成效為本的GIS教學實踐研究

黃曉霞　黃天慧　盛芝露　和克儉

摘要：GIS課程由于內容龐雜、知識抽象、應用實踐性強，一個學期的教學總是很難達到理想的學習效果。為了幫助學生實現(xiàn)知識、能力、素質方面的有效提升，樹立了以學生成效為本的教學理念，在GIS課堂教學模式改革中，設計了通過學習任務驅動結合PBL的方式開展教學，讓學生充分參與到課程學習中，并強化教師對學生作業(yè)的及時反饋和合理引導。實踐證明，這一課程實施取得了較好的教學效果，有效促進了學生的學習，可為相關課程提供借鑒。

關鍵詞：成效為本；學習任務設計；PBL；作業(yè)反饋；GIS

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）34-0003-03

一、引言

近年來，高等教育質量受到了社會各界的普遍關注。越來越多的人意識到，高等教育最終的目標是提高學生各方面的能力和素養(yǎng)，也就是學生的學習成效。傳統(tǒng)的教學一般以教師為中心，而成效為本的教學理論（Outcome-Based Education）強調以學生為中心，教學質量的提升與保證，更需要關注學生群體的特點、需求，并把教學設計的重點放在促進學生達到理想的學習成效上[1]。以提升學生學習成效為目標，期待學生通過課程學習，在知識、能力、素質三個方面實現(xiàn)全面提升。地理信息科學（Geographic Information Sience，GIS）作為多學科交叉的典型學科[2]，其系列課程很好地體現(xiàn)了對學生知識、能力、素質方面的綜合要求。而傳統(tǒng)的以教師為中心的教學模式較難實現(xiàn)對學生學習成效的全名提升，因此極有必要開展以學習成效為本的GIS課程教學改革。

二、GIS教學模式改革思路

（一）以成效為本的學習目標設定

GIS課程的基本目的是幫助學生理解GIS原理，并能夠應用GIS軟件解決自己的專業(yè)問題。因此，將課程的學習目標設計為提高學生GIS軟件應用的學習成效，具體分為三個層次的目標：（1）知識層面。學生能對比分析GIS的基本概念，并能在實踐過程中梳理出相關的GIS概念和基本原理。（2）技能層面。①學生能夠識別和判斷GIS的數(shù)據(jù)、信息和類型；②學生能應用GIS數(shù)據(jù)分析、解釋不同區(qū)域的地理現(xiàn)象；③學生能界定哪些專業(yè)問題應該使用GIS軟件解決；④具有基本GIS軟件操作能力，能夠提出用GIS軟件解決具體問題的思路，完成分析過程并準確合理地表達分析結果；⑤能夠結合問題選擇相應的GIS工具，自學掌握這些工具的操作要點并完成分析，同時能夠判斷分析結果是否準確可靠；⑥學生能夠有效地溝通，并在通過合作解決GIS問題；⑦學生具有自學和繼續(xù)學習GIS知識，并使用從未接觸過的GIS軟件的能力。（3）素質層面。①具有地理學思維能力和思維方式；②能使用GIS技術解決并通過地圖語言表達專業(yè)問題，并能與非專業(yè)人員進行溝通；③能理解和承擔GIS應用過程中的道德責任。

（二）教學模式調整及教學設計

圍繞上述目標，教學的核心思路是：針對GIS軟件應用性強的特點，采用基于問題的學習（Problem-Based Learning，PBL）模式[3]，增強學生的學習主動性，并通過強化作業(yè)反饋環(huán)節(jié)實現(xiàn)對學生個性化學習的輔助程度，以提升學生的學習成效。

