“地理信息系统（GIS）”微课设计初探

秦鹏 宗全利 金凯 刘春霞 陈明利 刘庆花

[摘 要] 随着信息与通讯技术快速发展，微课在地理信息系统（GIS）课程教学也具有十分广阔的应用前景。针对GIS课程特点和教学需求现状，GIS微课结构设计可大体按照问题引入、知识点讲解和软件实操三个部分进行，从选题、知识点划分、时间分配等方面统筹微课程库建设，为GIS理论和实践教学有机结合提供参考方案，目的在于促进地理信息系统教学质量的提高。

[关键词] 地理信息系统（GIS）;微课;微课设计

[基金项目] 山东省本科高校教学改革研究项目;青岛农业大学教学研究项目;青岛农业大学实验技术研究课题;山东省自然科学基金

（ZR2017BD030）;青岛农业大学高层次人才科研基金项目

[作者简介] 秦 鹏（1984—），男，山东禹城人，博士，青岛农业大学资源与环境学院教师，主要从事城镇化与GIS技术应用研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）17-0258-03    [收稿日期] 2019-09-30

一、引言

地理信息系统（GIS）是一门技术应用性很强的课程，随着空间信息技术的发展，地理信息系统逐渐渗透到社会生活中，为各行业发展提供了非常重要的技术和手段。目前，地理信息系统教学也面临“重理论传授，轻实践应用”的问题。开设地理信息系统选修课程的专业逐渐增多，教学对选课学生的专业技能支撑效果不明显，学生在学习知识技能之后，很难把地理信息系统应用到今后专业学习中去，解决“学以致用”是当前地理信息系统课程教学面临的主要问题。在当前信息化时代，学习过程网络化和碎片化的特征愈加明显，微课等教学模式顺应时代特征，为地理信息系统（GIS）课程教学提供了有效的解决方案。因此，本文从GIS微课设计出发，综述当前GIS微课设计现状，对GIS微课设计模式进行探讨。

二、GIS微课设计研究现状

微课模式在MOOC基础上逐渐发展，最初由美国北爱荷华大学的LeRoy A.McGrew在1993年在化学教育中将概念、讲解和举例浓缩到60s的时间内，后来T.P.Kee和David Penrose均综合短小课程设计的思想，明确提出微课的理念[1，2]。可汗学院的创立是微型教学视频成功的典型案例，采用一整套新型组织管理模式，更适合于网络课程学习者的特点，成功地为世界各地的网络学习者提供免费的高品质学习服务[3]。在国内，2010年11月，广东省教育局中小学新课程“优秀微课”征集评审活动举办后，微课在全国发展起来[4]，胡鐵生、焦建利、黎加厚、余胜泉等人都对微课的概念、内涵、现状和发展等做了较为详细的分析总结[1，2，5]，与此同时广大高校也进入到了信息化时代，国内一些平台网站整合了各大知名院校的微课资源库，信息利用的教学效果开始呈现[4，6]。随着微课在国内的不断发展和慕课环境的逐渐成熟，学者和专家逐渐认识到结合了课堂教学与在线学习的混合教学模式SPOC（Small Private Online Course，小规模限制性在线课程），将成为当前高校教学改革的主要方向。在SPOC混合教学模式中，引入微课至“翻转课堂”开展教学取得良好效果，但微课与教学视频的区别、微课的价值和用途评价、微课使用的合理方式等仍是当前争论的焦点[7]。

当前各行业很多问题都涉及到空间问题，理论、实验和实习的实施具有多学科性，应更加重视地理信息系统技术在相关专业的实际应用，但大多GIS教学更侧重通识教育。多数高校地理信息系统课程使用的教材侧重基础理论，理论知识与实践应用结合不够，知识讲解多注重原理，原理在软件中的实现在课堂上演示明显不足，作为技术性较强的一门课程，急需解决知识点与实操演示的结合问题。同时地理信息系统行业发展迅速，理论更新速度快，教材更新速度很难跟上时代潮流，结合当前行业发展前沿甚少，教学中引入新知识有待提高。

