MOOC地理信息科学专业相关课程评述

轩俊伟+++武红旗++姜小三

【摘要】MOOC在全球范围的快速发展，给高校传统的教学方式带来了冲击和挑战。如何利用MOOC提升自身素质和对传统课堂教育进行改革，已成为每位高校教师应该思考的问题。本文首先回顾了全球MOOC的发展历程及平台现状；然后以Coursera平台为主，详细介绍了MOOC平台现有的GIS相关课程，包括加州大学戴维斯分校的GIS专项课程、斯坦福大学的全球卫星导航系统、宾夕法尼亚州立大学的地图、地理空间革命和地理空间智能等课程；最后，简单探讨了MOOC课程和传统GIS课堂教学想结合的混合式GIS教学模式。

【关键词】 MOOC 地理信息科学 Coursera平台

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）09-0138-02

一、全球MOOC的发展

MOOC是大规模在线开放课程（Massive Open Online Course）的简称，主要致力于通过网络技术来实现无限制和公开的在线学习[1]。MOOC起源于2001年麻省理工学院发起的开放教育资源运动，是远程教育的最新发展，2011年斯坦福大学开设了一门免费的网络课程，吸引了全球十万多人的注册学习，引起了社会的广泛关注[2-4]。

2012年是MOOC发展最为迅速的一年，纽约时报称之为“MOOC之年”[5]。若干有着雄厚资金并且和全球顶尖大学合作的MOOC平台开始出现。其中，Couresa、Udacity及Edx是全球范围内最具影响力的三大MOOC平台[6]。Coursera平台由美国斯坦福大学两名计算机科学教授创办，是目前全球知名度也最高、用户最多的课程平台。汇集了包括耶鲁大学，斯坦福大学在内100多所名校的MOOC课程，国内的北京大学、上海交通大学、复旦大学等高校也在Coursera平台上发布课程。Coursera是一个比较综合的平台，涵盖各种学科，主要以英文课程为主。2012年5月哈佛大学和麻省理工学院联合创办Edx平台，超过70多家大学、非盈利机构及公司在Edx平台上发布课程。截至2016年5月份，超过7百万学生在线注册学习了700多门课程。Udacity是一个私立教育组织，主要从事线上学习，Udacity网站于2012年2月推出，课堂涵盖计算机科学、数学、物理学、统计学、心理学等，且以计算机课程为主。不过，Udacity也开始尝试向职业教育培训方向转型发展，对课程的学习进行收费。

随着美国高校主导参与的MOOC的蓬勃发展，世界其他国家和地区也开始自己的MOOC平台建设。英国主导的首个MOOC平台FutureLearn于2012年12月成立[7]。截止目前，共有83家英国和全球合作伙伴。不同于其它MOOC平台，FutureLearn除了合作高校外，还包括了一些非大学合作伙伴，包括：大英博物馆、英国文化协会、英国图书馆等众多机构。Open Universities Australia （OUA）是位于澳大利亚的高等教育机构，其Open2Study在线平台于2013年3月份正式上线，已有超过60万的学生注册学习。此外，还有法国的FUN平台、西班牙的MIriadaX平台、日本的Gacco平台等，都各具特色。

在全球MOOC发展的浪潮中，我国高校和相关机构也积极展开在线教育的探索和实践。2013年的早些时候，北京大学和清华大学宣布加入MOOC，成为国内率先试水的高校[8]，目前，我国MOOC平台主要有学堂在线、中国大学MOOC和好大学在线等。2013年10月10日，具有中国特色的学堂在线MOOC平台正式向全球发布。学堂在线是教育部在线教育研究中心的研究交流和成果应用平台，致力于通过来自国内外一流名校开设的免费网络学习课程，为公众提供系统的高等教育，让每一个中国人都有机会享受优质教育资源。通过和清华大学在线教育研究中心、以及国内外知名大学的紧密合作，学堂在线将不断增加课程的种类和丰富程度。中国大学MOOC是由网易与高教社携手于2014年推出的在线教育平台，承接教育部国家精品开放课程任务，向大众提供中国知名高校的MOOC课程。其宗旨是让每一个有意愿提升自己的人都可以免费获得更优质的高等教育。好大学在线（CNMOOC）由上海交通大学主导，是中国高水平大学慕课联盟的官方网站。旨在通过交流、 研讨、协商与协作等活动，建设具有中国特色的、高水平的大规模在线开放课程平台，向成员单位内部和社会提供高质量的MOOC课程。其愿景是让所有人，都能上最好的大学。

纵观全球各国的 MOOC平台，它们均提供学习课程的网络平台，全部教学资源，定期开课，按时布置作业和测验，强化师生互动等。这些海量、优质的教学资源对我国开放课程建设具有参考意义，同时也可以成为高校教师进行自我学习和课程教学改革的重要途径[9]。

二、MOOC 平台GIS相关课程

GIS 作为对空间信息进行采集、存储、管理、分析、可视化的技术和工具，已在各行各业中得到广泛的应用。目前我国有 200 余所大专院校设立了 GIS 本科专业，在校学生上万余人[10]。虽然，我国GIS本科教育得到了长足的发展，但相对于发达国家还存在较大的差距。MOOC平台GIS相关课程的出现及发展，为我国GIS本科教育的发展带来了机遇。

