空间数据库技术应用教学资源库的构建与运用

马 娟，孙晓莉，聂俊堂，杨 涛，和万荣，王双美

(1.昆明冶金高等专科学校测绘学院，云南 昆明 650033；2. 云南国土资源职业学院国土空间信息学院，云南 昆明 652501；3. 黄河水利职业技术学院测绘工程学院，河南 开封 475004)

0 引 言

教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见中明确提出，推进高等职业教育共享型专业教学资源库建设，与行业企业联合建设专业教学资源库[1]。2018年7月，由黄河水利职业技术学院牵头的“测绘地理信息技术”专业教学资源库获教育部立项，空间数据库技术应用课程系其子项目。作为专业核心课程，空间数据库技术应用教学资源库在建设过程中，一方面严格与测绘地理信息技术专业国家级教学资源库整体建设思路、展现形式和建设进度保持一致；另一方面，兼顾自身课程内容的系统性、完整性和实用性。

1 建设思路

1.1 设计原则

在信息技术与教育深度融合的背景下，职业教育教学资源库的建设必须符合科学实用、共建共享和标准化3大主要原则，做到资源碎片化、课程项目化、运行系统化[2]。空间数据库技术应用是一门应用性很强的课程，在主要原则的指导下，教学资源库设计还应遵循以下原则：

1) 基础——通过项目教学，使学生理解和掌握空间数据库的基础知识和技能；

2) 系统——围绕“地理空间数据库建设与维护”岗位设计教学项目与工作任务，细化教学内容，注重前后知识点/技能点间的承接关系，强调理论与实践教学的完整、统一和系统性；

3)综合——体现课程间的交叉与综合，教学内容和生产案例的选取兼顾与其它课程的衔接和拓展；

4)真实——实训课从采用案例到技术要求都贴近生产生活实际，向真实的生产项目靠拢，便于理解和学习。

5)多样——知识点/技能点的表达方式丰富，教学资源有视频、动画、微课、课件、文本及图片等多种表现形式。

1.2 技术路线

坚持“应用为主线、能力为导向”的理念，采用“解构岗位能力，重构学习内容”的设计思路：1)确定“地理空间数据库建设与维护”岗位对应的典型工作任务；2)分析各典型工作任务需要的职业能力，并加工成学习型教学项目；3)将教学项目进一步分解成若干工作任务作为最终载体,并与知识点/技能点进行融合，以此达到知识体系的重构。教学项目间形成以工作过程为主线的步骤式关系，教学项目内则是由理论到实践，前后工作任务相辅相成，共同实现教学目标。

2 建设内容

空间数据库技术应用教学资源库建设，立足测绘地理信息技术专业人才培养目标，对应“地理空间数据库建设与维护”岗位。项目建设前期，课题组成员深入生产单位开展调研，结合产业技术水平，根据职业岗位能力要求确定课程内容、设计教学项目并构建知识树结构，细化到具体的知识点/技能点。建设过程中，基于“能学辅教”的定位和资源冗余思想，开发涵盖视频、动画、微课、课件、图片及文本类教学资源，力争90%以上的教学资源为原创;注重资源的基础性、实用性和先进性,建立动态更新机制，保证资源的可持续性;依托教学资源库建成的空间数据库技术应用标准化课程面向全网开放共享，保证教师和学习者能够快速检索、充分接触和使用到所需资源。

2.1 设计教学项目

到生产单位进行调研，与企业专家共同分析“地理空间数据库建设与维护”岗位的工作领域是：在测绘地理信息类企业从事地理空间数据的采集、处理、建库、管理和维护等工作。根据工作领域确定3个典型工作任务：空间数据库建设、空间数据库质量控制、空间数据库更新与维护。行业专家、专业教学指导委员会委员和课程组教师经过共同讨论，最终确定数据库技术、关系数据库、关系数据库标准语言SQL、空间数据库、空间数据库设计、空间数据库建设、空间数据库质量分析与评价、空间数据库更新与维护、技术报告编写9个教学项目，如表1所示。

