《智慧城市》線上線下混合式一流課程建設與探索

張新長，李少英，阮永儉

廣州大學 地理科學與遙感學院，廣東 廣州 510006

0 引 言

近年來，我國高等教育事業發展迅速、成果顯著，為社會主義現代化建設培養了大量的高端技術人才。雖然我國已經進入高等教育普及化階段，但是高質量的高等教育供給資源依舊相對稀缺[1]。課程是教育最微觀、最普通的問題，也是影響高等學校教育質量的首要因素[2]。目前，高校中存在“水課”問題，課堂教學目標不明確、教學準備不夠充分、教學內容陳舊、教學方法呆板、教學過程沉悶、師生互動少、教學效果差[3]，這極大地影響了我國高等教育人才培養質量。與“水課”相對而言的是“金課”，即具有高階性、創新性和挑戰度的一流課程。高階性是知識、能力、素質的有機融合；創新性是課程內容的前沿性與時代性、教學形式的先進性和互動性、學習結果的探究性和個性化；挑戰度是指課程具有一定難度，老師和學生都需要付出一定的時間和精力為學習成果作保障[4]。

隨著信息技術發展，“互聯網+”這一概念被應用到各個領域，教育領域也興起了“互聯網+教育”的模式。該模式促進了教育資源從封閉到開放、學習模式從被動到自主、教學方式從灌輸到互動的重大轉變[5]。然而，單一“互聯網+教育”模式下的慕課教育并不能很好地將復雜知識傳授給學生。因此，需要將慕課與翻轉課堂有機結合，形成線上線下混合教學模式[6]。其中，線上課堂靈活的互動方式，彌補了傳統課堂中學生知識獲取途徑單一的問題；而線下課堂中的學術對話翻轉模式[7]，可以讓學生將自己的學習成果展示、討論和互相評價，在提高學習效率的同時，培養學生主動學習的能力，更有利于知識的吸收、理解和鞏固。面對新冠疫情帶來的沖擊，混合教學模式憑借云端、多樣化、便利化的特點，實現了學習者與教師之間的即時交互溝通，真正實現教育部的“停課不停教、停課不停學”的要求[8]。由此可見，線上線下混合教學模式課程，不僅使抗風險能力得到提升，同時突破傳統課堂教學模式的弊端，實現了教育部“線上教學與線下教學同質等效”的要求[9]。然而，如何以“金課”為標準，探索慕課與翻轉課堂有機結合的教學模式，是當前我國高校一流線上線下混合課程建設亟待解決的關鍵問題。

智慧城市作為早期數字城市發展的高級階段，是信息化城市的高級形態和最新表現形式[10]，也是創造現代化城市幸福生活的強大推動力?！吨腔鄢鞘小氛n程主要教學內容具有一定的時代性與前沿性，是高校實施創新創業教育的關鍵節點，開設與創新創業訓練相關的公共類課程，是高校開展創新創業教育的戰略重點項目[11]，也是提升高等教育人才培養質量、服務國家創新驅動發展戰略的重要途經[12]。課程在教學改革探索過程中將創新創業訓練融入線上線下混合全過程，試圖探索“互聯網+”與通識課深入融合的創新教學模式；同時深入挖掘思政點，將思政案例融入全過程教學中，實現思政與課程的有機融合，提升了課程的高階性、創新性和挑戰度。

1 課程歷史沿革

《智慧城市》課程源于《數字城市》課程，已有十余年歷史（圖1）?！稊底殖鞘小氛n程是最早于2009年中山大學開設的線下通識課，中山大學和廣州大學開課共計26期，授課人數達5175人?！稊底殖鞘小氛n程于2012年建成慕課資源，成為教育部第三批國家精品視頻公開課程。自從2012年11月在教育部中國大學MOOC平臺上線以來，該課程受到大眾的熱烈歡迎與好評，并于2013年獲評第三批國家精品視頻公開課程。截至2022年6月，已超過34.2萬人次進行學習，共有5萬多人發表評論。目前，在中國大學MOOC平臺992門國家級精品視頻公開課程中，總排名第6位。

圖1 《智慧城市》課程更新迭代時間軸Fig.1 Timeline of smart city course update and iteration

智慧城市是數字城市的拓展和延伸，隨著時代發展，我國城市管理的需求也逐漸從城市數字化轉變為城市智慧化。因此，課程團隊與時俱進，面向新時代需求對課程內容進行更新和重構，于2020年將《數字城市》課程整合升級為《智慧城市》課程?！吨腔鄢鞘小氛n程在《數字城市》課程的基礎上重構了教學內容和課程體系，2020年獲得廣東省省教育廳本科教學質量改革工程在線開放課程項目資助，并于2021年3月建成慕課資源在廣州大學MOOC平臺與學銀在線平臺同時上線。截至2022年6月，該課程在廣州大學開設線上線下混合通識課3期，選課人數達458人。

