基于混合式教学模式的“地理信息系统”教学改革

赵洁 李成

[摘 要] “地理信息系统”课程具有多学科交融、理论与实践相结合、内容更新迅速等特点，传统的教学模式难以兼顾知识传授与能力培养的课程教学目标。在“互联网+”时代背景下，融合传统课堂教学与网络在线教学的混合式教学模式依托其先进的教学理念与方法为“地理信息系统”课程改革提供了理论依据与方法支撑。从教学现状出发，阐述了“地理信息系统”教学理论与实践脱节、教学模式单一等问题，基于混合式教学模式，在线上课堂建设、线下课堂改革和综合性考核体系建设等方面提出了一系列改革举措，以期在有限的课时内，拓宽授课容量，优化教学效果，提升课程教学质量。

[关键词] 地理信息系统；混合式教学；教学改革

[基金项目] 2018年度中国矿业大学教育教学改革项目“面向创新人才培养的‘地理信息系统实验’课程教学改革与探索”（2018QN07）

[作者简介] 赵 洁（1987—），女（蒙古族），内蒙古赤峰人，博士，江苏师范大学地理测绘与城乡规划学院讲师，主要从事地理信息系统与国土空间规划研究；李 成（1985—），男，安徽淮南人，博士，中国矿业大学建筑与设计学院副教授（通信作者），主要从事城乡规划、地理信息系统研究。

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）06-0065-04 [收稿日期] 2021-07-14

引言

地理信息系统（Geographic Information System， GIS）产生于20世纪60年代，是在计算机硬件和软件的支持下，综合运用地理学、测绘学、遥感和信息科学等理论，对地理分布数据进行采集、存储、管理、处理、分析和表达的信息技术系统[1]。随着社会经济的快速发展和信息技术的不断提升，其应用领域从地理学扩展到资源管理、国土空间规划、景观设计、交通管理、运输规划、生态保护、商业金融等多个领域。与此同时，“地理信息系统”课程教学也取得了突飞猛进的发展，在全国有超过200所高校已开设“地理信息系統”课程。为适应时代的进步，“地理信息系统”课程的教学模式和教学方法也在不断改革创新[2]。综合近年来的课程教学实践发现，该课程具有多学科交叉、理论与实践相结合、内容更新迅速等特点，在不断增加的教学内容体量和难度与有限的授课时长间存在着诸多矛盾，传统面对面单向“灌输式”的教学已不能满足学生的需求，从而导致课程教学效果不佳，难以实现兼顾知识传授与能力培养的目标[3]。在“互联网+”时代背景下，融合传统课堂教学与网络在线教学的混合式教学模式依托其先进的教学理念与方法，为“地理信息系统”课程改革提供了理论依据与方法支撑。从教学现状出发，本文阐述了“地理信息系统”教学的特点以及目前存在的问题，基于混合式教学模式，从线上课堂建设、线下课堂改革及综合性课程考核体系建设等方面提出了一系列改革举措，从而缓解教学过程中的矛盾，以期在有限的课时内，拓宽授课容量，优化教学效果，提升“地理信息系统”课程教学质量。

一、GIS课程教学现状

（一）理论与实践脱节

“地理信息系统”是地理类、测绘类、城乡规划类及相关专业必修的专业基础课程，在专业人才素质培养方面发挥着重要的作用。“地理信息系统”是一门理论与实践并重的课程，以基础理论讲授为基础，同时注重培养学生实践动手操作能力[4]。教学的目标不但要使学生理解掌握地理信息系统基本概念和原理，还要锻炼学生实际动手去收集、管理、处理和分析真实的地理空间数据，提升运用地理信息系统基本原理和方法解决实际问题的能力。例如，需要锻炼学生如何利用真实地理空间数据开展国土空间开发适宜性评价、三维地形建模等。但目前“地理信息系统”教学主要以理论知识的讲授为主，且多针对书面理论知识点进行考核，学生的实际动手操作能力往往被忽视。尽管部分高校开设了实践课程，但是有限的实践授课时间无法让教师充分讲解实施步骤，也没有充足的时间供学生将理论知识运用到实践中进行实践操作，教学效果很难得到保证。此外，实践课往往安排在理论课之后进行，学生按照实验教材中的步骤按部就班进行操作，虽能加上理论知识理解，但很难进行独立思考去解决问题，理论与实践难以融会贯通，且实践内容缺乏动态更新，与时代发展相脱节。

