基于学习产出教育范式的“数字地形测量学”在线教学模式变革研究

曹先革， 杨金玲,2

(1.东华理工大学 测绘工程学院, 江西 南昌 330013; 2.东华理工大学高等教育研究与评估中心, 江西 南昌 330013)

随着我国“互联网+”概念的提出及与“互联网+”行动计划有关的系列政策陆续出台，互联网信息技术掀起了高等教育教学领域的信息化改革浪潮，以慕课(MOOC，Massive Open Online Courses)为代表的在线开放课程正在引发高等教育领域的空前变化，教育形式也在随之发生演变。当前，在大型在线开放课程的积极影响下，传统课堂教学模式发生了一系列深刻变化，预计在今后的一段时间内，教学模式将逐渐从以往的以教师、教科书为中心的教学模式转变为以学生为中心、以自主学习为主的教学模式[1]。

1 在线开放课程简介

在线开放课程也被称之为慕课。2011年秋季学期，在斯坦福大学的“人工智能导论”中受到了前所未有的关注，据统计，来自190多个国家的16万学习者同时注册了这门课，由此催生了Udacity在线课程[2]。紧随其后，斯坦福大学两名计算机科学教授创办了一个称之为Coursera的大型开放式在线课程平台，该平台上所有课程均免费提供；麻省理工学院和哈佛大学则共同实施了称为edX的网络在线教学计划。在教育领域，Udacity、Coursera和edX三大在线开放课程提供商在2012年正式兴起，因此2012年亦被称作“慕课元年”。

在中国，2013年北京大学、清华大学等高校迈出慕课第一步，宣布加入美国在线开放课程三大主流机构之一的edX[3]。2013年4月，重庆大学发起的WEMOOC东西部高校课程联盟成立。2015年，教育部发布了《关于加强高等学校在线开放课程建设应用与管理的意见》。2016年6月，教育部印发《教育信息化“十三五”规划》表示，要不断推动高校建设在线开放课程，并向社会开放，使优质在线开放课程教育资源覆盖面越来越广[4]。截至2020年11月，教育部已经公布了900门国家精品在线开放课程认定结果。总之，在当前形势下，教育信息化已上升到国家高等教育战略层面，网络开放课程资源的建设与应用已成为中国信息化建设的重要组成部分。由于在线开放课程的学习地点和时间不受限制，具有受众群体广泛、易于互动等特点，在线开放课程这种新兴教育模式必将逐渐成为今后教育发展的主流趋势。

2 学习产出教育范式

学习产出教育范式作为一种全新的教育范式，在美国和澳大利亚的基础教育改革中首次被提出，并逐渐扩展到高等教育领域，其反向设计的理念被贯穿于工程教育认证标准的始终[5，6]。

与传统教育范式不同，在学习产出教育范式下，教师需要以学生的预期学习产出为中心进行教学活动的组织、实施和评价。这意味着在教学活动开始之前，教师就对学生的预期学习成果有了清晰构想[6]。在这种教育范式中，教学设计和教学实施的目标则是学生最终通过教育过程获得的学习成果(产出)[7]。学习产出教育范式可以通过下述步骤实施：第一步定义学习产出(Defining)；第二步实现学习产出(Realizing)；第三步评估学习产出(Assessing)；最后一步使用学习产出(Using)[8]。以上四个步骤涵盖了四个重要教学环节：计划、实施、检查和行动。从本质上讲，学习产出教育范式就是围绕“界定学生预期学习产出→实现学生预期学习产出→评估学生最终学习产出”这条教学活动主线开展的，学生的学习产出评估组成了教育和教学质量不断提高的闭合环。

在学习产出教育范式下，时间资源可以根据师生的需要进行选择，有效摒除了传统教育方式中教学安排和日程固定的弊端；与传统教育只有少数学生获得成功不同，学习产出教育范式聚焦于所有学生的学习产出达到最高水平。学习产出教育范式具有如下实施原则：一是清楚聚焦学生最终的产出；二是围绕预期产出的反向设计；三是扩大学生成功机会并提供帮助；四是对学生的成功具有高期待[9]。

3 基于学习产出教育范式的在线开放课程建设

学习产出教育范式不仅对在线开放课程的建设具有重要启发意义，同时也为课程资源结构的构建指明了方向。随着学习产出教育范式的逐步普及，在线开放课程的教学目标、教学内容、教学结构、教学资源、学习支持服务和学习成果评估都发生了巨大变化[10]。学习产出教育范式要求学生将掌握课程教育教学内容的方式，从传统的解决具有固定答案问题的能力，进一步拓展到具备解决开放问题的能力。因此，在线开放课程的开发及设计，特别是对于在线开放课程的结构和资源方面的设计，需要根据学生的预期学习成果进行反向动态调整[10]。

“数字地形测量学”是测绘工程专业基础课，在专业课程中发挥着重要作用，该课程涉及大量仪器工作原理、仪器实践操作、数据处理等。本研究基于学习产出教育范式对“数字地形测量学”在线开放课程的建设进行探讨。

在线开放课程需要根据本门课程对应的毕业要求指标点进行知识点分解，使每个知识点对应的教学视频控制在10—15分钟左右，通过这种方式可使学生在每个知识点的学习片段中都处于注意力最集中的状态，进而达到最好的学习效果[11]。基于这一教育理念，东华理工大学“数字地形测量学”教学团队将课程的教学内容逐一进行了分解，并对课程的核心知识进行了梳理，具体如下：平面直角坐标系的建立；水准测量及计算；导线测量及计算；全站仪的使用；等高线测绘；大比例尺数字地形图测绘；地形图的应用。

