现象教学法在GIS专业中的运用探索

0 引 言

教学改革是新时期高等教育发展、提高人才培养质量的强大动力。近年来，越来越多的教学改革聚焦为以学生为中心，强调培养学生自我学习、自我发展的素养和能力。新冠疫情更加速了高等教育教学模式的变革，在线教学、混合式教学等新型教学模式方兴未艾。线上学习具有内容丰富、来源广泛、更新迅速等优点，表现形式多样，往往更为生动。相较而言，很多教师习惯了作为“播音员”的单向授课模式，课程重点常以课件的方式留给学生，所以很多学生已逐渐习惯利用线上资源自学，上课更加流于形式，与教师互动减少。以课堂授课为主要形式的线下授课面临着挑战。

与此同时，在知识日新月异的时代，不少大学课程内容在学生毕业后就成为过时的知识。当前，全球教育普遍提倡7大素养：沟通与合作素养、信息素养、创造性与问题解决、自我认识与自我调控、学会学习与终身学习、批判性思维、公民责任与社会参与。赋予学生解决现实问题的能力，“授人以渔”成为高等教育更迫切的教改目标。教师的职责除了教授相关专业知识，更重要的是培养学生终身学习并运用专业知识的能力。尤其在这个后疫情时代，高等教育必须重新思考教学作用，探索专业教学改革途径。

聚焦GIS专业教学，现有的专业设置和教学方式注重GIS专业知识传授与技能培养，注重个体技能培养，但团队合作能力训练不足，导致学生缺乏面向实际工程应用的创新和适应能力。针对这些挑战，深圳大学探索了面向城市问题GIS专业课程设计，运用现象教学法提升GIS专业教学质量，注重启发学生的思路，培养学生的空间思维和计算思维，赋予学生利用GIS方法和工具分析或解决实际问题的能力。本文将主要阐述GIS专业实施现象教学法面临的挑战，以及深圳大学的教学探索与实践。

1 现象教学法及其挑战

现象教学（Phenomenon-based learning，缩写为PhBL 或 PhenoBL），又称场景主题或话题教学，是基于某一现象、主题或话题，融合多个学科展开教学的方法。现象教学法最早是由芬兰于2004年在《基础教育国家核心课程标准》中提出，其核心是在满足社会需要以及学生认知发展的前提下（心理认知规律、个性化发展及遵照教学规律），让学生基于某一具体现象同时展开多个学科的学习，从不同知识领域对某一现象进行深度解读。其学习主题的选择往往超越学科现象的边界，且通常与生活或社会息息相关，小到制定旅游方案、餐厅服务，大到欧盟制度、气候变化等，启发学生跨越学科的深度思考。同一个话题可以在各年级使用，可不断增加知识的深度，帮助学生建构完整的价值观和世界观。已有研究表明，在现象教学法中，学生自主地尝试通过现有知识融合，解决复杂现实问题，能够帮助学生培养批判与严谨的思维，增强韧性与自信心，潜在地指引学生的教育与职业路径。但在国内开展现象教学法，尤其是在GIS专业中实施现象教学法，存在较大挑战，如跨学科课程开发、课程之间的内在逻辑整合，以及教师理念的调整等，主要表现在以下3个方面：

1）严格的GIS专业教学模式与现象教学灵活实施间的矛盾。按学校教学组织规定，现有的教学模式要求GIS专业中的程序设计、GIS原理、空间数据库、GIS工程与开发等核心课程严格按时间、地点进行，且课程独立性强。现象教学在时间、地点、教学方式上都要求较大的灵活性。所以，如何在完成现有GIS专业教学要求的同时开发多学科课程融合的教学方式，如何处理现有课程任务与培养学生终身学习目标之间的关系，在实施中存在一定困难。

2）缺乏适合现象教学的GIS专业课程。现有的多数GIS课程对已有教材依赖度较高，而现象教学的设计更多依赖学校和教师对现实问题的理解，并进行再创造、再设计，没有现成的范本。因此，如何在GIS专业中组织和设计现象教学，尤其是如何整合GIS核心课程之间的逻辑，对教学组织单位和教师的要求很高。

3）需要协调教师观念及教师之间的关系。现象教学强调以学生为中心，而很多教师仍采用以教师为中心的授课方法，教学方法重构在观念上做出改变需要较长时间的历程。如今，不少专业已经开始采用类似翻转课堂的教学法，而GIS专业教学则相对保守，教师之间的关系协调存在困难。

2 基于现象教学的GIS课程设计

地理空间信息已经成为我国重要战略资源，广泛应用在国防、基础设施、城市发展、公共事业等诸多领域，所以现象教学法是培养GIS专业高级人才的一种理想教学模式，可以更好培养学生跨学科交叉和实践创新能力，满足经济与社会发展需要。深圳大学地理空间信息工程专业开设于2017年，面向智慧城市发展需要，融合地理信息科学、城市科学和计算机科学，致力于培养掌握地理空间信息技术、城市科学和数据科学基本理论、技术和工程实践方法，能够解决城市问题的专业技术人才。深圳大学城市GIS教学体系框架，选择思辨与写作、误差理论与数据分析、空间统计与分析、GIS原理、GIS系统、GIS网络开发、数据可视化，以及城市大数据分析与案例等核心课程服务于现象教学（图1）。