（二）教学模式单一

以大数据、人工智能、云计算为代表的地理信息系统前沿技术的更新发展，以及应用领域的持续拓展，促使课程教学内容不断翻新，课程教学知识点的数量和难度都有所增加，然而教学课时量没有随之增加，从而在一定程度上激化了授课时长与教学内容之间的矛盾[4]。传统“满堂灌”的方式看似能够解决该矛盾，但这种单向的理论灌输授课方式传统单一。涉及地理信息系统基本概念与原理的内容，以教师讲授为主，学生处于被动接受课程知识的地位，缺乏对学生独立思考问题能力的培养[5]。例如在“灌输式”授课模式下，围绕矢量数据结构、栅格数据结构知识点的课堂教学往往缺少师生互动性和趣味性，课堂气氛不活跃，学生往往只能记住编码方式，很难掌握不同结构数据的特点以及优势。因而难以调动学生学习的主动性、积极性和创造性，不能有效提升课堂教学的效果，无法满足新时代创新型人才培养的需求。

（三）课程考核体系不完善

传统教学模式下，考核方式多以总结性的期末笔试为主，兼顾平时表现与实践操作水平。但这种单纯检验学习效果的考核方式往往是一考了之，学生在考后只知道考试成绩，无法了解自己对知识点的掌握情况，难以作出有针对性的提升举措，无法促进和提高学习效果。此外，传统的考核体系缺乏对学生综合能力的评价，比如，总结性考核方式难以评价学生发现问题和运用所学知识解决问题的综合能力。

二、混合式教学模式下GIS课程教学新机遇

（一）创造个性化学习体验

在传统教学模式引导下，以教师讲授为主，共性、标准化的知识传授在教学过程中占据主导地位。随着信息与互联网技术的发展，混合式教学模式被引入高校教育领域，并得到了高度关注。该模式是将网络化教学与传统课堂教学优势有机融合在一起，采用面对面传授与网络教学相结合的教学形式，借助互联网技术，结合视频、音频、动画、文本等多种表现形式，围绕教学内容与目标，组织不同知识点、案例与讨论模块，充分发挥教师在教学过程中的引导作用，以及学生在学习过程中的主动性、积极性和创造性，从而满足学生追求个性化知识与创造性知识的需求，为学生创造真正高度参与的个性化学习体验。

（二）提升教学效率

混合式教学模式扩展了原有的教学空间与时间，课程教学不再受课堂与有限课时的约束。教师能够高效利用网络空间传授教学内容，并将原来用于授课的实体课堂转变为供学生进行集中交流、讨论的场所。混合式教学模式下，学习空间和功能的多样化促使教师的“教”与学生的“学”角色和方式发生转变。教师由传统的“单向传授知识”转变为“引导学生思考”；学生由“被动接受知识”转变为“主动汲取知识”。传输通道由单向传输转变为双向互馈，从而提升课程教学效率。

（三）激发学生学习兴趣

混合式教学模式具有良好的师生互动性。在该模式下，课程教学以学生为中心，教师通过信息反馈平台针对地理信息系统某一热点领域和前沿方法开展师生间交流讨论，这种高效互动交流与思想碰撞能够激发学生学习兴趣。此外，混合式教学模式下，教师可以及时了解学生所思所想，能够依托教学内容紧紧抓住学生的兴趣点，从而借助網上平台的及时推送功能，让学生随时随地获取所感兴趣的课外前沿资料，便于碎片化学习，激发学生对“地理信息系统”课程的学习兴趣。

