MOOC地理信息科學專業相關課程評述

軒俊偉+++武紅旗++姜小三

【摘要】MOOC在全球范圍的快速發展，給高校傳統的教學方式帶來了沖擊和挑戰。如何利用MOOC提升自身素質和對傳統課堂教育進行改革，已成為每位高校教師應該思考的問題。本文首先回顧了全球MOOC的發展歷程及平臺現狀；然后以Coursera平臺為主，詳細介紹了MOOC平臺現有的GIS相關課程，包括加州大學戴維斯分校的GIS專項課程、斯坦福大學的全球衛星導航系統、賓夕法尼亞州立大學的地圖、地理空間革命和地理空間智能等課程；最后，簡單探討了MOOC課程和傳統GIS課堂教學想結合的混合式GIS教學模式。

【關鍵詞】 MOOC 地理信息科學 Coursera平臺

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）09-0138-02

一、全球MOOC的發展

MOOC是大規模在線開放課程（Massive Open Online Course）的簡稱，主要致力于通過網絡技術來實現無限制和公開的在線學習[1]。MOOC起源于2001年麻省理工學院發起的開放教育資源運動，是遠程教育的最新發展，2011年斯坦福大學開設了一門免費的網絡課程，吸引了全球十萬多人的注冊學習，引起了社會的廣泛關注[2-4]。

2012年是MOOC發展最為迅速的一年，紐約時報稱之為“MOOC之年”[5]。若干有著雄厚資金并且和全球頂尖大學合作的MOOC平臺開始出現。其中，Couresa、Udacity及Edx是全球范圍內最具影響力的三大MOOC平臺[6]。Coursera平臺由美國斯坦福大學兩名計算機科學教授創辦，是目前全球知名度也最高、用戶最多的課程平臺。匯集了包括耶魯大學，斯坦福大學在內100多所名校的MOOC課程，國內的北京大學、上海交通大學、復旦大學等高校也在Coursera平臺上發布課程。Coursera是一個比較綜合的平臺，涵蓋各種學科，主要以英文課程為主。2012年5月哈佛大學和麻省理工學院聯合創辦Edx平臺，超過70多家大學、非盈利機構及公司在Edx平臺上發布課程。截至2016年5月份，超過7百萬學生在線注冊學習了700多門課程。Udacity是一個私立教育組織，主要從事線上學習，Udacity網站于2012年2月推出，課堂涵蓋計算機科學、數學、物理學、統計學、心理學等，且以計算機課程為主。不過，Udacity也開始嘗試向職業教育培訓方向轉型發展，對課程的學習進行收費。

隨著美國高校主導參與的MOOC的蓬勃發展，世界其他國家和地區也開始自己的MOOC平臺建設。英國主導的首個MOOC平臺FutureLearn于2012年12月成立[7]。截止目前，共有83家英國和全球合作伙伴。不同于其它MOOC平臺，FutureLearn除了合作高校外，還包括了一些非大學合作伙伴，包括：大英博物館、英國文化協會、英國圖書館等眾多機構。Open Universities Australia （OUA）是位于澳大利亞的高等教育機構，其Open2Study在線平臺于2013年3月份正式上線，已有超過60萬的學生注冊學習。此外，還有法國的FUN平臺、西班牙的MIriadaX平臺、日本的Gacco平臺等，都各具特色。

在全球MOOC發展的浪潮中，我國高校和相關機構也積極展開在線教育的探索和實踐。2013年的早些時候，北京大學和清華大學宣布加入MOOC，成為國內率先試水的高校[8]，目前，我國MOOC平臺主要有學堂在線、中國大學MOOC和好大學在線等。2013年10月10日，具有中國特色的學堂在線MOOC平臺正式向全球發布。學堂在線是教育部在線教育研究中心的研究交流和成果應用平臺，致力于通過來自國內外一流名校開設的免費網絡學習課程，為公眾提供系統的高等教育，讓每一個中國人都有機會享受優質教育資源。通過和清華大學在線教育研究中心、以及國內外知名大學的緊密合作，學堂在線將不斷增加課程的種類和豐富程度。中國大學MOOC是由網易與高教社攜手于2014年推出的在線教育平臺，承接教育部國家精品開放課程任務，向大眾提供中國知名高校的MOOC課程。其宗旨是讓每一個有意愿提升自己的人都可以免費獲得更優質的高等教育。好大學在線（CNMOOC）由上海交通大學主導，是中國高水平大學慕課聯盟的官方網站。旨在通過交流、 研討、協商與協作等活動，建設具有中國特色的、高水平的大規模在線開放課程平臺，向成員單位內部和社會提供高質量的MOOC課程。其愿景是讓所有人，都能上最好的大學。

縱觀全球各國的 MOOC平臺，它們均提供學習課程的網絡平臺，全部教學資源，定期開課，按時布置作業和測驗，強化師生互動等。這些海量、優質的教學資源對我國開放課程建設具有參考意義，同時也可以成為高校教師進行自我學習和課程教學改革的重要途徑[9]。

