线上线下混合式教学模式探究

齐凌艳 熊爱玲 吴凤文 叶良涛

摘  要：合理利用网络教育教学平台，开展混合式教学实践来优化传统教学模式和提高教学质量是现代教学的发展趋向。通过线上线下混合式地理信息系统原理课程建设研究，探讨混合式课程建设（混合式教学模块设计、混合式教学资源整合、混合式教学实施、混合式教学考核体系）和混合式教学模式改革（“任务打卡式”课前预习、“问题驱动式”课中学习、“有的放矢式”课后巩固），旨在形成以培养学生技能为目标、以提升学生职业素养为核心的新型培养模式。

关键词：线上线下混合式；GIS；教学模式；教学改革；课程建设

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）19-0122-05

Abstract： It is the development trend of modern teaching to optimize the traditional teaching mode and improve the teaching quality by reasonably using the network education teaching platform and carrying out blended teaching practice. Research on the construction of the GIS principle course through the combination of online and offline， this paper discusses the online and offline blended course construction（teaching module design， teaching resource integration， teaching implementation， teaching assessment system）. Additionally， reform of teaching mode was explored， such as pre-class preview of task jamming， in-class study of problem driving， after-class consolidation of targeted targeting. It aims to form a new training mode which aims at cultivating students' skills and focuses on improving students' professional quality.

Keywords： mixed online and offline teaching; GIS; model of instruction; teaching reform; curriculum construction

地理信息系統（Geographic Information System， GIS）是集计算机科学、地理学、测绘科学、遥感科学、环境科学、空间科学及管理科学等学科为一体的综合学科。美国联邦数字地图协调委员会（Federal Interagency Coordinating Committee on Digital Cartography， FICCDC）将地理信息系统定义为由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题[1]。GIS的出现不仅改变了传统地理学的研究方法与思维模式，还驱动物联网、智慧城市、云平台与数据中心、大数据与并行计算和机器学习与人工智能等领域的快速发展。GIS的演变大体分为三个阶段，最早是技术系统阶段的GISystem，随着地学研究的推进，GIS的科学内涵受到重视，演变为GIScience，随后信息化战略推动GIS社会服务化进程，成为研究人地关系、提供时空分析的GIService。GIS的三个阶段反映了GIS从实用化到科学化和人性化的质变过程。当下的GIS既是跨越地球科学、空间科学、信息科学的一门应用基础学科，又是一项工程应用技术，其技术优势在于它的空间数据分析、空间模拟能力，GIS对空间数据信息的挖掘是普通信息系统和普通统计方法难以得到的[2]。而培养深谙GIS学科理论方法，熟练掌握空间数据分析技能，并能付诸于实践去解决复杂问题的人才是GIS领域发展的重中之重。

面对这样由高新技术催生的新兴综合学科，传统教学模式很难满足学生日益增长的学习需求，线上线下混合式教学模式融入现有高校GIS课程教学体系是大势所趋。目前混合式教学已受到国内学者的广泛关注，教学模式已经被数学[3]、化学[4]、法学[5]、语言学[6]和计算机[7]等多学科教学所采用。早期学者Curtis J.Bonk认为，混合式教学是一种师生面对面教学并利用计算机开展线上辅助学习活动的教学方式[8]。裴希山[9]则给出了更加全面的定义，认为混合式教学的核心思想是充分考虑学生学习需求、选取相应教学风格、争取取得最好教学效果的教学方式。混合式教学的亮点在于师生角色双主化、教学手段先进化、学习方式多样化和交流反馈及时化。朱小艳等[7]在新兴专业C语言教学中给出了结论，朱小艳认为混合式教学是线上线下相结合的一种新型教学模式，这种模式能够将现代信息技术与传统教学方式巧妙融合，既充分顺应时代发展，又拓展学生学习范围和学习方式，还有利于引导学生由浅入深地掌握知识点并开展自主学习活动。混合式教学课程建设者关注“以学生为中心”和“以生为本”的理念与需求[10]。综上所述，线上线下混合式教学是把传统教学和网络在线教学相结合，形成“以学生为中心，任务为导向”的新型教学模式。这种教学模式是传统教学理念的提升，这种提升使得老师的教学方式、教学策略及教学实施发生改变，学生的认知方式也随之发生改变。这种提升同样提高了对教师组织教学的要求，即教师需要充分分析学生需求、教学角色、教学方法和学科发展等基础，合理利用线上线下课堂教学的优势来提高学生的兴趣和学习效率。线上线下混合式教学模式强调在恰当的时间应用合适的学习技术达到最好的学习效果。值得关注的是受全球性新型冠状病毒的影响，中国各个地区为积极响应国家防疫号召，同时充分考虑学生培养与发展的情况下，开展新型课程教学模式的探索。线上线下混合式教学模式最大程度兼顾了特殊时期的学生成长及发展需求，并且为学生人身安全提供了保障。

