張新長 阮永儉

摘 要：隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展和移動互聯(lián)網(wǎng)的普及化，傳統(tǒng)的以書籍為載體的高等教育地理信息類課程教材已經(jīng)滿足不了在校大學生和社會公眾對于了解和掌握知識的需求，而且在校大學生對知識獲取的路徑也日趨多樣化，急需新形式的教材與教學模式讓知識更加流暢的傳遞。故本文將地理信息類課程教材結(jié)合移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在教材與教學模式中添加慕課（Massive Open Online Courses，MOOC）新元素，探討信息時代的中國地理信息類高等教育教材改革與教學模式創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：教材改革；慕課（MOOC）；教學模式創(chuàng)新；地理信息教材

一、引言

改革開放以來，我國高等教育事業(yè)獲得長足發(fā)展，取得令人矚目的成績，初步形成了適應國民經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展需要的多種層次、多種形式、學科門類基本齊全的社會主義高等教育體系，為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)了大批高級專門人才，在國家經(jīng)濟建設(shè)、科技進步和社會發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。然而隨著網(wǎng)絡(luò)化、信息化以及學生知識需求多樣化的發(fā)展，以文字（包括書籍和電子書）為中心的教材以及以文字內(nèi)容為綱領(lǐng)的傳統(tǒng)課堂教學模式已經(jīng)很難適應時代發(fā)展與教育教學需求[1]。

某種意義上說，文字不是一種優(yōu)質(zhì)的信息傳遞載體，所謂“一千個讀者，就有一千個哈姆雷特”，這給知識經(jīng)驗的傳遞增加了額外的障礙[2]。特別是像地理信息類課程融合了計算機、測繪學、地理學、空間信息技術(shù)等多學科知識，其知識面廣，涉及較多的專業(yè)學科[3]，用有限的文字篇幅難以將知識內(nèi)容一一清楚表述。同時由于教材的限制，導致課堂的傳統(tǒng)的教學模式存在很大不足，其主要表現(xiàn)為：（1）傳

統(tǒng)教學模式屬于“講解—接受型”，課堂上較多的情況是老師按照其對文字教材的理解向?qū)W生傳遞相關(guān)專業(yè)的經(jīng)驗知識。這是一種單向信息流傳遞方式，作為教學信息主動發(fā)出者的教師與被動接受者的學生之間少有雙向的信息交流。（2）缺乏通識性與專業(yè)性的教學平衡。如目前國內(nèi)高校的地理信息類課程主要針對測繪學、地理學等少數(shù)專業(yè)學生開設(shè)，課程內(nèi)容專業(yè)性很強，對非專業(yè)人士來講門檻過高。因此，如何平衡地理信息類課程教學的通識性與專業(yè)性是地理信息教學與教材改革需要解決的一個重要問題。

近年來，網(wǎng)絡(luò)在線視頻課程的興起為我國高等教育的發(fā)展提供了新的元素，引發(fā)了高等教育在教材以及教學模式上的深刻變革[4-6]，大大豐富了教學內(nèi)容并提高了教學質(zhì)量。網(wǎng)絡(luò)在線視頻課程可以制作比單一文字載體更豐富的數(shù)字視頻教材，可以更加精準地向?qū)W生傳遞知識經(jīng)驗，而且其教學資源豐富、教學模式自主性強、師生交流互動頻繁的優(yōu)點得到了高等教育界的廣泛關(guān)注。其中大規(guī)模在線開放課程（MOOC，又稱慕課）的出現(xiàn)為在線課程注入了新的活力。慕課是以降低教育成本、促進教育公平、提升教育質(zhì)量、服務(wù)終身學習為理念的開放課程建設(shè)模式，我們根據(jù)慕課的特點，將其引入“地理信息系統(tǒng)概論”與“數(shù)字城市”課程的教材改革以及新型的教學模式研究中。通過在線課程提供完整的數(shù)字視頻教材講解并提供配套書籍（電子書）、習題等課程教材資料，還據(jù)此研究新的教學模式，建立學習討論區(qū)，實現(xiàn)師生之間、學生之間的靈活交流互動，從而使教學資源共享，空間上不限于教室、時間上不限于傳統(tǒng)的上課時間，為我國高等教育在信息化時代的教材與教學模式改革提供經(jīng)驗與先例。

二、教材慕課化改革與實施

“教材慕課化”是指根據(jù)教學大綱將教學內(nèi)容完整地、成體系地制作成在線教學講解的視頻，成為一種動態(tài)的教材，并以視頻教材為主，其他相關(guān)的PPT、書籍（電子書）、課后習題、實習、課后測試等為輔。而教學模式創(chuàng)新研究則是為了探討如何在教材慕課化后取得更好教學效果的配套教學模式，包括學習互動設(shè)計、課程管理等方面內(nèi)容。

廣州大學、中山大學目前使用與地理信息科學教學有關(guān)的慕課化教材已依托“愛課程”網(wǎng)站上線，其中包括國家精品視頻公開課“數(shù)字城市”和國家精品在線開放課程“地理信息系統(tǒng)概論”。

