地理信息系统课程传统教学与翻转课堂的融合构建

王馨颜

（1.集宁师范学院 地理科学与规划学院；2.菲律宾克里斯汀大学，内蒙古 乌兰察布 012000）

1 地理信息系统课程性质及教学现状

地理信息系统（GIS）是20 世纪60 年代发展起来的一门交叉学科，由传统科学与现代技术相结合，基于地理学、计算机科学、空间科学、信息科学、数学科学发展起来的。地理信息系统课程是我校为地理科学本科生开设的基础课程。通过地理信息系统课程的学习，使学生理解地理信息系统的基本概念，熟悉地理信息科学的研究内容，掌握地理信息系统的研究方法，更重要的是学会ARCGIS软件应用，理解空间数据的结构及其相互关系，掌握空间数据的采集、编辑及空间信息处理方法、空间数据的分析功能，熟练运用地理信息系统的基本软件进行专业地学图件的分析和绘制。该课程是学生今后从事环境规划、信息管理、区域规划等工作的重要基础。

本课程在我校的设立以理论性和实践性相结合为原则，于2021 年底建成校级精品在线课程，涉及重点理论知识点16 个，上机操作13 个，共计312 分钟，与地理信息系统专项实验、遥感基础与图像解译原理、遥感概论等课程在内容设置上相辅相成，并在线下设立了八大案例分析专题研讨活动（见表1），为地图学、土地评价与管理、城市总体规划、旅游开发与实践等理论课程提供专业数据分析手段和综合案例操作平台。

表1 地理信息系统课程案例分析专题汇总

2 地理信息系统课程融合式教学模式构建

2.1 融合式教学模式构建础

以地理信息系统在线课程建设为契机，以地理信息系统课程的教学模式深度改革为目的，基于我校地理科学专业本科生的学科基础课程地理信息系统已有的建设基础，通过 SPOC 与翻转课堂结合进行教学模式设计，利用超星在线平台开展基于 SPOC 的翻转课堂教学模式的教学实践，探索以SPOC 为课程资源平台、采用以传统课堂与翻转课堂相结合的混合式教学模式，通过实践来探索如何更好地将在线学习和线下课堂有效对接。教师利用前期积累的课程教学资源针对教学内容进行教学活动设计，学生基于理论知识和相关专业知识进行深度自主学习和个性化学习，是融合式教学成功的关键。在教学实践中应细化线上虚拟空间和线下实体空间有机结合的方法，同时验证基于SPOC翻转课堂教学模式运行的可行性和有效性[2]。通过以上研究对基于SPOC 的翻转课堂教学提供一套可操作的系统化策略，并鼓励高校教师在本课程的教学中尝试和运用新的教学方式，真正把专业知识传授和素质能力培养渗透在每个教学环节中，让课程更加丰富。

2.2 融合式教学模式构建重点

（1）教学设计的连贯性。本课题以SPOC 为教学形式、翻转课堂为教学方法，将优质的在线课程教学资源与传统高校课堂进行有效衔接，通过精心设计教学过程，使线上线下课程内容紧密结合，保证教学设计的连贯性，从而达到融合式教学模式构建的目的。

（2）学生学习的主动性。传统课堂与翻转课堂结合，线上课程与线下课程融合，专业课程与课程思政无缝衔接的教学模式核心是“如何设计翻转”，即改变知识的习得过程和知识的内化过程，将学生的自主学习分成导学模块和单元学习两大部分，每个模块的每个环节均设置任务，让学生带着任务去完成每一步学习，在一定程度上可以激发学生发挥主观能动性去学习。

3 地理信息系统课程融合式教学模式实施

3.1 教学准备阶段

要实现传统课堂与翻转式教学的融合，课前的学习与准备至关重要。对于这一无监督、无指导的学习过程，如何促使学生自觉地、有效地完成学习任务对后续教学活动的开展起着决定性的作用。目前，学习任务清单的布置与完成是解决这一问题的有效途径[3]，在任务清单中需明确本次学习的目的，并完整地展示知识点的体系结构，还应罗列出学生必须要完成的在线课程微视频预览任务量（可以在后台进行数据监控），列举必要的参考资料，包括需要关注的微信公众号、视频号、专题网址、中国大学MOOC 相关课程内容、可供参考的学术论文等，最后以作业形式提交任务单的完成情况并作出汇总。