微课应用于地理信息系统（GIS）课程起步较晚，网络课程大多基于网络视频教学资源进行整合。具有标志性的事件是张新长博士在中国大学MOOC（慕课）平台的“地理信息系统概论”的开课[8，9]，在慕课背景下，有教学研究者在GIS课程的教学设计、课程改革、教学模式等方面进行了探讨并运行试验[ 10-13 ]，但GIS慕课课程的学习一般需要预备知识，如具备基本的地图知识、地理知识、计算机基本操作技能等，大多数非专业学生很难具备这些预备知识，慕课的发展频受失败和质疑[3]。随着课堂教学与在线学习的混合教学模式SPOC的发展，微课时间短内容少，加入实操演示的微课更容易被学习者消化吸收，结合GIS课程实践性强的特点，微课在GIS课程开始实践应用，在此过程中，有部分教师分析了GIS微课现状、特点和不足，讨论并提出建设性改革措施[ 14，15 ]。

随着GIS理论和技术在各行业的广泛应用，结合微课短小、精练、针对性强等特点，急切需要微课应用于GIS课程教学实践中，同时微课形式有助于宣传地理信息系统理论和应用，实现地理信息技术价值。

三、GIS微课设计实践

1.GIS微课设计原则。微课程视频资源库的建设需要考察GIS微课的时代背景、学生需求、应用领域，熟悉创作方法和技术，并且观摩、评价借鉴中国大学MOOC平台和相关GIS精品课程网站的优秀作品，从选题创意、设计理念、内容呈现和制作技术等方面借鉴吸收，特别关注单个微课设计的重点、难点、疑点等，并且兼顾独立又环环相扣，设计问题层层引导，触发学习者层层思考。结合录屏、屏幕缩放、课件制作和地理信息系统四种软件切换结合的技术，制作在短时间内可以高质量传递精华内容并引发学习者深度思考的微课。

2.GIS微课设计方案。选取部分GIS章节经典知识点制作微课，时长一般控制在10分钟左右，能集中说明一个知识点或小问题即可。由于GIS课程具有很强的实践性，可把时长延至15～20分钟，增加软件操作演示部分，更好地结合理论知识点与实践应用案例。大体结构基本按照问题引入、知识点讲解和软件实操三个部分依次完成。其中问题引入大概需要2～3分钟时间，由于GIS与实际生活息息相关，部分知识点可从实际生活中运用的案例引入;知识点讲解大概需要7～8分钟，结合实际讲解1～2个知识点，符合学生当前认识水平，难度适中;软件实操作大概需要5～6分钟，主要演示本课知识点相关的软件应用或完成一个项目案例，以项目导向来学习软件，而不是传统的软件学习的功能演示模式。

3.GIS微课运行评估。微课制作好后，在GIS课程中，交叉使用传统课堂和使用微课程视频资源库的翻转课堂两种模式，以调查问卷及学生访谈形式为主对运行效果进行调查研究，问卷及访谈内容设计涉及视频内容、讲述形式、满意度调查（时间、内容、制作技术等）、课堂学习感受等方面，从技术、效果和内容等多个方面进行设计，同时辅以参与实习基地具体项目、参加地理信息系统设计大赛、行业实习等方式评价。因此，选题、知识点划分、时间分配等方面是解决微课程库建设的关键所在。理念与实践的结合在微课专业知识讲解中切实体现，充分发掘了不同专业背景学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力，符合学生的学习兴趣。

四、GIS微课设计模式探讨

1.主题选择与设计原则。课程开始宜开门见山地进入主题，主要方式有：采用承上启下的语言;设置疑问、悬念等;从学习者熟悉的生活相关现象等。比较后发现，设计时引用学生兴趣点进入主题更好，例如：在讲栅格数据这一部分，引用VIVO X9广告视频，“前置2000万，柔光双摄，照亮你的美”中的2000万像素，引入栅格单元的概念，采用与教学主题密切相关而又有趣的案例和事件，更容易引起学习者的兴趣和注意，就像好的电影片头那样一开始就抓住观众，吸引观众继续学习。特定主题需要在教学环节中提炼重点、难点、或兴趣点。因此，根据微课的类型不同，可能有不同的教学主题导入方式，但都要快速、准确，力求新颖、有趣，能够很好地吸引学习者。

2.结合翻转课堂创新微课教学模式。微课与翻转课堂结合可以让教师回归小型在线课堂。在课前整合课程资源，根据学生需求规划实体资源，在课堂上指导和促进学习进程的开展，解决学生学习过程中遇到的难题，创新课堂教学模式，可以激发教师的教学热情和课堂活力。GIS微课程视频资源库的建设可以解放教师从事重复性活动（例如创建、教授那些没有多少变化的讲座视频内容）的时间，可以集中精力解决学生可能遇到的问题，从事同学生一起深入研究、攻克相关学习材料等具有较高价值的活动，因此，GIS微课程视频资源库可以成为SPOC模式中重要组成部分，是GIS知识的最佳保存和传播方式。

