蓋艾鴻，王學(xué)良，蘆 倩，閆培潔，周冬梅

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.楚雄師范學(xué)院 資源環(huán)境與化學(xué)學(xué)院，云南 楚雄 675000）

甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)GIS 專業(yè)2004 年開始招生，經(jīng)過十來年的發(fā)展，已經(jīng)為自然資源、城市規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)信息管理等多個部門培養(yǎng)了大批人才①參見周冬梅，張軍：《生態(tài)學(xué)視域下地理信息科學(xué)專業(yè)課程群建設(shè)實(shí)證研究》，《河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》(農(nóng)林教育版)2016年第6期。。實(shí)踐教學(xué)是高校人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，特別是地理信息科學(xué)是一門理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合的學(xué)科，更加要求學(xué)生具有創(chuàng)新實(shí)踐的能力②參見張玉紅，張冬有，臧淑英：《專業(yè)認(rèn)證背景下的地理信息科學(xué)專業(yè)建設(shè)的改革與探索》，《黑龍江高教研究》2020年第6期。。2010 年我校開設(shè)了MapGIS與制圖課程，以便更好地培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實(shí)際問題的能力。

MapGIS 與制圖是以MapGIS 為平臺，集數(shù)據(jù)采集、編輯、存儲、分析、輸出和應(yīng)用空間數(shù)據(jù)為一體③參見謝幼如，倪妙珊，柏晶，等：《融合翻轉(zhuǎn)課堂與MOOCs的高校MF教學(xué)模式》，《中國電化教育》2015年第10期。④參見李青，王濤：《MOOC：一種基于連通主義的巨型開放課程模式》，《中國遠(yuǎn)程教育》2012年第3期。，因其具有強(qiáng)大的GIS和地圖制圖功能，可為地理信息科學(xué)專業(yè)以及相關(guān)專業(yè)的學(xué)生應(yīng)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)解決地理科學(xué)問題，培養(yǎng)學(xué)生地理思維解決問題的能力提供有力保障。但該課程屬于新興交叉學(xué)科，學(xué)生需要具備地圖學(xué)和遙感等方面的知識，在課程開設(shè)初期，如何在專業(yè)認(rèn)證背景下融合翻轉(zhuǎn)課堂等新的教學(xué)手段進(jìn)行合理化教學(xué)，對于更好地提高實(shí)踐課程教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。本研究針對MapGIS 與制圖課程特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合國內(nèi)外翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，意在探索出我校MapGIS 與制圖課程教學(xué)模式新方案，為高等院校課程教學(xué)改革提供參考依據(jù)。

一、GIS專業(yè)認(rèn)證背景及翻轉(zhuǎn)課堂優(yōu)勢

為了提高教學(xué)質(zhì)量，在《普通高等學(xué)校師范類專業(yè)認(rèn)證實(shí)施辦法(暫行)》和《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》（2017年）①參見孫雨生，程亞南，朱禮軍：《基于 MOOC 的高校教學(xué)模式構(gòu)建研究》，《遠(yuǎn)程教育雜志》2015年第3期。②Hood N，Littlejohn A，Milligan C.Context Counts：How Learners'Contexts Influence Learning in a MOOC.Computer and Education，2015，9：83－91.正式實(shí)施之機(jī)，開展了教學(xué)質(zhì)量評估和專業(yè)認(rèn)證工作。高校本科專業(yè)認(rèn)證以“學(xué)生為中心、產(chǎn)出為導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”( Outcomebased Education，OBE)為基本的理念，進(jìn)行高等教育專業(yè)認(rèn)證工作。在這種時代背景下，地理信息科學(xué)專業(yè)作為高校理學(xué)類的專業(yè)，必然要積極開展與專業(yè)相關(guān)的建設(shè)和認(rèn)證管理工作，以推動高校教育和本科專業(yè)建設(shè)達(dá)到相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。地理信息科學(xué)專業(yè)實(shí)踐實(shí)習(xí)體系既是地理信息科學(xué)專業(yè)課程建設(shè)的重中之重，也是各高校地理信息科學(xué)專業(yè)進(jìn)行課程改革的工作重點(diǎn)③Margaryan A，Bianco M，Littlejohn A. Instruction Quality of Massive Open Courses （MOOCs）. Computer and Education，2015，8：70－78.。