2 慕課資源建設

《智慧城市》課程采用線上線下混合教學模式，線上教學模式主要依托自建的慕課資源。通過自建慕課資源構建了以視頻單元—習題庫為主體的智慧城市教學資源庫，包括41個教學視頻（每個視頻15 min）和課程案例庫、試題庫等線上資源?！吨腔鄢鞘小氛n程教學內容始終圍繞“數字城市”與“智慧城市”兩大核心概念，以案例驅動的方式，循序漸進地將教學內容從數字城市過渡到智慧城市。課程視頻內容可以分為數字城市和智慧城市兩大板塊。數字城市板塊的課程視頻內容首先對數字城市的概念、空間信息技術、虛擬現實等數字城市建設的支撐技術進行初步講解。其次結合應用實踐，介紹了數字城市地理空間框架與公共服務平臺建設。最后在數字城市的視野下，探討了城市網絡化管理、人文發展以及近年來興起的云GIS與物聯網技術。智慧城市板塊首先介紹了智慧城市建設的背景、意義以及數字城市到智慧城市的演變歷程。其次對比了智能城市與智慧城市的異同，探討了時空大數據、人工智能以及區塊鏈技術對智慧城市建設的影響。最后，對智慧城市的高級階段——數字孿生進行了展望。

其他慕課學習資源包括靜態教材學習資源和動態教材學習資源兩個部分。靜態教材學習資源包括網頁課程介紹、教學大綱等。網頁課程介紹和教材大綱能夠使初學者對課程有初步了解，并在學習過程中從總體上把握學習內容。目前，教學團隊正在針對課程編著配套教材《地圖與智慧城市導論》。動態教材學習資源建設包括隨學習進度安排漸進投放的課程課件，涵蓋客觀選擇題和主觀問答題兩種類型的在線測驗，以及課程通知、在線答疑討論等其他動態教材學習資源。

3 多維度課程設計與組織實施

3.1 課程實施過程中的教育理念及教學目標

《智慧城市》課程堅持以立德樹人為根本任務，以培養學生結合課程通識知識和各自專業領域知識進行融會貫通和拓展應用的能力為目標，以學生創新創業訓練為產出導向的教育理念。致力于把學生培養成德才兼備、家國情懷、視野開拓、愛體育、懂藝術、能力強的高素質創新人才。課程是通識課程，堅持以學校辦學定位和人才培養目標為導向，設定以下教學目標。

1）知識目標。使學生熟悉和掌握數字城市和智慧城市的基本概念和建設內容，了解智慧城市的前沿實踐案例。強調學習的前沿性、時代性和創新性。

2）能力目標。使學生理解智慧城市建設的主要支撐技術，具備項目分析和解決方案設計能力。強調學習的高階性、創新性和挑戰度。

3）思政育人目標。培養學生國家認同、制度認同情感，以及民族自豪感，培養學生愛崗敬業的職業精神和奉獻精神，以及團隊協作和勇于創新的精神。

3.2 課程體系重構

考慮到當前城市管理從數字化向智慧化高級階段轉變的新時代背景，結合人才培養目標，按照“金課”的時代性、前沿性以及高階性、創新性和挑戰度的要求，對數字城市課程進行了拓展、重構并提升至智慧城市課程。課程在原來《數字城市》課程1～7講內容的基礎上，新增了8～13講內容，實現對課程內.容的升級和重構。第1～7講為《數字城市》的內容，主要介紹數字城市的建設背景、基本概念、涉及技術、建設內容及實踐案例。第8～12講引入了智慧城市的基本理論和案例，加入了時空大數據、人工智能、區塊鏈等支撐數字城市轉變為智慧城市的新技術內容。第13講介紹了智慧城市建設的更高級階段——數字孿生城市。課程內容覆蓋面廣、難度適中，選取了國內外前沿技術以及課程最新成果作為講解案例，培養學生解決問題和創新能力。通過引入大量國內外智慧城市前沿技術和實踐應用案例，使學生熟悉和掌握數字城市和智慧城市的基本概念和建設內容，并了解智慧城市的前沿實踐案例，培養學生項目分析、解決方案設計以及綜合創新能力，在應用型人才培養中發揮重要的作用。此外，設計與思政相關的課程案例，實現思政育人目標。

