專業(yè)認證背景下融合翻轉(zhuǎn)課堂的實踐教學模式探索
——以甘肅農(nóng)業(yè)大學MapGIS與制圖課程為例

蓋艾鴻，王學良，蘆 倩，閆培潔，周冬梅

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學 資源與環(huán)境學院，甘肅 蘭州 730070；2.楚雄師范學院 資源環(huán)境與化學學院，云南 楚雄 675000）

甘肅農(nóng)業(yè)大學GIS 專業(yè)2004 年開始招生，經(jīng)過十來年的發(fā)展，已經(jīng)為自然資源、城市規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)信息管理等多個部門培養(yǎng)了大批人才①參見周冬梅，張軍：《生態(tài)學視域下地理信息科學專業(yè)課程群建設(shè)實證研究》，《河北農(nóng)業(yè)大學學報》(農(nóng)林教育版)2016年第6期。。實踐教學是高校人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，特別是地理信息科學是一門理論與實踐有機結(jié)合的學科，更加要求學生具有創(chuàng)新實踐的能力②參見張玉紅，張冬有，臧淑英：《專業(yè)認證背景下的地理信息科學專業(yè)建設(shè)的改革與探索》，《黑龍江高教研究》2020年第6期。。2010 年我校開設(shè)了MapGIS與制圖課程，以便更好地培養(yǎng)學生分析、解決實際問題的能力。

MapGIS 與制圖是以MapGIS 為平臺，集數(shù)據(jù)采集、編輯、存儲、分析、輸出和應(yīng)用空間數(shù)據(jù)為一體③參見謝幼如，倪妙珊，柏晶，等：《融合翻轉(zhuǎn)課堂與MOOCs的高校MF教學模式》，《中國電化教育》2015年第10期。④參見李青，王濤：《MOOC：一種基于連通主義的巨型開放課程模式》，《中國遠程教育》2012年第3期。，因其具有強大的GIS和地圖制圖功能，可為地理信息科學專業(yè)以及相關(guān)專業(yè)的學生應(yīng)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)解決地理科學問題，培養(yǎng)學生地理思維解決問題的能力提供有力保障。但該課程屬于新興交叉學科，學生需要具備地圖學和遙感等方面的知識，在課程開設(shè)初期，如何在專業(yè)認證背景下融合翻轉(zhuǎn)課堂等新的教學手段進行合理化教學，對于更好地提高實踐課程教學質(zhì)量具有重要意義。本研究針對MapGIS 與制圖課程特點及教學現(xiàn)狀，結(jié)合國內(nèi)外翻轉(zhuǎn)課堂教學的經(jīng)驗，意在探索出我校MapGIS 與制圖課程教學模式新方案，為高等院校課程教學改革提供參考依據(jù)。

一、GIS專業(yè)認證背景及翻轉(zhuǎn)課堂優(yōu)勢

為了提高教學質(zhì)量，在《普通高等學校師范類專業(yè)認證實施辦法(暫行)》和《普通高等學校本科專業(yè)類教學質(zhì)量國家標準》（2017年）①參見孫雨生，程亞南，朱禮軍：《基于 MOOC 的高校教學模式構(gòu)建研究》，《遠程教育雜志》2015年第3期。②Hood N，Littlejohn A，Milligan C.Context Counts：How Learners'Contexts Influence Learning in a MOOC.Computer and Education，2015，9：83－91.正式實施之機，開展了教學質(zhì)量評估和專業(yè)認證工作。高校本科專業(yè)認證以“學生為中心、產(chǎn)出為導(dǎo)向、持續(xù)改進”( Outcomebased Education，OBE)為基本的理念，進行高等教育專業(yè)認證工作。在這種時代背景下，地理信息科學專業(yè)作為高校理學類的專業(yè)，必然要積極開展與專業(yè)相關(guān)的建設(shè)和認證管理工作，以推動高校教育和本科專業(yè)建設(shè)達到相應(yīng)的國家標準。地理信息科學專業(yè)實踐實習體系既是地理信息科學專業(yè)課程建設(shè)的重中之重，也是各高校地理信息科學專業(yè)進行課程改革的工作重點③Margaryan A，Bianco M，Littlejohn A. Instruction Quality of Massive Open Courses （MOOCs）. Computer and Education，2015，8：70－78.。

