夏 宇，徐 健，羅 津，劉凌佳

（1.江西師范大學(xué) 地理與環(huán)境學(xué)院，南昌 330022；2.江西師范大學(xué) 鄱陽湖濕地與流域研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 330022）

地理信息科學(xué)（Geographic Information Science，簡稱GIS）是由全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等現(xiàn)代技術(shù)高度集成，研究地球表層空間的各種自然地理要素和所有人類社會活動(dòng)的空間分異規(guī)律、時(shí)間演變過程及區(qū)域特征的學(xué)科。目前，人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息技術(shù)的快速發(fā)展，為主動(dòng)應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，教育部近年來積極推進(jìn)新工科建設(shè)。在新工科戰(zhàn)略背景下，傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)體系已無法適應(yīng)新時(shí)代大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新興信息技術(shù)背景下的地理信息科學(xué)的發(fā)展需求。因此，新工科背景下，創(chuàng)新教育方式與手段，培養(yǎng)實(shí)踐能力與強(qiáng)、具有較高的創(chuàng)新能力、具有較強(qiáng)社會責(zé)任感的復(fù)合型“新工科”地理信息科學(xué)（GIS）人才成為必然要求；為適應(yīng)復(fù)合型“新工科”地理信息科學(xué)（GIS）人才培養(yǎng)的要求，如何基于以學(xué)生為中心，產(chǎn)出導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)的理念，提出有推廣價(jià)值的混合式教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)教育范式的創(chuàng)新？這是目前的一個(gè)痛點(diǎn)問題。

在復(fù)合型新工科GIS 人才的社會責(zé)任感培養(yǎng)研究方面，現(xiàn)有研究從多個(gè)維度、全方位地把思政教育工作貫穿于教育教學(xué)全過程，特別是在GIS 課程思政方面，代表性的有南京師范大學(xué)的“一帶一路GIS”“紅軍長征GIS”“精準(zhǔn)扶貧GIS”等思政案例，以及中南大學(xué)的“空間分析”課程思政教學(xué)案例，等等。但目前，國內(nèi)大部分的GIS 專業(yè)課程仍是沒有融于思政教育的，如專業(yè)主干課程GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法，因其內(nèi)容主要反映計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)組織與指令編碼規(guī)律，客觀性強(qiáng)，思政難度較高，在GIS 專業(yè)的該類課程思政案例很少見。同時(shí)，在實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的混合式教學(xué)研究方面，目前GIS 專業(yè)的混合式教學(xué)模式多停留在“線上線下”教學(xué)形式上，而很少見從教學(xué)內(nèi)容真正體現(xiàn)突出創(chuàng)新性，同時(shí)具備高階性和挑戰(zhàn)度的教育范式的創(chuàng)新。

針對該教學(xué)痛點(diǎn)問題，本文探索以創(chuàng)新性“輕量-分型-探究”的線上線下混合式教學(xué)范式，把課程教學(xué)與課程思政、專業(yè)發(fā)展深度融合，持續(xù)改進(jìn)，突出實(shí)踐創(chuàng)新能力，培養(yǎng)具有高度社會責(zé)任感的“產(chǎn)-學(xué)-研-用”協(xié)同的卓越GIS 人才。

一、“輕量-分型-探究”混合式教學(xué)法

（一）“輕量”：創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的輕量線上課堂

教學(xué)內(nèi)容是混合式教學(xué)的基礎(chǔ)，而教學(xué)資源是混合式教學(xué)的保障。在長期的教學(xué)實(shí)踐當(dāng)中，通過自建慕課的方式在超星泛雅平臺建立了課程線上資源。為培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，根據(jù)地理信息科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的需求，設(shè)計(jì)了創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的輕量線上課堂，教學(xué)內(nèi)容共11 個(gè)章節(jié)，見表1。線上課堂以“輕量”與“創(chuàng)新”為特色，平均每個(gè)視頻時(shí)長8～10 分鐘，視頻教學(xué)內(nèi)容不是原先單一陳舊教材的照本宣科，而是都通過精簡和提煉，緊跟時(shí)代前沿，可概括為“少、精、新”。同時(shí)，提供了分型的上機(jī)實(shí)踐訓(xùn)練指導(dǎo)，以及習(xí)題、測試等優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，方便進(jìn)行搶答、隨堂練習(xí)等課堂交互以及探究分析。

表1 創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的輕量線上課堂教學(xué)內(nèi)容

（二）“分型”：因材施教的個(gè)性化分型培養(yǎng)

設(shè)計(jì)了分型的上機(jī)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)，針對性強(qiáng)化科學(xué)思維培養(yǎng)和針對性地強(qiáng)化實(shí)踐能力培養(yǎng)，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力，如圖1 所示。分型實(shí)踐訓(xùn)練分別注重編程算法的深度、編程開發(fā)知識的寬度，側(cè)重于GIS 理論與方法、GIS應(yīng)用與開發(fā)，見表2。