由于MOOC平台上现在主要以公共课为主，GIS专业相关的课程并不多。通过检索发现， Couresra上有GIS直接相关的专业课程数量最多，质量也最好。因此，本文以Coursera平台为主，介绍该平台上的GIS相关课程。

在Couresa平台上，加州大学戴维斯分校于2016年推出GIS专项课程，该专项课程是全球MOOC上的首个GIS专项课程，包含“GIS基础”，“GIS 数据格式、设计与评估”，“地理空间和环境分析”，“影像、建模及应用”4门课程和一个“地理空间分析毕业项目”。

通过该专项课程，学生将学习到怎样分析空间数据、利用制图技术对结果进行可视化、培养与GIS相关专业人员协作能力。在毕业项目中，将会利用空间数据的搜集、分析和空间分析技术，创建一个专家级的GIS毕业作品。该专项课程提供付费和免费两种注册学习机制，两者区别在于是否最终可以获得课程证书，如果不需获得证书则免费注册学习即可。endprint

下面将简单介绍该专项课程中每门课的基本情况。“GIS基础”（Fundamentals of GIS）是专项课程的第一门课程。本门课程共四周的学习时间，每周需要3-5个小时。课程内容主要基于ESRI公司的ArcGIS平台学习ArcMap软件的基本操作，包括：怎么安装ArcMap软件、空间数据的导入及基本操作、数字制图和结果的共享。“GIS 数据格式、设计与评估”（GIS Data Formats，Design and Quality）是专项课程的第二门课程。本门课程共四周的学习时间，每周需要2-3个小时。课程内容主要进一步学习栅格和矢量两种空间数据类型、结构、质量和存储等，包括：空间数据模型和结构、创建矢量数据及基本操作、ArcGIS数据存储机制、探索空间数据库，并评价数据质量及不确定性。“地理空间和环境分析”（Geospatial and Environmental Analysis）是专项课程第三门课程。本门课程共四周的学习时间，每周需要3-4个小时。课程内容主要是将已经学习的GIS知识应用到地理空间分析中，重点关注于分析工具、3D数据、栅格数据处理、投影以及环境相关变量的分析等。本课程的学习将基于一个完整的项目，从投影开始、通过数据检索、元数据管理、数据处理以及最终的分析产品，完成空间分析的完整流程的训练。具体内容包括：ARCGIS工具箱的运用、栅格数据的操作、3D分析、投影及坐标系统的深入学习、数据的符号化等。“影像、建模及应用”（Imagery， Automation，and Applications）是专项课程的第四门课程。本门课程共四周的学习时间。课程内容主要利用已学到的知识完成技术性任务，比如栅格计算和适宜性分析等。具体内容包括：高级栅格分析、DEM分析、适宜性分析、水文分析、空间建模工具等。“毕业项目”（Capstone： Geospatial Analysis）中，学习者将独立设计和完成一个基于GIS的完整分析项目。该项目可分为四个阶段：项目计划阶段、分析阶段、生产产品阶段和最终展示阶段。项目计划阶段，主要写一个简单的计划，内容包括：项目描述、所需数据、时间安排、怎么完成项目等。分析阶段，利用所学的方法构建一个实用模型对数据进行分析。生产产品阶段，获取并对其进行数据预处理，进而运行构建的模型得到初步结果。最终展示阶段，生成具有吸引力的结果图、数据及方法提交给指导者进行评价。

全球卫星导航系统（Global Positioning System，GPS）是GIS本科专业的必修课程。Coursera平台上，全球顶尖的斯坦福大学GPS研究实验室开设了一门，“全球定位系统：卫星导航入门，使用智能手机与全球实验室互动”（GPS： An Introduction to Satellite Navigation，with an interactive Worldwide Laboratory using Smartphones）的课程。课程主讲教授是斯坦福大学Per Enge教授和Frank van Diggelen教授，Per Enge教授是斯坦福大学工程学院教授、斯坦福大学GPS研究实验室主任、美国国家工程院院士。本课程主要介绍了GPS的基本工作原理，并介绍卫星导航在我们生活方方面面的不同用途。通过生动的在线讲课，以及利用支持GPS的智能手机或平板进行的一系列试验，学生将能够把在线学习和现实中的实践联系起来。该课程内容分为6个模块，包括：GPS如何工作、伪距、卫星轨道和信号、接收机设计基础、辅助GPS、GPS现代化及其他卫星导航系统。

地图学和地理空间技术的发展大大推动了GIS学科的发展。2015年春季宾夕法尼亚州立大学在Coursera上开设了“地图和地理空间的革命”（Maps and the Geospatial Revolution）课程。该课程结合了地图学、地理信息系统和空间思维的核心概念并用现实世界的例子来帮助学生了解一些高级别的地理知识。同时探索了地理空间信息的独特性，如何创建空间数据，如何进行空间分析，以及如何设计地图等。同时在课程中，使用了最新的地图和分析软件来探索地理问题。该课程总的学习时间为五周，每周需要学习6-9个小时。由于目前该课程并没有开设新学期教学的计划，Coursera平台上的学习资源现已不能访问，不过幸运的是国内网易公开课有该课程视频的镜像备份。

