劉智敏，獨(dú)知行，劉尚國(guó)，蘇 醒，于勝文

(山東科技大學(xué) 測(cè)繪與空間信息學(xué)院,山東 青島 266590)

2017年1月經(jīng)國(guó)務(wù)院同意，教育部、財(cái)政部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)印發(fā)《統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)實(shí)施辦法(暫行)》。2017年9月正式公布雙一流建設(shè)名單。2019年11月教育部印發(fā)《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見(jiàn)》，“實(shí)施一流本科課程‘雙萬(wàn)計(jì)劃’讓本科課程優(yōu)起來(lái)”。課程是高等學(xué)校教學(xué)的基本單元，是高校教學(xué)的核心內(nèi)容。學(xué)科的概念體現(xiàn)了一種知識(shí)的分類(lèi)，課程存在與培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)對(duì)象的適切性問(wèn)題。大學(xué)的課程是分層分類(lèi)的，不同課程有不同的課程目標(biāo)，按照培養(yǎng)目標(biāo)和課程目標(biāo)，不同的學(xué)科知識(shí)通過(guò)結(jié)構(gòu)化、邏輯化和系統(tǒng)化轉(zhuǎn)化為課程[1-2]。測(cè)繪類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程在強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)在線(xiàn)課程建設(shè)、結(jié)合測(cè)繪工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)深化教學(xué)改革、提高課堂教學(xué)質(zhì)量上取得了一定成果[3-10]?！癎NSS測(cè)量與數(shù)據(jù)處理”是測(cè)繪專(zhuān)業(yè)的主干專(zhuān)業(yè)必修課，課程內(nèi)容涵蓋GNSS時(shí)空基準(zhǔn)、信號(hào)與星歷、誤差源、定位方法、技術(shù)設(shè)計(jì)與外業(yè)實(shí)施、數(shù)據(jù)處理等理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程[11-12]。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+高等教育”在線(xiàn)教學(xué)新常態(tài)的背景下，衛(wèi)星導(dǎo)航定位科技發(fā)展迅猛、知識(shí)更新快，“GNSS測(cè)量與數(shù)據(jù)處理”課程通過(guò)線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)改革研究，包括混合式教學(xué)設(shè)計(jì)、課程思政案例、過(guò)程性考核及多元化評(píng)價(jià)等，一定程度上解決了教學(xué)中存在的幾個(gè)問(wèn)題，有助于達(dá)成該課程的知識(shí)、能力、素養(yǎng)等方面的教學(xué)目標(biāo)，提升了學(xué)生“解決復(fù)雜工程問(wèn)題”的能力和工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的課程達(dá)成度，促進(jìn)了以課程為根本載體落實(shí)立德樹(shù)人的根本任務(wù)。

1 教學(xué)中存在的問(wèn)題

2020-07-31中國(guó)建成北斗三號(hào)系統(tǒng)向全球提供服務(wù)，衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的發(fā)展和提高，GPS向GNSS教學(xué)的發(fā)展[13]，課程內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)容，同時(shí)本科教育的學(xué)分改制，該課程在測(cè)繪工程專(zhuān)業(yè)由3學(xué)分(18學(xué)時(shí)為1學(xué)分，46學(xué)時(shí)講授+8學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)=54學(xué)時(shí))減至2.5學(xué)分(16學(xué)時(shí)為1學(xué)分，36學(xué)時(shí)講授+4學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)=40學(xué)時(shí))，遙感、地信等其他測(cè)繪類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的該課程同樣進(jìn)行了相應(yīng)課時(shí)壓縮，文中的研究成果同樣適用，不做重復(fù)討論。從知識(shí)、能力、素養(yǎng)方面在培養(yǎng)學(xué)生過(guò)程中，亟待解決以下問(wèn)題：

1)由于前些年的大學(xué)道德教育與教學(xué)活動(dòng)是分離的，導(dǎo)致大學(xué)生出現(xiàn)不重視道德修養(yǎng)，德與才教育不同步的情況，測(cè)繪類(lèi)學(xué)生對(duì)職業(yè)規(guī)范和科學(xué)守拙的嚴(yán)謹(jǐn)精神要求更高，需要解決“如何將價(jià)值引領(lǐng)融入教學(xué)”的問(wèn)題；

2)在教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)課堂低頭族、知識(shí)概念化、孤立化、學(xué)不知用等現(xiàn)象，需要解決“課程學(xué)時(shí)壓縮、學(xué)生學(xué)習(xí)被動(dòng)”的雙重問(wèn)題；

3)在考評(píng)與反饋上，面對(duì)一考定成績(jī)與 “低頭族、抬頭率”的困境，需要解決“考評(píng)單一，改進(jìn)不及時(shí)”的問(wèn)題。