圖1 因材施教的個(gè)性化分型培養(yǎng)

表2 個(gè)性化分型培養(yǎng)的上機(jī)實(shí)踐指導(dǎo)

（三）“探究”：問題引導(dǎo)的探究式教學(xué)方法

通過問題引導(dǎo)的探究式教學(xué)方法，讓學(xué)生深入把握知識的脈絡(luò)和內(nèi)涵，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力。以高質(zhì)量的問題引導(dǎo)學(xué)生思考，帶著問題學(xué)習(xí)。問題引導(dǎo)的探究式教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)例，如圖2 所示。

圖2 問題引導(dǎo)的探究式教學(xué)方法

通過探究式和個(gè)性化的智能交互，線上線下讓學(xué)生積極思考和實(shí)踐，把課本內(nèi)容變成自身真正深入理解、掌握的活知識。教學(xué)形式呈現(xiàn)先進(jìn)性和互動(dòng)性，學(xué)習(xí)結(jié)果具有探究性和個(gè)性化，讓課堂成為學(xué)生個(gè)性特長的彰顯與能力發(fā)揮的平臺。

（四）“輕量-分型-探究”：混合式教學(xué)

課前依托“輕量·分型”的線上課堂進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，打牢課程基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力。學(xué)生在課前可以充分利用線上課堂及教學(xué)資源進(jìn)行充分學(xué)習(xí)，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺提供有學(xué)習(xí)指導(dǎo)、學(xué)習(xí)視頻、章節(jié)練習(xí)、考試試卷、實(shí)驗(yàn)視頻、文獻(xiàn)資料、考研資料和精彩解題等內(nèi)容，通過學(xué)習(xí)指導(dǎo)掌握正確的學(xué)習(xí)方法，主要目的是讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程中，通過學(xué)習(xí)視頻等掌握學(xué)科基礎(chǔ)知識和操作，達(dá)成知識目標(biāo)，培養(yǎng)自主創(chuàng)新能力。

課中進(jìn)行輕量級的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，后依托問題驅(qū)動(dòng)的“探究”式教學(xué)法，讓學(xué)生深入把握知識的脈絡(luò)和內(nèi)涵，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維與解決復(fù)雜問題的綜合能力。在線上課堂及優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生進(jìn)行輕量級翻轉(zhuǎn)教學(xué)，作為線上線下教學(xué)的銜接，能很好地發(fā)現(xiàn)學(xué)生線上學(xué)習(xí)中的不足，從而為教師進(jìn)一步展開探究式教學(xué)提供方向指引；以高質(zhì)量的問題引導(dǎo)學(xué)生思考，帶著問題探究式學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)知識的內(nèi)化，培養(yǎng)科學(xué)思維，培養(yǎng)進(jìn)一步解決復(fù)雜問題的綜合能力。

課后依托“分型”的實(shí)踐訓(xùn)練，讓學(xué)生在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)知識的遷移和內(nèi)化，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。通過針對性的實(shí)踐訓(xùn)練，提高實(shí)踐動(dòng)手能力，發(fā)現(xiàn)實(shí)踐中的不足，培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新能力。通過在線作業(yè)、章節(jié)練習(xí)和考試試卷等達(dá)到鞏固知識的效果，并分析統(tǒng)計(jì)學(xué)生在線學(xué)習(xí)時(shí)長、在線下作業(yè)完成情況、章節(jié)測驗(yàn)成績等，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。綜合理論和實(shí)踐完成情況，全面掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。通過科學(xué)引導(dǎo)，全面提升學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

（五）融入思政元素的實(shí)踐案例

編排了思政算法實(shí)踐案例，培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)GIS 算法思想的同時(shí)領(lǐng)會如何樹立正確的價(jià)值觀，見表3。

表3 融入思政元素的實(shí)踐案例

GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程的內(nèi)容建設(shè)充分體現(xiàn)價(jià)值引領(lǐng)、能力培養(yǎng)、知識傳授相結(jié)合，使學(xué)生具備寬厚的知識基礎(chǔ)、突出的能力潛質(zhì)和高尚的價(jià)值情懷，具有強(qiáng)烈的社會責(zé)任感、高度的創(chuàng)新精神、卓越的專業(yè)素養(yǎng)和過硬的實(shí)踐能力。

