田桂娥， 黃聲享， 楊久東， 汪金花

(1. 華北理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院， 河北 唐山 063210; 2. 武漢大學(xué) 測繪學(xué)院， 武漢 430079)

0 引 言

教育部發(fā)布的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020)》,意味著高等學(xué)校教學(xué)要與時俱進，將先進的信息技術(shù)與大學(xué)課堂深度融合[1-2]。近5年來,隨著信息技術(shù)和計算機的發(fā)展，MOOC、微課等大型網(wǎng)絡(luò)課程相繼出現(xiàn)，給傳統(tǒng)課堂帶來重大變革，從時間、空間、教學(xué)形式、教學(xué)手段、教學(xué)理念的全面變革，給學(xué)習(xí)者提供了更多獲取知識的渠道，但MOOC和微課更多強調(diào)單向知識的傳輸，學(xué)習(xí)體驗效果不理想，學(xué)習(xí)動力激發(fā)不足等。SPOC和FCM的出現(xiàn)進一步推動了全國高校建設(shè)網(wǎng)絡(luò)課程的熱潮[3-5]。我校自2013年引入清華大學(xué)研制的清華教育在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，2016年初在全校開展了混合式教學(xué)課程試點工作，借此我校全面拉開混合式教學(xué)的帷幕，大地控制測量是這18門試點課程之一。

大地控制測量課程是面對測繪工程專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)核心課程，該課程涉及先修課程線性代數(shù)、測量學(xué)、測量平差基礎(chǔ)、數(shù)字化測圖原理與應(yīng)用等課程的基礎(chǔ)知識，且課程內(nèi)容多、理論抽象、公式多、計算量大，學(xué)生學(xué)起來積極性不高、學(xué)不懂，老師教起來費勁，課時不夠用。為了在有限的時間內(nèi)，學(xué)有所成，極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用，更好地發(fā)揮教師的指導(dǎo)和引領(lǐng)作用，達到最佳的學(xué)習(xí)效果，本研究從大地控制測量課程的教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，重新構(gòu)建了有效的知識體系，設(shè)計了大地控制測量混合式教學(xué)的實施步驟，多元化的教學(xué)評價系統(tǒng)保障混合式教學(xué)的實施效果，最后通過問卷調(diào)查有效反饋混合式教學(xué)效果并在此基礎(chǔ)上提出改進措施，為后續(xù)教學(xué)提供參考。

1 大地控制測量課程混合式教學(xué)的設(shè)計理念

混合式教學(xué)是指在適當(dāng)?shù)臅r間、適當(dāng)?shù)牡攸c，通過適當(dāng)?shù)拿襟w技術(shù)，提供與適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)環(huán)境相吻合的資源的活動，從而取得最優(yōu)教學(xué)效果的一種教學(xué)方式[6-9]?；旌鲜浇虒W(xué)更多強調(diào)學(xué)習(xí)者的主體作用，而教師作為組織者、引導(dǎo)者、解惑者。教師有效的引導(dǎo)和組織是混合式教學(xué)取得良好效果的關(guān)鍵。與傳統(tǒng)課堂相比，混合式教學(xué)過程更加靈活，教學(xué)設(shè)計和組織方式更能立足課程實際，更能適合學(xué)習(xí)者個性化的需求[10-11]。大地控制測量混合式教學(xué)本著如下混合式教學(xué)理念進行了詳細(xì)的教學(xué)設(shè)計，為混合式教學(xué)的開展奠定基礎(chǔ)。

(1) 以構(gòu)建完整、有效的知識體系為基礎(chǔ)。任何能力的提升都是以扎實的知識為基礎(chǔ)的，為了做到知識結(jié)構(gòu)清晰連貫、層次分明、資源豐富、深入淺出，能夠滿足不同層次學(xué)生的個性化需求，構(gòu)建了“兩模塊、三層次”的知識結(jié)構(gòu)[12-13]。

