線上線下混合式教學模式探究

齊凌艷 熊愛玲 吳鳳文 葉良濤

摘? 要：合理利用網絡教育教學平臺，開展混合式教學實踐來優化傳統教學模式和提高教學質量是現代教學的發展趨向。通過線上線下混合式地理信息系統原理課程建設研究，探討混合式課程建設（混合式教學模塊設計、混合式教學資源整合、混合式教學實施、混合式教學考核體系）和混合式教學模式改革（“任務打卡式”課前預習、“問題驅動式”課中學習、“有的放矢式”課后鞏固），旨在形成以培養學生技能為目標、以提升學生職業素養為核心的新型培養模式。

關鍵詞：線上線下混合式；GIS；教學模式；教學改革；課程建設

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）19-0122-05

Abstract： It is the development trend of modern teaching to optimize the traditional teaching mode and improve the teaching quality by reasonably using the network education teaching platform and carrying out blended teaching practice. Research on the construction of the GIS principle course through the combination of online and offline， this paper discusses the online and offline blended course construction（teaching module design， teaching resource integration， teaching implementation， teaching assessment system）. Additionally， reform of teaching mode was explored， such as pre-class preview of task jamming， in-class study of problem driving， after-class consolidation of targeted targeting. It aims to form a new training mode which aims at cultivating students' skills and focuses on improving students' professional quality.

Keywords： mixed online and offline teaching; GIS; model of instruction; teaching reform; curriculum construction

地理信息系統（Geographic Information System， GIS）是集計算機科學、地理學、測繪科學、遙感科學、環境科學、空間科學及管理科學等學科為一體的綜合學科。美國聯邦數字地圖協調委員會（Federal Interagency Coordinating Committee on Digital Cartography， FICCDC）將地理信息系統定義為由計算機硬件、軟件和不同方法組成的系統，該系統支持空間數據的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復雜的規劃和管理問題[1]。GIS的出現不僅改變了傳統地理學的研究方法與思維模式，還驅動物聯網、智慧城市、云平臺與數據中心、大數據與并行計算和機器學習與人工智能等領域的快速發展。GIS的演變大體分為三個階段，最早是技術系統階段的GISystem，隨著地學研究的推進，GIS的科學內涵受到重視，演變為GIScience，隨后信息化戰略推動GIS社會服務化進程，成為研究人地關系、提供時空分析的GIService。GIS的三個階段反映了GIS從實用化到科學化和人性化的質變過程。當下的GIS既是跨越地球科學、空間科學、信息科學的一門應用基礎學科，又是一項工程應用技術，其技術優勢在于它的空間數據分析、空間模擬能力，GIS對空間數據信息的挖掘是普通信息系統和普通統計方法難以得到的[2]。而培養深諳GIS學科理論方法，熟練掌握空間數據分析技能，并能付諸于實踐去解決復雜問題的人才是GIS領域發展的重中之重。

