基于SPOC的地图学课程深度教学模式研究

王芳 钱乐祥 谢学通 骆仁波 郭冠华

[摘 要]地图学课程面临信息技术支持的学科交叉带来的知识量大、课堂时间有限和实操实验多等问题。构建基于SPOC平台的教学模式可以整合在线和离线学习过程，引导学生进行独立和探究式学习，以达到深度学习的目的。以广州大学地理学院地图学课程为例，构建深度教学模式，将前端分析、课程组织、过程组织、形成性评价等整合到地图学教学过程中，翻转传统的教学过程，改变教学结构，注重学生互动和反思，进而提高学生的知识创造和迁移能力，促进学生深度学习。

[关键词]SPOC;混合式教学;深度学习;地图学

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2020）12-0100-03

2017年，中共中央办公厅和国务院办公厅发布的《关于深化教育体制机制改革的意见》中明确提出，要加强学生的认知能力、合作能力、创新能力和专业能力等关键能力的培养[1]。这些能力的形成源于知识的转移和高阶思维的形成。指向知识转移和关键能力培养的深度学习，以及相应的深度教学模型研究是高校教育改革的重点之一。

MOOC/SPOC（Massive Open Online Courses /Small Private Online Course）作為新型在线混合教学模式，影响了全球高等教育的改革与发展[2]。该教学模式利用信息技术的优势，改变了高校学生的学习方式和教育方式，为学生由浅学向深学转变提供了资源、环境和思想上的支持[3]。MOOC/SPOC教学模式的探索和应用，已成为新时期我国高等教育改革的重点和突破点。

地图学是一门综合研究地图基础、地图制图和地图应用的理论和方法的课程[4]。它是遥感、测量和地理信息科学本科专业的核心课程，也是地理科学、资源环境、城乡规划以及土地管理的专业基础课程。该课程具有以下特点：1.多学科整合，渗透力强; 2.理论和应用并重; 3.内容更新速度快[5]。由于该课程知识点多，技术性强，为了保证教学的进度和教学质量，大多数高校采用“教师讲授为主”这种最有效的知识传授模式。该模式在让学生掌握地图学基本理论和方法上的效果是显著的，但是在提升学生高阶思维能力，让学生利用所获得的知识来分析问题和解决问题方面就稍显不足。

当今的地理信息系统和遥感技术迅速发展，冲击着传统的地图理论和教学模式。开展支撑地图学深度学习的SPOC混合教学模式研究，以提高学生高阶思维能力为目的，改变传统教学过程和教学结构，让学生达到对知识的深度理解，提升学生解决问题的能力，是当前地图学课程改革的首要任务。

一、相关理论

（一）深度学习

深度学习的思想可以追溯到美国教育心理学家布鲁纳在认知领域中对认知目标维度的划分，即知道、理解、应用、分析、综合和评价，从浅到深的认识过程隐含了“学习”存在深浅层次之分[6]。国内学者认为，深度学习意味着学习者可以在理解的基础上批判性地学习新的思想和事实，将其整合到原始的认知结构中，并能够将许多思想和事实联系起来，把现有知识迁移到新环境中，制定决策并解决问题[7]。深度学习强调对知识的主动理解而不是被动地记忆，强调知识的批判性思维而不是被动接受知识，强调新旧知识之间的关联而不是孤立地分析[8]。深度学习是一种主动的探究式学习方法，要求学生能进行深入的信息处理，主动地知识构建，形成批判性的高阶思维，以此来培养有效的知识转化和迁移能力以解决复杂的实际问题。

（二）深度教学

学生深度学习的发生取决于教师的深度教学。深度教学是教师基于所授知识的内在结构，深刻理解知识和深加工知识，在了解学生的前结构（知识、经验等）的基础上，进行“有限教学”，促进学生独立思考、独立探索;深度教学让学生充分参与教学，进行 “多元教学”，突出学生学的主体地位，让学生主动地学，主动地发生知识转化与迁移;学生在积极状态下学习，能激发学生积极的情感体验，提高学生深度学习的归属感与成就感。通过深度教学，引导学生完成从符号学习到对学科思想和意义系统的理解和掌握，并导向学科素养的培养[9]。在深度教学过程中，根据学习的不同阶段，将学生的学和教师的教划分为四个部分：学习准备，知识处理与构建，知识迁移与应用，评价与反思。

（三）SPOC

大规模在线开放课程（MOOC）是基于课程论以及互联网和移动智能发展起来的一种新兴的在线课程格式，MOOC课程的出现改变了传统课堂教学主导高校课程教学的方式[10]。 但是，MOOC中存在高注册率-低结业率，基本上没有师生互动，学分认证难，学术诚信以及学习结果评价难等问题，使得其教学效果一直存在争议。