图1 深圳大学城市GIS教学体系框架

Fig 1. Framework of GIS teaching system in Shenzhen University

当前，深圳大学GIS专业课程设计主要从以下3方面入手实施现象教学。

2.1 利用教研项目尝试现象教学

深圳大学地理空间信息工程专业从GIS教学团队改革入手，组织有意愿参加教改的教师，运用现象教学方法设计地理信息教学“微”课程。在现有课程体系下，结合教师承担的科研项目，利用目前的实习实践、创新短课、聚徒计划等教研项目，集合城市中的交通、生态、环境、资源、人口和社会均等化等问题探索性实施现象教学，在不影响现有课程及学分的前提下进行教学改革，提升教学质量，激发学生的创新思维。同时鼓励学生将学习成果进一步提升，积极参加各种开放数据大赛，如ESRI中国大学生GIS软件开发竞赛等高水平竞赛等。实施现象教学法效果显著，多名本科生参加数字中国创新大赛大数据分析赛道、GIS软件开发大赛获得一等奖。

2.2 选择与社会和生活紧密相关的场景主题

深圳大学地理空间信息工程本科专业以培养智慧城市所需的GIS专门人才为主要目标，城市中土地、交通、资源、环境、健康等与社会和生活紧密相关的问题，为实施现象教学法提供了极佳的学习主题。选择以城市中的真实现象或学生关心的问题为学习主题，让所学回归生活，更加容易激发学生的兴趣，系统地掌握地理信息基础理论知识与技能。在强调学习整体性的同时，培养学生从公平与效率、生态环境、可持续发展等多维度理解城市问题的综合素质，做到在解决现实城市问题时应用GIS专业技能。

以城市交通现象教学为例，为配合主题教学，参考GIS与知识体系，并结合教学团队特点，多门课程相互协作，进行现象教学（图2）。针对城市中的交通拥堵、交通污染、交通能源消耗、出行服务公平等问题，从数据处理、空间分析方法、GIS系统和平台、空间数据可视化工具、城市问题建模等技能入手，引导学生对所学知识进行综合运用，发挥学生的创造性和学习主动性，应用GIS技能解决现实城市问题的能力。

图2 围绕城市交通主题的现象教学设计

Fig.2 Design of the Phenomenon-based teaching around the theme of "urban traic”

2.3 多元化GIS现象教学成果输出

采用微论坛、展板展示、专业报告，以及参加相关竞赛等方式输出显性的教学成果，培养学生的团队合作和交流能力，学会对他人的观点或身边现象进行反思批判，提升学生的学习兴趣，实践解决现实问题的全过程。

相关GIS专业课程内容的整体设计既着眼于发挥教师的主导作用，又强调学生在学习中的主体作用。在现象教学中，充分发挥线下课堂教师与学生面对面的优势，教师从单向讲授的角色转变为“旁观的军师”，去观察每个学生的需求并提供有针对性的个性化支持，甚至引导部分优秀学生作为“小讲师”讲解知识点或技术点，把原来单纯传授知识内容，尽量转变成培养和提高学生学习能力，激发学生自我表达与探究答案的内驱力。学习者自身成为知识生长的发起者，通过深入思考与他人互动获取知识，与素质教育的核心目标高度统一。

3 讨论

深圳大学在实施现象教学法的过程中也发现了若干问题有待解决。其中一个迫在眉睫的问题是减少学分并提升教学质量。国内多数GIS专业的学分设置都较多，很多超过150个学分，甚至达到170学分以上。多数学生一个学期需要选七八门专业课，这为现象教学带来了难度。深圳大学将GIS专业设置为150学分，但学生学习压力仍然过大，不少学生未能全程参与现象教学。为推广现象教学，需要整体上进一步优化课程体系，提升GIS专业课程的学习深度和教学质量。

另一个问题是改革教室布局，营造现象教学氛围。当前，多数大学教室服务于传统的单向教学，即老师站在课桌前传授知识，学生们坐在课桌后面被动地接受知识，并不适合以学生为中心的互动式的现象教学。目前，深圳大学有类似智慧教室的行动，通过增加声、光、电设备提升学习体验，但是现象教学不一定需要“智慧教室”，而更需要提供教师与同学互动的开放空间，进行师生探讨，让现象教学实施有空间上的灵活性。

同时，在GIS专业教学中运用现象教学法让地理信息科学人才培养有了更大的想象空间和可能性。当前社会现象、主题与话题的引入，现象教学可更为自然地和课程思政相结合，如就城市交通布局优化问题开展现象教学的同时，可将社会弱势与基层群体的需求作为布局优化中的重要因子，将立德树人的理念有机地融合入课程实践之中。相比传统的显性课程思政，隐性课程思政往往效果更好。

4 结束语

在知识快速更新的信息时代，高等教育、专业设置、教师教学和学生学习都受到了前所未有的冲击，高等教育急需进行教学改革以应对科技、人文和社会变革。本文以现象教学为核心，以深圳大学地理空间信息工程专业为例，探讨了在GIS专业教学中实施现象教学的初步尝试。其核心是以学生为中心，在现有教学体系下实现跨学科综合课程改革，在提升教学质量的同时培养学生综合运用专业知识和终身学习的能力，为推进地理信息科学教学改革提供了新的途径。

现象教学不仅可以作为某一专业教学改革的手段，还可以作为当前建设交叉学科的一个切入点，从教学的维度引导交叉学科的建设。以现象教学法思考更有效的课程组织和学生培养，是一个值得进一步深入研究和探讨的路径。

作者简介：乐阳（1973—）,女，甘肃兰州人，教授，博士，主要从事面向城市问题的大数据与GIS交叉研究工作

E-mail:yueyang@szu.edu.cn

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