GIS技术在国防军事领域发挥着重要的作用。地理情报数据的分析和利用的需求比以往任何时候都更加重要，而地理信息系统具有强大的分析功能，将GIS功能与地理空间情报融合在一起，形成了新的技术地理空间智能（Geospatial Intelligence，GEOINT）。宾夕法尼亚州立大学在Coursera上也推出了“地理空间智能分析和及其影响”（Geospatial Intelligence and the Geospatial Revolution）课程。课程主要介绍了GEOINT在商业、执法和国防中的应用。在这门课程中，学习者将体会到GEOINT的价值，将学习如何通过使用GEOINT工具和谍报来设计和执行地理空间分析项目。这门课程专为想要学习GEOINT基础知识的人士而设计，但并不适合地理空间智能分析专业的学生。

此外，Coursera平台上还有明尼苏达大学于2014年开设的“从GPS和谷歌地图到空间计算”（From GPS and Google Maps to Spatial Computing）课程。本课程主要介绍空间计算的概念、算法、编程、理论和设计，例如全球定位系统（GPS）、Google地图、基于位置服务（LBS）和地理信息系统（GIS）。学习如何收集、分析和可视化自己的空间数据集，开发更好的位置感知技术等。同样由于目前该课程并没有开设新学期教学的计划，Coursera平台上的该课程学习资源现在不能访问。

除了Coursera平台上提供了GIS相关的课程，Udemy平台也发布了一些GIS课程。如“利用开源工具创建企业级GIS” （Using Open Source Tools to Create an Enterprise GIS）、“GIS入门”Introduction to GIS、“提高你的GIS技巧”（Sharpen Your GIS Skills）等，这些课程主要由个人制作，多面向专业职业教育，并且多数都是收费课程。endprint

国内MOOC平台现有的GIS相关课程几乎处于空白状态，仅在中国大学MOOC上搜索到中山大学将于今年9月份开设的“地理信息系统概论”课程，华东师范大学开设的“计量地理学”和南京大学开设的“走进地理学课程”。但这些课程有的脱胎于原有的国家级精品课程，甚至是仅仅对原有精品课程视频和素材的重新剪辑和整理，与国外MOOC课程相比还存在不小的差距。

三、总结

MOOC在全球范围的快速发展，给高校传统的教学方式带来了冲击和挑战。我国的地理信息科学专业教学与美国等发达国家相比还存在差距，而MOOC平台上的国际名校开设的GIS相关课程为国内高校GIS专业教师的素质提高提供了很好的途径。同时，在GIS专业本科生教学过程中适时的引入相关MOOC课程，可以大大开阔学生的视野，激发学生的专业兴趣。但由于我国GIS相关MOOC课程缺乏，国际MOOC平台的GIS课程又主要以英语授课为主，如何解决本科生学习MOOC课程的语言障碍也是需要在教学实践中考虑的问题。可行的措施有，对国外课程进行翻译，加大国内GIS相关MOOC课程建设等。总之，虽然还存在一些问题，但可以预见这种传统GIS课堂教学和MOOC课程相结合的混合式教学模式将是未来GIS本科教学改革和研究的方向之一。

参考文献：

[1]Kaplan Andreas M， Haenlein Michael （2016） Higher education and the digital revolution： About MOOCs， SPOCs， social media， and the Cookie Monster， Business Horizons， Volume 59.

[2]田超. 网络开放课程资源建设比较研究[D].华中师范大学，2014.

[3]牟占生，董博杰. 基于MOOC的混合式学习模式探究—以Coursera平台为例[J]. 现代教育技术，2014，05：73-80.

[4]胡安珍. MOOC教学模式的分析与研究[D].北京交通大学，2015.

[5]Pappano， Laura. "The Year of the MOOC"[N]. The New York Times. 2014-04-18.

[6]程璐楠，韩锡斌，程建钢.MOOC平台的多元化创新发展及其影响[J].远程教育杂志，2014，02：58-66.

[7]包正委，洪明.英国 MOOC 平台： FutureLearn 创建原因与主要特点探析[J].中国远程教育，2014，（6）：65-68.

[8]陈竹.北大清华加入美国在线教育平台[N].中国青年报，2013-05-23（3）.

[9]吴维宁.大规模网络开放课程（MOOC）—Coursera评析[J]. 黑龙江教育（高教研究与评估），2013，02：39-41.

[10]程朋根，聂运菊，夏元平，何海清，许俐俐. 对地方高校地理信息科学专业教育的探讨[J]. 测绘通报，2014，06：120-123.

项目资助：新疆农业大学2015年教学改革重点项目"地理信息科学本科专业专业达标建设与人才培养模式优化"。

通讯作者：姜小三（1967-），男（汉族），江苏省姜堰县人，博士，副教授，主要从事资源环境信息系统研究，xsjiang@163.com。endprint