线上线下混合式“GIS原理”教学探索与实践

［摘 要］ 以高校教育教学改革意见为指导，针对测绘工程专业“GIS原理”必修课程现存的教学手段单一问题，依托互联网教育平台，设计提出了“GIS原理”课程线上线下混合式教学改革方案以及多元化的考评方式，并对改革方案进行了实践与探索。结果表明：该课程利用混合式教学方式后，有效调动了学生自主学习的积极性，提高了师生之间的互动性，学生的学习方式由被动转变为主动，取得了较好的教学效果。

［关键词］ GIS原理；教学改革；线上线下；混合式教学；多元考评

［基金项目］ 2022年度贵州大学教学内容和课程体系改革项目“新工科背景下‘GIS原理’课带实验与理论知识互促进教学研究”（XJG2022009）；2021年度国家级一流本科专业建设点“测绘工程国家级一流专业”

［作者简介］ 张春亢（1984—），男，河南周口人，博士，贵州大学矿业学院副教授，硕士生导师，主要从事GIS建模与应用研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）28-0121-04 ［收稿日期］ 2023-06-16

高校教育的核心任务是提高人才培育质量，为社会培育建设型、创新型人才，教育教学改革是高校顺应新时代社会发展的必行之路。2016年6月，《教育部关于中央部门所属高校深化教育教学改革的指导意见》指出，要推动大规模在线开放课程共享、不同类型高校小规模定制在线课程应用、校内校际线上线下混合式教学，推进以学生为中心的教与学方式变革。在信息高速化时代，顺应“互联网+教育”变革是教育教学的发展趋势，是打破传统课堂以教师讲授为主的教学模式，也是高等教育教学改革的创新型实践产物。改革后的“线上+线下”混合教学方法，将教学模式重心转向以学生自主学习为主，以教师讲解为辅。学生自主讨论和多元化考核方式能进一步培养学生的自主学习和创新能力，提高教学质量和学习效率。

“地理信息系统（geographic information system，GIS）原理”是测绘工程本科专业的一门必修核心课程，是集地图学、测绘学、空间信息和计算机科学于一体而兴起的新兴学科，是旨在将传统的人工测绘转变为现代化、信息化、高效化测绘，以实现测绘行业数字信息化发展，迎合经济社会高速发展而开设的一门重要课程。作为一门学科交叉性较强的科目，讲授教师要随时掌握知识的实时化更新。为积极响应教育部启动的课程“双万计划”，适应新一代“00”后大学生的学习个性［1］，如何切实高效地对“GIS原理”课程运用“线上+线下”混合式教学是本文研究的重点。

一、“GIS原理”传统教学存在的问题与分析

（一）传统教学方式的弊端

“应试教育”作为目前主要的教学模式，一些教师、家长、学生形成了“为了考试而学习”的观念，直接指导了教师教学方法与教学内容的选择，使一些学生的学习目的不完全正确［2］。传统的课堂以教师讲授为主，授课过程缺乏与学生的课堂互动，限制了学生的课堂参与度和表达自我观点的机会［3］。在有限的教学时长中，要向学生传输大量的教学知识，难免会缺乏课堂的趣味性。课下授课教师批改作业时，很难针对作业中每名学生存在的问题进行一一讲解，易使学生在期末考试中遇到相关类似题目，仍会不可避免地出错。

为了方便教学，“GIS原理”教材的撰写和线下授课都采用了分章节的形式，学生在阅读、理解和记忆这些课程内容时也会分章节进行。然而，“GIS原理”的各章节知识是统一的整体，各章节不是割裂的。目前仅采用线下教学方式，无法实现对各章节知识点的融会贯通。例如，“空间插值”这一重要知识点，涉及第二章《地理空间数学基础》的“数学基础变换”、第六章《空间数据采集与处理》的“数据结构变换”、第八章《DEM与数字地形分析》的“DEM内插方法”、第九章《GIS空间统计分析》的“空间数据内插”等内容，由于学生的知识储备有限，不能将这些内容与“空间插值”这一知识点相联系，难以形成知识体系。且在传统教育模式下，“GIS原理”传统教学往往出现实验教学与理论知识相分离的现象，使得很多学生在学习过程中难以联系理论知识与实际操作。

