成效为本的GIS教学实践研究

黄晓霞　黄天慧　盛芝露　和克俭

摘要：GIS课程由于内容庞杂、知识抽象、应用实践性强，一个学期的教学总是很难达到理想的学习效果。为了帮助学生实现知识、能力、素质方面的有效提升，树立了以学生成效为本的教学理念，在GIS课堂教学模式改革中，设计了通过学习任务驱动结合PBL的方式开展教学，让学生充分参与到课程学习中，并强化教师对学生作业的及时反馈和合理引导。实践证明，这一课程实施取得了较好的教学效果，有效促进了学生的学习，可为相关课程提供借鉴。

关键词：成效为本；学习任务设计；PBL；作业反馈；GIS

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）34-0003-03

一、引言

近年来，高等教育质量受到了社会各界的普遍关注。越来越多的人意识到，高等教育最终的目标是提高学生各方面的能力和素养，也就是学生的学习成效。传统的教学一般以教师为中心，而成效为本的教学理论（Outcome-Based Education）强调以学生为中心，教学质量的提升与保证，更需要关注学生群体的特点、需求，并把教学设计的重点放在促进学生达到理想的学习成效上[1]。以提升学生学习成效为目标，期待学生通过课程学习，在知识、能力、素质三个方面实现全面提升。地理信息科学（Geographic Information Sience，GIS）作为多学科交叉的典型学科[2]，其系列课程很好地体现了对学生知识、能力、素质方面的综合要求。而传统的以教师为中心的教学模式较难实现对学生学习成效的全名提升，因此极有必要开展以学习成效为本的GIS课程教学改革。

二、GIS教学模式改革思路

（一）以成效为本的学习目标设定

GIS课程的基本目的是帮助学生理解GIS原理，并能够应用GIS软件解决自己的专业问题。因此，将课程的学习目标设计为提高学生GIS软件应用的学习成效，具体分为三个层次的目标：（1）知识层面。学生能对比分析GIS的基本概念，并能在实践过程中梳理出相关的GIS概念和基本原理。（2）技能层面。①学生能够识别和判断GIS的数据、信息和类型；②学生能应用GIS数据分析、解释不同区域的地理现象；③学生能界定哪些专业问题应该使用GIS软件解决；④具有基本GIS软件操作能力，能够提出用GIS软件解决具体问题的思路，完成分析过程并准确合理地表达分析结果；⑤能够结合问题选择相应的GIS工具，自学掌握这些工具的操作要点并完成分析，同时能够判断分析结果是否准确可靠；⑥学生能够有效地沟通，并在通过合作解决GIS问题；⑦学生具有自学和继续学习GIS知识，并使用从未接触过的GIS软件的能力。（3）素质层面。①具有地理学思维能力和思维方式；②能使用GIS技术解决并通过地图语言表达专业问题，并能与非专业人员进行沟通；③能理解和承担GIS应用过程中的道德责任。

（二）教学模式调整及教学设计

围绕上述目标，教学的核心思路是：针对GIS软件应用性强的特点，采用基于问题的学习（Problem-Based Learning，PBL）模式[3]，增强学生的学习主动性，并通过强化作业反馈环节实现对学生个性化学习的辅助程度，以提升学生的学习成效。

在学习活动安排上，设计了以下几个互相配合，相互衔接的环节来帮助学生切实提高GIS原理掌握、GIS软件应用方面的能力与素质：（1）课堂教学环节。教师主要讲解GIS的基本原理，帮助梳理关键的知识点，辅助学生构建相关的知识体系，并做GIS软件操作的必要示范和指导。（2）学习任务设计及布置环节。围绕从GIS入门到熟练应用的不同阶段需要理解、掌握的核心概念及原理，设计系列难度逐渐增加的作业任务或需要解决的实际问题，引导学生的知识学习与能力构建。这部分学习任务的布置，教师进行适当的说明，注意只提供必要的原则性指导，目的是给学生充分的尝试机会，特别是尽可能创造学生试错的机会，以帮助他们深化对原理的理解。（3）结合PBL的学习。主要鼓励学生通过各种方式进行探索学习，特别是可以通过讨论与合作完成学习任务。这一阶段教师主要是鼓励学生进行试错，甚至有意识的让学生在探索的过程中走弯路，并引导他们通过自己的探索发现解决问题的途径。（4）借助网络对学生作业完成情况进行及时的点评和评价，必要时通过课堂集中点评，以帮助学生客观合理地评估各个阶段的学习成效。教师在提供反馈时，要注意帮助学生树立学习信心，最重要的是帮助学生发现自己的优势和不足，发展自己的优势，改进自己的不足。