本文立足于GIS课程的教学特点，结合多年教学实践经验，从在线教学平台的建设、教学资源的制作与管理、混合式教学的实施等方面进行过程式探讨，旨在充分利用网络环境和科学技术激发学生学习热情和兴趣，扩充优质学习资源，以任务驱动最大化提高学习效率，并培养学生自主学习和创新实践能力，为新形势新背景下的高校教学模式改革与优化奠定基础。

一  混合式GIS课程建设

（一）  混合式教学模块设计

本次研究基于高校开设面向地理信息科学及相关专业的学科基础课程——地理信息系统原理。该课程核心教材为黄杏元等[1]著普通高等教育“十一五”国家级规划教材《地理信息系统概论（第三版）》及汤国安[2]主编“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材《地理信息系统教程（第二版）》。线上线下混合式教学模块划分和设计细节见表1。教学主线沿GIS中空间数据的“采集、管理、处理、分析、建模与显示”逻辑线设计。沿着教学主线进行教学模块划分，并结合知识性质将其划分为基础理论、实训实验及综合应用模块，以便选取合适的授课形式。其中，基础理论模块通过讲授法、展示法来讲授，以线下面授为主，线上补充教学为辅，通过线下面对面教学，详细讲解教学重难点，结合板书和课向学生展示大量案例增强学生理解记忆，同时引入线上国家精品课程公开案例，如关于GIS发展历史与发展趋势的视频讲解。多种方式相结合提升学生学习兴趣及专业认知。除此以外，GIS是研究人地关系的重要工具，针对实训实验模块，开展线上教学为主、线下教学为辅形式，夯实基础理论。基于学校多媒体及计算机设备资源，充分利用中國大学MOOC等在线资源，用大量GIS实际应用前景案例视频激发学生对GIS实际用途的求知欲，同步利用完善的实操视频资源、训练数据指导学生进行在线练习，培养学生解决问题的能力，该部分摆脱传统上机课“填鸭式”操作，引导学生自主完成作品并解决现实问题，增强学生对专业的热爱和学习信心。第三部分为综合应用模块，线上线下方式自由，该模块直接面向地理信息产业及相关GIS产品，如带领学生体验GIS行业工作任务直接对接行业公司、组织行业专家进校讲座交流，为学生提供深入了解行业内核的信息渠道。

（二）  混合式教学资源整合

教学过程中率先优化整合多源数据，适应在高新科技发展环境下成长起来的学生。学生熟悉并习惯于通过网络环境获取资源与帮助，因此基于课本内容，引入中国大学MOOC、国家精品课程、教学示范包等优质线上资源，同时结合自主拍摄教学音视频及自主建设非视频资源。多种教学资源的整合需要牢牢抓住GIS中空间数据的“采集、管理、处理、分析、建模与显示”逻辑主线，避免一股脑推送给学生庞大的数据信息，应提前从中筛选出合适且服务于教学逻辑主线的资源，做到有的放矢。包括在线题库、重点知识点剖析视频、实训实验的示范教学视频等。同时引导学生自主学习，根据自身学习程度和兴趣，从众多信息来源中抓取核心信息，补充到本身知识体系中去。