在學習活動安排上，設計了以下幾個互相配合，相互銜接的環(huán)節(jié)來幫助學生切實提高GIS原理掌握、GIS軟件應用方面的能力與素質：（1）課堂教學環(huán)節(jié)。教師主要講解GIS的基本原理，幫助梳理關鍵的知識點，輔助學生構建相關的知識體系，并做GIS軟件操作的必要示范和指導。（2）學習任務設計及布置環(huán)節(jié)。圍繞從GIS入門到熟練應用的不同階段需要理解、掌握的核心概念及原理，設計系列難度逐漸增加的作業(yè)任務或需要解決的實際問題，引導學生的知識學習與能力構建。這部分學習任務的布置，教師進行適當?shù)恼f明，注意只提供必要的原則性指導，目的是給學生充分的嘗試機會，特別是盡可能創(chuàng)造學生試錯的機會，以幫助他們深化對原理的理解。（3）結合PBL的學習。主要鼓勵學生通過各種方式進行探索學習，特別是可以通過討論與合作完成學習任務。這一階段教師主要是鼓勵學生進行試錯，甚至有意識的讓學生在探索的過程中走彎路，并引導他們通過自己的探索發(fā)現(xiàn)解決問題的途徑。（4）借助網(wǎng)絡對學生作業(yè)完成情況進行及時的點評和評價，必要時通過課堂集中點評，以幫助學生客觀合理地評估各個階段的學習成效。教師在提供反饋時，要注意幫助學生樹立學習信心，最重要的是幫助學生發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)勢和不足，發(fā)展自己的優(yōu)勢，改進自己的不足。

1.學習任務設計。學習任務的設計，強調體現(xiàn)原理、循序漸進、難度遞增、鍛煉能力的原則。以作業(yè)的形式提供給學生系列難度遞增、兼顧不同專業(yè)特色并自由可選的各類問題，讓學生嘗試各種分析思路和角度，通過不斷試錯的方式加強對GIS原理及軟件的理解。學習任務設計示例如下（表1）。學期末，我們會通過上機考試的形式，讓學生隨機從題庫中抽取題目，并當場進行上機操作演示和解決問題，以此來檢驗學生的學習成效。

2.基于問題的學習。PBL（Problem-based learning）以問題為核心，以學生為主體，藉以引導、探索、溝通合作、知識整合從而獲得分析問題及解決問題所需的綜合性知識和技能，形成自主學習、合作學習和終生學習的能力[3]。學習任務的布置，其實就給學生提出了各種形式的與GIS相關的專業(yè)問題。同時課堂指導也要注意趣味性，通過制造懸念激發(fā)學生的好奇心和學習興趣。教師在整個學習過程中主要充當引導者，必要的時候給學生提供幫助，但不直接解決問題，只鼓勵學生通過自主學習、團隊合作的形式，利用各種資源解決問題。雖然學習過程比較艱苦，但是學生通過努力，逐步解決自認為難以攻克的難關，可以體驗到巨大的成就感，不僅有效地提高了學生的學習興趣，激發(fā)與培養(yǎng)學生對GIS理論的學習和軟件的應用能力，也培養(yǎng)了學生自主學習、不畏困難、團隊合作的能力，進而顯著提高了學習效果。

3.作業(yè)點評與及時反饋。首先給學生提供作業(yè)的模板，說明作業(yè)提交的基本內容框架和格式，要求學生歸納問題解決的思路，提供處理過程的關鍵步驟說明，以及結果中異常情況的分析解釋。而學生在規(guī)定時間內通過E-mail提交作業(yè)，教師需要及時反饋，為了發(fā)揮作業(yè)的反饋功能，教師對每一份作業(yè)都要進行詳細的點評。作業(yè)反饋一般包括三部分內容：第一，學生在作業(yè)中的亮點及表現(xiàn)出來的進步。學生希望得到教師的鼓勵，因此教師應該善于發(fā)現(xiàn)并肯定學生的進步，教師的鼓勵和欣賞能大大激發(fā)學生的學習熱情和積極性，同時也能提高學生的自我效能感。第二，學生在作業(yè)中的不足，指出作業(yè)的錯誤和不足之處。第三，針對第二點的不足提出改進的方法和建議。鼓勵學生根據(jù)老師的點評修改作業(yè)，可修改后重新提交，或就不同的理解與老師進一步溝通。

實際上這個反饋環(huán)節(jié)主要為了實現(xiàn)以下幾個目的：（1）建立學生個性化的學習目標。因為大部分學生初始的學習目標是非常模糊的，通過專業(yè)問題進行引導，特別是教師在作業(yè)中指出每個學生存在的特定問題，具有針對性，學生可據(jù)此形成進一步學習的起點，目標也更加明確可行。（2）促進師生之間的交流與溝通。就作業(yè)中的問題進行溝通，為師生提供了共同的話題，而反饋環(huán)節(jié)為學生提供了進一步理解和學習老師的分析思路和處理問題的經(jīng)驗的機會，也使得溝通的效率和效果大大提升。（3）形成學生之間的良性互動。作業(yè)反饋不僅提供了對學生學習的個性化建議，同時也為他們樹立了同伴學習的榜樣。學生可以通過交互式學習和協(xié)作互助共同進步，達到學習目標中最基本的要求。也可能因為某次作業(yè)中有獨到見解成為同學學習的榜樣，優(yōu)秀作業(yè)并不一定是每個方面都完美，而是只要存在特別的亮點就予以肯定。因此對于學生而言，達到基本作業(yè)要求相對容易，而成為優(yōu)秀作業(yè)也并非遙不可及，從而極大提升了其學習積極性。

