傳授在教學過程中占據主導地位。隨著信息與互聯網技術的發展，混合式教學模式被引入高校教育領域，并得到了高度關注。該模式是將網絡化教學與傳統課堂教學優勢有機融合在一起，采用面對面傳授與網絡教學相結合的教學形式，借助互聯網技術，結合視頻、音頻、動畫、文本等多種表現形式，圍繞教學內容與目標，組織不同知識點、案例與討論模塊，充分發揮教師在教學過程中的引導作用，以及學生在學習過程中的主動性、積極性和創造性，從而滿足學生追求個性化知識與創造性知識的需求，為學生創造真正高度參與的個性化學習體驗。

（二）提升教學效率

混合式教學模式擴展了原有的教學空間與時間，課程教學不再受課堂與有限課時的約束。教師能夠高效利用網絡空間傳授教學內容，并將原來用于授課的實體課堂轉變為供學生進行集中交流、討論的場所。混合式教學模式下，學習空間和功能的多樣化促使教師的“教”與學生的“學”角色和方式發生轉變。教師由傳統的“單向傳授知識”轉變為“引導學生思考”；學生由“被動接受知識”轉變為“主動汲取知識”。傳輸通道由單向傳輸轉變為雙向互饋，從而提升課程教學效率。

（三）激發學生學習興趣

混合式教學模式具有良好的師生互動性。在該模式下，課程教學以學生為中心，教師通過信息反饋平臺針對地理信息系統某一熱點領域和前沿方法開展師生間交流討論，這種高效互動交流與思想碰撞能夠激發學生學習興趣。此外，混合式教學模式下，教師可以及時了解學生所思所想，能夠依托教學內容緊緊抓住學生的興趣點，從而借助網上平臺的及時推送功能，讓學生隨時隨地獲取所感興趣的課外前沿資料，便于碎片化學習，激發學生對“地理信息系統”課程的學習興趣。

三、混合式教學模式下GIS課程建設的探索

（一）線上課堂建設

1.遴選課程內容，建立完整知識體系。對地理信息系統教材和培養方案進行系統梳理，明確不同知識點在課程知識體系中的位置與相互關系，為學生搭建一個開放的框架，為知識的快速增長提供良好的知識體系架構。將地理信息系統中的重要概念、原理、方法、案例和最新發展動態設計成內容銜接緊密、節奏緊湊、前后照應的專題模塊，形成以空間數據的采集、處理、管理、分析、可視化為鏈條的課程知識體系發布到線上學習中心，供開展線上教學使用。

2.開發線上學習資源。按照所遴選的課程內容，形成線上資源庫，該資源庫由教學資源模塊和知識拓展模塊兩部分組成。一方面，突破傳統資源庫概念，將教材、課件、練習題、案例等教學資源進行碎片化整理，構建以微視頻為主要方式，以知識點為整合單元的教學資源模塊，供學生線上學習并進行各個知識點的過程性學習考核；另一方面，設置拓展知識模塊，收集遴選地理信息系統行業的新技術、新方法、新領域的相關資料，例如與網絡分析知識點相關的百度地圖、高德地圖等，與DEM數據有關的虛擬現實等，形成知識拓展資源庫，供學生進行知識拓展學習，從而激發學生學習興趣。

3.搭建線上學習實時反饋平臺。教師借助線上教學平臺建立學生學習討論與信息反饋平臺，教師在課上針對每個知識點利用平臺推送練習題，從而及時了解學生對重點和難點的掌握情況。根據平臺反饋情況實時調整授課的方法，開展對癥下藥式的教學。學生也可借助平臺回答教師提出的思考題，實現師生之間高效的信息交互。此外，通過線上討論平臺對地理信息系統行業某一熱點問題或應用領域，如目前國土空間規劃領域采用的地理空間大數據分析，在這個分析過程中需要利用哪些地理信息系統功能？充分發揮互聯網優勢，將學習空間由實體課堂延伸至移動課堂，不僅能夠使學生深化對知識點的理解，還能在討論中不斷發現問題、思考問題、解決問題。

（二）線下課堂改革

1.在混合教學模式下，從教學內容、教學方法等方面對線下課堂教學進行改革和優化調整。混合式教學模式下，“地理信息系統”課程基礎知識點講授已由線上教學完成，線下教學的主要任務之一是根據線上教學平臺提供的反饋數據分析結果，實時了解學生的學習動態和疑難點，進而利用線下課堂開展重點講解，將教學的重點由線上教學的知識傳授轉變為對學生能否靈活運用知識點的關注，從而優化教學效果[6]。

2.采用翻轉課堂的形式，組織學生在課堂上進行案例講解，教師則需要充分發揮引導作用[7]，在內容選擇、案例分析和課堂演示等環節與學生事先進行溝通確定。以《DEM與地形分析》這一章為例，教師提前將相關案例任務書及某地區等高線數據發布在線上學習平臺上，學生接到任務后，圍繞任務書與數據分組展開討論。教師提供相關資料并指導學生備課，充分調動學生的積極性和主觀能動性，保證翻轉課堂的質量。引導學生在翻轉課堂上遵循“提出案例—發現問題—涉及知識點—關鍵方法與步驟—演示結果—總結—討論”的路線，鼓勵學生充分利用線上教學資源和文獻資料，構建一個完整的發現問題、解決問題和討論的路徑，從而進行加深對地理信息系統理論知識與實踐的理解。