（三）  混合式教学的实施

混合式教学实施分为课前预习、课堂内化、课后巩固三阶段（图1），包括以下几个方面。

1  课前预习阶段（任务引领、课前反馈）

课前预习是高效课堂的重要组成部分。教师需提前整合在线教学平台课前任务及相关要求，通过平台推送给学生。学生自由自主开展课前预习，将产生的感兴趣知识点、疑惑点、任务中的难点移至讨论区。线上预习模块不仅能够增强师生之间、同学之间的互动交流，模块的数据统计还能够便于教师查看预习情况、提炼教学内容。基于线上平台开展的课前自主学习活动消除了传统教学模式下教师不能把控学生课前预习效果的弊端，同时还有利于有针对性地调整教学重难点，提升学生学习兴趣，为课堂教学的高效实施奠定重要基础。

2  课堂内化阶段（难点剖析，实验实践）

在学生预习基础上，结合自拍音频讲解及在线视频资源将讲授重点放在难点突破和案例解析，布置课堂练习，提升学生学习效率。注重知识内化，即知识的应用，通过课前自学情况整理出学生自学薄弱点，有针对性地开展课堂教学和实验教学，从根本上解决教学过程中存在的疑问和知识应用、内化过程中的困难。推荐多种学习方法来帮助学生对课堂知识进行内化，比如小组合作、专题汇报、实验演习等。教学过程中仍然遵循教师主导，学生主体，通过“授人以渔”推动学生综合能力提升。

3  课后巩固阶段（巩固拓展，实践总结）

课后线上任务能够驱动学生对课程知识的内化，夯实教学质量。对于学习能力较弱的学生，课后作业是消化课堂知识的重要环节，反复有针对性地练习利于学生提炼和攻克薄弱知识点，促进学生对教学内容的内化。对于学习能力较强的同学来说，课后练习是展现个性化的平台，基于课堂实操方法举一反三开拓思维，完成自主选题实验报告，能充分调动学生的积极性。

4  混合式教学的考核体系

基于上述线上线下混合式教学实施过程，学生表现贯穿于线上线下，同时也从课上延伸至课下，因此过程性考核变得尤为重要。将多维考核替代“一考定终生”制度，考核体系见表2。考核内容不仅注重期末考试成绩，还要重视学生学习过程表现和解决问题综合能力，这样有利于调动和培养学生的主动性与创造性，提升教学过程中知识的输入和产出。

二  混合式教学模式改革

（一）   “任务打卡式”课前预习

学生课前通过任务点打卡，预习课堂知识，提升学生对课堂知识的吸收效率。教师提前整理和发布课前预习任务，通过线上教学平台及时推送，任务驱动学生自主预习课堂知识，完成课前测试。课前测试结果有利于疑问及难点的筛查，便于课上有针对性教学。“任务打卡式”课前预习的长期开展，有利于学生养成课前预习习惯最终提升自主学习的能力。而自主学习能力的培养是高等教育最重要的本质之一。线上教学平台课前预习模块解决了传统教学模式下无法监控学生课前自主学习状况、学习效率是否合格等弊端。混合式教学则将课前预习放在线上进行，设置相应的预习视频，留下相关问答题目，依靠“三力”[11]（平时成绩及老师鼓励带来的动力、课前预习线上任务的压力及多种教学资源带来的吸引力）来促进学生综合发展。

（二）   “问题驱动式”课中学习

实践发现，通过“任务打卡式”课前预习，成功为课堂容量“减负”。课堂教学核心从基本概念讲解，转移到重难点攻克。利用启发式、研讨式及翻转课堂等多种教学方法，充分进行课程案例剖析、实际决策等。课堂教学任务明确，即带领学生解决课前预习阶段筛选出的疑难，引导学生串联碎片化知识点，构建完整的知识体系，再结合实操练习，达到GIS从入门到精通的目标。课堂教学的展开，师生之间更容易出现深层次的互动和交流。比如：带领学生观看室内外导航模拟、城乡规划中的选址、洪水淹没预警和山脉水体的提取等视频，引导学生思考如何利用GIS课程中所学习的最佳路径、缓冲区分析、坡度坡向提取等技术构建上述模型，启发学生用GIS的手段分析日常生活中遇到的模型，在潜移默化中提升学生解决实际问题的能力，培养学生的专业认知和逻辑思维能力。课中学习同时强调研讨式学习，以问题为牵引（如投影转换怎么实现？），学生为主结成小组，集中汇报对不同投影的理解，老师为辅把控秩序，必要时老师提出知识重点，帮助解决存在疑惑。研讨式教学不仅提升学生的动手能力还能提升学生的信心，让学生更加主动。反转课堂式教学更有利于促进师生之间更深层次的教学交流。

