专业认证背景下融合翻转课堂的实践教学模式探索——以甘肃农业大学MapGIS与制图课程为例

盖艾鸿，王学良，芦 倩，闫培洁，周冬梅

（1.甘肃农业大学 资源与环境学院，甘肃 兰州 730070；2.楚雄师范学院 资源环境与化学学院，云南 楚雄 675000）

甘肃农业大学GIS 专业2004 年开始招生，经过十来年的发展，已经为自然资源、城市规划、生态环境监测、农业信息管理等多个部门培养了大批人才①参见周冬梅，张军：《生态学视域下地理信息科学专业课程群建设实证研究》，《河北农业大学学报》(农林教育版)2016年第6期。。实践教学是高校人才培养的重要环节，特别是地理信息科学是一门理论与实践有机结合的学科，更加要求学生具有创新实践的能力②参见张玉红，张冬有，臧淑英：《专业认证背景下的地理信息科学专业建设的改革与探索》，《黑龙江高教研究》2020年第6期。。2010 年我校开设了MapGIS与制图课程，以便更好地培养学生分析、解决实际问题的能力。

MapGIS 与制图是以MapGIS 为平台，集数据采集、编辑、存储、分析、输出和应用空间数据为一体③参见谢幼如，倪妙珊，柏晶，等：《融合翻转课堂与MOOCs的高校MF教学模式》，《中国电化教育》2015年第10期。④参见李青，王涛：《MOOC：一种基于连通主义的巨型开放课程模式》，《中国远程教育》2012年第3期。，因其具有强大的GIS和地图制图功能，可为地理信息科学专业以及相关专业的学生应用地理信息系统技术解决地理科学问题，培养学生地理思维解决问题的能力提供有力保障。但该课程属于新兴交叉学科，学生需要具备地图学和遥感等方面的知识，在课程开设初期，如何在专业认证背景下融合翻转课堂等新的教学手段进行合理化教学，对于更好地提高实践课程教学质量具有重要意义。本研究针对MapGIS 与制图课程特点及教学现状，结合国内外翻转课堂教学的经验，意在探索出我校MapGIS 与制图课程教学模式新方案，为高等院校课程教学改革提供参考依据。

一、GIS专业认证背景及翻转课堂优势

为了提高教学质量，在《普通高等学校师范类专业认证实施办法(暂行)》和《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》（2017年）①参见孙雨生，程亚南，朱礼军：《基于 MOOC 的高校教学模式构建研究》，《远程教育杂志》2015年第3期。②Hood N，Littlejohn A，Milligan C.Context Counts：How Learners'Contexts Influence Learning in a MOOC.Computer and Education，2015，9：83－91.正式实施之机，开展了教学质量评估和专业认证工作。高校本科专业认证以“学生为中心、产出为导向、持续改进”( Outcomebased Education，OBE)为基本的理念，进行高等教育专业认证工作。在这种时代背景下，地理信息科学专业作为高校理学类的专业，必然要积极开展与专业相关的建设和认证管理工作，以推动高校教育和本科专业建设达到相应的国家标准。地理信息科学专业实践实习体系既是地理信息科学专业课程建设的重中之重，也是各高校地理信息科学专业进行课程改革的工作重点③Margaryan A，Bianco M，Littlejohn A. Instruction Quality of Massive Open Courses （MOOCs）. Computer and Education，2015，8：70－78.。

翻转课堂(“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”)是对传统课堂一次大胆性尝试，让学生可以通过视频、音频的回放等方式来收看课程内容，老师在课堂主要进行辅导④Littlejohn A，Hood N，Milligan C，Mustain P. Learning in MOOCs：Motivation and Self-regulated Learning in MOOCs.Internet and Higher Education，2016，29：40－48.。Salman khan 在2011 年 International Technology Entertainment Design 会议上介绍了翻转课堂的概念⑤参见董永刚，宋剑锋，李兴东，等：《基于OBE理念和学堂在线MOOC平台的新型教学模式探索》，《中国教育信息化》2018年第10期。,翻转课堂借助于网络平台，打破时空限制，增强了老师和学生互动，改变了传统意义上的以老师传授为主，向以学生为中心的问题探索为主，开创了一种教师指导和启发式的学习模式，真正能满足高校本科专业认证的基本理念，引发教师角色、课程模式、管理模式等一系列变革⑥参见晓华，王杰，李海燕，等：《高校开放实验室建设的探索》，《实验室研究与探索》2013年第9期。。

二、MapGIS与制图课程特点及现状

MapGIS 与制图课程的设计是按照“基础性、设计性、综合性”的要求对实验内容进行安排，使得实验内容前后连贯，使学生对数据采集和分析的流程有一个整体的了解⑦参见薛亮：《师范类大学ArcGIS软件应用课程实验教学新模式研究》，《教育教学论坛》2018年第31期。。在本课程实验中，可以让学生进一步熟悉GIS 专业理论知识，同时也可以提高对地理信息应用专题的设计和分析能力。但由于开设时间及其他方面的问题，使得教学效果不够理想，达不到GIS专业认证的要求，主要表现为：

