基于SPOC地理信息系统课程线上线下混合教学模式研究

[摘 要] 以地理信息系统校级在线课程建设为契机，以课程教学模式深度改革为目的，基于地理科学专业本科生的学科基础课程地理信息系统已有的建设基础，探索以SPOC为课程资源平台，采用线上线下课堂结合的形式进行混合式教学，实现在线学习和线下课堂的有效对接，利用课程教学资源进行教学活动设计，促进学生深度学习和个性化学习。

[关键词] 地理信息系统;线上线下混合教学;SPOC

[作者简介] 王馨颜，内蒙古乌兰察布人，硕士研究生，集宁师范学院教师，研究方向：地理信息系统及旅游规划。

[中图分类号] G642.3    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）25-0235-02    [收稿日期] 2020-03-06

一、地理信息系统性质与教学目标

地理信息科学是20世纪60年代发展起来的一门交叉学科。地理信息系统（GIS）课程属于地理信息科学范畴，是地理科学专业本科生的学科基础课程。通过地理信息系统课程的学习，使学生熟悉地理信息科学的研究内容，掌握地理信息系统的基本概念，理解地理信息系统的空间分析方法，更重要的是让学生学会利用软件如ARCGIS、SUPERMAP、ENVI、SKETCHUP等，掌握空间数据的采集、编辑及空间信息处理方法，理解空间数据的结构及其相互关系，尤其要掌握地理信息系统的空间分析功能，最终能熟练运用各种软件进行专业地学图件的绘制。该课程内容的学习是学生今后从事资源管理、区域规划等工作的重要基础，同时也是地理科学等相关专业研究生考试的重要内容。

二、地理信息系统混合式教学模式

地理信息系统课程性质决定课程教学模式采取线上线下混合教学效果好。线上教学可以基于国内众多在线教学平台，如中国大学MOOC平台、智慧树、爱课程等，构建各章节知识体系思维导图，制作相关知识点视频，建立自测试题库，结合网络在线学习资源进行教学。课前采用学生自主学习、在线测试、在线答疑，课堂针对重难点问题、热点问题进行讨论。线下教学可以针对性地开展一对一上机辅导，一对多问答或访谈，聘请业内专家学者以讲座的形式教学，以及指导学生参加全国GIS技能大赛，从而进行线下专题式辅导，结合课后小结、复习测试、平台互动答疑等方式，将启发式、互动式、开放性、自主性的教学模式积极运用到地理信息系统的教学过程中，实现教学过程以“教师为中心”向以“学生为主体、教师为主导”的教学模式转变[1]。

三、基于SPOC的课程建设研究背景

SPOC（Small Private Online Course）被認为是从MOOC衍生出的一种开放课程形式，是继MOOC之后出现的小规模限制性在线课程，学生规模在几十到几百人之间，只有符合条件的学生才能获准加入SPOC课程，非常适合高校班级的专业课授课[2]。

国内关于SPOC的研究成果比较多，主要聚焦在翻转课堂、线上线下模式及混合式教学等方面，很多高校通过教学实践验证了SPOC教学在国内高校中的有效性。国外已有文献中关于SPOC的研究多倾向于教学实证研究，即通过高校教学实践进行SPOC教学成效的验证。

四、基于SPOC的地理信息系统课程建设

（一）建设目标

本文以SPOC为教学形式，以混合式教学为教学方法，将优质的在线课程教学资源与传统高校课堂有效衔接进行混合式教学。在综合影响教学效果因素的基础上，设计适合系统可行的基于SPOC的混合课堂教学模式及相应的教学活动，并在实践验证后结合影响教学效果的因素进行总结反思，给出高校基于SPOC的地理信息系统教学模式实施系统化的相关策略。具体的课程教学框架如表1（见下页）。

（二）建设内容

1.导论。以高等教育出版社《地理信息系统概论》（第三版）为例，导论部分主要有GIS的基本概念、GIS的基本构成、GIS的功能简介、GIS的发展概况。老师在线下上机使用ARCGIS软件平台演示数据导入、分层管理、数据查询等基本功能的操作。例如对地理信息的三大特征（空间特征、属性特征、时序特征）的知识，学生可以通过软件查看数据三大特征，直观理解基本概念、基本特征等知识点。

2.空间数据结构。空间数据结构有矢量数据结构与栅格数据结构两种主要形式。这两种数据形式有很大差别，例如在数据结构编码、空间分析方法、输出图形精度、适用研究范围等方面存在差异。线上与线下课程辅导相结合，可以直接观察，在应用中体验，特别是在欧式距离分析和缓冲区分析的问题中，都能进行关于距离的计算，但是前者的结果是栅格数据，后者的结果是矢量数据，只有通过软件操作，才能理解其内涵。

3.空间数据处理。空间数据处理中涉及很多处理过程，有几何校正、数据结构转换、多元空间数据融合、空间数据压缩和重分类、空间数据内插等，每一种数据处理都与线下练习实践相结合，有些处理如几何校正需要结合遥感图像处理软件ENVI进行操作。

4.空间分析原理与方法。空间分析原理的教学内容都是实践性很强的知识点，例如数字地形模型分析，基于线上视频教学，结合线下上机练习，可以生成坡度图、坡向图、等高线图、DEM模型、山体阴影图、剖面线图，进行地形起伏度计算、地表粗糙度计算等，更方便学生进行地理学研究。

5.GIS的应用模型。GIS应用模型的线上讲授内容比较抽象，学生对于概念的理解很困难，利用ARCGIS软件建模工具直接进行模型构建，比如用地适宜性评价模型构建，学生很容易理解概念、方法及步骤，还可以与土地资源评价课程相结合进行实践周教学。

6.GIS设计及产品输出。GIS软件有很多，国内著名超图集团的SUPERMAP软件，功能强大，尤其擅长倾斜摄影和三维动态数据模拟，MAPGIS也享有盛名。国外软件以ARCGIS为代表，也是我们学习的主打软件，学生可以使用不同的软件平台，深入理解各类软件的偏重点和设计思路，科学合理地进行软件评价，并为今后的软件开发工作奠定基础。另外结合ENVI、SKETCHUP等遥感和建筑领域的软件，制作出版专题图件，用于数据分析和学术研究。

参考文献

[1]郭东艳，等.基于SPOC的混合式教学模式探究——以《中药药剂学》课程为例[J].现代中药研究与实践，2019，（4）：71-74.

[2]康叶钦.在线教育的“后MOOC时代”——SPOC解析[J].清华大学教育研究，2014，（2）：85-93.

Abstract：Taking the opportunity of the construction of the school-level online course of Geographic Information System，with the purpose of the in-depth reform of the teaching model，based on the existing construction foundation of the basic courses，this paper explores the online and offline mixed teaching model，which takes SPOC as the platform of curriculum resources.Practice proves that this model can better achieve the effective connection of online learning and offline classroom，as well as the use of course teaching resources for teaching activity design，students' independent deep learning and personalized learning.

Key words：Geographic Information System;online and offline mixed teaching;SPOC