《智慧城市》線上線下混合式一流課程建設(shè)與探索

張新長(zhǎng)，李少英，阮永儉

廣州大學(xué) 地理科學(xué)與遙感學(xué)院，廣東 廣州 510006

0 引 言

近年來(lái)，我國(guó)高等教育事業(yè)發(fā)展迅速、成果顯著，為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)了大量的高端技術(shù)人才。雖然我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入高等教育普及化階段，但是高質(zhì)量的高等教育供給資源依舊相對(duì)稀缺[1]。課程是教育最微觀、最普通的問(wèn)題，也是影響高等學(xué)校教育質(zhì)量的首要因素[2]。目前，高校中存在“水課”問(wèn)題，課堂教學(xué)目標(biāo)不明確、教學(xué)準(zhǔn)備不夠充分、教學(xué)內(nèi)容陳舊、教學(xué)方法呆板、教學(xué)過(guò)程沉悶、師生互動(dòng)少、教學(xué)效果差[3]，這極大地影響了我國(guó)高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量。與“水課”相對(duì)而言的是“金課”，即具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的一流課程。高階性是知識(shí)、能力、素質(zhì)的有機(jī)融合；創(chuàng)新性是課程內(nèi)容的前沿性與時(shí)代性、教學(xué)形式的先進(jìn)性和互動(dòng)性、學(xué)習(xí)結(jié)果的探究性和個(gè)性化；挑戰(zhàn)度是指課程具有一定難度，老師和學(xué)生都需要付出一定的時(shí)間和精力為學(xué)習(xí)成果作保障[4]。

隨著信息技術(shù)發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”這一概念被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，教育領(lǐng)域也興起了“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的模式。該模式促進(jìn)了教育資源從封閉到開(kāi)放、學(xué)習(xí)模式從被動(dòng)到自主、教學(xué)方式從灌輸?shù)交?dòng)的重大轉(zhuǎn)變[5]。然而，單一“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式下的慕課教育并不能很好地將復(fù)雜知識(shí)傳授給學(xué)生。因此，需要將慕課與翻轉(zhuǎn)課堂有機(jī)結(jié)合，形成線上線下混合教學(xué)模式[6]。其中，線上課堂靈活的互動(dòng)方式，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)課堂中學(xué)生知識(shí)獲取途徑單一的問(wèn)題；而線下課堂中的學(xué)術(shù)對(duì)話翻轉(zhuǎn)模式[7]，可以讓學(xué)生將自己的學(xué)習(xí)成果展示、討論和互相評(píng)價(jià)，在提高學(xué)習(xí)效率的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力，更有利于知識(shí)的吸收、理解和鞏固。面對(duì)新冠疫情帶來(lái)的沖擊，混合教學(xué)模式憑借云端、多樣化、便利化的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)者與教師之間的即時(shí)交互溝通，真正實(shí)現(xiàn)教育部的“停課不停教、停課不停學(xué)”的要求[8]。由此可見(jiàn)，線上線下混合教學(xué)模式課程，不僅使抗風(fēng)險(xiǎn)能力得到提升，同時(shí)突破傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的弊端，實(shí)現(xiàn)了教育部“線上教學(xué)與線下教學(xué)同質(zhì)等效”的要求[9]。然而，如何以“金課”為標(biāo)準(zhǔn)，探索慕課與翻轉(zhuǎn)課堂有機(jī)結(jié)合的教學(xué)模式，是當(dāng)前我國(guó)高校一流線上線下混合課程建設(shè)亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

智慧城市作為早期數(shù)字城市發(fā)展的高級(jí)階段，是信息化城市的高級(jí)形態(tài)和最新表現(xiàn)形式[10]，也是創(chuàng)造現(xiàn)代化城市幸福生活的強(qiáng)大推動(dòng)力?！吨腔鄢鞘小氛n程主要教學(xué)內(nèi)容具有一定的時(shí)代性與前沿性，是高校實(shí)施創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，開(kāi)設(shè)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練相關(guān)的公共類課程，是高校開(kāi)展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的戰(zhàn)略重點(diǎn)項(xiàng)目[11]，也是提升高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量、服務(wù)國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的重要途經(jīng)[12]。課程在教學(xué)改革探索過(guò)程中將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練融入線上線下混合全過(guò)程，試圖探索“互聯(lián)網(wǎng)+”與通識(shí)課深入融合的創(chuàng)新教學(xué)模式；同時(shí)深入挖掘思政點(diǎn)，將思政案例融入全過(guò)程教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)思政與課程的有機(jī)融合，提升了課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。