（一）实验设计不合理，缺乏连续性

在内容的设计上，更倾向于软件的操作使用上，而为什么这么做不清楚，实验内容之间互不衔接。由于设计不合理，学生做实验都是浅尝辄止，没有很好地去分析问题、解决问题。而且实验绝大多数为验证性实验，缺乏综合性和连续性，使学生容易因实验乏味而出现懒惰情绪、互相抄袭、忙于应付的情况。

（二）教师授课方式单一，学生被动接受

通常是实验老师按照实验步骤先演示，学生再根据老师所讲及其实验步骤的记忆从头到尾把实验再做一遍，直到达到和老师演示一样的实验结果。这样形成以实验老师为中心，学生只能被动地接受知识，严重缺乏师生互动。这样学生学习的兴趣和主动性没有被激发出来，不利于培养学生的创新和独立思考的能力。

（三）课程特色不够显现，本校的优势没能充分发挥

在课程内容设计上没有充分体现出农业类大学的办学特色和资源与环境学院的学科优势。如今高校竞争激烈，特别是在招生环节和就业方面，一所农业类大学要想吸引更多的优秀学生进来，必须要有自己的办学特色、专业特色和课程特色。我校资源与环境学院是从土壤化学、植物营养起家，又在城乡规划、国土规划和土地资源管理等方面具有较大优势，但在GIS 教学及实验中没能把这些特长凸显出来，使得课程特色不够明显。

（四）知识点多、课程时数有限

由于本课程具有多学科交叉与多技术手段集成的特点, 使得课程包含信息量大，需要对相关知识相关技能综合运用。MapGIS 与制图课程开在大学三年级第二学期，学生虽然在先修课程中有过训练，但知识点多是零散的，而且每个知识点记得不牢固，因此在本课程的实践中经常会因为一个小的知识点而影响正常的进度。另外，课程授课时数有限，既要讲授基本的操作，又要完成实验，有些点只能一带而过，导致很多知识点的讲授缺乏深度和广度。

（五）考核方式过于简单

该课程需要理论知识支撑，同时具有很强的实践性，而以前的考核方式只从出勤以及最终内容完成情况考查，对实验过程、中间环节考虑较少，所以很难衡量一个学生的实际综合能力。另外，以前的考核方式对学生的成绩分析不是一个动态结果，不能很好地反映学生在整个过程中的变化，不便于老师对学生在实验过程中出现的问题给予及时指导。

从以上MapGIS 与制图课程特点及现状可以看到，现有的模式急需改进，特别是国内外兴起的翻转课堂的教学模式，完全可以把GIS专业认证的要求贯穿于教学环节当中，为当前问题的解决提供有效、可行的路径。

三、融合翻转课堂的MapGIS 与制图课程教学模式设计

本次课程改革是在严格遵循OBE教育理念和充分发挥翻转课堂的优势情况下，把教学过程分为三个部分：一是提前预习，利用甘肃农业大学在线教育平台自主学习（见图1）；二是课堂学习，基于OBE 理念，以问题为导向，培育一个适合学生独立思考、协作学习的学习环境，构建一个以学生为主体，在教师的指导下能进行自主的交互式的学习氛围；三是课后复习，温故而知新，夯实基础，并安排下一堂课的学习内容（其模式见图2）①参见施晓秋，徐赢颖：《工程教育认证与产教融合共同驱动的人才培养体系建设》，《高等工程教育研究》2019年第2期。②参见李雪艳，戴路，刘文财：《以OBE 理念和翻转课堂为导向的应用型课程建设》，《专业与课程建设》2021年第2期。。

图1 甘肃农业大学在线教育综合平台

图2 基于OBE理念与翻转课堂的MapGIS与制图课程教学模式

（一）课前预习，稳固基础

甘肃农业大学在线教育平台(以下简称校线平台)面对全校师生提供了丰富的教学资源，为教学可持续的改进提供了有力保障，为学生能力的评价和学习效果的客观评判提供了技术支撑。2019年5月学校批准了本课程团队申请的混合课程建设项目；2020 年10 月底完成了基本的教学资料，包括视频的录制，教学课件编写；2021 年4 月初完成并上传了课程说明、教学大纲、微视频、教学课件及考核办法，所有教学内容完全对学生开放。

通过课程建设，校线平台包含了所有跟该课程相关的学习资源，这样学生可根据自己的实际情况，选择时间自主学习，而且在内容的安排上也体现出了资源与环境学院的一些特色。根据校线平台统计，学生比较喜欢浏览跟软件操作相关的视频，而且学生喜欢观看时间不超过10 分钟的微视频，所以微视频对翻转课堂的开展起了相当大的作用，学生可以使用手机随时随地进行学习，大大提高了学生的学习效率。对一些解决不了的难点问题，学生可以反复学习，随时可与老师进行交流；老师可以发现普遍性问题，在课堂进行针对性分析。对于个别学生提出的问题，可进行单独指导，让学生自行解决。研究发现只有在课前做好充分的预习，才能跟上课堂上的节奏，保证好的学习效果，完成课堂教学的任务。