3.“地理信息系統”課程的主要教學目標之一就是培養學生綜合實踐能力。但在傳統的教學過程中，教師主要以理論知識點講授為主，忽視實際案例的剖析，從而導致學生在實際操作中“知其然，而不知其所以然”。在剖析案例時，采用問題導向教學方法（Problem-based Learning， PBL）[5]，通過“明確問題—簡化問題—突出問題”的分析路徑，使學生能夠深入理解案例中需要解決的問題以及準確找到解決問題的方法和途徑，明晰解決實際問題的思路，提升學生靈活運用地理信息系統基礎理論知識的能力和實踐操作水平。例如，在進行空間分析的實踐教學中，為學生提供某城市國土空間開發適宜性綜合評價的案例，通過案例的層層剖析，引導學生找到綜合評價背后隱藏的單因子評價與多因子加權疊加問題，讓學生思考如何采用課堂上所學到的坡度分析、緩沖區分析、插值分析、網絡分析、加權疊加分析等方法進行評價，從而強化學生的GIS應用能力和創新性思維。

（三）綜合性考核體系建設

構建一套準確反映學生學習情況，并能保證教學效果的混合教學考核評價體系。因此，在混合教學模式下，不僅要關注總結性評價，更要關注以促進學生綜合能力提升為目標的學習過程性評價。需打破傳統單一的總結性考核方式，構建以過程性考核與總結性考核相結合的方式，從課程參與度、課程教學與能力測試三個維度進行評價，進而促進學生綜合素能的提升。混合式教學模式考核方式主要強調以下三個方面：一是日常考勤，各章節知識點學習與掌握情況；二是針對問題的討論情況，翻轉課堂的表現，以及生生之間、師生之間交流協作解決問題能力；三是完成作業、隨堂測驗與考試情況。在每個階段過程性考核結束后，教師根據學生完成情況給予有意義的反饋，讓學生全面了解自己在課程學習中所存在的不足之處以及取得的進步，從而有效調動學生學習主動性和積極性，提高學習效率。

結語

地理信息系統技術的快速發展，為高校教學帶來了新的挑戰。傳統教學模式已無法滿足新形勢下學生學習新知識的強烈需求。因此，在原有傳統教學模式的基礎上，針對“地理信息系統”課程特點，優化教學內容和教學目標，實現線上線下混合式教學模式，提出多層次、多樣化的教學策略，擴充有限的教學時間和空間，優化考核體系，提升學生學習的主動性、積極性和創造性，為“地理信息系統”教學注入新的活力。

參考文獻

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[3]吳政庭，嚴泰來，洪本善，等.互動式教學用于地理信息系統課程的方法研究[J].測繪通報，2015（2）：129-132+135.

[4]董少春，胡歡，尹宏偉.高校地理信息系統課程的教學改革實踐[J].高等理科教育，2021（2）：83-88.

[5]朱愛萍，孫鵬.PBL教學模式導向下高校地理信息系統教學改革[J].科教文匯（上旬刊），2020（5）：75-76.

[6]張其亮，王愛春.基于“翻轉課堂”的新型混合式教學模式研究[J].現代教育技術，2014，24（4）：27-32.

[7]馮曉英，孫雨薇，曹潔婷.“互聯網+”時代的混合式學習：學習理論與教法學基礎[J].中國遠程教育，2019（2）：7-16+92.

Teaching Reform of Geographic Information System Course Based on Blended Teaching Model

ZHAO Jie1， LI Cheng2

（1. School of Geography， Geomatics and Planning， Jiangsu Normal University， Xuzhou， Jiangsu 221116， China； 2. School of Architecture and Design， China University of Mining and Technology， Xuzhou， Jiangsu 221116， China）

Abstract： The course of Geographic Information System has the characteristics of multi-disciplinary integration， the combination of theory and practice， and the rapid updating of content. It is difficult for the traditional teaching model to achieve the teaching objective of knowledge teaching and ability training. Under the background of “Internet Plus”， the blended teaching model which combines traditional classroom teaching with online teaching has provided theoretical basis and method support for the curriculum reform of the course based on its advanced teaching concepts and methods. In view of the current situation of teaching， this paper expounds the problems such as the disconnection between the theory and practice of GIS teaching and the single teaching model of the course. Based on the blended teaching model， this paper puts forward a series of reform measures from the aspects of online classroom construction， offline classroom reform and comprehensive assessment system construction， so as to broaden the teaching capacity， optimize the teaching effect in the limited class hours， and promote the teaching quality of GIS course.

Key words： Geographic Information System； blended teaching； teaching reform

3083500589279