1.慕課化教材設(shè)計與制作

根據(jù)預先設(shè)計好的教材編寫大綱，分別對“數(shù)字城市”與“地理信息系統(tǒng)概論”兩門課程教材進行慕課化改革。

其中國家精品視頻公開課“數(shù)字城市”主要圍繞數(shù)字城市這一核心概念，以案例驅(qū)動的方式，探討數(shù)字城市的概念、特征、建設(shè)內(nèi)容及未來發(fā)展。課程定位是面向社會大眾，具有科普教育的特征，實現(xiàn)課堂授課科學性與通俗性的平衡。首先對空間信息技術(shù)、虛擬現(xiàn)實等數(shù)字城市建設(shè)的支撐技術(shù)進行深入淺出的講解。其次結(jié)合應用實踐，重點介紹數(shù)字城市地理空間框架與公共服務(wù)平臺建設(shè)。在數(shù)字城市的視野下，探討了城市的網(wǎng)絡(luò)化管理、空間綜合人文學與社會學的研究。最后，以新興的云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為切入點，展望數(shù)字城市未來的發(fā)展方向——智慧城市。該課程包括8講視頻，每講約45分鐘。

由于地理信息科學教學中實踐操作內(nèi)容對于初學者過于復雜而需要逐步指導，中國大學MOOC“地理信息系統(tǒng)概論”課程內(nèi)容設(shè)計分為兩個部分：理論課程與實踐課程。理論課程內(nèi)容以地理信息的處理為主線，系統(tǒng)地介紹空間參考系統(tǒng)、空間數(shù)據(jù)組成與特征、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量與不確定性、數(shù)字化技術(shù)與專題制圖、空間數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)GIS、空間分析以及GIS軟件工程等基礎(chǔ)理論知識與方法。同時，結(jié)合最新的技術(shù)發(fā)展特點與實踐案例，展現(xiàn)“GIS技術(shù)方法”在不同領(lǐng)域的應用前景與方向，以達到學以致用的目的，為后續(xù)的專業(yè)學習奠定堅實的基礎(chǔ)。該課程包括42節(jié)視頻，每節(jié)約25分鐘。實踐課程則針對學習內(nèi)容重點難點的相關(guān)實驗操作過程進行詳細介紹，該課程學習基于ArcGis Online平臺，共12節(jié)視頻，每節(jié)約25分鐘?！暗乩硇畔⑾到y(tǒng)概論”MOOC課程每節(jié)視頻由學校網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)中心專業(yè)團隊精心拍攝制作，為該課程順利上線提供了質(zhì)量保障。

2.其他配套教材學習資源

其他教材學習資源包括兩個部分：靜態(tài)教材學習資源和動態(tài)教材學習資源。靜態(tài)教材學習資源包括配套教材、網(wǎng)頁課程介紹、教學大綱、教學課件等。教學團隊針對這兩門建設(shè)課程編著了配套教材，即《數(shù)字城市》和《地理信息系統(tǒng)概論》（上、下冊）。網(wǎng)頁課程介紹（視頻）和教材大綱能夠使初學者對課程有初步的了解，并在學習的過程中從總體上把握學習內(nèi)容。

動態(tài)教材學習資源的建設(shè)包括：（1）教學課件，隨著學習的進行漸進投放。（2）在線測驗，包括選擇題和問答題兩種類型試題。每講學習完后，學生即可測驗所學的知識，測驗試題從題庫中隨機選擇，測驗結(jié)果由系統(tǒng)自動評分。

（3）其他動態(tài)教材學習資源，包括有關(guān)學習事項的課程通知、在線答疑討論，對存在的疑問快速提示和解答。

三、基于教材慕課化的教學模式創(chuàng)新

結(jié)合傳統(tǒng)面授課程與慕課模式的優(yōu)點，課程采取線上學習線下互動的混合模式對“地理信息系統(tǒng)概論”課程進行了在線開放課程改革，新型的教學模式設(shè)計如下圖所示。線上學習主要是學生根據(jù)課程提供的教學講解視頻教材、電子版文字教材、課程PPT、在線測驗等學習資源進行自主學習。線下同步則對線上課程的學習難點重點、關(guān)鍵操作進行面授課程講解，并對學生線上學習遇到的問題進行解答。

1.形成“雙線”互動一體化的教學模式

發(fā)展線上學習、線下同步的“雙線”教學模式。利用互聯(lián)網(wǎng)多媒體技術(shù)，學生可以自主選擇時間和地點，進行線上的地理信息精品課程學習。借助傳統(tǒng)線下課程，教師同步講解重點難點，引導學生深入學習和實踐。“雙線”教學給學生提供了預習、學習、思考、討論、復習的綜合平臺。

發(fā)展交互式、協(xié)同式的“互動”教學模式。以“慕課”為平臺，結(jié)合地理信息科學的專業(yè)特色，借助多媒體與超媒體技術(shù)，通過課堂和在線多渠道的互動討論，實現(xiàn)學生和授課教師的交互、學生和學生的協(xié)同，改變了“單頻道”灌輸?shù)膫鹘y(tǒng)教學模式，調(diào)動了學生自主學習的積極性，發(fā)展學生的創(chuàng)新能力。