（二）课堂学习

在OBE理念指导下，融入翻转课堂，以学生为中心，充分发挥老师的指导作用，学生和老师协同作战，如何把理论知识迅速运用到实际处理地理信息问题的这一过程大大缩短。在此，老师的指导作用就得以充分体现出来，老师要通过学生在课前观看视频的效果进行评估，采取相对应的措施，组织学生交流分享学习体会，把握其中的难点，解决学习过程中遇到的问题。经过了提前预习，加上课中现场演示等环节，学生能够更加牢固地掌握地理信息处理方法。课堂是整个教学环节中很重要的一环，也是学生消化知识的最好时机，如何充分利用课堂这短短几十分钟时间，这就要求老师要下大力气，设计好课堂活动的每一个细节，充分发挥学生的能动性，提高学生运用知识解决问题的能力。老师可以根据教学内容，提炼出一些有挑战性和研究价值的问题，先让学生分组讨论，老师可以自由参与其中，指导学生怎样才能理论与实际结合起来，怎样才能把握住问题的重点，然后让每一组推选出一名代表，面向全班陈述自己小组的观点，形成一种具有竞争性的讨论式课堂，以多种形式来展示各自的成果，既有协作又有竞争。最后，老师通过各组讨论、汇报的情况及整个教学活动过程中出现的问题进行总结。

（三）课后能力巩固

OBE的理念对学生来说，就是要重点培养学生学习能力以及有什么样的学习效果，而对于翻转课堂而言，学习效果是其评价的重要内容。MapGIS 与制图课程改变了传统的考核方式，不仅注重课堂环节，而且对课后环节更加重视。课后要求学生多思考、多练习，明白为什么要这么做，这样才能牢固掌握所学的知识，才能提高自己的动手能力，发现其规律性，找到地理数据处理的方法和路径。

课后巩固环节实际包括了两个方面：一方面是学生，另外一方面对老师也有同样的要求。通过课堂教学活动，老师在课后也要认真反思，对课堂活动中的环节有什么纰漏，哪些地方还需要进一步的完善，整个课堂设计有什么不妥，重点和难点问题提炼得到位不到位，解决问题的效果好不好，这一系列的问题都要进行深入思考，不断地改进翻转课堂教学方法，及时优化下一步的教学活动。

（四）改革考核方式

针对以前考核方式单一的问题，依据OBE理念的要求，结合翻转课堂的优势，把过程评价纳入其中，构建一个以过程性考核为主的评价体系①参见芦守平，国强，刁鸣：《正确树立科技“创新”理念培养学生综合能力》，《实验室研究与探索》2015年第2期。。考核评价指标包括小测评价、实践过程评价和期末综合评价，所占比例分别为15%、40%和45%。实践过程评价精选了3 个单独的知识模块，包括地图的误差校正、投影变换、拓扑造区。期末综合评价是对整体完成情况的评测，内容包括错误率、完整性、成果表现力等方面。

四、教学模式应用效果分析

（一）我校GIS 专业因疫情及其他因素的影响，2020 年MapGIS 与制图课程没能开展，从2021 年开始，开展了首轮课程教学模式试点，通过与近四年课程成绩进行了纵向比较。结果发现，通过混合式课程实践，班级成绩明显普遍提高（见表1）。

表1 2018、2019、2021学年地理信息科学专业成绩统计

（二）校线平台数据统计结果。以2020－2021学年第二学期为例，利用校线平台统计功能，反映了全班55 名学生浏览课程的次数、单元测试、作业完成情况、视频观看时长等信息。从中可以看出全班86.9%的学生花费了大量时间参与平台学习，只有个别学生花的时间较少，没有完整的观看完视频，这充分反映出学生不管是课前还是课后的自主学习行为表现良好。

我校2018 级地理信息科学专业进行了首次改革实践，参与学生55 人，跟往年相比，教学效果取得了良好成绩。教学模式的改变，使得学生自主学习热情得到了激发，学习兴趣高涨，甚至能主动利用课余时间，借助校线平台及其他网络平台查找有关资料，动手能力极大增强。

困扰了我们多少年的问题，比如：我们的实验想达到什么效果、如何取得这些效果、怎样才能使学生获得这些成果、如何考核学生是否已经取得了这些效果等问题，在OBE理念指引下，充分发挥网络平台优势，融合翻转课堂等教学手段，使得这些问题得以解决。通过本课程的学习，让学生了解了目前我国地理信息科学关注的主要研究方向和应用领域都有哪些，增强了学生持之以恒、相互协作的精神，提高了学生专业素质和专业修养的品质。