表1 教学项目设计详表Tab.1 Details of teaching project design

2.2 构建知识树

按照测绘地理信息技术专业教学资源库建设要求，根据智慧职教平台提供的知识树模板，采用“课程→教学项目→工作任务→知识点/技能点”的4级结构来组织教学内容。其中，工作任务是核心，是最终的落脚点。构建方法如下：1)围绕各教学项目目标，将其进一步分解成具体、可任务化和可实施化的工作任务，旨在帮助学生在完成具体任务的过程中构建相关理论知识，发展职业能力，掌握地理空间数据库建设与维护的方法和步骤。2)知识点/技能点是工作任务的必要和有力支撑，各知识点/技能点既相对独立又有着上下承接关系。空间数据库技术应用知识树如图1所示，共32个工作任务和165个知识点/技能点，限于篇幅，仅绘制部分工作任务下的知识点/技能点。

图1 空间数据库技术应用知识树Fig.1 The knowledge tree of “application of spatial database technology”

2.3 开发教学资源库

空间数据库技术应用教学资源库采用边建设、边使用、边完善的方法，对照课程知识树，紧紧围绕各知识点/技能点，分析资源库用户(教师、学生、社会学习者)对资源内容、表现形式、技术水平等方面的需求[3]，收集、整理、创作不同类型的教学资源。经过3年建设，截至2020年2月，空间数据库技术应用教学资源库共开发教学素材 1 176 个、习题657道；其中，教学文本535个、教学课件254个、教学视频262个、微课66个、动画40个、图形图像19个，分别占比45.49%、21.6%、22.28%、5.61%、3.4%、1.62%。

3 资源库应用

2018年2月，空间数据库技术应用教学资源库初建成，同期，标准化课程在智慧职教的资源库平台中上架，长期面向教师、学生、社会学习者开放，无时间限制。目前，已形成面向MOOC(Massive Open Online Courses，大规模在线开放课程)和面向SPOC(Small Private Online Courses，小规模私人在线课程)的应用模式。

3.1 面向MOOC的资源库应用

3.1.1 构建和启动

依据空间数据库技术应用课程标准，笔者构建课程技术平台，调用教学资源库中相应知识树节点的学习指南、工作任务书、教学课件、微课、动画、习题等资源，确保学习者能充分接触到完整且无冗余的资源；设置单元测验和期末考试，旨在使学习者通过测试及时检验学习成效，查缺补漏。2018年12月31日，空间数据库技术应用在线开放课第一次在智慧职教平台的MOOC学院中面向全网开放，共8个教学周。

3.1.2 运用和效果

多次开课对于MOOC而言非常重要，通过课程的反复开设、反复实践和学习者的反馈，教师可以找到完善教学内容、改善教学效果的方法[4]。截至2020年4月底，空间数据库技术应用在线开放课已完成5次开课周期。在多次开课过程中，基于教学资源库在3年建设期中的持续更新和完善，MOOC中的课程结构、教学内容和教学资源也以更加合理的面貌呈现在学习者面前。

在第5次开课中，空间数据库技术应用在线开放课共调用资源203个、习题349道，其中，微课64个、总时长 619 min，PPT资源32个，文档类资源67个；共设置8个单元测验和1个期末考试。5次开课周期中，共有来自124家单位的 4 967 名学员加入课程学习，累计在线互动次数 17 507 次，累计日志总数 568 407 ，课程通过率最高38.4%、最低20.2%、平均28.3%。

3.1.3 问题和改进

MOOC确实从时间和空间上延展了传统课堂，在成本、效率、受众、开放性等方面均具有优势，学习者在课程开放阶段内可自行安排时间学习，无时空限制。然而，在空间数据库技术应用在线开放课实施过程中，笔者注意到以下几个主要问题，或为大部分MOOC存在的共性问题:1)课程讨论区管理。在线开放课正式启动后，面临的首要问题就是课程讨论区管理。由于学习时间不固定，且教师教学任务重，答疑只能利用夜晚或周末休息时间进行，若遇特殊情况未及时进入讨论区发帖回复，则无法满足学习者的知识需求和心理预期，影响学习热情和学习效果。2)课程完成率。线上教学资源的学习和每周测试全靠学生自觉完成，若没有教师的监督，大部分学习者仅仅扮演“逛超市”的角色，“只看不买”，无有效学习，课程完成率较低。3)课堂体验度。传统课堂中的小组讨论、分组汇报、师生面对面交流互动等教学环节和教学手段与方法无法在MOOC中得到有效实现，课堂体验度受限。

