基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育范式的“數(shù)字地形測量學(xué)”在線教學(xué)模式變革研究

曹先革， 楊金玲,2

(1.東華理工大學(xué) 測繪工程學(xué)院, 江西 南昌 330013; 2.東華理工大學(xué)高等教育研究與評估中心, 江西 南昌 330013)

隨著我國“互聯(lián)網(wǎng)+”概念的提出及與“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃有關(guān)的系列政策陸續(xù)出臺，互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)掀起了高等教育教學(xué)領(lǐng)域的信息化改革浪潮，以慕課(MOOC，Massive Open Online Courses)為代表的在線開放課程正在引發(fā)高等教育領(lǐng)域的空前變化，教育形式也在隨之發(fā)生演變。當(dāng)前，在大型在線開放課程的積極影響下，傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式發(fā)生了一系列深刻變化，預(yù)計在今后的一段時間內(nèi)，教學(xué)模式將逐漸從以往的以教師、教科書為中心的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心、以自主學(xué)習(xí)為主的教學(xué)模式[1]。

1 在線開放課程簡介

在線開放課程也被稱之為慕課。2011年秋季學(xué)期，在斯坦福大學(xué)的“人工智能導(dǎo)論”中受到了前所未有的關(guān)注，據(jù)統(tǒng)計，來自190多個國家的16萬學(xué)習(xí)者同時注冊了這門課，由此催生了Udacity在線課程[2]。緊隨其后，斯坦福大學(xué)兩名計算機科學(xué)教授創(chuàng)辦了一個稱之為Coursera的大型開放式在線課程平臺，該平臺上所有課程均免費提供；麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)則共同實施了稱為edX的網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)計劃。在教育領(lǐng)域，Udacity、Coursera和edX三大在線開放課程提供商在2012年正式興起，因此2012年亦被稱作“慕課元年”。

在中國，2013年北京大學(xué)、清華大學(xué)等高校邁出慕課第一步，宣布加入美國在線開放課程三大主流機構(gòu)之一的edX[3]。2013年4月，重慶大學(xué)發(fā)起的WEMOOC東西部高校課程聯(lián)盟成立。2015年，教育部發(fā)布了《關(guān)于加強高等學(xué)校在線開放課程建設(shè)應(yīng)用與管理的意見》。2016年6月，教育部印發(fā)《教育信息化“十三五”規(guī)劃》表示，要不斷推動高校建設(shè)在線開放課程，并向社會開放，使優(yōu)質(zhì)在線開放課程教育資源覆蓋面越來越廣[4]。截至2020年11月，教育部已經(jīng)公布了900門國家精品在線開放課程認定結(jié)果?？傊?，在當(dāng)前形勢下，教育信息化已上升到國家高等教育戰(zhàn)略層面，網(wǎng)絡(luò)開放課程資源的建設(shè)與應(yīng)用已成為中國信息化建設(shè)的重要組成部分。由于在線開放課程的學(xué)習(xí)地點和時間不受限制，具有受眾群體廣泛、易于互動等特點，在線開放課程這種新興教育模式必將逐漸成為今后教育發(fā)展的主流趨勢。

2 學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育范式

學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育范式作為一種全新的教育范式，在美國和澳大利亞的基礎(chǔ)教育改革中首次被提出，并逐漸擴展到高等教育領(lǐng)域，其反向設(shè)計的理念被貫穿于工程教育認證標準的始終[5，6]。

與傳統(tǒng)教育范式不同，在學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育范式下，教師需要以學(xué)生的預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出為中心進行教學(xué)活動的組織、實施和評價。這意味著在教學(xué)活動開始之前，教師就對學(xué)生的預(yù)期學(xué)習(xí)成果有了清晰構(gòu)想[6]。在這種教育范式中，教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實施的目標則是學(xué)生最終通過教育過程獲得的學(xué)習(xí)成果(產(chǎn)出)[7]。學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育范式可以通過下述步驟實施：第一步定義學(xué)習(xí)產(chǎn)出(Defining)；第二步實現(xiàn)學(xué)習(xí)產(chǎn)出(Realizing)；第三步評估學(xué)習(xí)產(chǎn)出(Assessing)；最后一步使用學(xué)習(xí)產(chǎn)出(Using)[8]。以上四個步驟涵蓋了四個重要教學(xué)環(huán)節(jié)：計劃、實施、檢查和行動。從本質(zhì)上講，學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育范式就是圍繞“界定學(xué)生預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出→實現(xiàn)學(xué)生預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出→評估學(xué)生最終學(xué)習(xí)產(chǎn)出”這條教學(xué)活動主線開展的，學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)出評估組成了教育和教學(xué)質(zhì)量不斷提高的閉合環(huán)。