建设GIS微课程视频库，便于学生反复观看学习，探索出适合实际情况的地理信息系统微课程实践教学运行机制，有助于学生实践能力明显提高，适应社会更快，进入工作岗位，职业技能培训成本降低。因此，GIS微课教学模式运行可为其它课程推广微课应用提供重要参考，特别结合学校各课程的特色，对地理信息系统微课理论和应用普及有示范作用。

五、结束语

微课设计应重视教学素材的选择，教学模式和方法的改革效果评价应通过科学的调查问卷等方式考核。微课的建设，应遵循问题引入、知识点讲解和软件实操三个部分依次完成，从选题、知识点划分、时间分配、学生感受等方面解决微课程库建设问题。应用微课在GIS课程中，交叉使用传统课堂和使用微课程视频资源库的翻转课堂两种模式，体现出以学生学习为主，应用与实验动手能力培养相结合的教育理念。

地理信息系统（GIS）作为一门实践性较强的学科，建设微课程等信息资源库并实施到混合教学中，对教学运行机制进行分析探讨，对各专业人才实践能力的提升有重要的现实意义，同时也可为推广高校地理信息系統教育提供重要参考。

参考文献

[1]孟祥增，刘瑞梅，王广新.微课设计与制作的理论与实践[J].远程教育杂志，2014，32（06）：24-32.

[2]胡铁生，黄明燕，李民.我国微课发展的三个阶段及其启示[J].远程教育杂志，2013，31（04）：36-42.

[3]刘畅，王祎，李东辉.从慕课到微课——网络视频教学发展的问题及对策[J].中国中医药现代远程教育，2018，16（05）：41-43.

[4]张文靖.从慕课到微课高校教学全面进入信息化时代[J/OL].中国培训：1[2018-10-24].https：//doi.org/10.14149/j.cnki.ct.20170615.313.

[5]苏小兵，管珏琪，钱冬明，祝智庭.微课概念辨析及其教学应用研究[J].中国电化教育，2014，（07）：94-99.

[6]张一川，钱扬义.国内外“微课”资源建设与应用进展[J].远程教育杂志，2013，31（06）：26-33.

[7]郑小军，张霞.微课的六点质疑及回应[J].现代远程教育研究，2014，（02）：48-54.

[8]本刊编辑部.“地理信息系统概论”MOOC课程即将开课[J].测绘通报，2016，（06）：17.

[9]王辉.GIS助力打造美好智慧城市——记中山大学地理科学与规划学院教授张新长[J].科学中国人，2018，（14）：38-41.

[10]孙伟伟，卢惠敏，杨刚，李加林，张殿发.慕课背景下GIS课程分层混合教学设计与实践[J].宁波大学学报（教育科学版），2018，40（05）：129-132.

[11]邵军波，杨明，朴太淑，吕弼顺.慕课在地理信息系统课程改革中的应用研究[J].人力资源管理，2017，（08）：277-278.

[12]轩俊伟，武红旗，姜小三.MOOC地理信息科学专业相关课程评述[J].课程教育研究，2016，（27）：138-139.

[13]杨宁，陈婷，赵学钦，丁明涛.慕课理念下的“四维项目驱动”GIS专业教学模式探讨[J].教育教学论坛，2016，（37）：174-175.

[14]孙伟伟，李加林.慕课对人文地理与城乡规划专业GIS的探究[J].宁波大学学报（教育科学版），2016，38（02）：107-110.

[15]程辉，唐南奇.基于慕课背景下的GIS课程教学改革研究[J].太原城市职业技术学院学报，2015，（05）：149-150.

Abstract：With the rapid development of information and communication technology，micro-courses have a very broad application prospect in the teaching of geographic information system （GIS）.According to the characteristics of GIS courses，the structure design of GIS micro-courses can be generally carried out.Problem introduction，knowledge point explanation and software practice are the main three parts of micro-courses.The micro-course library construction is coordinated from the aspects of topic selection，knowledge point division and time allocation.It provides a reference program for the organic combination of GIS theory and practical teaching，with the aim of promoting the improvement of the quality of GIS teaching.

Key words：Geographic Information System （GIS）;Micro Lesson;Micro Lesson Design