SPOC（Small Private Online Course），小型限制性在线课程，是后 MOOC（大规模在线开放课程）时代的一种典型课程范式，它具有小众化、限制性、集约化等特征。SPOC技术因其能为认知、资源、情境、交互、评估等多方面提供平台支撑，使得在线教学与实体课堂教学能进行深度集成，构成了一种新的混合教学模式。该模式已经成为深度教学的重要途径，是目前高校教育深度教学模式研究中最具潜力的研究方向[11]。构建基于SPOC的深度教学模型，可以克服MOOC和传统教育的弊端，提高学生的创新能力，解决问题能力和批判性思维，进而提高高等教育质量。

二、基于SPOC的地图学课程深度教学模式设计

为了促进地图学课程的深度教学，我们构建了由前端分析、课程组织、过程组织和形成性评价四个部分组成的混合教学模式框架。

（一）学习准备与前端分析

任何好的教学模式都始终遵循“以学生为主体”的设计理念，学习准备和前端分析是课程组织的前提。只有充分把握学习准备和前端分析的重点，才能设计出个性化、针对性强的教学资源。在混合教学模式下，学习准备和前端分析需要对学习对象、教学内容和学习环境三个主要要素进行分析。

以广州大学为例，学习对象分析要考查学生的文理科背景、兴趣爱好、学习风格以及使用SPOC平台的熟练程度等。教学内容分析包括教学目标、教学大纲、教学重难点的分析;地图学课程目标包括掌握地图学的基础知识和基本理论;掌握普通地图（地形图）的阅读及分析;学会专题地图编制与分析;了解现代地图制图的技术和方法，培养学生读图、析图、制图、用图的能力;提高学生运用高阶思维解决地理教学和生活问题的能力。学习环境主要分析课堂教学环境和SPOC平台，了解是否可以使用雨课堂，利用校园网络可否建立SPOC平台，还要分析学校的激励政策、学生评价机制等。

（二）知识处理、构建与课程组织

奥苏贝尔的“有意接受学习理论”认为，学习是学习者基于原始知识吸收新知识并在头脑中同化产生心理意义的过程。知识是相互联系的体系，当教师把所有精力都放在新知识的传授时，其教学效果并不能令人满意。这是因为教师将知识划分成相互独立的片段，限制和缩小了学生的思维范围。知识处理、构建要先激活学生的先验知识，目的是激活大脑中现有的神经网络结构，以建立更牢固的连接。课程组织，应帮助学生用10%的时间收集背景知识，激活先验知识，这样效果会更好。

在课程组织中需要组织各种资源，让学生能够激活先验知识并对所获得的新知识进行有效整合和精细加工，以此来实现信息的深入处理和知识的主动构建。根据地图学的教学计划和教学大纲，课程组织需将地图数学基础、地图概述、地图符号和表示法、专题地图编制和地形图分析等主要教学内容划分成多个知识单元，然后把知识单元录制成微视频，并将知识单元微视频上传。在SPOC平台上进行在线编辑和集成，设计要具有逻辑结构，并附加电子书、实验录像等作为扩展资源。课程组织应为学生提供个性化的在线学习、在线主题讨论，课堂问题导学与反思应为学生提供良好的“学习支架”。

（三）知识迁移、应用与教学过程组织

为促进学生的知识迁移、应用，把深度教学模式中的教学过程分为诊断性评价、个性化分类和SPOC翻转课堂三部分。诊断性评价和个性化分类主要是对学生的原有知识基础、学习风格进行测试，按异质性将他们分组，选出小组组长，对他们进行分层、分组推送任务。SPOC翻转课堂包括两个部分：在线模式（SPOC）设计和离线模式（实体课堂）设计。在线模式（SPOC）部分让学生在SPOC 平台上完成内容导学、微视频观看，完成初试。实体课堂设计有三个相互关联的阶段：课堂指导，课堂讨论和课堂评估。学生参与教师组织的课堂活动，例如项目培训、案例讨论、交流辩论、问题讨论、上机实操等，教师在课堂上进行提示或解释。通过项目和任务驱动，教师向学生提出新问题，供学生反思和讨论，并促进学生对知识的深度理解和快速迁移。这个过程充分体现了以学生为主体，提高了学生对知识的独立思考、转化与应用能力，能更好地促进学生自我探究式学习。此外，线上和线下课堂的结合使学生对知识的获取过程更加灵活和多样，在明确的学习目标下，这更有利于充分调动学生的学习积极性，让学生在完成各项学习任务过程中锻炼和提高自主学习的能力，