翻轉(zhuǎn)課堂(“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”)是對傳統(tǒng)課堂一次大膽性嘗試，讓學(xué)生可以通過視頻、音頻的回放等方式來收看課程內(nèi)容，老師在課堂主要進(jìn)行輔導(dǎo)④Littlejohn A，Hood N，Milligan C，Mustain P. Learning in MOOCs：Motivation and Self-regulated Learning in MOOCs.Internet and Higher Education，2016，29：40－48.。Salman khan 在2011 年 International Technology Entertainment Design 會議上介紹了翻轉(zhuǎn)課堂的概念⑤參見董永剛，宋劍鋒，李興東，等：《基于OBE理念和學(xué)堂在線MOOC平臺的新型教學(xué)模式探索》，《中國教育信息化》2018年第10期。,翻轉(zhuǎn)課堂借助于網(wǎng)絡(luò)平臺，打破時空限制，增強(qiáng)了老師和學(xué)生互動，改變了傳統(tǒng)意義上的以老師傳授為主，向以學(xué)生為中心的問題探索為主，開創(chuàng)了一種教師指導(dǎo)和啟發(fā)式的學(xué)習(xí)模式，真正能滿足高校本科專業(yè)認(rèn)證的基本理念，引發(fā)教師角色、課程模式、管理模式等一系列變革⑥參見曉華，王杰，李海燕，等：《高校開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的探索》，《實(shí)驗(yàn)室研究與探索》2013年第9期。。

二、MapGIS與制圖課程特點(diǎn)及現(xiàn)狀

MapGIS 與制圖課程的設(shè)計(jì)是按照“基礎(chǔ)性、設(shè)計(jì)性、綜合性”的要求對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行安排，使得實(shí)驗(yàn)內(nèi)容前后連貫，使學(xué)生對數(shù)據(jù)采集和分析的流程有一個整體的了解⑦參見薛亮：《師范類大學(xué)ArcGIS軟件應(yīng)用課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式研究》，《教育教學(xué)論壇》2018年第31期。。在本課程實(shí)驗(yàn)中，可以讓學(xué)生進(jìn)一步熟悉GIS 專業(yè)理論知識，同時也可以提高對地理信息應(yīng)用專題的設(shè)計(jì)和分析能力。但由于開設(shè)時間及其他方面的問題，使得教學(xué)效果不夠理想，達(dá)不到GIS專業(yè)認(rèn)證的要求，主要表現(xiàn)為：

（一）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不合理，缺乏連續(xù)性

在內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，更傾向于軟件的操作使用上，而為什么這么做不清楚，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之間互不銜接。由于設(shè)計(jì)不合理，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)都是淺嘗輒止，沒有很好地去分析問題、解決問題。而且實(shí)驗(yàn)絕大多數(shù)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏綜合性和連續(xù)性，使學(xué)生容易因?qū)嶒?yàn)乏味而出現(xiàn)懶惰情緒、互相抄襲、忙于應(yīng)付的情況。

（二）教師授課方式單一，學(xué)生被動接受

通常是實(shí)驗(yàn)老師按照實(shí)驗(yàn)步驟先演示，學(xué)生再根據(jù)老師所講及其實(shí)驗(yàn)步驟的記憶從頭到尾把實(shí)驗(yàn)再做一遍，直到達(dá)到和老師演示一樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這樣形成以實(shí)驗(yàn)老師為中心，學(xué)生只能被動地接受知識，嚴(yán)重缺乏師生互動。這樣學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動性沒有被激發(fā)出來，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和獨(dú)立思考的能力。

（三）課程特色不夠顯現(xiàn)，本校的優(yōu)勢沒能充分發(fā)揮

在課程內(nèi)容設(shè)計(jì)上沒有充分體現(xiàn)出農(nóng)業(yè)類大學(xué)的辦學(xué)特色和資源與環(huán)境學(xué)院的學(xué)科優(yōu)勢。如今高校競爭激烈，特別是在招生環(huán)節(jié)和就業(yè)方面，一所農(nóng)業(yè)類大學(xué)要想吸引更多的優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)來，必須要有自己的辦學(xué)特色、專業(yè)特色和課程特色。我校資源與環(huán)境學(xué)院是從土壤化學(xué)、植物營養(yǎng)起家，又在城鄉(xiāng)規(guī)劃、國土規(guī)劃和土地資源管理等方面具有較大優(yōu)勢，但在GIS 教學(xué)及實(shí)驗(yàn)中沒能把這些特長凸顯出來，使得課程特色不夠明顯。