三、混合式教学模式下GIS课程建设的探索

（一）线上课堂建设

1.遴选课程内容，建立完整知识体系。对地理信息系统教材和培养方案进行系统梳理，明确不同知识点在课程知识体系中的位置与相互关系，为学生搭建一个开放的框架，为知识的快速增长提供良好的知识体系架构。将地理信息系统中的重要概念、原理、方法、案例和最新发展动态设计成内容衔接紧密、节奏紧凑、前后照应的专题模块，形成以空间数据的采集、处理、管理、分析、可视化为链条的课程知识体系发布到线上学习中心，供开展线上教学使用。

2.开发线上学习资源。按照所遴选的课程内容，形成线上资源库，该资源库由教学资源模块和知识拓展模块两部分组成。一方面，突破传统资源库概念，将教材、课件、练习题、案例等教学资源进行碎片化整理，构建以微视频为主要方式，以知识点为整合单元的教学资源模块，供学生线上学习并进行各个知识点的过程性学习考核；另一方面，设置拓展知识模块，收集遴选地理信息系统行业的新技术、新方法、新领域的相关资料，例如与网络分析知识点相关的百度地图、高德地图等，与DEM数据有关的虚拟现实等，形成知识拓展资源库，供学生进行知识拓展学习，从而激发学生学习兴趣。

3.搭建线上学习实时反馈平台。教师借助线上教学平台建立学生学习讨论与信息反馈平台，教师在课上针对每个知识点利用平台推送练习题，从而及时了解学生对重点和难点的掌握情况。根据平台反馈情况实时调整授课的方法，开展对症下药式的教学。学生也可借助平台回答教师提出的思考题，实现师生之间高效的信息交互。此外，通过线上讨论平台对地理信息系统行业某一热点问题或应用领域，如目前国土空间规划领域采用的地理空间大数据分析，在这个分析过程中需要利用哪些地理信息系统功能？充分发挥互联网优势，将学习空间由实体课堂延伸至移动课堂，不仅能够使学生深化对知识点的理解，还能在讨论中不断发现问题、思考问题、解决问题。

（二）线下课堂改革

1.在混合教学模式下，从教学内容、教学方法等方面对线下课堂教学进行改革和优化调整。混合式教学模式下，“地理信息系统”课程基础知识点讲授已由线上教学完成，线下教学的主要任务之一是根据线上教学平台提供的反馈数据分析结果，实时了解学生的学习动态和疑难点，进而利用线下课堂开展重点讲解，将教学的重点由线上教学的知识传授转变为对学生能否灵活运用知识点的关注，从而优化教学效果[6]。

2.采用翻转课堂的形式，组织学生在课堂上进行案例讲解，教师则需要充分发挥引导作用[7]，在内容选择、案例分析和课堂演示等环节与学生事先进行沟通确定。以《DEM与地形分析》这一章为例，教师提前将相关案例任务书及某地区等高线数据发布在线上学习平台上，学生接到任务后，围绕任务书与数据分组展开讨论。教师提供相关资料并指导学生备课，充分调动学生的积极性和主观能动性，保证翻转课堂的质量。引导学生在翻转课堂上遵循“提出案例—发现问题—涉及知识点—关键方法与步骤—演示结果—总结—讨论”的路线，鼓励学生充分利用线上教学资源和文献资料，构建一个完整的发现问题、解决问题和讨论的路径，从而进行加深对地理信息系统理论知识与实践的理解。

3.“地理信息系统”课程的主要教学目标之一就是培养学生综合实践能力。但在传统的教学过程中，教师主要以理论知识点讲授为主，忽视实际案例的剖析，从而导致学生在实际操作中“知其然，而不知其所以然”。在剖析案例时，采用问题导向教学方法（Problem-based Learning， PBL）[5]，通过“明确问题—简化问题—突出问题”的分析路径，使学生能够深入理解案例中需要解决的问题以及准确找到解决问题的方法和途径，明晰解决实际问题的思路，提升学生灵活运用地理信息系统基础理论知识的能力和实践操作水平。例如，在进行空间分析的实践教学中，为学生提供某城市国土空间开发适宜性综合评价的案例，通过案例的层层剖析，引导学生找到综合评价背后隐藏的单因子评价与多因子加权叠加问题，让学生思考如何采用课堂上所学到的坡度分析、缓冲区分析、插值分析、网络分析、加权叠加分析等方法进行评价，从而强化学生的GIS应用能力和创新性思维。