（三）  “有的放矢式”课后巩固

相较于传统课后教学大都基于布置作业的模式，线上线下混合式课后教学模式教学方法手段多样。线上课程留言模块不仅能够精准反映学生课堂学习中仍然存在的疑问，以及拓展学习中碰到的困惑，还延续了师生之间、同学之间交流互动。同时利用扩展在线资源，可以自主寻求答案，做到对问题“有的放矢式”解答，同时针对兴趣点进行自我知识升華，增强学生学习的主观能动性和自主解决问题的综合能力。

三  结论与讨论

研究通过地理信息系统原理课程的混合式教学实践，充分考虑该门课程的教学目标，结合教学实践，从线上教学方案的构建、多源教学资源的收集与整合、混合式教学的实施等方面进行探讨，合理利用混合式教学对学情数据挖掘的先天优势，根据数据分析结果因材施教，提升教学质量和优化教学方法。也充分利用网络环境帮助学生构建完整的知识体系，增强学习主动性，培养自主解决问题和创新等综合能力。此次混合式教学模式的探索旨在形成以培养学生技能为目标、以提升学生职业素养为核心的新型培养模式。混合式教学反映了不同教学理论和教学方式在新型教育背景下互为补充，体现了人们对教学本质认识的不断深入。虽然线上线下混合式教学模式对老师及学生在计算机信息化技能方面提出了更高的要求，如新时代背景下如何快速开发教学资源，如何将动画、微课及虚拟仿真技术等应用到各类课堂教学过程当中。但大数据时代背景下，地理学开展线上线下混合式教学是应对时代变革的必然选择。

参考文献：

[1] 黄杏元，马劲松.地理信息系统概论[M].3版.北京：高等教育出版社，2008.

[2] 汤国安.地理信息系统教程[M].2版.北京：高等教育出版社，2019.

[3] 陶玉杰，段丽芬，程亚焕，等.网络环境下“数学分析”混合式教学设计研究——以连续函数的概念为例[J].通化师范学院学报，2021，42（10）：108-112.

[4] 马登学，夏其英，全帅，等.网络环境下《高分子化学实验》混合式教学模式研究[J].山东化工，2019，48（1）：173，180.

[5] 徐轶博.网络环境下混合式教学在法学专业中的应用探究[J].教育现代化，2020，7（43）：141-145.

[6] 孔雪飞.网络环境下高职英语线上线下混合式教学实践分析[J].海外英语，2020（5）：95-96.

[7] 朱小艳，刘俊男.线上线下混合式教学模式在C语言课程中的应用[J].信息化教育，2019（24）：250-251.

[8] 李科.高校学生军事训练工作30年：发展历程、主要成就与基本经验[J].武汉科技大学学报（社会科学版），2016，18（1）：108-112.

[9] 裴希山.混合式大学英语教学模式构建及实证研究[J].高等教育研究学报，2017，40（2）：98-103.

[10] 杨晓宏，郑新，田春雨.线上线下混合式一流本科课程的内涵、建设目标与建设策略[J].现代教育技术，2021，31（9）：104-111.

[11] 高磊，邵飞，何晓晖，等.学习小组和SPOC平台在工程结构课程教学改革中的应用[J].高等教育研究学报，2018，41（1）：56-60.

基金项目：安徽省质量工程线上线下混合式课程建设项目“地理信息系统原理”（2022xsxx070）；安徽师范大学校级教学研究项目“安徽师范大学线上线下混合式课程（地理信息系统原理）建设”（校教字〔2020〕66号）；安徽省省级质量工程教学研究项目“‘互联网+背景下高等师范院校环境教育通识课程建设现状与改进对策”（2020jyxm0621）

第一作者简介：齐凌艳（1988-），女，汉族，安徽芜湖人，博士，副教授，硕士研究生导师。研究方向为水环境模拟与评估。

*通信作者：叶良涛（1980-），男，汉族，安徽桐城人，博士，讲师。研究方向为湖泊/海洋沉积与环境演化，地下水脱硝，水生植物化感抑藻等。