为解决以上问题，Armando Fox和David Patterson[4]提出利用网上兼职助教协助教师管理课程讨论区，效果较好。借鉴这种模式，空间数据库技术应用在线开放课在以后的运营中，可根据教师对学习者真实学习状况的了解，从以往成绩较好的学习者中挑选愿意担任助教的志愿者，协助教师在课程讨论区回复帖子、管理论坛，减轻教师工作量。对于课程完成率较低的问题，若是本校学生，可以从学校层面出台相关政策，如课程修完成绩合格可以申请学分，或者授课教师强调线上学习成绩在期末总测评中的权重等，监督学生有效学习；校外学生则需要打通学校间学分互认途径，从而提高学习者数量和学生学习积极性：有关课堂体验度问题，可选择利用SPOC来完成。

3.2 面向SPOC的资源库运用

3.2.1 SPOC建设

SPOC是MOOC的校本化，是融合在线学习和校园课堂教学的创新[2]。2018年春季学期，空间数据库技术应用SPOC首次建课开班，依托资源库中的标准化课程，根据学生基础和授课教师需要有选择地调用教学资源，组建教学内容、课后作业、单元测试、阶段性测评及期末测评试卷等。由于有教学资源库作为坚实后盾，借助职教云平台的强大功能，授课教师可以非常方便灵活地开展线上线下混合式教学，根据所有学生的学习痕迹，随时掌握学生学习动态。目前，我校内部已面向8个班级400余名学生开放学习通道。此外，测绘地理信息技术专业教学资源库院校联盟中的兄弟院校也在引用课程资源，建设各自学校的SPOC。

3.2.2 课堂教学

运用SPOC进行线上线下混合式教学主要分课前、课中、课后3个阶段，各阶段教师和学生参与的教学活动如图2所示，具体实施过程不再赘述。

图2 线上线下混合式教学活动Fig.2 Online and offline blended teaching activities

3.2.3 运用成效

通过从教学资源库中定制素材以满足不同班级的教学需要，采用线上线下混合的教学模式和信息化的教学手段开展教学，在几轮SPOC过后，笔者确实感受到课程教学效果有明显提升，主要得益于以下几个方面：

1)学生学习习惯改变。SPOC改变了学生的学习习惯，课前课后的任务安排均督促其必须参与其中，而课中的讨论、头脑风暴、投票、小组PK等活动也潜移默化地在激发学生的学习热情和兴趣，同时也培养了学生在独立思考、解决问题、语言组织、表达观点、公众场合展示等方面的综合能力。

2)教学数据及时反馈。采用SPOC进行教学后，学生的所有线上活动均有记录，授课教师可以从后台定期监测每位学生的学习情况，必要时可及时提醒和预警。

3)教学评价有据可循。由于所有学生的线上活动均有痕迹，教师在开展教学评价时有据可循，学生参与的教学活动能被教师看见并得到认可，所以大部分学生愿意投入时间开展课程学习。

综上，依托教学资源库中的标准化课程建设SPOC，一方面解决了资源库仅停留在在线观看教学资源上;另一方面，有效改变了资源库仅作为一个“库”的功能，将其提升到了教学依托的高度，真正实现为教学服务[5]。当然，由于功能限制，SPOC目前还缺乏对学生有效学习的监督，但有经验的教师可以通过线下课堂进行观察和引导。

4 结 语

空间数据库技术应用国家级教学资源库建成后，借助智慧职教平台，目前已形成以标准化课程为依托，面向MOOC和SPOC的2种主要应用模式，以满足不同学习群体对课程的需要。实践证明，空间数据库技术应用教学资源库能满足高职高专测绘类专业对该课程的教学需要，符合共建共享原则，与高等职业教育专业教学资源库建设初衷吻合。今后，课程资源库除不断更新完善外，还须加大推广应用，充分体现其服务功能。