翻轉(zhuǎn)課堂(“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”)是對傳統(tǒng)課堂一次大膽性嘗試，讓學生可以通過視頻、音頻的回放等方式來收看課程內(nèi)容，老師在課堂主要進行輔導(dǎo)④Littlejohn A，Hood N，Milligan C，Mustain P. Learning in MOOCs：Motivation and Self-regulated Learning in MOOCs.Internet and Higher Education，2016，29：40－48.。Salman khan 在2011 年 International Technology Entertainment Design 會議上介紹了翻轉(zhuǎn)課堂的概念⑤參見董永剛，宋劍鋒，李興東，等：《基于OBE理念和學堂在線MOOC平臺的新型教學模式探索》，《中國教育信息化》2018年第10期。,翻轉(zhuǎn)課堂借助于網(wǎng)絡(luò)平臺，打破時空限制，增強了老師和學生互動，改變了傳統(tǒng)意義上的以老師傳授為主，向以學生為中心的問題探索為主，開創(chuàng)了一種教師指導(dǎo)和啟發(fā)式的學習模式，真正能滿足高校本科專業(yè)認證的基本理念，引發(fā)教師角色、課程模式、管理模式等一系列變革⑥參見曉華，王杰，李海燕，等：《高校開放實驗室建設(shè)的探索》，《實驗室研究與探索》2013年第9期。。

二、MapGIS與制圖課程特點及現(xiàn)狀

MapGIS 與制圖課程的設(shè)計是按照“基礎(chǔ)性、設(shè)計性、綜合性”的要求對實驗內(nèi)容進行安排，使得實驗內(nèi)容前后連貫，使學生對數(shù)據(jù)采集和分析的流程有一個整體的了解⑦參見薛亮：《師范類大學ArcGIS軟件應(yīng)用課程實驗教學新模式研究》，《教育教學論壇》2018年第31期。。在本課程實驗中，可以讓學生進一步熟悉GIS 專業(yè)理論知識，同時也可以提高對地理信息應(yīng)用專題的設(shè)計和分析能力。但由于開設(shè)時間及其他方面的問題，使得教學效果不夠理想，達不到GIS專業(yè)認證的要求，主要表現(xiàn)為：

（一）實驗設(shè)計不合理，缺乏連續(xù)性

在內(nèi)容的設(shè)計上，更傾向于軟件的操作使用上，而為什么這么做不清楚，實驗內(nèi)容之間互不銜接。由于設(shè)計不合理，學生做實驗都是淺嘗輒止，沒有很好地去分析問題、解決問題。而且實驗絕大多數(shù)為驗證性實驗，缺乏綜合性和連續(xù)性，使學生容易因?qū)嶒灧ξ抖霈F(xiàn)懶惰情緒、互相抄襲、忙于應(yīng)付的情況。

（二）教師授課方式單一，學生被動接受

通常是實驗老師按照實驗步驟先演示，學生再根據(jù)老師所講及其實驗步驟的記憶從頭到尾把實驗再做一遍，直到達到和老師演示一樣的實驗結(jié)果。這樣形成以實驗老師為中心，學生只能被動地接受知識，嚴重缺乏師生互動。這樣學生學習的興趣和主動性沒有被激發(fā)出來，不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和獨立思考的能力。

（三）課程特色不夠顯現(xiàn)，本校的優(yōu)勢沒能充分發(fā)揮

在課程內(nèi)容設(shè)計上沒有充分體現(xiàn)出農(nóng)業(yè)類大學的辦學特色和資源與環(huán)境學院的學科優(yōu)勢。如今高校競爭激烈，特別是在招生環(huán)節(jié)和就業(yè)方面，一所農(nóng)業(yè)類大學要想吸引更多的優(yōu)秀學生進來，必須要有自己的辦學特色、專業(yè)特色和課程特色。我校資源與環(huán)境學院是從土壤化學、植物營養(yǎng)起家，又在城鄉(xiāng)規(guī)劃、國土規(guī)劃和土地資源管理等方面具有較大優(yōu)勢，但在GIS 教學及實驗中沒能把這些特長凸顯出來，使得課程特色不夠明顯。

（四）知識點多、課程時數(shù)有限

由于本課程具有多學科交叉與多技術(shù)手段集成的特點, 使得課程包含信息量大，需要對相關(guān)知識相關(guān)技能綜合運用。MapGIS 與制圖課程開在大學三年級第二學期，學生雖然在先修課程中有過訓練，但知識點多是零散的，而且每個知識點記得不牢固，因此在本課程的實踐中經(jīng)常會因為一個小的知識點而影響正常的進度。另外，課程授課時數(shù)有限，既要講授基本的操作，又要完成實驗，有些點只能一帶而過，導(dǎo)致很多知識點的講授缺乏深度和廣度。

（五）考核方式過于簡單

該課程需要理論知識支撐，同時具有很強的實踐性，而以前的考核方式只從出勤以及最終內(nèi)容完成情況考查，對實驗過程、中間環(huán)節(jié)考慮較少，所以很難衡量一個學生的實際綜合能力。另外，以前的考核方式對學生的成績分析不是一個動態(tài)結(jié)果，不能很好地反映學生在整個過程中的變化，不便于老師對學生在實驗過程中出現(xiàn)的問題給予及時指導(dǎo)。