在學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育范式下，時間資源可以根據(jù)師生的需要進行選擇，有效摒除了傳統(tǒng)教育方式中教學(xué)安排和日程固定的弊端；與傳統(tǒng)教育只有少數(shù)學(xué)生獲得成功不同，學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育范式聚焦于所有學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)出達到最高水平。學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育范式具有如下實施原則：一是清楚聚焦學(xué)生最終的產(chǎn)出；二是圍繞預(yù)期產(chǎn)出的反向設(shè)計；三是擴大學(xué)生成功機會并提供幫助；四是對學(xué)生的成功具有高期待[9]。

3 基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育范式的在線開放課程建設(shè)

學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育范式不僅對在線開放課程的建設(shè)具有重要啟發(fā)意義，同時也為課程資源結(jié)構(gòu)的構(gòu)建指明了方向。隨著學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育范式的逐步普及，在線開放課程的教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)結(jié)構(gòu)、教學(xué)資源、學(xué)習(xí)支持服務(wù)和學(xué)習(xí)成果評估都發(fā)生了巨大變化[10]。學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育范式要求學(xué)生將掌握課程教育教學(xué)內(nèi)容的方式，從傳統(tǒng)的解決具有固定答案問題的能力，進一步拓展到具備解決開放問題的能力。因此，在線開放課程的開發(fā)及設(shè)計，特別是對于在線開放課程的結(jié)構(gòu)和資源方面的設(shè)計，需要根據(jù)學(xué)生的預(yù)期學(xué)習(xí)成果進行反向動態(tài)調(diào)整[10]。

“數(shù)字地形測量學(xué)”是測繪工程專業(yè)基礎(chǔ)課，在專業(yè)課程中發(fā)揮著重要作用，該課程涉及大量儀器工作原理、儀器實踐操作、數(shù)據(jù)處理等。本研究基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育范式對“數(shù)字地形測量學(xué)”在線開放課程的建設(shè)進行探討。

在線開放課程需要根據(jù)本門課程對應(yīng)的畢業(yè)要求指標點進行知識點分解，使每個知識點對應(yīng)的教學(xué)視頻控制在10—15分鐘左右，通過這種方式可使學(xué)生在每個知識點的學(xué)習(xí)片段中都處于注意力最集中的狀態(tài)，進而達到最好的學(xué)習(xí)效果[11]?；谶@一教育理念，東華理工大學(xué)“數(shù)字地形測量學(xué)”教學(xué)團隊將課程的教學(xué)內(nèi)容逐一進行了分解，并對課程的核心知識進行了梳理，具體如下：平面直角坐標系的建立；水準測量及計算；導(dǎo)線測量及計算；全站儀的使用；等高線測繪；大比例尺數(shù)字地形圖測繪；地形圖的應(yīng)用。

在線開放課程建成后形成的資源體系不僅應(yīng)該是開放、包容、創(chuàng)新和生成的，而且還應(yīng)該是一個有機整體?；趯W(xué)習(xí)產(chǎn)出教育范式的“數(shù)字地形測量學(xué)”在線開放課程資源結(jié)構(gòu)可用如圖1所示的關(guān)系模型表示，學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育范式共有三層。第一層主要包括：課程支持者、課程學(xué)習(xí)者。第二層主要包括：課程基本信息、課程自學(xué)資源、課程思政元素、課程活動資源、課程評價資源。第三層為學(xué)習(xí)產(chǎn)出：主要包含職業(yè)素養(yǎng)、技能、能力等，具體表現(xiàn)為社會主義核心價值觀、軟硬件操作情況、提交的各類測量成果等。

為了驗證上述課程資源結(jié)構(gòu)模型的適應(yīng)性和有效性，本研究依托東華理工大學(xué)在線開放課程“數(shù)字地形測量學(xué)”進行了驗證與具體應(yīng)用。大比例尺數(shù)字地形圖測繪是“數(shù)字地形測量學(xué)”課程中的一個重要專題，其學(xué)習(xí)產(chǎn)出是讓學(xué)生形成良好的職業(yè)道德，具備遵守測繪法律法規(guī)的意識，使學(xué)習(xí)者既掌握大比例尺數(shù)字地形圖測繪的過程與方法，又能夠選擇適合數(shù)字地形圖測繪的儀器，同時具備設(shè)計測量方案并完成地形圖測繪任務(wù)的能力。依據(jù)基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育范式的在線開放課程資源結(jié)構(gòu)模型，大比例尺數(shù)字地形圖測繪專題的課程資源，如圖2所示。