（三）综合性考核体系建设

构建一套准确反映学生学习情况，并能保证教学效果的混合教学考核评价体系。因此，在混合教学模式下，不仅要关注总结性评价，更要关注以促进学生综合能力提升为目标的学习过程性评价。需打破传统单一的总结性考核方式，构建以过程性考核与总结性考核相结合的方式，从课程参与度、课程教学与能力测试三个维度进行评价，进而促进学生综合素能的提升。混合式教学模式考核方式主要强调以下三个方面：一是日常考勤，各章节知识点学习与掌握情况；二是针对问题的讨论情况，翻转课堂的表现，以及生生之间、师生之间交流协作解决问题能力；三是完成作业、随堂测验与考试情况。在每个阶段过程性考核结束后，教师根据学生完成情况给予有意义的反馈，让学生全面了解自己在课程学习中所存在的不足之处以及取得的进步，从而有效调动学生学习主动性和积极性，提高学习效率。

结语

地理信息系统技术的快速发展，为高校教学带来了新的挑战。传统教学模式已无法满足新形势下学生学习新知识的强烈需求。因此，在原有传统教学模式的基础上，针对“地理信息系统”课程特点，优化教学内容和教学目标，实现线上线下混合式教学模式，提出多层次、多样化的教学策略，扩充有限的教学时间和空间，优化考核体系，提升学生学习的主动性、积极性和创造性，为“地理信息系统”教学注入新的活力。

参考文献

[1]韦娟，刘乃安.地理信息系统课程教学体会及改革实践[J].实验室研究与探索，2018，37（5）：219-221+239.

[2]赵晶.教与学的统一——浅议地球信息科学专业教学改革[J].高等理科教育，2010（4）：82-84.

[3]吴政庭，嚴泰来，洪本善，等.互动式教学用于地理信息系统课程的方法研究[J].测绘通报，2015（2）：129-132+135.

[4]董少春，胡欢，尹宏伟.高校地理信息系统课程的教学改革实践[J].高等理科教育，2021（2）：83-88.

[5]朱爱萍，孙鹏.PBL教学模式导向下高校地理信息系统教学改革[J].科教文汇（上旬刊），2020（5）：75-76.

[6]张其亮，王爱春.基于“翻转课堂”的新型混合式教学模式研究[J].现代教育技术，2014，24（4）：27-32.

[7]冯晓英，孙雨薇，曹洁婷.“互联网+”时代的混合式学习：学习理论与教法学基础[J].中国远程教育，2019（2）：7-16+92.

Teaching Reform of Geographic Information System Course Based on Blended Teaching Model

ZHAO Jie1， LI Cheng2

（1. School of Geography， Geomatics and Planning， Jiangsu Normal University， Xuzhou， Jiangsu 221116， China； 2. School of Architecture and Design， China University of Mining and Technology， Xuzhou， Jiangsu 221116， China）

Abstract： The course of Geographic Information System has the characteristics of multi-disciplinary integration， the combination of theory and practice， and the rapid updating of content. It is difficult for the traditional teaching model to achieve the teaching objective of knowledge teaching and ability training. Under the background of “Internet Plus”， the blended teaching model which combines traditional classroom teaching with online teaching has provided theoretical basis and method support for the curriculum reform of the course based on its advanced teaching concepts and methods. In view of the current situation of teaching， this paper expounds the problems such as the disconnection between the theory and practice of GIS teaching and the single teaching model of the course. Based on the blended teaching model， this paper puts forward a series of reform measures from the aspects of online classroom construction， offline classroom reform and comprehensive assessment system construction， so as to broaden the teaching capacity， optimize the teaching effect in the limited class hours， and promote the teaching quality of GIS course.

Key words： Geographic Information System； blended teaching； teaching reform

3083500589279