二、MOOC 平臺GIS相關課程

GIS 作為對空間信息進行采集、存儲、管理、分析、可視化的技術和工具，已在各行各業中得到廣泛的應用。目前我國有 200 余所大專院校設立了 GIS 本科專業，在校學生上萬余人[10]。雖然，我國GIS本科教育得到了長足的發展，但相對于發達國家還存在較大的差距。MOOC平臺GIS相關課程的出現及發展，為我國GIS本科教育的發展帶來了機遇。

由于MOOC平臺上現在主要以公共課為主，GIS專業相關的課程并不多。通過檢索發現， Couresra上有GIS直接相關的專業課程數量最多，質量也最好。因此，本文以Coursera平臺為主，介紹該平臺上的GIS相關課程。

在Couresa平臺上，加州大學戴維斯分校于2016年推出GIS專項課程，該專項課程是全球MOOC上的首個GIS專項課程，包含“GIS基礎”，“GIS 數據格式、設計與評估”，“地理空間和環境分析”，“影像、建模及應用”4門課程和一個“地理空間分析畢業項目”。

通過該專項課程，學生將學習到怎樣分析空間數據、利用制圖技術對結果進行可視化、培養與GIS相關專業人員協作能力。在畢業項目中，將會利用空間數據的搜集、分析和空間分析技術，創建一個專家級的GIS畢業作品。該專項課程提供付費和免費兩種注冊學習機制，兩者區別在于是否最終可以獲得課程證書，如果不需獲得證書則免費注冊學習即可。endprint

下面將簡單介紹該專項課程中每門課的基本情況。“GIS基礎”（Fundamentals of GIS）是專項課程的第一門課程。本門課程共四周的學習時間，每周需要3-5個小時。課程內容主要基于ESRI公司的ArcGIS平臺學習ArcMap軟件的基本操作，包括：怎么安裝ArcMap軟件、空間數據的導入及基本操作、數字制圖和結果的共享。“GIS 數據格式、設計與評估”（GIS Data Formats，Design and Quality）是專項課程的第二門課程。本門課程共四周的學習時間，每周需要2-3個小時。課程內容主要進一步學習柵格和矢量兩種空間數據類型、結構、質量和存儲等，包括：空間數據模型和結構、創建矢量數據及基本操作、ArcGIS數據存儲機制、探索空間數據庫，并評價數據質量及不確定性。“地理空間和環境分析”（Geospatial and Environmental Analysis）是專項課程第三門課程。本門課程共四周的學習時間，每周需要3-4個小時。課程內容主要是將已經學習的GIS知識應用到地理空間分析中，重點關注于分析工具、3D數據、柵格數據處理、投影以及環境相關變量的分析等。本課程的學習將基于一個完整的項目，從投影開始、通過數據檢索、元數據管理、數據處理以及最終的分析產品，完成空間分析的完整流程的訓練。具體內容包括：ARCGIS工具箱的運用、柵格數據的操作、3D分析、投影及坐標系統的深入學習、數據的符號化等。“影像、建模及應用”（Imagery， Automation，and Applications）是專項課程的第四門課程。本門課程共四周的學習時間。課程內容主要利用已學到的知識完成技術性任務，比如柵格計算和適宜性分析等。具體內容包括：高級柵格分析、DEM分析、適宜性分析、水文分析、空間建模工具等。“畢業項目”（Capstone： Geospatial Analysis）中，學習者將獨立設計和完成一個基于GIS的完整分析項目。該項目可分為四個階段：項目計劃階段、分析階段、生產產品階段和最終展示階段。項目計劃階段，主要寫一個簡單的計劃，內容包括：項目描述、所需數據、時間安排、怎么完成項目等。分析階段，利用所學的方法構建一個實用模型對數據進行分析。生產產品階段，獲取并對其進行數據預處理，進而運行構建的模型得到初步結果。最終展示階段，生成具有吸引力的結果圖、數據及方法提交給指導者進行評價。

全球衛星導航系統（Global Positioning System，GPS）是GIS本科專業的必修課程。Coursera平臺上，全球頂尖的斯坦福大學GPS研究實驗室開設了一門，“全球定位系統：衛星導航入門，使用智能手機與全球實驗室互動”（GPS： An Introduction to Satellite Navigation，with an interactive Worldwide Laboratory using Smartphones）的課程。課程主講教授是斯坦福大學Per Enge教授和Frank van Diggelen教授，Per Enge教授是斯坦福大學工程學院教授、斯坦福大學GPS研究實驗室主任、美國國家工程院院士。本課程主要介紹了GPS的基本工作原理，并介紹衛星導航在我們生活方方面面的不同用途。通過生動的在線講課，以及利用支持GPS的智能手機或平板進行的一系列試驗，學生將能夠把在線學習和現實中的實踐聯系起來。該課程內容分為6個模塊，包括：GPS如何工作、偽距、衛星軌道和信號、接收機設計基礎、輔助GPS、GPS現代化及其他衛星導航系統。

