地理信息系統翻轉課堂教學改革與實踐

喬雪 鄧琳 劉姝 盧海軍 文福江

摘要：以城鄉規劃專業GIS課程為例，分析了GIS課程的教學改革實踐與效果。結果表明：此教學方法對地理信息系統的教學效果提高具有有效性，課堂應以“翻轉”的有效教學設計為前提，以學生自主意愿的課堂教活動組織為基礎，以精細化制作的教學視頻為保障，以教師教學創新素養為關鍵。

關鍵詞：地理信息系統;翻轉課堂;實踐

中圉分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）17-0078-03

1引言

隨著規劃行業的發展要求，GIS課程在城鄉規劃專業教學中越來越具有重要作用，是培養GIS應用人才的重要載體。目前，該專業在人才培養方案中所占課時為32學時左右，而理論課時與實驗課時比一般為1：1。由于人才培養方案中沒有關于地圖學、遙感、自然地理學等課程的知識儲備，很多學生在學習此門課程中對許多專業術語很難理解，對許多工作的方法也很難有完整的工作流程，障礙較多，學生往往會表現出焦慮、急躁等畏難情緒，也很少積極主動思考，而是依賴教師來解決問題。那么為了使課程達到教學目標，解決上述的矛盾局、提高教學質量、真正讓學生理解很多GIS工程的原理、做到理論與實中的有機結合，有必要進行教學理論與方法的研究，來達到調動學生學習的積極性、提升課程教學質量的目的。

2課程簡介

地理信息系統課程一直以來都是城鄉規劃專業人才培養計劃的主干課程，近年來，經過教學競賽、學生競賽、大創項目、科研等課程建設的實施，GIS課程已建設成為校級優秀課程。主動實踐理念下的大學生“3s”技術創新能力培養研究和《地理信息系統》網絡課程建設與評價等項目的研究成果為課程的教學研究打下堅實的基礎。2016年，地理信息系統課程納入校課程教學方法和考核方式改革課程，將翻轉課堂理念融入課程教學。地理信息系統課題組經過兩年的建設與實踐，初步構建了以任務驅動為核心的翻轉課堂教學模式，并且基于網絡課平臺、通過優慕課教學管理系統實現教學資源的分發與共享。

3地理信息系統課程翻轉課堂的教學實踐

眾所周知，翻轉課堂的核心是“翻轉”，即顛倒知識的習得過程和知識的內化過程。因此，應將學生的自主學習分成導學模塊和單元學習兩大部分，每個模塊的每個環節均設置任務，讓學生帶著任務去完成每一步學習。

3.1導學模塊

導學模塊是在線下進行，學生根據教師編制的導學案自主完成學習任務，導學案設計思路如圖1。第一步，教師設計問題，采用教學任務驅動教學;第二，學生嘗試解決問題（如不能解決，需找出困惑所在）;第三，微課程視頻學習（如問題未解決，帶著困惑，在面授環節，討論、找出解決問題的辦法）;第四，理論與實踐結合;第五，總結匯報（解決問題的方法、結論或仍存在的問題）。這其中的微課程主是一段教師重點講解的教學視頻，導學案設計如表。

3.2課程主要教學模塊的設計

與傳統課堂相比，翻轉課堂可以按照學生的學習能力、學習動機等層次設計課程平臺，開展差異化教學與考核。

3.2.1基本信息

基本信息主要設置課程導學、教師團隊、教學計劃、教材等內容，如圖2所示。為了更好的激勵學生的自主學習能力，將課程整體導學要求及成績評實規則放置，讓學生知道自己在哪些學習方面可以獲得成績。

3.2.2單元學習

單元學習這一模塊是充分按照專業的人才培養計劃來設定的，按照學生職業能力需要設定兩個部分，一是理論，一是實驗，每一單元主要設定和此單元學習有關的理論和實踐內容，供學生自主學習，如圖3。在此部分，每一單元下的各類學習平臺實現了共享，呈現重點知識以點帶面的特點，而區別以往章節性的內容架構，突破了傳統課堂以語言與教材為主要載體的局限，教學載體呈現創新性特征，使學生通過簡單操作就能獲取自己所需要的各類優質的課程資源。而且，單元學習體現以學習者為中心，利用學生已學的知識模塊和現有的網絡教學資源、微視頻來向上階梯式傳遞知識，從而激發學生的主動學習興趣，提升教學效率。

3.2.3教學過程

在翻轉課堂上，教師和學生在交流、咨詢和反饋過程中完成教學任務和學習過程。在整個教學過程中，教師會更重視學生的需求，根據學生的學習程度開展線上線下結合的教學模式。學生主要教學活動時長與近90d訪問次數結果如圖4所示。

由圖4可知，此課堂人數僅27人，學生在90d的學生過程中的自主學習時間和空間很大，這也說明學生在學習過程中有更大的靈活性與自主選擇權，他可以根據自已的學習節奏調整學習計劃，自我監督和自我考核、評估;另外，學生自主學習活動的時間與次數和單元學習的任務驅動會有直接相關關系。未來，隨著規劃行業的發展，地理信息系統教學可以集中在學校和社會的參與上，以使教學主體的來源多樣化。

4翻轉課堂的教學效果

作為GIS普及教育課程，所在學院的城鄉規劃業專業開設的《地理信息系統》共計32學時，實驗軟件平臺為ArcGIS10.2。要設置驗證實驗、設計實驗等共計8個實驗，涉及GIS數據采集、處理、分析、制圖等GIS數據處理與分析等內容。經過認真比較研究，根據學生的學習層次，考慮學生的職業能力需求，在2016年及2017年教學中初步選擇商場選址、城市用地適宜性分析、三維分析作為實踐試點內容，并在理論環節配置相應的教學內容，如空間參考、數據結構、疊加與緩沖分析、三維分析等4個章節，實現實踐與理論知識的有機整合。學生測試成績分布圖如圖5所示，學生參與問卷調查，積極主要動學習情況統計如圖6。

由圖5可知，學生在課前測試問題較多，遇到的困難也很多，但課后測試的平均成績較好，可以看出，翻轉課堂教學法的主動測試效果優于傳統教學方法，另外，實驗報告按時完成率與成績也有了很大的提高，有效的解決了學生興趣不高、動力不足等問題。另外，翻轉課堂的實驗提供了學生可反復觀看參考的視頻資料，提升了學生的學習興趣，提高了學生完成學習任務的能力，增強了學生的自信心，切實提高了教學效果。實踐過程中能夠清楚地感受到學生從被動聽講到主動學習、積極思考解決問題的轉變。圖6也同時印證了上述結果。課堂的教學效果要好。但也必需承認的是翻轉課堂教學方法也有自己的適用性，如何翻與轉，這些都和學生的層次、能力以及課程本身的特點有關。GIS課程的課堂改革應有前提、有基礎、有保障、有實施關鍵因素，即以“翻轉”的有效教學設計為前提，以學生能力的分層課堂教學活動組織為基礎，以高品質的教學視頻為保障，以教師的個人創新素養為關鍵。

5結誤

實踐證明，在GIS課堂實施翻轉課堂，會比傳統隨著GIS技術進步，無論從宏觀，還是微觀角度來看，GIS已走進社會生活的很多方面，面對學生的職業需求與職業能力求，在今后的教學實踐過程中何培養GIS應用型人才，如何把握翻轉教學的度是廣大一線教學工作者努力的方向。