1 課程歷史沿革

《智慧城市》課程源于《數(shù)字城市》課程，已有十余年歷史（圖1）。《數(shù)字城市》課程是最早于2009年中山大學(xué)開(kāi)設(shè)的線下通識(shí)課，中山大學(xué)和廣州大學(xué)開(kāi)課共計(jì)26期，授課人數(shù)達(dá)5175人。《數(shù)字城市》課程于2012年建成慕課資源，成為教育部第三批國(guó)家精品視頻公開(kāi)課程。自從2012年11月在教育部中國(guó)大學(xué)MOOC平臺(tái)上線以來(lái)，該課程受到大眾的熱烈歡迎與好評(píng)，并于2013年獲評(píng)第三批國(guó)家精品視頻公開(kāi)課程。截至2022年6月，已超過(guò)34.2萬(wàn)人次進(jìn)行學(xué)習(xí)，共有5萬(wàn)多人發(fā)表評(píng)論。目前，在中國(guó)大學(xué)MOOC平臺(tái)992門國(guó)家級(jí)精品視頻公開(kāi)課程中，總排名第6位。

圖1 《智慧城市》課程更新迭代時(shí)間軸Fig.1 Timeline of smart city course update and iteration

智慧城市是數(shù)字城市的拓展和延伸，隨著時(shí)代發(fā)展，我國(guó)城市管理的需求也逐漸從城市數(shù)字化轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘兄腔刍Ｒ虼?，課程團(tuán)隊(duì)與時(shí)俱進(jìn)，面向新時(shí)代需求對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行更新和重構(gòu)，于2020年將《數(shù)字城市》課程整合升級(jí)為《智慧城市》課程?！吨腔鄢鞘小氛n程在《數(shù)字城市》課程的基礎(chǔ)上重構(gòu)了教學(xué)內(nèi)容和課程體系，2020年獲得廣東省省教育廳本科教學(xué)質(zhì)量改革工程在線開(kāi)放課程項(xiàng)目資助，并于2021年3月建成慕課資源在廣州大學(xué)MOOC平臺(tái)與學(xué)銀在線平臺(tái)同時(shí)上線。截至2022年6月，該課程在廣州大學(xué)開(kāi)設(shè)線上線下混合通識(shí)課3期，選課人數(shù)達(dá)458人。

2 慕課資源建設(shè)

《智慧城市》課程采用線上線下混合教學(xué)模式，線上教學(xué)模式主要依托自建的慕課資源。通過(guò)自建慕課資源構(gòu)建了以視頻單元—習(xí)題庫(kù)為主體的智慧城市教學(xué)資源庫(kù)，包括41個(gè)教學(xué)視頻（每個(gè)視頻15 min）和課程案例庫(kù)、試題庫(kù)等線上資源。《智慧城市》課程教學(xué)內(nèi)容始終圍繞“數(shù)字城市”與“智慧城市”兩大核心概念，以案例驅(qū)動(dòng)的方式，循序漸進(jìn)地將教學(xué)內(nèi)容從數(shù)字城市過(guò)渡到智慧城市。課程視頻內(nèi)容可以分為數(shù)字城市和智慧城市兩大板塊。數(shù)字城市板塊的課程視頻內(nèi)容首先對(duì)數(shù)字城市的概念、空間信息技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等數(shù)字城市建設(shè)的支撐技術(shù)進(jìn)行初步講解。其次結(jié)合應(yīng)用實(shí)踐，介紹了數(shù)字城市地理空間框架與公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)。最后在數(shù)字城市的視野下，探討了城市網(wǎng)絡(luò)化管理、人文發(fā)展以及近年來(lái)興起的云GIS與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。智慧城市板塊首先介紹了智慧城市建設(shè)的背景、意義以及數(shù)字城市到智慧城市的演變歷程。其次對(duì)比了智能城市與智慧城市的異同，探討了時(shí)空大數(shù)據(jù)、人工智能以及區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)智慧城市建設(shè)的影響。最后，對(duì)智慧城市的高級(jí)階段——數(shù)字孿生進(jìn)行了展望。