（二）线下和线上教学的特点分析

线下教学作为传统的授课方式，将学生集中在同一空间中进行统一学习，可以有效起到监督作用，提高学习效率。教师可以通过线下教学更好地进行教学环节的引导、重点知识的讲解，引导学生思考并解决实践中遇到的问题。此外，学生之间在线下更容易进行交流、相互启发。因此，线下教学有着不可替代的优势。

线上教学是一种新型教学模式，依托互联网教育平台而发展。随着互联网信息共享平台越来越便捷，各种平台的教育信息共享功能愈发完善，包括课程直播、录课共享、回放、线上签到、测试、作业提交、小组讨论等，同时方便授课教师通过平台对每名学生的作业和测试情况进行一一点评和分析，更好地实现个性化教学。线上平台具备强大的数据统计功能，从课堂的实时数据统计到课后客观的数据分析，都对教师组织教学活动具有参考价值［4］。在疫情防控期间，通过线上平台进行授课，极大推动了教学进展；在正常教学环境下，通过线上平台可进行课前导学、自由讨论、课后测评等环节，为传统课堂教学奠定前期基础和后期保障。

“GIS原理”是一门理论知识与实践操作紧密结合的课程，将线上教学与线下教学的优势贯穿其中，有助于提升教学质量。针对传统“GIS原理”教学存在的问题，参照《教育部关于深化本科教育教学改革 全面提高人才培养质量的意见》，开展“互联网+教育”，探索智能教育新形态亟须进行。积极有效地开展“线上+线下”混合式教学，有助于培养学生的自主学习能力、思考能力和创新能力。同时在线上，教师可以提供“GIS原理”各章节内容的知识图谱，帮助学生理解并融会贯通各个知识点。

二、线上线下混合式教学改革方案设计

本文所设计的线上线下混合式教育改革方案，在以OBE（outcome-based education）理念为依托，以学生为本的核心教学育人理念的基础上，倡导自主、合作与探究的学习方式。教学改革方案设计如图1所示。

（一）线上教学设计

利用互联网教育共享平台，以课本教学内容为核心，在学习通建立本门课程的教学资源共享，方便学生进行提前预习。设立学习交流专区，便于学生之间进行小组讨论和交流，并向教师提问疑难困惑。借助平台布置课后作业和测评，教师须通过平台进行数据分析，了解学生对知识点的掌握情况，并及时讲解易错点和难点。根据教学情况，对教学内容和资源配置进行合理调整，形成可持续性的改进教学方案。

知识图谱（knowledge graph）是一种知识域可视化的映射地图，以构建知识及其之间的相互联系。对于章节化的现有教材与教学内容，学生可借助网上现有的各高校或企业构建上传的知识图谱，如浙江大学和阿里云教育发布的阿里云高等教育场景下的智慧教学产品——数字知识平台，帮助学生课后理解并融会贯通各个知识点。

（二）线下教学设计

在线下课堂教学中，须转变传统课堂单一的教学方式，实现案例与项目化理论教学，并进行小组讨论与翻转课堂，以培养学生的自主思考能力。授课教师对学生的观点进行总结、补充，最后进行系统完整的讲解，并将思政内容融入以空间数据为主线的数据表达、模型、获取、处理、建库、空间分析、制图和应用等教学内容中［5］。

作为一门实践操作性较强的课程，目前的上机实验教学方式主要为“演示+实验作业”的形式［6］。该教学方式使学生失去了学习思考的主动性、探索性和积极性，同时，由于ArcGIS等地理信息软件功能十分复杂，该教学方法很难让学生完全掌握ArcGIS软件功能。因此，须改变现有“教师演示、学生模仿”的实验教学模式，形成“教师引导、学生思考与探索”的实验教学模式，将理论知识转变为实操能力，提高学生的动手能力。