（四）知識點(diǎn)多、課程時數(shù)有限

由于本課程具有多學(xué)科交叉與多技術(shù)手段集成的特點(diǎn), 使得課程包含信息量大，需要對相關(guān)知識相關(guān)技能綜合運(yùn)用。MapGIS 與制圖課程開在大學(xué)三年級第二學(xué)期，學(xué)生雖然在先修課程中有過訓(xùn)練，但知識點(diǎn)多是零散的，而且每個知識點(diǎn)記得不牢固，因此在本課程的實(shí)踐中經(jīng)常會因?yàn)橐粋€小的知識點(diǎn)而影響正常的進(jìn)度。另外，課程授課時數(shù)有限，既要講授基本的操作，又要完成實(shí)驗(yàn)，有些點(diǎn)只能一帶而過，導(dǎo)致很多知識點(diǎn)的講授缺乏深度和廣度。

（五）考核方式過于簡單

該課程需要理論知識支撐，同時具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，而以前的考核方式只從出勤以及最終內(nèi)容完成情況考查，對實(shí)驗(yàn)過程、中間環(huán)節(jié)考慮較少，所以很難衡量一個學(xué)生的實(shí)際綜合能力。另外，以前的考核方式對學(xué)生的成績分析不是一個動態(tài)結(jié)果，不能很好地反映學(xué)生在整個過程中的變化，不便于老師對學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題給予及時指導(dǎo)。

從以上MapGIS 與制圖課程特點(diǎn)及現(xiàn)狀可以看到，現(xiàn)有的模式急需改進(jìn)，特別是國內(nèi)外興起的翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，完全可以把GIS專業(yè)認(rèn)證的要求貫穿于教學(xué)環(huán)節(jié)當(dāng)中，為當(dāng)前問題的解決提供有效、可行的路徑。

三、融合翻轉(zhuǎn)課堂的MapGIS 與制圖課程教學(xué)模式設(shè)計(jì)

本次課程改革是在嚴(yán)格遵循OBE教育理念和充分發(fā)揮翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢情況下，把教學(xué)過程分為三個部分：一是提前預(yù)習(xí)，利用甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)在線教育平臺自主學(xué)習(xí)（見圖1）；二是課堂學(xué)習(xí)，基于OBE 理念，以問題為導(dǎo)向，培育一個適合學(xué)生獨(dú)立思考、協(xié)作學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境，構(gòu)建一個以學(xué)生為主體，在教師的指導(dǎo)下能進(jìn)行自主的交互式的學(xué)習(xí)氛圍；三是課后復(fù)習(xí)，溫故而知新，夯實(shí)基礎(chǔ)，并安排下一堂課的學(xué)習(xí)內(nèi)容（其模式見圖2）①參見施曉秋，徐贏穎：《工程教育認(rèn)證與產(chǎn)教融合共同驅(qū)動的人才培養(yǎng)體系建設(shè)》，《高等工程教育研究》2019年第2期。②參見李雪艷，戴路，劉文財(cái)：《以O(shè)BE 理念和翻轉(zhuǎn)課堂為導(dǎo)向的應(yīng)用型課程建設(shè)》，《專業(yè)與課程建設(shè)》2021年第2期。。

圖1 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)在線教育綜合平臺

圖2 基于OBE理念與翻轉(zhuǎn)課堂的MapGIS與制圖課程教學(xué)模式

（一）課前預(yù)習(xí)，穩(wěn)固基礎(chǔ)

甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)在線教育平臺(以下簡稱校線平臺)面對全校師生提供了豐富的教學(xué)資源，為教學(xué)可持續(xù)的改進(jìn)提供了有力保障，為學(xué)生能力的評價和學(xué)習(xí)效果的客觀評判提供了技術(shù)支撐。2019年5月學(xué)校批準(zhǔn)了本課程團(tuán)隊(duì)申請的混合課程建設(shè)項(xiàng)目；2020 年10 月底完成了基本的教學(xué)資料，包括視頻的錄制，教學(xué)課件編寫；2021 年4 月初完成并上傳了課程說明、教學(xué)大綱、微視頻、教學(xué)課件及考核辦法，所有教學(xué)內(nèi)容完全對學(xué)生開放。

通過課程建設(shè)，校線平臺包含了所有跟該課程相關(guān)的學(xué)習(xí)資源，這樣學(xué)生可根據(jù)自己的實(shí)際情況，選擇時間自主學(xué)習(xí)，而且在內(nèi)容的安排上也體現(xiàn)出了資源與環(huán)境學(xué)院的一些特色。根據(jù)校線平臺統(tǒng)計(jì)，學(xué)生比較喜歡瀏覽跟軟件操作相關(guān)的視頻，而且學(xué)生喜歡觀看時間不超過10 分鐘的微視頻，所以微視頻對翻轉(zhuǎn)課堂的開展起了相當(dāng)大的作用，學(xué)生可以使用手機(jī)隨時隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。對一些解決不了的難點(diǎn)問題，學(xué)生可以反復(fù)學(xué)習(xí)，隨時可與老師進(jìn)行交流；老師可以發(fā)現(xiàn)普遍性問題，在課堂進(jìn)行針對性分析。對于個別學(xué)生提出的問題，可進(jìn)行單獨(dú)指導(dǎo)，讓學(xué)生自行解決。研究發(fā)現(xiàn)只有在課前做好充分的預(yù)習(xí)，才能跟上課堂上的節(jié)奏，保證好的學(xué)習(xí)效果，完成課堂教學(xué)的任務(wù)。

（二）課堂學(xué)習(xí)

在OBE理念指導(dǎo)下，融入翻轉(zhuǎn)課堂，以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮老師的指導(dǎo)作用，學(xué)生和老師協(xié)同作戰(zhàn)，如何把理論知識迅速運(yùn)用到實(shí)際處理地理信息問題的這一過程大大縮短。在此，老師的指導(dǎo)作用就得以充分體現(xiàn)出來，老師要通過學(xué)生在課前觀看視頻的效果進(jìn)行評估，采取相對應(yīng)的措施，組織學(xué)生交流分享學(xué)習(xí)體會，把握其中的難點(diǎn)，解決學(xué)習(xí)過程中遇到的問題。經(jīng)過了提前預(yù)習(xí)，加上課中現(xiàn)場演示等環(huán)節(jié)，學(xué)生能夠更加牢固地掌握地理信息處理方法。課堂是整個教學(xué)環(huán)節(jié)中很重要的一環(huán)，也是學(xué)生消化知識的最好時機(jī)，如何充分利用課堂這短短幾十分鐘時間，這就要求老師要下大力氣，設(shè)計(jì)好課堂活動的每一個細(xì)節(jié)，充分發(fā)揮學(xué)生的能動性，提高學(xué)生運(yùn)用知識解決問題的能力。老師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，提煉出一些有挑戰(zhàn)性和研究價值的問題，先讓學(xué)生分組討論，老師可以自由參與其中，指導(dǎo)學(xué)生怎樣才能理論與實(shí)際結(jié)合起來，怎樣才能把握住問題的重點(diǎn)，然后讓每一組推選出一名代表，面向全班陳述自己小組的觀點(diǎn)，形成一種具有競爭性的討論式課堂，以多種形式來展示各自的成果，既有協(xié)作又有競爭。最后，老師通過各組討論、匯報(bào)的情況及整個教學(xué)活動過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行總結(jié)。

（三）課后能力鞏固

OBE的理念對學(xué)生來說，就是要重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力以及有什么樣的學(xué)習(xí)效果，而對于翻轉(zhuǎn)課堂而言，學(xué)習(xí)效果是其評價的重要內(nèi)容。MapGIS 與制圖課程改變了傳統(tǒng)的考核方式，不僅注重課堂環(huán)節(jié)，而且對課后環(huán)節(jié)更加重視。課后要求學(xué)生多思考、多練習(xí)，明白為什么要這么做，這樣才能牢固掌握所學(xué)的知識，才能提高自己的動手能力，發(fā)現(xiàn)其規(guī)律性，找到地理數(shù)據(jù)處理的方法和路徑。