面對這樣由高新技術催生的新興綜合學科，傳統教學模式很難滿足學生日益增長的學習需求，線上線下混合式教學模式融入現有高校GIS課程教學體系是大勢所趨。目前混合式教學已受到國內學者的廣泛關注，教學模式已經被數學[3]、化學[4]、法學[5]、語言學[6]和計算機[7]等多學科教學所采用。早期學者Curtis J.Bonk認為，混合式教學是一種師生面對面教學并利用計算機開展線上輔助學習活動的教學方式[8]。裴希山[9]則給出了更加全面的定義，認為混合式教學的核心思想是充分考慮學生學習需求、選取相應教學風格、爭取取得最好教學效果的教學方式?；旌鲜浇虒W的亮點在于師生角色雙主化、教學手段先進化、學習方式多樣化和交流反饋及時化。朱小艷等[7]在新興專業C語言教學中給出了結論，朱小艷認為混合式教學是線上線下相結合的一種新型教學模式，這種模式能夠將現代信息技術與傳統教學方式巧妙融合，既充分順應時代發展，又拓展學生學習范圍和學習方式，還有利于引導學生由淺入深地掌握知識點并開展自主學習活動?；旌鲜浇虒W課程建設者關注“以學生為中心”和“以生為本”的理念與需求[10]。綜上所述，線上線下混合式教學是把傳統教學和網絡在線教學相結合，形成“以學生為中心，任務為導向”的新型教學模式。這種教學模式是傳統教學理念的提升，這種提升使得老師的教學方式、教學策略及教學實施發生改變，學生的認知方式也隨之發生改變。這種提升同樣提高了對教師組織教學的要求，即教師需要充分分析學生需求、教學角色、教學方法和學科發展等基礎，合理利用線上線下課堂教學的優勢來提高學生的興趣和學習效率。線上線下混合式教學模式強調在恰當的時間應用合適的學習技術達到最好的學習效果。值得關注的是受全球性新型冠狀病毒的影響，中國各個地區為積極響應國家防疫號召，同時充分考慮學生培養與發展的情況下，開展新型課程教學模式的探索。線上線下混合式教學模式最大程度兼顧了特殊時期的學生成長及發展需求，并且為學生人身安全提供了保障。

本文立足于GIS課程的教學特點，結合多年教學實踐經驗，從在線教學平臺的建設、教學資源的制作與管理、混合式教學的實施等方面進行過程式探討，旨在充分利用網絡環境和科學技術激發學生學習熱情和興趣，擴充優質學習資源，以任務驅動最大化提高學習效率，并培養學生自主學習和創新實踐能力，為新形勢新背景下的高校教學模式改革與優化奠定基礎。

一? 混合式GIS課程建設

（一）? 混合式教學模塊設計

本次研究基于高校開設面向地理信息科學及相關專業的學科基礎課程——地理信息系統原理。該課程核心教材為黃杏元等[1]著普通高等教育“十一五”國家級規劃教材《地理信息系統概論（第三版）》及湯國安[2]主編“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材《地理信息系統教程（第二版）》。線上線下混合式教學模塊劃分和設計細節見表1。教學主線沿GIS中空間數據的“采集、管理、處理、分析、建模與顯示”邏輯線設計。沿著教學主線進行教學模塊劃分，并結合知識性質將其劃分為基礎理論、實訓實驗及綜合應用模塊，以便選取合適的授課形式。其中，基礎理論模塊通過講授法、展示法來講授，以線下面授為主，線上補充教學為輔，通過線下面對面教學，詳細講解教學重難點，結合板書和課向學生展示大量案例增強學生理解記憶，同時引入線上國家精品課程公開案例，如關于GIS發展歷史與發展趨勢的視頻講解。多種方式相結合提升學生學習興趣及專業認知。除此以外，GIS是研究人地關系的重要工具，針對實訓實驗模塊，開展線上教學為主、線下教學為輔形式，夯實基礎理論。基于學校多媒體及計算機設備資源，充分利用中國大學MOOC等在線資源，用大量GIS實際應用前景案例視頻激發學生對GIS實際用途的求知欲，同步利用完善的實操視頻資源、訓練數據指導學生進行在線練習，培養學生解決問題的能力，該部分擺脫傳統上機課“填鴨式”操作，引導學生自主完成作品并解決現實問題，增強學生對專業的熱愛和學習信心。第三部分為綜合應用模塊，線上線下方式自由，該模塊直接面向地理信息產業及相關GIS產品，如帶領學生體驗GIS行業工作任務直接對接行業公司、組織行業專家進校講座交流，為學生提供深入了解行業內核的信息渠道。