從以上MapGIS 與制圖課程特點及現(xiàn)狀可以看到，現(xiàn)有的模式急需改進，特別是國內(nèi)外興起的翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式，完全可以把GIS專業(yè)認證的要求貫穿于教學環(huán)節(jié)當中，為當前問題的解決提供有效、可行的路徑。

三、融合翻轉(zhuǎn)課堂的MapGIS 與制圖課程教學模式設(shè)計

本次課程改革是在嚴格遵循OBE教育理念和充分發(fā)揮翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢情況下，把教學過程分為三個部分：一是提前預(yù)習，利用甘肅農(nóng)業(yè)大學在線教育平臺自主學習（見圖1）；二是課堂學習，基于OBE 理念，以問題為導(dǎo)向，培育一個適合學生獨立思考、協(xié)作學習的學習環(huán)境，構(gòu)建一個以學生為主體，在教師的指導(dǎo)下能進行自主的交互式的學習氛圍；三是課后復(fù)習，溫故而知新，夯實基礎(chǔ)，并安排下一堂課的學習內(nèi)容（其模式見圖2）①參見施曉秋，徐贏穎：《工程教育認證與產(chǎn)教融合共同驅(qū)動的人才培養(yǎng)體系建設(shè)》，《高等工程教育研究》2019年第2期。②參見李雪艷，戴路，劉文財：《以O(shè)BE 理念和翻轉(zhuǎn)課堂為導(dǎo)向的應(yīng)用型課程建設(shè)》，《專業(yè)與課程建設(shè)》2021年第2期。。

圖1 甘肅農(nóng)業(yè)大學在線教育綜合平臺

圖2 基于OBE理念與翻轉(zhuǎn)課堂的MapGIS與制圖課程教學模式

（一）課前預(yù)習，穩(wěn)固基礎(chǔ)

甘肅農(nóng)業(yè)大學在線教育平臺(以下簡稱校線平臺)面對全校師生提供了豐富的教學資源，為教學可持續(xù)的改進提供了有力保障，為學生能力的評價和學習效果的客觀評判提供了技術(shù)支撐。2019年5月學校批準了本課程團隊申請的混合課程建設(shè)項目；2020 年10 月底完成了基本的教學資料，包括視頻的錄制，教學課件編寫；2021 年4 月初完成并上傳了課程說明、教學大綱、微視頻、教學課件及考核辦法，所有教學內(nèi)容完全對學生開放。

通過課程建設(shè)，校線平臺包含了所有跟該課程相關(guān)的學習資源，這樣學生可根據(jù)自己的實際情況，選擇時間自主學習，而且在內(nèi)容的安排上也體現(xiàn)出了資源與環(huán)境學院的一些特色。根據(jù)校線平臺統(tǒng)計，學生比較喜歡瀏覽跟軟件操作相關(guān)的視頻，而且學生喜歡觀看時間不超過10 分鐘的微視頻，所以微視頻對翻轉(zhuǎn)課堂的開展起了相當大的作用，學生可以使用手機隨時隨地進行學習，大大提高了學生的學習效率。對一些解決不了的難點問題，學生可以反復(fù)學習，隨時可與老師進行交流；老師可以發(fā)現(xiàn)普遍性問題，在課堂進行針對性分析。對于個別學生提出的問題，可進行單獨指導(dǎo)，讓學生自行解決。研究發(fā)現(xiàn)只有在課前做好充分的預(yù)習，才能跟上課堂上的節(jié)奏，保證好的學習效果，完成課堂教學的任務(wù)。

（二）課堂學習

在OBE理念指導(dǎo)下，融入翻轉(zhuǎn)課堂，以學生為中心，充分發(fā)揮老師的指導(dǎo)作用，學生和老師協(xié)同作戰(zhàn)，如何把理論知識迅速運用到實際處理地理信息問題的這一過程大大縮短。在此，老師的指導(dǎo)作用就得以充分體現(xiàn)出來，老師要通過學生在課前觀看視頻的效果進行評估，采取相對應(yīng)的措施，組織學生交流分享學習體會，把握其中的難點，解決學習過程中遇到的問題。經(jīng)過了提前預(yù)習，加上課中現(xiàn)場演示等環(huán)節(jié)，學生能夠更加牢固地掌握地理信息處理方法。課堂是整個教學環(huán)節(jié)中很重要的一環(huán)，也是學生消化知識的最好時機，如何充分利用課堂這短短幾十分鐘時間，這就要求老師要下大力氣，設(shè)計好課堂活動的每一個細節(jié)，充分發(fā)揮學生的能動性，提高學生運用知識解決問題的能力。老師可以根據(jù)教學內(nèi)容，提煉出一些有挑戰(zhàn)性和研究價值的問題，先讓學生分組討論，老師可以自由參與其中，指導(dǎo)學生怎樣才能理論與實際結(jié)合起來，怎樣才能把握住問題的重點，然后讓每一組推選出一名代表，面向全班陳述自己小組的觀點，形成一種具有競爭性的討論式課堂，以多種形式來展示各自的成果，既有協(xié)作又有競爭。最后，老師通過各組討論、匯報的情況及整個教學活動過程中出現(xiàn)的問題進行總結(jié)。