（四）形成性评价与反思

教学评价是对学生学习过程和深度学习效果的考验，是对教师深度教学过程的反馈。为了引导学生从被动学习到自主学习，必须注意形成性评价，注意考查学生对学习的内容能否加以运用，考查学生高阶思维能力是否形成。运用德尔菲法和层次分析法为地图学的混合式模式遴选形成性评价指标、确定指标权重、构建评价体系。这主要包括学习态度、合作交流、实践能力和学习成果与成绩四方面。形成性评价根据SPOC 平台统计视频反刍比、讨论参与率、作业质量等数据信息，并结合小组组长的反馈、小组项目完成情况、学生课堂表现、学生自评和互评、学期考试、成果汇报等因素开展。教师通过形成性评价及时调整教学进度、改进教学方法，对学生的学习行为进行管理。

三、基于 SPOC 的混合教学模式的实施与评价

地图学课程是广州大学地理科学学院一级学科平台课程，课程教学共 40 课时，其中实验12 课时。地图投影类型识别与分析实验以及专题地图设计实验在机房开展，软件平台是ARCGIS9.3;地形图读图与应用实验在读图室进行;其他课安排在多媒体教室。教学模式改革选择了2018—2019学年第一学期的7个班共260名学生，课程实施基于雨课堂平台展开，通过平台发布信息和课件，收集过程数据，进行课堂测试，并通过雨课堂讨论和弹幕来实现教师和学生、学生和学生的互动。 SPOC在线课程通过PPT中嵌入的二维码直接指向广州大学校园的课程资源。学生在上课前扫描微课程进行预习。预习数据由雨教室收集并保存。在课中，教师通过雨中教室发布课件，学生通过手机微信查看并参与互动，相关数据由雨课堂平台收集;课后操作与课前操作基本相同。雨教室的数据收集功能基本上可以满足形成性过程评估的需求，为公平公正的课程考核和过程性评价的各个指标提供数据支撑，并且雨教室的弹幕和PPT反馈可以有效地营造深度学习的课堂氛围。

选择两个班通过抽样问卷对教师深度教学的实施效果进行评价，结果表明：90%的学生认为深度教学比传统的教学方法好，92%的学生认为深度教学内容丰富，满足了其个性化需求，82%的学生认为其自学能力有所提高。另外，笔者所在地图学教学团队共6名教师。从学校组织的学生评教和教学督导结果反映来看，教师的教学评分平均分超过96分，同比2016—2017学年的平均分数多了1.3分，教学效果优良。从学生深度学习效果看，课前、课中雨课堂数据显示，学生互动和主动参与率非常高，课堂测验成绩也较好，以专题地图编制与设计实验作业为例，从专题数据收集、专题地图符号设计、专题地图表示方法等方面体现了学生的创造性，学生高级思维能力提升效果明显，基本达到深度学习的目的。

四、结语

深度学习既是一种指导教学的理论，又是我们期望学生达到的学习结果。本文试图基于SPOC平台，探索一条深挖教学内容，从发展学生高阶思维能力，促进学生自主学习和反思，提高知识创造和迁移能力的角度来确定教学目标，在课前、课中、课后各个环节贯彻深度教学理念的混合式教学模式。通过分析可知，在深度教学模式下，地图学课程教学能够对学生学习产生积极的影响，取得较好的教学效果。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 中共中央办公厅 国务院办公厅.关于深化教育体制机制改革的意见[EB/OL].（2017-09-24）[2019-08-10].http：//www.gov.cn/xinwen/2017-09/24/content_5227267.htm.

[2] 康叶钦.在线教育的“后MOOC时代”：SPOC解析[J].清华大学教育研究， 2014，35（1）：85-93.

[3] 张晓娟，吕立杰.SPOC平台下指向深度学习的深度教学模式建构[J].中國电化教育，2018（4）：96-101+130.

[4] 王家耀.时空大数据时代的地图学[J].测绘学报，2017，46（10）：1226-1237.

[5] 李军，张虹，刘睿.地方高师院校地理信息科学系地图学课程的教学改革[J].高师理科学刊，2017，37（7）：103-106.

[6] 安德森.布鲁姆教育目标分类学（修订版）[M].北京：外语教学与研究出版社，2009：75-80.

[7] 何玲，黎加厚.促进学生深度学习[J].计算机教与学，2005（5）：29-30.

[8] 冯锐，杨红美.基于故事的深度学习探讨[J].全球教育展望，2010（11）：26-32.

[9] 罗祖兵.深度教学：“核心素养”时代教学变革的方向[J].课程.教材.教法，2017，37（4）：20-26.

[10] 史彦龙，杨淑心，华卫令，等.基于SPOC的高职数学混合式教学模式研究与实践：以高等数学课程为例[J].大学教育，2018（5）：47-49.

[11] 曾明星，李桂平，周清平，等.从MOOC到SPOC：一种深度学习模式建构[J].中国电化教育，2015（11）：28-34+53.

[责任编辑：陈 明]