3.2 教学实施阶段

针对不同内容的课程，实施阶段形式不同，可分为两类：理论形式为主和实践形式为主。对于理论知识讲解占主导的章节，需要按照课前分组进行小组讲解，教师根据学习通后台数据记录情况进行课堂随机抽签问答、在线竞答、投票、单选/多选实时答题、抢答等多种多样的形式考查学生对重点知识的理解情况，并在互动环节中帮助同学们筛选正确答案，达到巩固知识的目的。针对实践性内容占主导的章节，需要同学们反复观看操作视频，根据教师下发的相关数据在学生电脑端进行模拟演练，教师可以针对学生随时提出的不同问题给予一对一解答和演示，并在引入案例分析的同时讲解解决问题的思路和方法，侧重培养学生科学理性的思维方式和网络化知识体系的构建能力，在很大程度上增强了学生学习的主动性和有效性。

例如，基于等高线数据的地形地貌分析与基于游览航线设计的通视性分析，对应教材的第五章“地理信息系统的应用模型”第一节“数字高程模型”，教师预先开启了教学视频和软件操作视频的预习内容，结合甘肃舟曲泥石流和玉树地震的地质灾害与地形地貌前期资料，在课堂上说明地形地貌分析的重要性和地形因子提取的计算方法。通过反复的实践练习让学生理解数学计算模型与实际软件操作的一一对应关系，从而实现线上资源与线下辅导的无缝对接，最终完成这一节内容的教学目的。

3.3 课后反馈及评价机制建立阶段

根据教学准备阶段的学习任务清单的完成情况进行平时成绩的评定。若某节课程内容较多，难度较大，学习任务清单的完成可以按照分组的方式进行，任务完成后，同一组和不同组的同学分别进行组内互评和组间互评，最后得到最终成绩并计入平时成绩。

每学期每位学生至少上交八个主题的一整套系列图件，期末按照考查或考试的形式上交期末案例一整套综合分析图件，这些作业融合了基础知识的运用和软件操作的掌握，甚至会运用遥感知识及各类相关软件如PS、CAD、SketchUp、SPSS 等，能够极大程度区分出不同学生的专业素质及综合能力水平。

综合评价机制的建立需要多方面考量：一方面，老师通过学生作业练习、回答提问、课堂讨论、小组项目情况评估学生的学习状况；另一方面，学生通过个人讲述、学习汇报、自我评价、小组互评等形式对学习过程和学习结果进行评价[4]，在深化学生对知识理解力的同时，对课堂各阶段进行总结评价及不断完善。

3.4 课程目标达成度评价

根据学期末地理信息系统课程目标达成度问卷调查和各类成绩统计，将课程考核分为期末成绩、实验成绩、平时成绩三个部分，按比例分配在三个课程目标中[5]，课程目标达成度按照期末成绩×60%+实验成绩×20%+平时成绩×20%计算。

试卷共30 题，其中选择题10 题，每题3 分；判断题10 题，每题2 分；名词解释题5 题，每题3 分；简答题2 题，每题5 分；论述分析题2 题（第1 题7 分，第2 题8 分）；软件操作题1 题，共10 分，总计100 分，一一确定其对应的课程目标。

分别计算期末试卷、实验成绩和平时成绩的目标达成度，最后根据“期末成绩×60%+实验成绩×20%+平时成绩×20%”计算得到三个课程目标的综合达成度，具体结果如下表2。

表2 地理信息系统课程目标达成度

课程目标1 的达成度为0.70，达到中等水平，代表学生对地理信息系统的发展现状和未来趋势的学习理解达到预期目标（M），可以支撑毕业要求1（家国情怀）；

课程目标2 的达成度为0.82，达到较高水平，代表学生对地理信息系统的基本概念、基本原理和基本方法的掌握达到预期目标（H），可以支撑毕业要求3（学科素养）；

课程目标3 的达成度为0.64，达到及格水平，代表学生使用地理信息系统软件进行空间数据的空间分析能力达到预期目标（L），可以支撑毕业要求4（教学能力）。