根據(jù)大地控制測量課程的特點和前后知識的銜接性，大地控制測量課程內(nèi)容可分為精密測量和橢球內(nèi)業(yè)計算兩大模塊。① 精密測量模塊包含大地控制網(wǎng)的布設(shè)、精密距離測量、精密角度測量、精密高程測量4個專題。精密測量主要是通過外業(yè)手段，采用精密測量的方法獲取測量數(shù)據(jù)。精密測量模塊內(nèi)容與外業(yè)實踐緊密結(jié)合，要配合大量實驗和工程案例、討論、演講等完成，這是大地控制測量的基礎(chǔ)。② 橢球內(nèi)業(yè)計算模塊主要包括地面觀測值向橢球面觀測值的轉(zhuǎn)換計算、橢球面觀測值向高斯平面的轉(zhuǎn)換計算及坐標(biāo)成果間的相互轉(zhuǎn)換3大主題。該模塊理論性較強，公式多、計算量大，需結(jié)合程序設(shè)計、大型作業(yè)、課堂討論等教學(xué)方式完成，這是大地控制測量課程的重點，這兩個模塊內(nèi)容之和體現(xiàn)了大地控制測量的工程流程。同時每一個專題內(nèi)容又是一個獨立知識體，每一專題又可分為多個獨立的教學(xué)單元。本著以學(xué)生自主學(xué)習(xí)、教師引導(dǎo)為出發(fā)點的原則，每一教學(xué)單元課程資源又分為指導(dǎo)性資源、內(nèi)容性資源、生成性資源3個層次。指導(dǎo)性資源幫助學(xué)生熟悉課程定位和課程目標(biāo)；內(nèi)容性資源是課程內(nèi)容和知識的載體，包含課件、講稿、微視頻等具體的知識，是連接指導(dǎo)性資源和生成性資源的紐帶；生成性資源是在教學(xué)過程中動態(tài)生成的，是學(xué)生反思、自主學(xué)習(xí)、小組合作、動手實踐產(chǎn)生的成果，是最能見證混合式教學(xué)效果的窗口。教師通過課前布置任務(wù)、單元導(dǎo)學(xué)案等方式引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)體系,以教學(xué)目標(biāo)為準(zhǔn)繩, 實現(xiàn)學(xué)生自主、有序?qū)W習(xí)的目標(biāo)。

(2) 以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新思維、解決問題的綜合能力為核心。打破傳統(tǒng)教學(xué)中以課堂為主、教材為主、教師為主的方法。在教學(xué)過程中把學(xué)生作為真正教學(xué)主體，以學(xué)生為根本的出發(fā)點和歸宿點[14]。教師在授課過程中作為一個領(lǐng)路人引導(dǎo)學(xué)生不斷主動探索、研究，獲取新知識。教師通過設(shè)置開放性課題，引導(dǎo)學(xué)生形成開放性思維，學(xué)會多角度、多方位的分析問題，尋求解決問題的最佳途徑。指導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中善于獨立思索和分析，不因循規(guī)守舊，能主動探索、積極創(chuàng)新[15]。大地控制測量教學(xué)的目的是培養(yǎng)寬口徑、厚基礎(chǔ)、強能力的創(chuàng)新型人才，所以在混合式教學(xué)過程中對學(xué)生基本技能、實踐動手、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)是核心，所有教學(xué)活動緊緊圍繞人才培養(yǎng)目標(biāo)而展開。在混合式教學(xué)中通過設(shè)置情境，引導(dǎo)學(xué)生去體會如何分析問題、解決問題，只有主動查找資料、小組合作、大家齊心協(xié)力，才能做出更好的成果，在收獲勝利果實的同時，再次激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的意識。學(xué)習(xí)意識的改變是思想的改變，是根本上的改變，這應(yīng)該是混合式教學(xué)的最重要、最根本的出發(fā)點。

(3) 建立多元化的考核體系為保障。一個良好的評價體系，是檢驗學(xué)習(xí)效果的保障，同時也是激勵學(xué)習(xí)者進步的利器。與混合式教學(xué)模式相適應(yīng)，構(gòu)建多元化考核體系，包含課前、課中和課后的教學(xué)評價，包含線上、線下的教學(xué)評價，包含教師對學(xué)習(xí)者的單方評價，也要包含學(xué)習(xí)者之間的相互評價，包含學(xué)習(xí)過程的評價，也要包含總結(jié)性的教學(xué)評價。建立一套多元化、有效、全面的評價體系，既有助于教師引導(dǎo)、促進、診斷和調(diào)控學(xué)生的學(xué)習(xí),又有利于教師對教學(xué)進行有效的改進與提升。大地控制測量混合式教學(xué)，嚴(yán)抓過程，穩(wěn)保結(jié)果、評價公平、客觀，保障每個學(xué)生權(quán)利和義務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