課后鞏固環(huán)節(jié)實(shí)際包括了兩個方面：一方面是學(xué)生，另外一方面對老師也有同樣的要求。通過課堂教學(xué)活動，老師在課后也要認(rèn)真反思，對課堂活動中的環(huán)節(jié)有什么紕漏，哪些地方還需要進(jìn)一步的完善，整個課堂設(shè)計(jì)有什么不妥，重點(diǎn)和難點(diǎn)問題提煉得到位不到位，解決問題的效果好不好，這一系列的問題都要進(jìn)行深入思考，不斷地改進(jìn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法，及時優(yōu)化下一步的教學(xué)活動。

（四）改革考核方式

針對以前考核方式單一的問題，依據(jù)OBE理念的要求，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢，把過程評價納入其中，構(gòu)建一個以過程性考核為主的評價體系①參見蘆守平，國強(qiáng)，刁鳴：《正確樹立科技“創(chuàng)新”理念培養(yǎng)學(xué)生綜合能力》，《實(shí)驗(yàn)室研究與探索》2015年第2期。?？己嗽u價指標(biāo)包括小測評價、實(shí)踐過程評價和期末綜合評價，所占比例分別為15%、40%和45%。實(shí)踐過程評價精選了3 個單獨(dú)的知識模塊，包括地圖的誤差校正、投影變換、拓?fù)湓靺^(qū)。期末綜合評價是對整體完成情況的評測，內(nèi)容包括錯誤率、完整性、成果表現(xiàn)力等方面。

四、教學(xué)模式應(yīng)用效果分析

（一）我校GIS 專業(yè)因疫情及其他因素的影響，2020 年MapGIS 與制圖課程沒能開展，從2021 年開始，開展了首輪課程教學(xué)模式試點(diǎn)，通過與近四年課程成績進(jìn)行了縱向比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過混合式課程實(shí)踐，班級成績明顯普遍提高（見表1）。

表1 2018、2019、2021學(xué)年地理信息科學(xué)專業(yè)成績統(tǒng)計(jì)

（二）校線平臺數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。以2020－2021學(xué)年第二學(xué)期為例，利用校線平臺統(tǒng)計(jì)功能，反映了全班55 名學(xué)生瀏覽課程的次數(shù)、單元測試、作業(yè)完成情況、視頻觀看時長等信息。從中可以看出全班86.9%的學(xué)生花費(fèi)了大量時間參與平臺學(xué)習(xí)，只有個別學(xué)生花的時間較少，沒有完整的觀看完視頻，這充分反映出學(xué)生不管是課前還是課后的自主學(xué)習(xí)行為表現(xiàn)良好。

我校2018 級地理信息科學(xué)專業(yè)進(jìn)行了首次改革實(shí)踐，參與學(xué)生55 人，跟往年相比，教學(xué)效果取得了良好成績。教學(xué)模式的改變，使得學(xué)生自主學(xué)習(xí)熱情得到了激發(fā)，學(xué)習(xí)興趣高漲，甚至能主動利用課余時間，借助校線平臺及其他網(wǎng)絡(luò)平臺查找有關(guān)資料，動手能力極大增強(qiáng)。

困擾了我們多少年的問題，比如：我們的實(shí)驗(yàn)想達(dá)到什么效果、如何取得這些效果、怎樣才能使學(xué)生獲得這些成果、如何考核學(xué)生是否已經(jīng)取得了這些效果等問題，在OBE理念指引下，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)平臺優(yōu)勢，融合翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)手段，使得這些問題得以解決。通過本課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解了目前我國地理信息科學(xué)關(guān)注的主要研究方向和應(yīng)用領(lǐng)域都有哪些，增強(qiáng)了學(xué)生持之以恒、相互協(xié)作的精神，提高了學(xué)生專業(yè)素質(zhì)和專業(yè)修養(yǎng)的品質(zhì)。