1.学习任务设计。学习任务的设计，强调体现原理、循序渐进、难度递增、锻炼能力的原则。以作业的形式提供给学生系列难度递增、兼顾不同专业特色并自由可选的各类问题，让学生尝试各种分析思路和角度，通过不断试错的方式加强对GIS原理及软件的理解。学习任务设计示例如下（表1）。学期末，我们会通过上机考试的形式，让学生随机从题库中抽取题目，并当场进行上机操作演示和解决问题，以此来检验学生的学习成效。

2.基于问题的学习。PBL（Problem-based learning）以问题为核心，以学生为主体，藉以引导、探索、沟通合作、知识整合从而获得分析问题及解决问题所需的综合性知识和技能，形成自主学习、合作学习和终生学习的能力[3]。学习任务的布置，其实就给学生提出了各种形式的与GIS相关的专业问题。同时课堂指导也要注意趣味性，通过制造悬念激发学生的好奇心和学习兴趣。教师在整个学习过程中主要充当引导者，必要的时候给学生提供帮助，但不直接解决问题，只鼓励学生通过自主学习、团队合作的形式，利用各種资源解决问题。虽然学习过程比较艰苦，但是学生通过努力，逐步解决自认为难以攻克的难关，可以体验到巨大的成就感，不仅有效地提高了学生的学习兴趣，激发与培养学生对GIS理论的学习和软件的应用能力，也培养了学生自主学习、不畏困难、团队合作的能力，进而显著提高了学习效果。

3.作业点评与及时反馈。首先给学生提供作业的模板，说明作业提交的基本内容框架和格式，要求学生归纳问题解决的思路，提供处理过程的关键步骤说明，以及结果中异常情况的分析解释。而学生在规定时间内通过E-mail提交作业，教师需要及时反馈，为了发挥作业的反馈功能，教师对每一份作业都要进行详细的点评。作业反馈一般包括三部分内容：第一，学生在作业中的亮点及表现出来的进步。学生希望得到教师的鼓励，因此教师应该善于发现并肯定学生的进步，教师的鼓励和欣赏能大大激发学生的学习热情和积极性，同时也能提高学生的自我效能感。第二，学生在作业中的不足，指出作业的错误和不足之处。第三，针对第二点的不足提出改进的方法和建议。鼓励学生根据老师的点评修改作业，可修改后重新提交，或就不同的理解与老师进一步沟通。

实际上这个反馈环节主要为了实现以下几个目的：（1）建立学生个性化的学习目标。因为大部分学生初始的学习目标是非常模糊的，通过专业问题进行引导，特别是教师在作业中指出每个学生存在的特定问题，具有针对性，学生可据此形成进一步学习的起点，目标也更加明确可行。（2）促进师生之间的交流与沟通。就作业中的问题进行沟通，为师生提供了共同的话题，而反馈环节为学生提供了进一步理解和学习老师的分析思路和处理问题的经验的机会，也使得沟通的效率和效果大大提升。（3）形成学生之间的良性互动。作业反馈不仅提供了对学生学习的个性化建议，同时也为他们树立了同伴学习的榜样。学生可以通过交互式学习和协作互助共同进步，达到学习目标中最基本的要求。也可能因为某次作业中有独到见解成为同学学习的榜样，优秀作业并不一定是每个方面都完美，而是只要存在特别的亮点就予以肯定。因此对于学生而言，达到基本作业要求相对容易，而成为优秀作业也并非遥不可及，从而极大提升了其学习积极性。