實現(xiàn)“教學、實踐、考核”的一體化。教學注重理論知識的講解和傳授，實踐注重地理信息系統(tǒng)的軟件操作，而考核則結(jié)合網(wǎng)絡(luò)教學、平時測驗、課堂討論、實習作業(yè)、期末考試等多種形式，循序漸進地檢查學生學習情況，有效避免了“講授、作業(yè)、考試”三部曲下的突擊式學習。

2.實現(xiàn)通識性與專業(yè)性的教學平衡

“雙線”模式下的課程同時面向社會大眾和高校學生，兼具通識科普教育和專業(yè)高等教育的特征。在課程建設(shè)方面，線上課程側(cè)重從通識教學的角度，以大眾語言和大量案例，講解地理信息領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展和行業(yè)應用，輔以網(wǎng)絡(luò)在線討論的形式進行互動式學習；而線下課程側(cè)重從專業(yè)教學的角度，聯(lián)系基礎(chǔ)理論和實踐應用，圍繞課程的重點難點開展補充講解，輔以課堂互動的方式進行引導學習、協(xié)同式學習，從而實現(xiàn)通識性與專業(yè)性的教學平衡。

3.探索信息時代下優(yōu)質(zhì)教材整合改革和傳播模式

在互聯(lián)網(wǎng)大環(huán)境下，依托教育部和財政部共建的“愛課程”高等教育課程資源共享平臺，建設(shè)了“數(shù)字城市”國家精品視頻公開課和“地理信息系統(tǒng)概論”國家精品在線開放課程。在講授專業(yè)課程和普及科學知識的同時，將大量領(lǐng)域相關(guān)的優(yōu)質(zhì)教學資源整合成相關(guān)教材掛接在網(wǎng)站上，方便高校學生和社會大眾更好地學習地理信息科學知識，探索了如何在水平參差不齊的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下進行教材整合改革與廣泛傳播的路徑。

四、模式應用效果

1.教學質(zhì)量得到顯著提高

在教材慕課化與創(chuàng)新的教學模式下，學生可以借助互聯(lián)網(wǎng)和移動終端，隨時隨地自主學習，通過“雙線”模式，提高了學生學習效率，讓學生學到大量地理信息系統(tǒng)的相關(guān)軟件的操作、數(shù)據(jù)處理以及二次開發(fā)軟件應用實現(xiàn)等知識和技能。從2012年起，多次組織學生參加“ESRI杯中國大學生GIS軟件開發(fā)競賽”，迄今為止，獲得了一等獎2項、二等獎3項、優(yōu)勝獎5項的好成績；指導學生參加“珠網(wǎng)交通平臺”項目獲得“挑戰(zhàn)杯-創(chuàng)青春”廣東省大學生創(chuàng)業(yè)大賽金獎；指導的本科畢業(yè)論文獲得中山大學校級優(yōu)秀論文。

2.提高了教師的教學能力和水平

利用多媒體技術(shù)，融合“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，將教學資源整合成體系完整的教材在線共享，豐富教學內(nèi)容和獲取知識途徑，教師的角色變成了啟發(fā)者和引導者，從而也間接提高了教師的教學能力和水平。項目組教師及教學成果先后獲得了“廣東省特支計劃”教學名師、教育部“萬人計劃”教學名師候選人、第七屆廣東省教學成果獎二等獎和首屆中國地理信息教學成果特等獎等榮譽和獎項。

3.教材慕課化改革與教學模式創(chuàng)新得到廣泛應用

教材慕課化改革與教學模式創(chuàng)新后，國家精品視頻公開課“數(shù)字城市”和國家精品在線開放課程“地理信息系統(tǒng)概論”分別于2014年和2016年成為了中山大學核心通識課程。兩門課程改革后都廣泛使用了多媒體課件、投影和網(wǎng)絡(luò)教學手段等，應用效果與傳統(tǒng)教學模式相比有顯著提高。“數(shù)字城市”課程自從2012年11月在“愛課程”網(wǎng)站上線以來，已接近5萬人次撰寫評論，并超過了34萬人次學習。在“愛課程”網(wǎng)上全國992門國家精品視頻公開課中目前總排名第5位?！暗乩硇畔⑾到y(tǒng)概論”課程是在“愛課程”網(wǎng)站“中國大學MOOC”平臺上線的首批測繪地理信息領(lǐng)域的專業(yè)課程，2016年9月1日第一期開課上線選課人數(shù)突破了7 000人，2017年2月20日第二期開課選課人數(shù)突破11 000人，2018年3月1號第三期開課選課人數(shù)突破9 000人。該課程每日在線學習人數(shù)平均在200人以上，最高時學習人數(shù)超過1 000人，這是傳統(tǒng)教學模式下永遠無法達到的學生學習規(guī)模。

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[基金項目：教育部地理信息科學專業(yè)綜合改革試點項目，國家自然科學基金重點資助項目（41431178）]

[責任編輯：余大品]