2 大地控制測量課程混合式教學(xué)的設(shè)計實施過程

大地控制測量課程的開展，可使學(xué)生掌握控制網(wǎng)的布設(shè)、精密測量的儀器操作及內(nèi)業(yè)處理的基本理論，掌握橢球內(nèi)業(yè)歸算、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的基本理論及內(nèi)業(yè)計算，具有較強實踐動手和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的能力，能夠運用所學(xué)知識進行實際工程的控制測量和內(nèi)業(yè)計算，具有較強組織、合作、再學(xué)習(xí)能力，具有一定的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造力。大地測量混合式教學(xué)從課前分析、制作單元導(dǎo)學(xué)案、學(xué)生在線學(xué)習(xí)、教師課堂授課、課后升華5個方面3個階段進行混合式教學(xué)的實施，如圖1所示。

圖1 混合式教學(xué)的實施過程

2.1 課前分析

課前分析是開展混合式課程的前提和基礎(chǔ)。課前分析主要包含對教學(xué)對象、教學(xué)目標(biāo)、課程內(nèi)容、教學(xué)環(huán)境的分析，其中主要是教學(xué)對象和課程內(nèi)容的分析。大地控制測量課程開設(shè)在第5學(xué)期，本課程的學(xué)習(xí)需要應(yīng)用到前期學(xué)過的高等數(shù)學(xué)、測量學(xué)、測量平差基礎(chǔ)和數(shù)字化測圖相關(guān)知識。由于所學(xué)知識時間已經(jīng)較長，且高等數(shù)學(xué)和測量平差基礎(chǔ)兩門課程本身就是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點，在課前首先通過問卷調(diào)查的形式對泰勒級數(shù)展開、水準(zhǔn)測量的原理和過程、水準(zhǔn)測量的誤差來源、協(xié)因數(shù)、協(xié)方差的傳播定律、間接平差的解算原理等掌握情況進行調(diào)查。結(jié)合調(diào)查結(jié)果和教學(xué)內(nèi)容合理分配線上和線下內(nèi)容。如果學(xué)生前期知識掌握較好，導(dǎo)線網(wǎng)的精度估算、精密水準(zhǔn)測量的實驗過程、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換原理等可以全部移至線上學(xué)習(xí)，課堂則留出時間答疑和成果展示；如果某些前期知識掌握不好，根據(jù)知識掌握的不同程度，需進行部分內(nèi)容課堂講解。

2.2 制作單元導(dǎo)學(xué)案

根據(jù)大地控制測量學(xué)課程的整體結(jié)構(gòu)和每章內(nèi)容的特點，將大地控制測量學(xué)課程共設(shè)計9個專題，其中包含1個已學(xué)知識的補充專題。每個專題下設(shè)2～5個學(xué)習(xí)單元。根據(jù)教學(xué)大綱的要求，將每個學(xué)習(xí)單元的知識點細(xì)化并分類如理解、掌握、復(fù)述等。單元導(dǎo)學(xué)案例中明確指出每個知識點的掌握程度、自學(xué)流程、教學(xué)活動設(shè)計、單元考核等，具體見表1。學(xué)習(xí)者根據(jù)單元導(dǎo)學(xué)案學(xué)習(xí)，目標(biāo)明確、清晰，步步推進。

表1 單元導(dǎo)學(xué)案(以“橢球面上點的位置的確定”為例)

2.3 學(xué)生在線學(xué)習(xí)

無論哪種教學(xué)模式，學(xué)生始終是學(xué)習(xí)和授課的主體。學(xué)生在單元導(dǎo)學(xué)案的指引下，完成在線學(xué)習(xí)任務(wù)。在線學(xué)習(xí)任務(wù)主要包含3部分：① 觀看微視頻、課件、講稿等，初步掌握本章主要知識內(nèi)容、重難點等，完成課前在線測試；② 查閱、搜集資料，完成課后作業(yè)和小組討論內(nèi)容；③ 整理本單元學(xué)習(xí)中遇到的難題及解決的初步措施和方法。學(xué)生通過教學(xué)平臺上豐富的教學(xué)資源，選擇適合自己的學(xué)習(xí)資源類型，對遇到的難題通過主動查找資料、同學(xué)交流、書上取證等多種途徑解決，最后沒有解決的問題和未查找到的相關(guān)問題，發(fā)布到討論區(qū)、QQ群、微信群，甚至到課堂上交流，這樣學(xué)生上課時是帶著問題來聽課，針對性強、學(xué)習(xí)效果佳。在線學(xué)習(xí)的另一大優(yōu)點是學(xué)生可以反復(fù)進行在線學(xué)習(xí)，鞏固所學(xué)知識，解答沒有解決的難點、疑惑點。