其他慕課學(xué)習(xí)資源包括靜態(tài)教材學(xué)習(xí)資源和動(dòng)態(tài)教材學(xué)習(xí)資源兩個(gè)部分。靜態(tài)教材學(xué)習(xí)資源包括網(wǎng)頁(yè)課程介紹、教學(xué)大綱等。網(wǎng)頁(yè)課程介紹和教材大綱能夠使初學(xué)者對(duì)課程有初步了解，并在學(xué)習(xí)過(guò)程中從總體上把握學(xué)習(xí)內(nèi)容。目前，教學(xué)團(tuán)隊(duì)正在針對(duì)課程編著配套教材《地圖與智慧城市導(dǎo)論》。動(dòng)態(tài)教材學(xué)習(xí)資源建設(shè)包括隨學(xué)習(xí)進(jìn)度安排漸進(jìn)投放的課程課件，涵蓋客觀選擇題和主觀問(wèn)答題兩種類型的在線測(cè)驗(yàn)，以及課程通知、在線答疑討論等其他動(dòng)態(tài)教材學(xué)習(xí)資源。

3 多維度課程設(shè)計(jì)與組織實(shí)施

3.1 課程實(shí)施過(guò)程中的教育理念及教學(xué)目標(biāo)

《智慧城市》課程堅(jiān)持以立德樹(shù)人為根本任務(wù)，以培養(yǎng)學(xué)生結(jié)合課程通識(shí)知識(shí)和各自專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行融會(huì)貫通和拓展應(yīng)用的能力為目標(biāo)，以學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練為產(chǎn)出導(dǎo)向的教育理念。致力于把學(xué)生培養(yǎng)成德才兼?zhèn)?、家?guó)情懷、視野開(kāi)拓、愛(ài)體育、懂藝術(shù)、能力強(qiáng)的高素質(zhì)創(chuàng)新人才。課程是通識(shí)課程，堅(jiān)持以學(xué)校辦學(xué)定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，設(shè)定以下教學(xué)目標(biāo)。

1）知識(shí)目標(biāo)。使學(xué)生熟悉和掌握數(shù)字城市和智慧城市的基本概念和建設(shè)內(nèi)容，了解智慧城市的前沿實(shí)踐案例。強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的前沿性、時(shí)代性和創(chuàng)新性。

2）能力目標(biāo)。使學(xué)生理解智慧城市建設(shè)的主要支撐技術(shù)，具備項(xiàng)目分析和解決方案設(shè)計(jì)能力。強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。

3）思政育人目標(biāo)。培養(yǎng)學(xué)生國(guó)家認(rèn)同、制度認(rèn)同情感，以及民族自豪感，培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)崗敬業(yè)的職業(yè)精神和奉獻(xiàn)精神，以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作和勇于創(chuàng)新的精神。

3.2 課程體系重構(gòu)