（二）? 混合式教學資源整合

教學過程中率先優化整合多源數據，適應在高新科技發展環境下成長起來的學生。學生熟悉并習慣于通過網絡環境獲取資源與幫助，因此基于課本內容，引入中國大學MOOC、國家精品課程、教學示范包等優質線上資源，同時結合自主拍攝教學音視頻及自主建設非視頻資源。多種教學資源的整合需要牢牢抓住GIS中空間數據的“采集、管理、處理、分析、建模與顯示”邏輯主線，避免一股腦推送給學生龐大的數據信息，應提前從中篩選出合適且服務于教學邏輯主線的資源，做到有的放矢。包括在線題庫、重點知識點剖析視頻、實訓實驗的示范教學視頻等。同時引導學生自主學習，根據自身學習程度和興趣，從眾多信息來源中抓取核心信息，補充到本身知識體系中去。

（三）? 混合式教學的實施

混合式教學實施分為課前預習、課堂內化、課后鞏固三階段（圖1），包括以下幾個方面。

1? 課前預習階段（任務引領、課前反饋）

課前預習是高效課堂的重要組成部分。教師需提前整合在線教學平臺課前任務及相關要求，通過平臺推送給學生。學生自由自主開展課前預習，將產生的感興趣知識點、疑惑點、任務中的難點移至討論區。線上預習模塊不僅能夠增強師生之間、同學之間的互動交流，模塊的數據統計還能夠便于教師查看預習情況、提煉教學內容?；诰€上平臺開展的課前自主學習活動消除了傳統教學模式下教師不能把控學生課前預習效果的弊端，同時還有利于有針對性地調整教學重難點，提升學生學習興趣，為課堂教學的高效實施奠定重要基礎。

2? 課堂內化階段（難點剖析，實驗實踐）

在學生預習基礎上，結合自拍音頻講解及在線視頻資源將講授重點放在難點突破和案例解析，布置課堂練習，提升學生學習效率。注重知識內化，即知識的應用，通過課前自學情況整理出學生自學薄弱點，有針對性地開展課堂教學和實驗教學，從根本上解決教學過程中存在的疑問和知識應用、內化過程中的困難。推薦多種學習方法來幫助學生對課堂知識進行內化，比如小組合作、專題匯報、實驗演習等。教學過程中仍然遵循教師主導，學生主體，通過“授人以漁”推動學生綜合能力提升。

3? 課后鞏固階段（鞏固拓展，實踐總結）

課后線上任務能夠驅動學生對課程知識的內化，夯實教學質量。對于學習能力較弱的學生，課后作業是消化課堂知識的重要環節，反復有針對性地練習利于學生提煉和攻克薄弱知識點，促進學生對教學內容的內化。對于學習能力較強的同學來說，課后練習是展現個性化的平臺，基于課堂實操方法舉一反三開拓思維，完成自主選題實驗報告，能充分調動學生的積極性。

4? 混合式教學的考核體系

基于上述線上線下混合式教學實施過程，學生表現貫穿于線上線下，同時也從課上延伸至課下，因此過程性考核變得尤為重要。將多維考核替代“一考定終生”制度，考核體系見表2?？己藘热莶粌H注重期末考試成績，還要重視學生學習過程表現和解決問題綜合能力，這樣有利于調動和培養學生的主動性與創造性，提升教學過程中知識的輸入和產出。

二? 混合式教學模式改革

（一）? ?“任務打卡式”課前預習

學生課前通過任務點打卡，預習課堂知識，提升學生對課堂知識的吸收效率。教師提前整理和發布課前預習任務，通過線上教學平臺及時推送，任務驅動學生自主預習課堂知識，完成課前測試。課前測試結果有利于疑問及難點的篩查，便于課上有針對性教學?！叭蝿沾蚩ㄊ健闭n前預習的長期開展，有利于學生養成課前預習習慣最終提升自主學習的能力。而自主學習能力的培養是高等教育最重要的本質之一。線上教學平臺課前預習模塊解決了傳統教學模式下無法監控學生課前自主學習狀況、學習效率是否合格等弊端?；旌鲜浇虒W則將課前預習放在線上進行，設置相應的預習視頻，留下相關問答題目，依靠“三力”[11]（平時成績及老師鼓勵帶來的動力、課前預習線上任務的壓力及多種教學資源帶來的吸引力）來促進學生綜合發展。