大比例尺數(shù)字地形圖測繪專題課程資源共有三層。第一層主要包括：(1)課程支持者(該專題主要面向測繪企事業(yè)單位總工、高級工程師、普通高校教師、測繪專家和學(xué)者等)；(2)課程學(xué)習(xí)者(該專題的學(xué)習(xí)者包括普通高等學(xué)校測繪類大學(xué)生、測繪單位從業(yè)人員、測繪行業(yè)工作者、高職高專測量專業(yè)師生等)。第二層主要包括：(1)課程基本信息(如地形圖測繪專題導(dǎo)言、教學(xué)日歷、學(xué)習(xí)公告、學(xué)習(xí)幫助等)；(2)課程自學(xué)資源(如微視頻、教學(xué)案例等，微視頻主要包括什么是大比例尺地形圖測繪、圖根控制測量、大比例尺地形圖測繪技術(shù)設(shè)計、大比例尺地形圖測繪方法、野外數(shù)據(jù)采集等；教學(xué)案例為校園1∶500地形圖測繪質(zhì)量控制教學(xué)案例)；(3)課程思政元素(如組員團結(jié)協(xié)作，依法依規(guī)設(shè)計方案并實施，以公正法治的態(tài)度進行成果檢查驗收，注重成果的保密，深度體驗職業(yè)成就感，熱愛祖國山河等)；(4)課程活動資源(如課堂討論、項目實踐等，其中課堂討論內(nèi)容主要包括大比例尺地形圖測繪圖根控制測量注意事項、碎部測圖注意事項、地形圖測繪技術(shù)設(shè)計的重點、為何必須按規(guī)范和法規(guī)進行測繪、外業(yè)人員如何協(xié)同作業(yè)等；項目實踐為大比例尺地形圖測繪技術(shù)設(shè)計)；(5)課程評價資源(如課堂提問、互評設(shè)計等，其中，課堂提問主要包括地形圖技術(shù)設(shè)計涉及哪些內(nèi)容、圖根導(dǎo)線點的選取辦法等；互評設(shè)計為以小組為單位設(shè)計并上傳大比例尺技術(shù)設(shè)計方案，各小組之間根據(jù)相關(guān)規(guī)范、規(guī)程、圖式等互相評定)。第三層為學(xué)習(xí)產(chǎn)出：學(xué)習(xí)產(chǎn)出目標是讓學(xué)習(xí)者通過本專題的學(xué)習(xí)形成良好的職業(yè)道德，遵守測繪的法律法規(guī)，掌握大比例尺數(shù)字地形圖測繪的技能，具備選擇外業(yè)測量所需相應(yīng)儀器設(shè)備的能力，能夠設(shè)計測量方案并測繪一幅大比例尺數(shù)字地形圖。

4 實際應(yīng)用效果分析

在基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育范式設(shè)計的在線開放課程中，課堂教學(xué)內(nèi)容具有明確的學(xué)習(xí)產(chǎn)出目標，每個教學(xué)環(huán)節(jié)均圍繞預(yù)期目標有序開展，教學(xué)方式從傳統(tǒng)的單向傳授方式改變?yōu)橐噪p向互動為主的交流方式[12]。課前，學(xué)生根據(jù)布置的學(xué)習(xí)任務(wù)利用在線開放課程進行課程內(nèi)容預(yù)習(xí)；課中，教師根據(jù)在線課程統(tǒng)計的學(xué)生預(yù)習(xí)情況和任務(wù)完成情況，結(jié)合工程實際案例對基礎(chǔ)理論重、難點進行側(cè)重講解，討論分析測繪軟、硬件操作中的常見問題等，解答學(xué)生在預(yù)習(xí)中存在的疑問；課后，教師根據(jù)學(xué)生課前和課中對知識的掌握情況布置作業(yè)，學(xué)生及時完成以鞏固所學(xué)內(nèi)容。在這種教學(xué)方式中，每位學(xué)生作為主導(dǎo)者積極參與教學(xué)各環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)主動性和能動性增加，可以有效達成課堂預(yù)期教學(xué)目標。在該專題對應(yīng)的課堂實習(xí)中，學(xué)生雖然初次使用測繪儀器和軟件，但并不存在陌生感，較短時間內(nèi)即能熟練掌握測繪儀器和軟件的基本操作，有效節(jié)省了教師在課堂實習(xí)中解決此類初級問題的時間，使教師得以幫助學(xué)生解決技術(shù)細節(jié)方面出現(xiàn)的問題。

基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育范式設(shè)計的在線開放課程，在實施中有效提升了全體學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和實習(xí)中的測繪效率，使學(xué)生熟練掌握了基礎(chǔ)知識和軟硬件的操作；小組成員根據(jù)設(shè)計的測量方案通過分工合作共同獲得測繪成果，深度體驗職業(yè)成就感和自豪感；通過對實習(xí)成果進行質(zhì)量評定，促進學(xué)生形成依規(guī)測繪、誠實守信的職業(yè)道德。

5 結(jié)語

在線開放課程使高等教育領(lǐng)域的人才培養(yǎng)和教學(xué)模式產(chǎn)生了深刻變化，將教學(xué)方式從傳統(tǒng)的以教師為中心的模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，在線自學(xué)與線下輔導(dǎo)的結(jié)合必將成為許多高等教育機構(gòu)的探索方向。本研究以測繪工程專業(yè)核心課程“數(shù)字地形測量學(xué)”中大比例尺數(shù)字地形圖測繪專題為例，詳細介紹了基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育范式的在線開放課程的資源結(jié)構(gòu)及其在實際在線課程建設(shè)中的具體應(yīng)用，以期能夠為類似專業(yè)相關(guān)課程的在線開放課程建設(shè)和發(fā)展提供參考。