2 基于多維空間的線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

從教學(xué)理念與目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容與過(guò)程、教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施，采用線(xiàn)上、線(xiàn)下混合式教學(xué)，通過(guò)MOOC支撐對(duì)課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，從傳統(tǒng)的“理論教學(xué)+實(shí)踐教學(xué)”平面化教學(xué)模式，拓展為“高效課堂+線(xiàn)上學(xué)習(xí)+翻轉(zhuǎn)課堂+實(shí)驗(yàn)教學(xué)+測(cè)繪復(fù)雜問(wèn)題解析實(shí)訓(xùn)”多維教學(xué)設(shè)計(jì)，通過(guò)講座責(zé)任制[14]課堂教學(xué)討論式，思維導(dǎo)圖方法[15]作為預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)工具，案例教學(xué)法培養(yǎng)學(xué)生解決測(cè)繪復(fù)雜問(wèn)題能力，提高課程的“兩性一度”目標(biāo)。主要從混合式教學(xué)設(shè)計(jì)、課程思政案例、過(guò)程性考核及多元化評(píng)價(jià)等幾方面進(jìn)行教學(xué)研究改革與實(shí)踐解決以上問(wèn)題。

2.1 采用講座責(zé)任制、討論式，打造線(xiàn)上線(xiàn)下混合式課堂

以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，產(chǎn)出為導(dǎo)向(Outcome-Based Education，OBE)，采用講座責(zé)任制[14]、討論式，打造線(xiàn)上線(xiàn)下混合式課堂的教學(xué)模式，其中線(xiàn)上學(xué)時(shí)不占課時(shí)，課外與課內(nèi)學(xué)時(shí)比接近1∶1(見(jiàn)表1)，解決“學(xué)習(xí)被動(dòng)、學(xué)時(shí)壓縮”的雙重問(wèn)題。

課程內(nèi)容上，GPS向GNSS教學(xué)的發(fā)展[13]，主要涉及到的內(nèi)容有：案例討論上，由單系統(tǒng)到多系統(tǒng)；在GNSS時(shí)空基準(zhǔn)上，考慮多模數(shù)據(jù)處理中時(shí)空基準(zhǔn)統(tǒng)一；衛(wèi)星位置計(jì)算上，須添加北斗系統(tǒng)3種類(lèi)型衛(wèi)星的位置計(jì)算；定位技術(shù)上，有多模定位、NRTK+PPP等。

教學(xué)設(shè)計(jì)上，按照課前、課中、課后培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力：

1)課前，線(xiàn)上視頻、測(cè)試習(xí)題的預(yù)習(xí)，采用思維導(dǎo)圖工具對(duì)知識(shí)歸納，通過(guò)文獻(xiàn)查閱相關(guān)內(nèi)容，了解課上涉及的知識(shí)及應(yīng)用、奠定知識(shí)點(diǎn)基礎(chǔ)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)自主性、節(jié)省了課堂時(shí)間，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的低階目標(biāo)[16]；

2)課中，在課堂上(線(xiàn)下)以講座責(zé)任制為主，通過(guò)講座教師課程模塊的講座[14]，采用啟發(fā)式講授知識(shí)點(diǎn)的整合關(guān)聯(lián)及應(yīng)用、討論式進(jìn)行案例分析和深入學(xué)習(xí)研討、階梯式引導(dǎo)應(yīng)用舉例，師生互動(dòng)中進(jìn)行知識(shí)的理解、應(yīng)用和分析、討論，如通過(guò)自身平臺(tái)發(fā)布討論主題，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考、陳述小組討論結(jié)果及分析，打造高效課堂，促進(jìn)自主性學(xué)習(xí)、過(guò)程性學(xué)習(xí)，同時(shí)在細(xì)節(jié)上加強(qiáng)對(duì)個(gè)人職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)，促進(jìn)了高階思維訓(xùn)練[17]；

3)課后，布置公式推導(dǎo)、主題程序設(shè)計(jì)、衛(wèi)星系統(tǒng)最新發(fā)展及應(yīng)用、文獻(xiàn)查閱等開(kāi)放式作業(yè)，以小組為單位討論完成并進(jìn)行互評(píng)，以獨(dú)立承擔(dān)GNSS項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)施和管理為導(dǎo)向，建立BDS/GNSS控制網(wǎng)設(shè)計(jì)案例庫(kù)，促進(jìn)解決復(fù)雜測(cè)繪問(wèn)題的能力和終身學(xué)習(xí)的達(dá)成。課中和課后有助于實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的高階目標(biāo)[17-18]。

表1 “GNSS測(cè)量與數(shù)據(jù)處理”的線(xiàn)上線(xiàn)下混合式課程設(shè)計(jì)

2.2 課程思政和思政案例解析培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)