3.3 課程組織實施情況

課程將通識案例式和專業任務式雙驅動的教學策略貫穿線上線下全過程，實現專業和通識的平衡。線上授課內容以智慧城市基本理論和通識應用案例為主，讓學生進行自主學習并完成測試題，主要考核學生對基本理論、概念、技術和案例的掌握情況。線下結合學生專業進行案例深入講解，并結合選修學生專業方向和個人興趣開展以任務為驅動的自主學習、參與式學習及協作性的小組匯報，培養學生結合各自專業對智慧城市技術進行綜合應用的能力。在雙線教學全過程中，引導學生思考當前智慧城市建設中存在的痛點和不足，啟發學生通過跨專業協作提出創新創業設想和計劃，培養學生解決問題的綜合能力及思維敏銳、勇于創新、團隊協作能力。此外，依托慕課學習討論區，實現師生之間、學生之間的靈活交流互動，共享優質教學資源。課程總體設計如圖2所示。

圖2 課程總體設計圖Fig.2 Overall design of the course

4 課程特色

1）通過自主式和參與式學習相結合激發學生自信能力和潛質。線上通過自建慕課資源觀看視頻，自主學習智慧城市的基本概念和案例，線下通過翻轉課堂引導學生搜集與各自專業相關的智慧城市建設案例資料，并進行思考與討論以及課堂匯報等參與過程學習。通過線上線下混合的自主式和參與式教學模式變革，解決傳統模式中普遍存在以教師為中心的教學結構，激發學生自信和潛質。

2）通過雙線教學法實現通識與專業的平衡。線上側重講授智慧城市通識知識，線下結合智慧交通、智慧旅游等與選修學生專業密切相關的方向開展深入講解與翻轉課堂討論，培養學生結合通識與專業知識拓展應用能力。

3）案例式和任務驅動式相結合培養學生創新能力。在雙線授課中，引入大量國內外智慧城市前沿技術和實踐應用案例；在翻轉課堂中以任務為驅動，讓學生結合調研，總結和分析各自專業領域在智慧城市建設中的應用案例；在教學全過程中引導學生思考當前智慧城市建設中存在的痛點和難點，并提出創新創業項目計劃，強化學生創新思維和能力的培養。

5 教學改革實踐成效

通過課程教學改革實踐，在以下方面取得了顯著的成效。

1）人才培養。課程突破性地融入了“互聯網+”創新創業大賽的模式，以培養學生解決問題的綜合能力以及思維敏銳、勇于創新、團隊協作能力。同學們通過課程學習，科技創新靈感得到了啟迪，從不同角度思考了智慧城市建設的痛點和解決方案，提出了多個優秀創新創業方案，如解決疫情防控下戴口罩出行碰到的識別難、識別慢的問題，關注鄉村振興、智慧農業的發展問題，為打破鄉村兒童和城市教育的最后一道壁壘而開發的“鄉育APP”等。通過課程的創新創業訓練，顯著提升了學生的創新意識和創業技能，每學期授課過程中培育了20余個優秀的創新創業方案。

2）課程建設成效。通過課程內容升級和重構，課程2020年獲得廣東省省教育廳本科教學質量改革工程在線開放課程項目資助，2022年5月在中國大學MOOC平臺上線，成為首批在國家高等教育智慧教育平臺上線的課程。課程慕課被應用于粵政易數字政府課堂中，教師受邀在教育部地學教指委做關于慕課建設的大會主旨報告。該課程2022年5月被認定為廣東省本科高校線上線下混合一流本科課程，促進了廣州大學地理信息科學專業獲批國家一流本科專業建設點，課程組建的教師團隊，獲批四星級黃大年式教師團隊。

6 結 論

智慧城市作為早期數字城市發展的高級階段，是創造現代化城市幸福生活的強大推動力?！吨腔鄢鞘小氛n程將“數字城市”和“智慧城市”作為課程主要教學內容，具有一定的時代性與前沿性。該課程將慕課與翻轉課堂有機結合，形成線上線下混合教學模式，打破了時空壁壘，實現了教育部“線上教學與線下教學同質等效”的要求。在新冠疫情對我國高等教育事業帶來強大沖擊的情況下，該授課模式得到了充分檢驗。課程探索以創新創業比賽為導向的學生創新思維培養模式，并將思政案例融入全過程教學中，實現思政與課程的有機融合，充分體現了新時代“金課”高階性、創新性和挑戰度的要求。該教學模式探索實踐可為我國高等教育線上線下一流課程建設提供借鑒經驗。