2.4 教師課堂授課

本著“先學(xué)后教，以學(xué)定教”的原則，教師綜合學(xué)生反饋的問題、作業(yè)正確率等, 梳理歸納出學(xué)生在課前自主學(xué)習(xí)中主要存在的問題。簡單知識方面的問題可以通過小組互助解答方式完成；疑難型問題可由教師課堂集中解答；探究性問題教師可發(fā)起討論，由小組討論完成。根據(jù)學(xué)生課前學(xué)習(xí)和知識的掌握程度，教師在課堂上可擴充講解科研和社會熱點，使學(xué)生的基礎(chǔ)知識得以升華。

2.5 課后升華

(1) 學(xué)生提交作業(yè)、撰寫學(xué)習(xí)筆記。在完成在線學(xué)習(xí)、教師課堂授課及課堂成果展示、交流討論后, 學(xué)習(xí)小組結(jié)合小組間提出的改進意見和教師的精講內(nèi)容，對課前學(xué)習(xí)成果進行修改、完善和提升, 并將最終的階段性學(xué)習(xí)成果提交至網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺。每個專題或者教學(xué)單元學(xué)習(xí)后，每個學(xué)生將本部分知識的重難點、知識結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)心得等撰寫學(xué)習(xí)筆記并上傳至教學(xué)平臺。筆記的撰寫有助于學(xué)生課上知識的回顧與總結(jié)，進一步加強知識結(jié)構(gòu)的梳理，同時也可以幫助教師理解學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和知識掌握程度。

(2) 答疑解惑，教學(xué)總結(jié)。教師綜合作業(yè)、課后在線測試、報告提交等情況，通過教學(xué)平臺、QQ群、微信群等反饋并解答其中錯在的問題和疑惑。挑選優(yōu)秀作業(yè)、匯報成果等加入優(yōu)秀作業(yè)展，督促改進不完善的作業(yè)和報告。學(xué)生好的報告及成果教師應(yīng)給予肯定, 促進小組間的相互學(xué)習(xí)和改進提升。教師根據(jù)課前、課中、課后學(xué)生遇到的問題及解決措施，重新審視課程的難點，調(diào)整教學(xué)方法、教學(xué)活動，為下一次混合式教學(xué)的開展做總結(jié)。

(3) 教學(xué)評價。教學(xué)模式的改變必然帶來教學(xué)評價的改變，本課程構(gòu)建了大地控制測量多元化混合式教學(xué)評價體系，混合式教學(xué)評價包括過程性和終結(jié)性評價兩部分，其中過程性評價占總評價的60%，終結(jié)性評價占總評價的40%。過程性評價與混合式教學(xué)過程相適應(yīng)，從教學(xué)平臺使用、課堂表現(xiàn)兩方面進行評價，包含課前、課中、課后的評價，包含教師和學(xué)生的共同評價。其中平臺使用教學(xué)評價占總評價的30%，課堂表現(xiàn)教學(xué)評價占總評價的30%。教學(xué)平臺使用的評價，主要包括平臺使用的在線時長、登錄次數(shù)、發(fā)帖次數(shù)、跟帖次數(shù)、作業(yè)分?jǐn)?shù)、優(yōu)秀作業(yè)次數(shù)、學(xué)習(xí)筆記及優(yōu)秀筆記次數(shù)、在線測試次數(shù)及測試成績、閱讀課程資料次數(shù)、進入播課次數(shù)、學(xué)習(xí)播課視頻時長等13項指標(biāo)因子，在以上眾多評價指標(biāo)中，發(fā)帖次數(shù)、跟帖次數(shù)、作業(yè)分?jǐn)?shù)、優(yōu)秀作業(yè)次數(shù)、優(yōu)秀筆記次數(shù)、在線測試分?jǐn)?shù)6項為主要評價指標(biāo)，占教學(xué)總評價的25%，其余7項指標(biāo)占總評價的5%。課堂表現(xiàn)教學(xué)評價，主要包含課堂回答問題的準(zhǔn)確率、出勤、小組成果匯報情況、課堂實驗展示、語言表達、課件展示、課堂活躍度、課堂主動提問情況等8項指標(biāo)因子，占教學(xué)總評價的30%。具體教學(xué)評價指標(biāo)體系見圖2，每一個指標(biāo)因子有一套評價指標(biāo)體系，指標(biāo)體系隨著混合式教學(xué)的開展不斷完善。所有評價內(nèi)容包含教師評價和學(xué)生評價及小組互評，如網(wǎng)上作業(yè)、課堂回答問題的準(zhǔn)確率、出勤等由老師評價；小組成果展示的教學(xué)評價，是小組間互評和課后老師評定的綜合結(jié)果。終結(jié)性評價一般在課程學(xué)習(xí)結(jié)束后, 利用課程考核的方式檢測學(xué)生對知識的掌握程度，清晰度、準(zhǔn)確度高，是不可缺少的一種考核方式。