（二）? ?“問題驅動式”課中學習

實踐發現，通過“任務打卡式”課前預習，成功為課堂容量“減負”。課堂教學核心從基本概念講解，轉移到重難點攻克。利用啟發式、研討式及翻轉課堂等多種教學方法，充分進行課程案例剖析、實際決策等。課堂教學任務明確，即帶領學生解決課前預習階段篩選出的疑難，引導學生串聯碎片化知識點，構建完整的知識體系，再結合實操練習，達到GIS從入門到精通的目標。課堂教學的展開，師生之間更容易出現深層次的互動和交流。比如：帶領學生觀看室內外導航模擬、城鄉規劃中的選址、洪水淹沒預警和山脈水體的提取等視頻，引導學生思考如何利用GIS課程中所學習的最佳路徑、緩沖區分析、坡度坡向提取等技術構建上述模型，啟發學生用GIS的手段分析日常生活中遇到的模型，在潛移默化中提升學生解決實際問題的能力，培養學生的專業認知和邏輯思維能力。課中學習同時強調研討式學習，以問題為牽引（如投影轉換怎么實現？），學生為主結成小組，集中匯報對不同投影的理解，老師為輔把控秩序，必要時老師提出知識重點，幫助解決存在疑惑。研討式教學不僅提升學生的動手能力還能提升學生的信心，讓學生更加主動。反轉課堂式教學更有利于促進師生之間更深層次的教學交流。

（三）? “有的放矢式”課后鞏固

相較于傳統課后教學大都基于布置作業的模式，線上線下混合式課后教學模式教學方法手段多樣。線上課程留言模塊不僅能夠精準反映學生課堂學習中仍然存在的疑問，以及拓展學習中碰到的困惑，還延續了師生之間、同學之間交流互動。同時利用擴展在線資源，可以自主尋求答案，做到對問題“有的放矢式”解答，同時針對興趣點進行自我知識升華，增強學生學習的主觀能動性和自主解決問題的綜合能力。

三? 結論與討論

研究通過地理信息系統原理課程的混合式教學實踐，充分考慮該門課程的教學目標，結合教學實踐，從線上教學方案的構建、多源教學資源的收集與整合、混合式教學的實施等方面進行探討，合理利用混合式教學對學情數據挖掘的先天優勢，根據數據分析結果因材施教，提升教學質量和優化教學方法。也充分利用網絡環境幫助學生構建完整的知識體系，增強學習主動性，培養自主解決問題和創新等綜合能力。此次混合式教學模式的探索旨在形成以培養學生技能為目標、以提升學生職業素養為核心的新型培養模式。混合式教學反映了不同教學理論和教學方式在新型教育背景下互為補充，體現了人們對教學本質認識的不斷深入。雖然線上線下混合式教學模式對老師及學生在計算機信息化技能方面提出了更高的要求，如新時代背景下如何快速開發教學資源，如何將動畫、微課及虛擬仿真技術等應用到各類課堂教學過程當中。但大數據時代背景下，地理學開展線上線下混合式教學是應對時代變革的必然選擇。

參考文獻：

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基金項目：安徽省質量工程線上線下混合式課程建設項目“地理信息系統原理”（2022xsxx070）；安徽師范大學校級教學研究項目“安徽師范大學線上線下混合式課程（地理信息系統原理）建設”（校教字〔2020〕66號）；安徽省省級質量工程教學研究項目“‘互聯網+背景下高等師范院校環境教育通識課程建設現狀與改進對策”（2020jyxm0621）

第一作者簡介：齊凌艷（1988-），女，漢族，安徽蕪湖人，博士，副教授，碩士研究生導師。研究方向為水環境模擬與評估。

*通信作者：葉良濤（1980-），男，漢族，安徽桐城人，博士，講師。研究方向為湖泊/海洋沉積與環境演化，地下水脫硝，水生植物化感抑藻等。