三、线上线下混合式教学方案的实践效果

（一）考评方式

线上线下混合式教学同时具备线上教学和线下教学的优势，但其教学效果难以评估［7］。合理的考核方式应结合课程特点和学生自身情况，采用不同的考核方式，以启发学生的创新思维、丰富学生的想象力和创造力［8］。

线下线上混合教学最终是为了培养学生对知识的深度理解并提高其实践能力。因此，在对学生进行考评时，应将线下考核主要作为结果性考核方式，而线上考核主要作为过程性考核方式，以综合评判学生对专业理论知识的掌握情况，掌握学生的学习态度、动手实践能力。通过线上线下混合式教学方案改革，建立严格高效的成绩考评方式，结合互联网教育平台的课前导学、课后测试、线下实际上机操作与期末考试成绩，形成多元化的考评方式。

考评总成绩按百分制计算，注重全面多样化的考评原则，其中线上考核占40%，线下考核占60%。线上考核环节主要包括课前导学、讨论发言、课后作业和测评，该项成绩由互联网教育平台自动统计形成，各项数据公开显示。线下考核主要由上机操作实验和期末试卷成绩组成，以此达到以考促学的作用。其中，上机实验要求学生在课程规定的时间内完成实验，并提交相关的实验报告。期末书面考试用于考核学生综合利用理论知识解决实际复杂测绘地理信息工程问题的能力。

（二）改革后的实践效果

“GIS原理”课程通过线上线下混合式教学改革后，教学成效改善明显。从教学方式上看，结合“互联网+”翻转课堂有效改善了传统教学模式的单一化，更好地融入了课程思政建设理念。从课堂反馈来看，改革后的教学方式，充分体现了以学生为本的原则，进一步带动了学生自主学习的积极性，激发了学生的探索兴趣。从成绩考核结果来看，参与混合式教学班级的成绩及格率明显优于传统教学班级，取得的成绩明显提升，最终成绩构成具有多元性，更加公平合理。从反馈意见来看，改革后的教学方式受到了学生的好评。

结语

“GIS原理”是一门综合性和实践性较强的课程，也是测绘工程专业的核心课程。学生通过该课程理论知识的学习和实践操作，可提高掌握解决实际地理信息工程问题的能力。在教学过程中，结合测绘类专业培养目标，贯彻以学生为本的理念，提出了线上线下混合式教学方案，优化了课时安排，扩展了教学内容，加强了实践操作，提升了学习趣味性，并构建了多元化考核方式。通过不断完善和改革，“GIS原理”课程的教学过程得到了改进，有效提升了学生的能力，更有利于培养符合社会发展需求的复合型人才。

参考文献

［1］王梅，窦明.线上线下混合式教学模式在水环境保护课程中的应用研究［J］.杨凌职业技术学院学报，2023，22（1）：82-85.

［2］刘小春，李响，张江水.地理信息系统课程教学实践方法改革［J］.信息与电脑（理论版），2015（21）：175-176.

［3］王秀梅.ArcGIS软件平台下地理信息系统课程实验教学改革研究［J］.教育教学论坛，2018（27）：269-270.

［4］王晓莉，陈分雄.线上线下混合式教学柔性实施策略研究：以“数字信号处理”课程为例［J］.教育教学论坛，2022（49）：128-131.

［5］徐敬海，董有福，张云鹏，等.线上线下混合的地理信息系统原理课程教学改革探索与实践［J］.测绘通报，2022（S1）：88-93.

［6］刘丙新，李颖，刘鹏，等.GIS实习课程思政改革探索与实践［J］.高教学刊，2022，8（25）：89-92.

［7］楚岩枫，张惠杰，朱天聪.线上线下混合式教学模式的教学效果评价研究［J］.教育观察，2023，12（5）：43-47.

［8］刘淑贤，聂轶苗，王玲.双一流背景下地方高校工科类研究生课程改革与实践：以“矿物材料学”“现代矿产资源经济学”“矿产资源综合利用”为例［J］.科技风，2023（7）：101-103.