地圖學和地理空間技術的發展大大推動了GIS學科的發展。2015年春季賓夕法尼亞州立大學在Coursera上開設了“地圖和地理空間的革命”（Maps and the Geospatial Revolution）課程。該課程結合了地圖學、地理信息系統和空間思維的核心概念并用現實世界的例子來幫助學生了解一些高級別的地理知識。同時探索了地理空間信息的獨特性，如何創建空間數據，如何進行空間分析，以及如何設計地圖等。同時在課程中，使用了最新的地圖和分析軟件來探索地理問題。該課程總的學習時間為五周，每周需要學習6-9個小時。由于目前該課程并沒有開設新學期教學的計劃，Coursera平臺上的學習資源現已不能訪問，不過幸運的是國內網易公開課有該課程視頻的鏡像備份。

GIS技術在國防軍事領域發揮著重要的作用。地理情報數據的分析和利用的需求比以往任何時候都更加重要，而地理信息系統具有強大的分析功能，將GIS功能與地理空間情報融合在一起，形成了新的技術地理空間智能（Geospatial Intelligence，GEOINT）。賓夕法尼亞州立大學在Coursera上也推出了“地理空間智能分析和及其影響”（Geospatial Intelligence and the Geospatial Revolution）課程。課程主要介紹了GEOINT在商業、執法和國防中的應用。在這門課程中，學習者將體會到GEOINT的價值，將學習如何通過使用GEOINT工具和諜報來設計和執行地理空間分析項目。這門課程專為想要學習GEOINT基礎知識的人士而設計，但并不適合地理空間智能分析專業的學生。

此外，Coursera平臺上還有明尼蘇達大學于2014年開設的“從GPS和谷歌地圖到空間計算”（From GPS and Google Maps to Spatial Computing）課程。本課程主要介紹空間計算的概念、算法、編程、理論和設計，例如全球定位系統（GPS）、Google地圖、基于位置服務（LBS）和地理信息系統（GIS）。學習如何收集、分析和可視化自己的空間數據集，開發更好的位置感知技術等。同樣由于目前該課程并沒有開設新學期教學的計劃，Coursera平臺上的該課程學習資源現在不能訪問。

除了Coursera平臺上提供了GIS相關的課程，Udemy平臺也發布了一些GIS課程。如“利用開源工具創建企業級GIS” （Using Open Source Tools to Create an Enterprise GIS）、“GIS入門”Introduction to GIS、“提高你的GIS技巧”（Sharpen Your GIS Skills）等，這些課程主要由個人制作，多面向專業職業教育，并且多數都是收費課程。endprint

國內MOOC平臺現有的GIS相關課程幾乎處于空白狀態，僅在中國大學MOOC上搜索到中山大學將于今年9月份開設的“地理信息系統概論”課程，華東師范大學開設的“計量地理學”和南京大學開設的“走進地理學課程”。但這些課程有的脫胎于原有的國家級精品課程，甚至是僅僅對原有精品課程視頻和素材的重新剪輯和整理，與國外MOOC課程相比還存在不小的差距。

三、總結

MOOC在全球范圍的快速發展，給高校傳統的教學方式帶來了沖擊和挑戰。我國的地理信息科學專業教學與美國等發達國家相比還存在差距，而MOOC平臺上的國際名校開設的GIS相關課程為國內高校GIS專業教師的素質提高提供了很好的途徑。同時，在GIS專業本科生教學過程中適時的引入相關MOOC課程，可以大大開闊學生的視野，激發學生的專業興趣。但由于我國GIS相關MOOC課程缺乏，國際MOOC平臺的GIS課程又主要以英語授課為主，如何解決本科生學習MOOC課程的語言障礙也是需要在教學實踐中考慮的問題。可行的措施有，對國外課程進行翻譯，加大國內GIS相關MOOC課程建設等。總之，雖然還存在一些問題，但可以預見這種傳統GIS課堂教學和MOOC課程相結合的混合式教學模式將是未來GIS本科教學改革和研究的方向之一。

參考文獻：

[1]Kaplan Andreas M， Haenlein Michael （2016） Higher education and the digital revolution： About MOOCs， SPOCs， social media， and the Cookie Monster， Business Horizons， Volume 59.

[2]田超. 網絡開放課程資源建設比較研究[D].華中師范大學，2014.

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[4]胡安珍. MOOC教學模式的分析與研究[D].北京交通大學，2015.

[5]Pappano， Laura. "The Year of the MOOC"[N]. The New York Times. 2014-04-18.

[6]程璐楠，韓錫斌，程建鋼.MOOC平臺的多元化創新發展及其影響[J].遠程教育雜志，2014，02：58-66.

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[10]程朋根，聶運菊，夏元平，何海清，許俐俐. 對地方高校地理信息科學專業教育的探討[J]. 測繪通報，2014，06：120-123.

項目資助：新疆農業大學2015年教學改革重點項目"地理信息科學本科專業專業達標建設與人才培養模式優化"。

通訊作者：姜小三（1967-），男（漢族），江蘇省姜堰縣人，博士，副教授，主要從事資源環境信息系統研究，xsjiang@163.com。endprint