GNSS技術(shù)推動(dòng)了大地測(cè)量與導(dǎo)航定位領(lǐng)域的全新發(fā)展，世界主要軍事大國(guó)和經(jīng)濟(jì)體都在競(jìng)相發(fā)展獨(dú)立自主的GNSS，GNSS不僅是國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施，也是體現(xiàn)現(xiàn)代化大國(guó)地位和國(guó)家綜合國(guó)力的重要標(biāo)志，在政治、經(jīng)濟(jì)、軍事等方面具有重要的意義。結(jié)合中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Beidou Satellite Navigation System，BDS)發(fā)展，落實(shí)“堅(jiān)持顯性教育和隱性教育相統(tǒng)一”，有步驟地推進(jìn)“GNSS測(cè)量與數(shù)據(jù)處理”課程思政建設(shè)，圍繞立德樹(shù)人根本任務(wù)，培養(yǎng)擔(dān)當(dāng)民族復(fù)興大任的時(shí)代新人等舉措，探索實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)課程思政，使“GNSS測(cè)量與數(shù)據(jù)處理”課程教學(xué)目標(biāo)與思政育人目標(biāo)有機(jī)融合，以BDS思政案例設(shè)計(jì)等解決“如何將價(jià)值引領(lǐng)融入教學(xué)”的問(wèn)題，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1)從課程緒論講述GNSS的發(fā)展，包括我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的全面建成，成為GNSS全球服務(wù)的系統(tǒng)之一，培養(yǎng)學(xué)生作為中國(guó)人的自豪感和科技強(qiáng)國(guó)的責(zé)任使命感，弘揚(yáng)新時(shí)代的北斗精神；

2)從衛(wèi)星定軌理論、衛(wèi)星定位原理方法的講授，在科技研究領(lǐng)域，培養(yǎng)學(xué)生具有嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科學(xué)態(tài)度、實(shí)事求是的科學(xué)精神；

3)從GNSS控制網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)、測(cè)量實(shí)施及數(shù)據(jù)處理上，在工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，培養(yǎng)學(xué)生不斷求知、探索，精益求精的大國(guó)工匠精神；

4)外業(yè)儀器按照測(cè)量規(guī)范操作和內(nèi)業(yè)計(jì)算上，培養(yǎng)學(xué)生接受測(cè)繪職業(yè)道德教育熏陶，具備遵守職業(yè)規(guī)范職業(yè)素養(yǎng)；

5)從GNSS定位原理到數(shù)據(jù)處理的模型推導(dǎo)，從程序設(shè)計(jì)到專(zhuān)業(yè)軟件操作及二次開(kāi)發(fā)，結(jié)合衛(wèi)星導(dǎo)航定位科技的新發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生用專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理與BDS/GNSS應(yīng)用開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)發(fā)展。

2.3 教學(xué)考評(píng)與反饋上，注重過(guò)程考核和評(píng)價(jià)多元化

工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的核心理念之一是持續(xù)改進(jìn)，有效的教學(xué)考評(píng)與反饋是持續(xù)改進(jìn)的前提。注重過(guò)程性考核和評(píng)價(jià)多元化，有助于學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)、能力、素質(zhì)的培養(yǎng)。本課程成績(jī)?cè)u(píng)定，通過(guò)線(xiàn)上、線(xiàn)下相結(jié)合；考評(píng)階段上，分為過(guò)程性評(píng)價(jià)占40%、終結(jié)性評(píng)價(jià)占60%：過(guò)程性考核包括線(xiàn)上學(xué)習(xí)、課堂討論等平時(shí)成績(jī)和實(shí)驗(yàn)(如圖1所示)；終結(jié)性評(píng)價(jià)以線(xiàn)下結(jié)課閉卷考試為主，主要以選擇題、論述題、綜合案例為主(比例分配如圖2所示)，考核知識(shí)的深入理解、靈活運(yùn)用和解決專(zhuān)業(yè)復(fù)雜問(wèn)題能力，提升學(xué)生專(zhuān)業(yè)興趣及自主學(xué)習(xí)能力。

過(guò)程性考核中，以線(xiàn)上(課外)學(xué)習(xí)和思維導(dǎo)圖記錄的方式奠定知識(shí)點(diǎn)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的低階目標(biāo)[16]；而在線(xiàn)下(課堂)的知識(shí)整合和問(wèn)題討論的師生互動(dòng)中進(jìn)行知識(shí)的理解、應(yīng)用和分析、討論，有助于知識(shí)的聯(lián)系與應(yīng)用解決專(zhuān)業(yè)問(wèn)題能力的鍛煉，同時(shí)在細(xì)節(jié)上加強(qiáng)對(duì)個(gè)人職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)，課后小組專(zhuān)題討論與程序設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，促進(jìn)了學(xué)習(xí)的高階目標(biāo)實(shí)現(xiàn)[17-18]。過(guò)程性考核與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，是課程實(shí)施“課程目標(biāo)-教學(xué)設(shè)計(jì)-課堂教學(xué)-全程考核-達(dá)成度評(píng)價(jià)-反饋改進(jìn)”(如圖3)中反饋環(huán)節(jié)的衡量要點(diǎn)。有助于推動(dòng)教學(xué)內(nèi)容和方法改進(jìn)，解決“考評(píng)單一，改進(jìn)不及時(shí)”的問(wèn)題。