考慮到當(dāng)前城市管理從數(shù)字化向智慧化高級(jí)階段轉(zhuǎn)變的新時(shí)代背景，結(jié)合人才培養(yǎng)目標(biāo)，按照“金課”的時(shí)代性、前沿性以及高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的要求，對(duì)數(shù)字城市課程進(jìn)行了拓展、重構(gòu)并提升至智慧城市課程。課程在原來(lái)《數(shù)字城市》課程1～7講內(nèi)容的基礎(chǔ)上，新增了8～13講內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)對(duì)課程內(nèi).容的升級(jí)和重構(gòu)。第1～7講為《數(shù)字城市》的內(nèi)容，主要介紹數(shù)字城市的建設(shè)背景、基本概念、涉及技術(shù)、建設(shè)內(nèi)容及實(shí)踐案例。第8～12講引入了智慧城市的基本理論和案例，加入了時(shí)空大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等支撐數(shù)字城市轉(zhuǎn)變?yōu)橹腔鄢鞘械男录夹g(shù)內(nèi)容。第13講介紹了智慧城市建設(shè)的更高級(jí)階段——數(shù)字孿生城市。課程內(nèi)容覆蓋面廣、難度適中，選取了國(guó)內(nèi)外前沿技術(shù)以及課程最新成果作為講解案例，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題和創(chuàng)新能力。通過(guò)引入大量國(guó)內(nèi)外智慧城市前沿技術(shù)和實(shí)踐應(yīng)用案例，使學(xué)生熟悉和掌握數(shù)字城市和智慧城市的基本概念和建設(shè)內(nèi)容，并了解智慧城市的前沿實(shí)踐案例，培養(yǎng)學(xué)生項(xiàng)目分析、解決方案設(shè)計(jì)以及綜合創(chuàng)新能力，在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中發(fā)揮重要的作用。此外，設(shè)計(jì)與思政相關(guān)的課程案例，實(shí)現(xiàn)思政育人目標(biāo)。

3.3 課程組織實(shí)施情況

課程將通識(shí)案例式和專業(yè)任務(wù)式雙驅(qū)動(dòng)的教學(xué)策略貫穿線上線下全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)專業(yè)和通識(shí)的平衡。線上授課內(nèi)容以智慧城市基本理論和通識(shí)應(yīng)用案例為主，讓學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)并完成測(cè)試題，主要考核學(xué)生對(duì)基本理論、概念、技術(shù)和案例的掌握情況。線下結(jié)合學(xué)生專業(yè)進(jìn)行案例深入講解，并結(jié)合選修學(xué)生專業(yè)方向和個(gè)人興趣開(kāi)展以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)的自主學(xué)習(xí)、參與式學(xué)習(xí)及協(xié)作性的小組匯報(bào)，培養(yǎng)學(xué)生結(jié)合各自專業(yè)對(duì)智慧城市技術(shù)進(jìn)行綜合應(yīng)用的能力。在雙線教學(xué)全過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生思考當(dāng)前智慧城市建設(shè)中存在的痛點(diǎn)和不足，啟發(fā)學(xué)生通過(guò)跨專業(yè)協(xié)作提出創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)設(shè)想和計(jì)劃，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的綜合能力及思維敏銳、勇于創(chuàng)新、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。此外，依托慕課學(xué)習(xí)討論區(qū)，實(shí)現(xiàn)師生之間、學(xué)生之間的靈活交流互動(dòng)，共享優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源。課程總體設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 課程總體設(shè)計(jì)圖Fig.2 Overall design of the course

4 課程特色

1）通過(guò)自主式和參與式學(xué)習(xí)相結(jié)合激發(fā)學(xué)生自信能力和潛質(zhì)。線上通過(guò)自建慕課資源觀看視頻，自主學(xué)習(xí)智慧城市的基本概念和案例，線下通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂引導(dǎo)學(xué)生搜集與各自專業(yè)相關(guān)的智慧城市建設(shè)案例資料，并進(jìn)行思考與討論以及課堂匯報(bào)等參與過(guò)程學(xué)習(xí)。通過(guò)線上線下混合的自主式和參與式教學(xué)模式變革，解決傳統(tǒng)模式中普遍存在以教師為中心的教學(xué)結(jié)構(gòu)，激發(fā)學(xué)生自信和潛質(zhì)。

2）通過(guò)雙線教學(xué)法實(shí)現(xiàn)通識(shí)與專業(yè)的平衡。線上側(cè)重講授智慧城市通識(shí)知識(shí)，線下結(jié)合智慧交通、智慧旅游等與選修學(xué)生專業(yè)密切相關(guān)的方向開(kāi)展深入講解與翻轉(zhuǎn)課堂討論，培養(yǎng)學(xué)生結(jié)合通識(shí)與專業(yè)知識(shí)拓展應(yīng)用能力。