（三）課后能力鞏固

OBE的理念對學生來說，就是要重點培養(yǎng)學生學習能力以及有什么樣的學習效果，而對于翻轉(zhuǎn)課堂而言，學習效果是其評價的重要內(nèi)容。MapGIS 與制圖課程改變了傳統(tǒng)的考核方式，不僅注重課堂環(huán)節(jié)，而且對課后環(huán)節(jié)更加重視。課后要求學生多思考、多練習，明白為什么要這么做，這樣才能牢固掌握所學的知識，才能提高自己的動手能力，發(fā)現(xiàn)其規(guī)律性，找到地理數(shù)據(jù)處理的方法和路徑。

課后鞏固環(huán)節(jié)實際包括了兩個方面：一方面是學生，另外一方面對老師也有同樣的要求。通過課堂教學活動，老師在課后也要認真反思，對課堂活動中的環(huán)節(jié)有什么紕漏，哪些地方還需要進一步的完善，整個課堂設(shè)計有什么不妥，重點和難點問題提煉得到位不到位，解決問題的效果好不好，這一系列的問題都要進行深入思考，不斷地改進翻轉(zhuǎn)課堂教學方法，及時優(yōu)化下一步的教學活動。

（四）改革考核方式

針對以前考核方式單一的問題，依據(jù)OBE理念的要求，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢，把過程評價納入其中，構(gòu)建一個以過程性考核為主的評價體系①參見蘆守平，國強，刁鳴：《正確樹立科技“創(chuàng)新”理念培養(yǎng)學生綜合能力》，《實驗室研究與探索》2015年第2期。?？己嗽u價指標包括小測評價、實踐過程評價和期末綜合評價，所占比例分別為15%、40%和45%。實踐過程評價精選了3 個單獨的知識模塊，包括地圖的誤差校正、投影變換、拓撲造區(qū)。期末綜合評價是對整體完成情況的評測，內(nèi)容包括錯誤率、完整性、成果表現(xiàn)力等方面。

四、教學模式應(yīng)用效果分析

（一）我校GIS 專業(yè)因疫情及其他因素的影響，2020 年MapGIS 與制圖課程沒能開展，從2021 年開始，開展了首輪課程教學模式試點，通過與近四年課程成績進行了縱向比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過混合式課程實踐，班級成績明顯普遍提高（見表1）。

表1 2018、2019、2021學年地理信息科學專業(yè)成績統(tǒng)計

（二）校線平臺數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果。以2020－2021學年第二學期為例，利用校線平臺統(tǒng)計功能，反映了全班55 名學生瀏覽課程的次數(shù)、單元測試、作業(yè)完成情況、視頻觀看時長等信息。從中可以看出全班86.9%的學生花費了大量時間參與平臺學習，只有個別學生花的時間較少，沒有完整的觀看完視頻，這充分反映出學生不管是課前還是課后的自主學習行為表現(xiàn)良好。

我校2018 級地理信息科學專業(yè)進行了首次改革實踐，參與學生55 人，跟往年相比，教學效果取得了良好成績。教學模式的改變，使得學生自主學習熱情得到了激發(fā)，學習興趣高漲，甚至能主動利用課余時間，借助校線平臺及其他網(wǎng)絡(luò)平臺查找有關(guān)資料，動手能力極大增強。

困擾了我們多少年的問題，比如：我們的實驗想達到什么效果、如何取得這些效果、怎樣才能使學生獲得這些成果、如何考核學生是否已經(jīng)取得了這些效果等問題，在OBE理念指引下，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)平臺優(yōu)勢，融合翻轉(zhuǎn)課堂等教學手段，使得這些問題得以解決。通過本課程的學習，讓學生了解了目前我國地理信息科學關(guān)注的主要研究方向和應(yīng)用領(lǐng)域都有哪些，增強了學生持之以恒、相互協(xié)作的精神，提高了學生專業(yè)素質(zhì)和專業(yè)修養(yǎng)的品質(zhì)。