圖2 大地控制測量混合式教學(xué)評價體系

3 混合式教學(xué)效果及反思

學(xué)生是混合式教學(xué)的主體，混合式教學(xué)效果的好壞,只有學(xué)生自己最清楚。課程結(jié)束后，對所有學(xué)生進行了一次教學(xué)效果的問卷調(diào)查，參與調(diào)查的為2014、2015級測繪工程專業(yè)學(xué)生。調(diào)查結(jié)果顯示，72%的人認(rèn)為下次授課還會選混合式教學(xué)課程，86%以上的人認(rèn)為混合式教學(xué)提高了自主學(xué)習(xí)能力和團隊合作能力，高達92%的人認(rèn)為混合式教學(xué)提高了文獻搜集和資料整理的能力，近85%的人認(rèn)為混合式教學(xué)極大地提高了學(xué)生的實踐和分析問題解決問題的能力，具體調(diào)查結(jié)果見表2。77%的人通過混合式教學(xué)認(rèn)識到能力比知識更重要，從思想上得到了根本的轉(zhuǎn)變，這也正是本項目想要預(yù)期達到的結(jié)果，盡管人數(shù)比例還不高，相信隨著混合式教學(xué)的持續(xù)開展，將會在思想意識、能力提高方面有一個質(zhì)的突破[16]。

混合式教學(xué)模式確實對學(xué)生自主學(xué)習(xí)和能力的綜合培養(yǎng)方面起到了極大的推動作用，但是能力的培養(yǎng)不是一朝一夕能完成的，需要學(xué)校的大力支持和老師不斷的辛勤付出，有如下兩點建議：①混合式教學(xué)模式的改變，學(xué)生和教師需要有適應(yīng)期，學(xué)生從“喂”知識到“覓”知識的過程，需要教師的慢慢引導(dǎo)，教師要不斷提升自己的專業(yè)水準(zhǔn)和綜合素質(zhì)，要有足夠的責(zé)任心和耐心；② 在混合式教學(xué)開展的初期階段，每個班級每個學(xué)期同時開設(shè)混合式課程不能過多，最多不能超過2門，循序漸進，效果更佳。

表2 混合式教學(xué)效果調(diào)查匯總表

4 結(jié) 語

混合式教學(xué)打破了傳統(tǒng)課堂的束縛，賦予了課堂以活力。大地控制測量采用混合式教學(xué)模型，構(gòu)建了“兩模塊、三層次”的知識體系，從5個方面對混合式教學(xué)進行實施，構(gòu)建了多元化評價體系。大地控制測量混合式教學(xué)，從根本上轉(zhuǎn)變了學(xué)生的思想觀念，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主觀能動性[17]。學(xué)生認(rèn)為混合式教學(xué)培養(yǎng)了學(xué)生一定的團隊合作、合作創(chuàng)新、分析問題解決問題的能力，學(xué)生的語言表達、搜集整理資料等能力有了質(zhì)的飛躍。但是能力的培養(yǎng)不是一朝一夕能夠完成的，今后要借著混合式教學(xué)的東風(fēng)，不斷提高學(xué)生綜合能力，為社會輸送有創(chuàng)新、會思考、有能力、會學(xué)習(xí)、掌握新技術(shù)的新一代測繪信息人。