2.4 教學(xué)實(shí)踐與成績(jī)分析

按照以上教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)測(cè)繪專(zhuān)業(yè)的“GNSS測(cè)量與數(shù)據(jù)處理”教學(xué)改革實(shí)施，為了對(duì)比教學(xué)改革實(shí)踐成效，在測(cè)繪工程18級(jí)的4個(gè)平行班中，18-1.2班實(shí)施講座責(zé)任制混合式教學(xué)模式，18-3.4班按照傳統(tǒng)授課方式(提供了同樣的線(xiàn)上課程資源)；試卷統(tǒng)一出題(同樣平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)等過(guò)程考核共占40%，試卷成績(jī)作為終結(jié)性考核占課程的60%)、統(tǒng)一批改。值得注意的是，考試卷面一改常規(guī)的填空、名詞解釋、簡(jiǎn)答題等教材上的固定答案形式，而是按照能力培養(yǎng)為主，參考注冊(cè)測(cè)繪師綜合能力考試的題型，包括單選題、多選題、綜合分析解答類(lèi)開(kāi)放式考題，考核學(xué)生對(duì)知識(shí)的靈活運(yùn)用、分析問(wèn)題解決問(wèn)題和邏輯思維表達(dá)等能力培養(yǎng)達(dá)成度。

圖1 課程考核評(píng)價(jià)比例

圖2 考試題型比例

圖3 課程設(shè)計(jì)實(shí)施與考核評(píng)價(jià)循環(huán)圖

為了對(duì)比不同教學(xué)模式學(xué)生的成績(jī)整體趨勢(shì)，以班級(jí)均分、五級(jí)值占比來(lái)泛化個(gè)體差異，結(jié)果對(duì)比如表2所示。

1)班級(jí)的試卷卷面成績(jī)平均分都在67～73分的范圍，平行班整體試卷成績(jī)達(dá)到期望值70分，班級(jí)內(nèi)的個(gè)人成績(jī)符合正態(tài)分布規(guī)律，表明試卷出題難度適當(dāng)。

2)進(jìn)一步分析平行班各班試卷成績(jī)分布，優(yōu)良率總占比上，混合式教學(xué)模式班達(dá)到43%和39%，高于傳統(tǒng)教學(xué)模式班級(jí)的19%和24%；及格和不及格率總占比上，混合教學(xué)模式班為23%和25%，低于傳統(tǒng)模式班的56%和41%。

3)通過(guò)各班的終結(jié)性考核(試卷成績(jī))與過(guò)程性考核的相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)試卷均分達(dá)到70分以上的3個(gè)班，過(guò)程性考核平均成績(jī)?yōu)閮?yōu)良；而試卷均分未到68的班級(jí)，過(guò)程性考核平均成績(jī)僅為中等，驗(yàn)證了學(xué)習(xí)過(guò)程對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果的重要性。由此得出，線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)方法改革成效顯著。

表2 混合式教學(xué)講座責(zé)任制改革與傳統(tǒng)模式的平行班成績(jī)對(duì)比

3 結(jié)束語(yǔ)

順應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+高等教育”在線(xiàn)教學(xué)新常態(tài)的發(fā)展要求[12]，結(jié)合衛(wèi)星導(dǎo)航定位新發(fā)展，以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，建立了線(xiàn)上線(xiàn)下混合教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)方法設(shè)計(jì)、過(guò)程考核和評(píng)價(jià)多元化實(shí)施，采用思維導(dǎo)圖工具、討論式、案例式的講座責(zé)任制等教學(xué)研究改革與實(shí)踐，結(jié)合工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證要求，以O(shè)BE理念進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化，用專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理與BDS/GNSS應(yīng)用設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，注重產(chǎn)教融合應(yīng)用，有利于學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)，提高解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力，培育學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科學(xué)態(tài)度、實(shí)事求是的科學(xué)精神和創(chuàng)新能力及職業(yè)素質(zhì)，達(dá)到知識(shí)、能力、素質(zhì)培養(yǎng)的課程目標(biāo)。有效的考核評(píng)價(jià)辦法也有助于推動(dòng)教學(xué)內(nèi)容和方法持續(xù)改進(jìn)，提高了課程的“兩性一度”目標(biāo)，并在同類(lèi)專(zhuān)業(yè)課中應(yīng)用推廣。