（六）強(qiáng)化過程的考核方式

強(qiáng)化過程的考核方式，加強(qiáng)學(xué)習(xí)過程管理，建立科學(xué)合理的課程考核評價(jià)體系，建設(shè)非標(biāo)準(zhǔn)答案的探索性考試，提高考試質(zhì)量。把科學(xué)思維訓(xùn)練融入到課程教學(xué)的全過程，要求學(xué)生對每節(jié)課程進(jìn)行批判性分析，挖掘?qū)W生的思想火花；通過提出具有高度挑戰(zhàn)性的問題，激發(fā)學(xué)生個(gè)性能力的發(fā)揮；通過課堂高度的競爭性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?？傊?，激勵(lì)科學(xué)思維、激勵(lì)創(chuàng)新和實(shí)踐、激勵(lì)課堂表現(xiàn)，激勵(lì)貫徹課堂全過程。因此，課程的考核不再通過傳統(tǒng)的考試，而是強(qiáng)化過程考核。如圖3所示。

圖3 強(qiáng)化過程的線上線下學(xué)習(xí)綜合評價(jià)方法

強(qiáng)化過程的線上線下學(xué)習(xí)綜合評價(jià)方法，包括以下兩點(diǎn)。（1）知識水平與能力水平考核。強(qiáng)化過程的線上線下學(xué)習(xí)評價(jià)方法，包括教學(xué)任務(wù)點(diǎn)、章節(jié)測驗(yàn)、章節(jié)學(xué)習(xí)過程、課堂活動(dòng)、作業(yè)和考核成績，激勵(lì)過程因素，反映學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)習(xí)慣、科學(xué)思維能力及創(chuàng)新能力。其中，學(xué)習(xí)過程包括教學(xué)視頻學(xué)習(xí)的完成情況等；章節(jié)學(xué)習(xí)包括章節(jié)學(xué)習(xí)訪問次數(shù)、頻次、訪問時(shí)間等，對于符合學(xué)習(xí)規(guī)律，不是臨時(shí)抱佛腳的這部分成績高一些；章節(jié)測驗(yàn)包括安排的章節(jié)測驗(yàn)完成情況等；課堂活動(dòng)包括教學(xué)過程中進(jìn)行的問卷、討論、搶答及課堂互動(dòng)等；作業(yè)情況包括教學(xué)過程中進(jìn)行的作業(yè)完成情況等；測試情況包括期中測試和期末測試兩個(gè)部分；線下學(xué)習(xí)包括線下翻轉(zhuǎn)課堂表現(xiàn)等學(xué)習(xí)行為得分。（2）素養(yǎng)水平的考核。通過課程學(xué)習(xí)報(bào)告等形式，包括教學(xué)知識點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法總結(jié)、心得和體會等，全面考核反映知識、能力和素質(zhì)目標(biāo)的完成情況。

二、教學(xué)實(shí)施效果

（一）實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)施效果

從近年本校地理信息科學(xué)專業(yè)學(xué)生參與省級及以上專業(yè)競賽獲獎(jiǎng)情況（見表4），可以一定程度上反映實(shí)踐創(chuàng)新能力目標(biāo)的達(dá)成情況。從表4 可以看出，從混合式教學(xué)改革實(shí)踐以來，2018 級及以后學(xué)生，積極參加中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、Esri 杯中國大學(xué)生GIS 軟件開發(fā)競賽等各項(xiàng)專業(yè)競賽，雖受到疫情影響，但是獲獎(jiǎng)人數(shù)占比卻沒有減少，反而增加，實(shí)踐創(chuàng)新能力不斷得到提升。

表4 近年GIS 本科學(xué)生參與省級以上專業(yè)競賽獲獎(jiǎng)情況

（二）素養(yǎng)培養(yǎng)的實(shí)施效果

從學(xué)生課程學(xué)習(xí)完成后提交的課程學(xué)習(xí)報(bào)告，內(nèi)容包括教學(xué)知識點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法總結(jié)與心得體會、興趣培養(yǎng)等，可以反映素養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成情況。從學(xué)生提交的課程學(xué)習(xí)報(bào)告中節(jié)選部分反饋信息，如圖4 所示，可以看出，本文提出的教學(xué)模式的實(shí)踐，不僅提升學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，而且潛移默化地影響到學(xué)生的成長。

圖4 教學(xué)實(shí)施效果——學(xué)生評價(jià)（節(jié)選）

三、結(jié)束語

本文探索和實(shí)踐了“輕量-分型-探究”的線上線下混合式教學(xué)法，包括創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的輕量線上課堂、問題引導(dǎo)的探究式教學(xué)、因材施教的個(gè)性化分型培養(yǎng)、強(qiáng)化過程的考核評價(jià)等。本文提出的“輕量-分型-探究”的多模式混合教學(xué)模式，具有方便交互、因材施教、便于探究分析的特點(diǎn)，可推廣應(yīng)用到GIS 及相關(guān)專業(yè)的課程教學(xué)中；同時(shí)，有效地將GIS 專業(yè)算法思想和思政教育相結(jié)合，培養(yǎng)具有高尚的價(jià)值情懷，強(qiáng)烈的社會責(zé)任感的GIS 人才，可在GIS 相關(guān)專業(yè)推廣應(yīng)用。