3）案例式和任務(wù)驅(qū)動(dòng)式相結(jié)合培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。在雙線授課中，引入大量國(guó)內(nèi)外智慧城市前沿技術(shù)和實(shí)踐應(yīng)用案例；在翻轉(zhuǎn)課堂中以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，讓學(xué)生結(jié)合調(diào)研，總結(jié)和分析各自專業(yè)領(lǐng)域在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用案例；在教學(xué)全過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生思考當(dāng)前智慧城市建設(shè)中存在的痛點(diǎn)和難點(diǎn)，并提出創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目計(jì)劃，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)。

5 教學(xué)改革實(shí)踐成效

通過(guò)課程教學(xué)改革實(shí)踐，在以下方面取得了顯著的成效。

1）人才培養(yǎng)。課程突破性地融入了“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽的模式，以培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的綜合能力以及思維敏銳、勇于創(chuàng)新、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。同學(xué)們通過(guò)課程學(xué)習(xí)，科技創(chuàng)新靈感得到了啟迪，從不同角度思考了智慧城市建設(shè)的痛點(diǎn)和解決方案，提出了多個(gè)優(yōu)秀創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方案，如解決疫情防控下戴口罩出行碰到的識(shí)別難、識(shí)別慢的問(wèn)題，關(guān)注鄉(xiāng)村振興、智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展問(wèn)題，為打破鄉(xiāng)村兒童和城市教育的最后一道壁壘而開(kāi)發(fā)的“鄉(xiāng)育APP”等。通過(guò)課程的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練，顯著提升了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)業(yè)技能，每學(xué)期授課過(guò)程中培育了20余個(gè)優(yōu)秀的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方案。

2）課程建設(shè)成效。通過(guò)課程內(nèi)容升級(jí)和重構(gòu)，課程2020年獲得廣東省省教育廳本科教學(xué)質(zhì)量改革工程在線開(kāi)放課程項(xiàng)目資助，2022年5月在中國(guó)大學(xué)MOOC平臺(tái)上線，成為首批在國(guó)家高等教育智慧教育平臺(tái)上線的課程。課程慕課被應(yīng)用于粵政易數(shù)字政府課堂中，教師受邀在教育部地學(xué)教指委做關(guān)于慕課建設(shè)的大會(huì)主旨報(bào)告。該課程2022年5月被認(rèn)定為廣東省本科高校線上線下混合一流本科課程，促進(jìn)了廣州大學(xué)地理信息科學(xué)專業(yè)獲批國(guó)家一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，課程組建的教師團(tuán)隊(duì)，獲批四星級(jí)黃大年式教師團(tuán)隊(duì)。

6 結(jié) 論

智慧城市作為早期數(shù)字城市發(fā)展的高級(jí)階段，是創(chuàng)造現(xiàn)代化城市幸福生活的強(qiáng)大推動(dòng)力?！吨腔鄢鞘小氛n程將“數(shù)字城市”和“智慧城市”作為課程主要教學(xué)內(nèi)容，具有一定的時(shí)代性與前沿性。該課程將慕課與翻轉(zhuǎn)課堂有機(jī)結(jié)合，形成線上線下混合教學(xué)模式，打破了時(shí)空壁壘，實(shí)現(xiàn)了教育部“線上教學(xué)與線下教學(xué)同質(zhì)等效”的要求。在新冠疫情對(duì)我國(guó)高等教育事業(yè)帶來(lái)強(qiáng)大沖擊的情況下，該授課模式得到了充分檢驗(yàn)。課程探索以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽為導(dǎo)向的學(xué)生創(chuàng)新思維培養(yǎng)模式，并將思政案例融入全過(guò)程教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)思政與課程的有機(jī)融合，充分體現(xiàn)了新時(shí)代“金課”高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的要求。該教學(xué)模式探索實(shí)踐可為我國(guó)高等教育線上線下一流課程建設(shè)提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。