三、学习效果评估

采用上述教学思路和课程设计方案实施教学后，对2012、2013、2014三个年级四个专业的修课硕士研究生采取了匿名问卷调查的方式，了解课程的教学效果。共发放问卷112份，回收有效问卷109份。

对学生知识基础的调查发现，20%的学生完全没有接触过GIS，只学过理论课程的占28.5%，理论和软件操作都有接触的占36%，而学过GIS开发的占15.5%。相较于上课前学生对GIS应用的感觉，约34%的学生认为不难，而35%的学生认为学过就忘，23%的学生觉得很难。到结课时，96%的学生能够操作课程使用的GIS软件，其中17.5%的学生能熟练操作，16.5%的学生甚至可达到融会贯通，灵活操作其他更为复杂的GIS软件的程度。同时，学生普遍反映，这样的授课方式有利于培养学生的自主学习能力，促进了师生间的沟通互动，而且拓展了专业思维的深度和广度。

随后从参加调查的学生中随机选取了10名学生进行访谈，这些学生分享了自己对课程实施效果的评价。这10名学生都认为自己通过本门课程的学习，在GIS软件的应用方面不同程度地获得了提高。其中6名学生认为自己的进步大部分来自于完成作业的过程中，2名学生认为收获最大的是课堂上听教师讲解，还有一名学生认为作业过多，会有一定压力。其中还有5名学生表示通过本门课程的学习，激发了对GIS软件的兴趣，以后会继续花时间学习GIS软件。由此看来，以学生为中心，以学习成效为本的教学，通过设定学习任务引导学生学习，并结合PBL的教学模式，强化作业反馈的授课方式，有效增强了学生的学习主动性，也比较好地实现了课程的预期目标，教学效果良好。特别是基于GIS的专业问题，树立学生阶段性的学习目标；又通过作业及反馈帮助学生结合个人的基础、能力和兴趣，梳理出学习中的重点和盲区，形成个性化学习计划；然后通过交互性的互助学习过程逐步提升能力。由于每次作业的问题都在实际应用及专业视角上有所侧重，可以分阶段训练与提升学生在GIS软件应用及地理专业思维方面的能力。

四、教学反思与探讨

根据学生对课程教学及学习效果的反馈情况，大部分学生是比较认可这样的教学模式的，但是也有部分学生希望教师更多地讲授原理和演示软件操作，特别是加强对相对复杂软件的示范。这反映出，一方面学生的自主学习信心相对不足，存在依赖心理，这与之前惯常的教师全盘教授、学生全盘跟学的教学模式有很大关系；另一方面，软件操作步骤烦琐导致学生在学习精力分配上容易出現顾此失彼的情况，在心理上也希望教师有更多的帮扶过程。当然，教师的教学和指导，特别是对学习内容的分解，以及学习任务难度设定上也还有很多需要进一步斟酌和改进的地方。后续的教学，将着重在课堂原理讲授与软件操作示范以及学生作业完成思路指导这三个方面进行协调和教学配合。

总体而言，以学习成效为本的教学，比较适用于实践性、应用性较强，学生的学习目的相对明确的课程。这种教学模式更注重与学生的互动，并强化作业反馈以实现对学生的个性化辅导，因此对于学生学习成效的提升有较为明显的效果，但是要求教师付出更多的时间与精力。对于以学生的学习需求为目标，视学生学习成效提升为根本的教学，这种教学模式值得进一步尝试。

参考文献：

[1]徐爱农.成效为本法在高校课程教学中的应用[J].教育教学论坛，2015，（3）：207-209.

[2]汤国安，赵牡丹，杨昕，周毅.地理信息系统[M].第二版.北京：科学出版社，2010.

[3]邱斌，陈超泉，王新政.基于PBL教学法的VB课程教学应用研究[J].科技视界，2015，（4）：151，219.