在线开放课程建成后形成的资源体系不仅应该是开放、包容、创新和生成的，而且还应该是一个有机整体。基于学习产出教育范式的“数字地形测量学”在线开放课程资源结构可用如图1所示的关系模型表示，学习产出教育范式共有三层。第一层主要包括：课程支持者、课程学习者。第二层主要包括：课程基本信息、课程自学资源、课程思政元素、课程活动资源、课程评价资源。第三层为学习产出：主要包含职业素养、技能、能力等，具体表现为社会主义核心价值观、软硬件操作情况、提交的各类测量成果等。

为了验证上述课程资源结构模型的适应性和有效性，本研究依托东华理工大学在线开放课程“数字地形测量学”进行了验证与具体应用。大比例尺数字地形图测绘是“数字地形测量学”课程中的一个重要专题，其学习产出是让学生形成良好的职业道德，具备遵守测绘法律法规的意识，使学习者既掌握大比例尺数字地形图测绘的过程与方法，又能够选择适合数字地形图测绘的仪器，同时具备设计测量方案并完成地形图测绘任务的能力。依据基于学习产出教育范式的在线开放课程资源结构模型，大比例尺数字地形图测绘专题的课程资源，如图2所示。

大比例尺数字地形图测绘专题课程资源共有三层。第一层主要包括：(1)课程支持者(该专题主要面向测绘企事业单位总工、高级工程师、普通高校教师、测绘专家和学者等)；(2)课程学习者(该专题的学习者包括普通高等学校测绘类大学生、测绘单位从业人员、测绘行业工作者、高职高专测量专业师生等)。第二层主要包括：(1)课程基本信息(如地形图测绘专题导言、教学日历、学习公告、学习帮助等)；(2)课程自学资源(如微视频、教学案例等，微视频主要包括什么是大比例尺地形图测绘、图根控制测量、大比例尺地形图测绘技术设计、大比例尺地形图测绘方法、野外数据采集等；教学案例为校园1∶500地形图测绘质量控制教学案例)；(3)课程思政元素(如组员团结协作，依法依规设计方案并实施，以公正法治的态度进行成果检查验收，注重成果的保密，深度体验职业成就感，热爱祖国山河等)；(4)课程活动资源(如课堂讨论、项目实践等，其中课堂讨论内容主要包括大比例尺地形图测绘图根控制测量注意事项、碎部测图注意事项、地形图测绘技术设计的重点、为何必须按规范和法规进行测绘、外业人员如何协同作业等；项目实践为大比例尺地形图测绘技术设计)；(5)课程评价资源(如课堂提问、互评设计等，其中，课堂提问主要包括地形图技术设计涉及哪些内容、图根导线点的选取办法等；互评设计为以小组为单位设计并上传大比例尺技术设计方案，各小组之间根据相关规范、规程、图式等互相评定)。第三层为学习产出：学习产出目标是让学习者通过本专题的学习形成良好的职业道德，遵守测绘的法律法规，掌握大比例尺数字地形图测绘的技能，具备选择外业测量所需相应仪器设备的能力，能够设计测量方案并测绘一幅大比例尺数字地形图。

4 实际应用效果分析

在基于学习产出教育范式设计的在线开放课程中，课堂教学内容具有明确的学习产出目标，每个教学环节均围绕预期目标有序开展，教学方式从传统的单向传授方式改变为以双向互动为主的交流方式[12]。课前，学生根据布置的学习任务利用在线开放课程进行课程内容预习；课中，教师根据在线课程统计的学生预习情况和任务完成情况，结合工程实际案例对基础理论重、难点进行侧重讲解，讨论分析测绘软、硬件操作中的常见问题等，解答学生在预习中存在的疑问；课后，教师根据学生课前和课中对知识的掌握情况布置作业，学生及时完成以巩固所学内容。在这种教学方式中，每位学生作为主导者积极参与教学各环节，学习主动性和能动性增加，可以有效达成课堂预期教学目标。在该专题对应的课堂实习中，学生虽然初次使用测绘仪器和软件，但并不存在陌生感，较短时间内即能熟练掌握测绘仪器和软件的基本操作，有效节省了教师在课堂实习中解决此类初级问题的时间，使教师得以帮助学生解决技术细节方面出现的问题。

基于学习产出教育范式设计的在线开放课程，在实施中有效提升了全体学生的学习效果和实习中的测绘效率，使学生熟练掌握了基础知识和软硬件的操作；小组成员根据设计的测量方案通过分工合作共同获得测绘成果，深度体验职业成就感和自豪感；通过对实习成果进行质量评定，促进学生形成依规测绘、诚实守信的职业道德。

5 结语

在线开放课程使高等教育领域的人才培养和教学模式产生了深刻变化，将教学方式从传统的以教师为中心的模式转变为以学生为中心，在线自学与线下辅导的结合必将成为许多高等教育机构的探索方向。本研究以测绘工程专业核心课程“数字地形测量学”中大比例尺数字地形图测绘专题为例，详细介绍了基于学习产出教育范式的在线开放课程的资源结构及其在实际在线课程建设中的具体应用，以期能够为类似专业相关课程的在线开放课程建设和发展提供参考。