三、學習效果評估

采用上述教學思路和課程設計方案實施教學后，對2012、2013、2014三個年級四個專業(yè)的修課碩士研究生采取了匿名問卷調查的方式，了解課程的教學效果。共發(fā)放問卷112份，回收有效問卷109份。

對學生知識基礎的調查發(fā)現(xiàn)，20%的學生完全沒有接觸過GIS，只學過理論課程的占28.5%，理論和軟件操作都有接觸的占36%，而學過GIS開發(fā)的占15.5%。相較于上課前學生對GIS應用的感覺，約34%的學生認為不難，而35%的學生認為學過就忘，23%的學生覺得很難。到結課時，96%的學生能夠操作課程使用的GIS軟件，其中17.5%的學生能熟練操作，16.5%的學生甚至可達到融會貫通，靈活操作其他更為復雜的GIS軟件的程度。同時，學生普遍反映，這樣的授課方式有利于培養(yǎng)學生的自主學習能力，促進了師生間的溝通互動，而且拓展了專業(yè)思維的深度和廣度。

隨后從參加調查的學生中隨機選取了10名學生進行訪談，這些學生分享了自己對課程實施效果的評價。這10名學生都認為自己通過本門課程的學習，在GIS軟件的應用方面不同程度地獲得了提高。其中6名學生認為自己的進步大部分來自于完成作業(yè)的過程中，2名學生認為收獲最大的是課堂上聽教師講解，還有一名學生認為作業(yè)過多，會有一定壓力。其中還有5名學生表示通過本門課程的學習，激發(fā)了對GIS軟件的興趣，以后會繼續(xù)花時間學習GIS軟件。由此看來，以學生為中心，以學習成效為本的教學，通過設定學習任務引導學生學習，并結合PBL的教學模式，強化作業(yè)反饋的授課方式，有效增強了學生的學習主動性，也比較好地實現(xiàn)了課程的預期目標，教學效果良好。特別是基于GIS的專業(yè)問題，樹立學生階段性的學習目標；又通過作業(yè)及反饋幫助學生結合個人的基礎、能力和興趣，梳理出學習中的重點和盲區(qū)，形成個性化學習計劃；然后通過交互性的互助學習過程逐步提升能力。由于每次作業(yè)的問題都在實際應用及專業(yè)視角上有所側重，可以分階段訓練與提升學生在GIS軟件應用及地理專業(yè)思維方面的能力。

四、教學反思與探討

根據(jù)學生對課程教學及學習效果的反饋情況，大部分學生是比較認可這樣的教學模式的，但是也有部分學生希望教師更多地講授原理和演示軟件操作，特別是加強對相對復雜軟件的示范。這反映出，一方面學生的自主學習信心相對不足，存在依賴心理，這與之前慣常的教師全盤教授、學生全盤跟學的教學模式有很大關系；另一方面，軟件操作步驟煩瑣導致學生在學習精力分配上容易出現(xiàn)顧此失彼的情況，在心理上也希望教師有更多的幫扶過程。當然，教師的教學和指導，特別是對學習內容的分解，以及學習任務難度設定上也還有很多需要進一步斟酌和改進的地方。后續(xù)的教學，將著重在課堂原理講授與軟件操作示范以及學生作業(yè)完成思路指導這三個方面進行協(xié)調和教學配合。

總體而言，以學習成效為本的教學，比較適用于實踐性、應用性較強，學生的學習目的相對明確的課程。這種教學模式更注重與學生的互動，并強化作業(yè)反饋以實現(xiàn)對學生的個性化輔導，因此對于學生學習成效的提升有較為明顯的效果，但是要求教師付出更多的時間與精力。對于以學生的學習需求為目標，視學生學習成效提升為根本的教學，這種教學模式值得進一步嘗試。

參考文獻：

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[3]邱斌，陳超泉，王新政.基于PBL教學法的VB課程教學應用研究[J].科技視界，2015，（4）：151，219.