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，也就是學生的學習成效。傳統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了對學生知識、能力、素質方面的綜合要求。而傳統的以教師為中心的教學模式較難實現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的數據、信息和類型；②學生能應用GIS數據分析、解釋不同區域的地理現象；③學生能界定哪些專業問題應該使用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問題，并能與非專業人員進行溝通；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，并通過強化作業反饋環節實現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，相互銜接的環節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）課堂教學環節。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節。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，教師進行適當的說明，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現解決問題的途徑。（4）借助網絡對學生作業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現自己的優勢和不足，發展自己的優勢，改進自己的不足。

1.學習任務設計。學習任務的設計，強調體現原理、循序漸進、難度遞增、鍛煉能力的原則。以作業的形式提供給學生系列難度遞增、兼顧不同專業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相關的專業問題。同時課堂指導也要注意趣味性，通過制造懸念激發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，激發與培養學生對GIS理論的學習和軟件的應用能力，也培養了學生自主學習、不畏困難、團隊合作的能力，進而顯著提高了學習效果。

3.作業點評與及時反饋。首先給學生提供作業的模板，說明作業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。而學生在規定時間內通過E-mail提交作業，教師需要及時反饋，為了發揮作業的反饋功能，教師對每一份作業都要進行詳細的點評。作業反饋一般包括三部分內容：第一，學生在作業中的亮點及表現出來的進步。學生希望得到教師的鼓勵，因此教師應該善于發現并肯定學生的進步，教師的鼓勵和欣賞能大大激發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，學生在作業中的不足，指出作業的錯誤和不足之處。第三，針對第二點的不足提出改進的方法和建議。鼓勵學生根據老師的點評修改作業，可修改后重新提交，或就不同的理解與老師進一步溝通。

實際上這個反饋環節主要為了實現以下幾個目的：（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，通過專業問題進行引導，特別是教師在作業中指出每個學生存在的特定問題，具有針對性，學生可據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。就作業中的問題進行溝通，為師生提供了共同的話題，而反饋環節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中有獨到見解成為同學學習的榜樣，優秀作業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，達到基本作業要求相對容易，而成為優秀作業也并非遙不可及，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。共發放問卷112份，回收有效問卷109份。

對學生知識基礎的調查發現，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，激發了對GIS軟件的興趣，以后會繼續花時間學習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，也比較好地實現了課程的預期目標，教學效果良好。特別是基于GIS的專業問題，樹立學生階段性的學習目標；又通過作業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，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。由于每次作業的問題都在實際應用及專業視角上有所側重，可以分階段訓練與提升學生在GIS軟件應用及地理專業思維方面的能力。

四、教學反思與探討

根據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完成思路指導這三個方面進行協調和教學配合。

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，并強化作業反饋以實現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：

[1]徐愛農.成效為本法在高校課程教學中的應用[J].教育教學論壇，2015，（3）：207-209.

[2]湯國安，趙牡丹，楊昕，周毅.地理信息系統[M].第二版.北京：科學出版社，2010.

[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.