基于CDIO与混合教学模式的遥感原理课程教学改革探讨

来源:用户上传      作者:崔玉环 郝泷 高祥 董斌 刘琳

　　摘要：遥感原理课程与卫星遥感技术的发展密切相关，是一门发展性、现势性很强的课程，同时又具有抽象性和科学性的特点。如何有效地提高教学质量，使学生更好地掌握基本理论和方法，是教师和学生共同关注的话题。文章以CDIO与混合教学模式为基础，从教材选用、教学内容设计、教学方法及实践教学等方面探索本门课程的教学改革方式，进而提高课程教学质量。并且近年来在安徽农业大学测绘工程专业遥感原理课程教学应用效果表明，CDIO与混合教学模式在提高教学效率及增强教学效果等方面发挥了重要作用。
　　关键词：CDIO;混合教学模式;遥感原理教学;教学改革
　　中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2020）14-0148-03
　　 一、引言
　　在“互联网+”的背景下，教育信息化、网络化逐渐深入和增强，根据党的十九大后颁布的《教育信息化2.0行动计划》文件，教育信息化已作为教育体系变革的内生力量而受到教育部门的广泛重视[1]。CDIO教育模式是由美国麻省理工学院经过四年多研究论证提出，强调理论教育和实践能力的双重培养，注重“做中学”和“基于项目的教育和学习”[2]，改变了传统“灌输式”的教育方式，启发和引导学生发现并解决问题，调动学生的主观能动性，更好地培养出符合社会需求的人才[3]。本文针对CDIO与混合教学模式在遥感原理教学中的探索和实践，从教材选用、教学内容设计、教学方法及实践教学等方面探索本课程的教学改革方式，进而有效提高了课程教学质量。
　　二、教学内容改革
　　随着全球资源、能源与环境问题的激化，数字地球战略的竞争，越来越多的社会经济问題迫切需要依靠遥感技术进行解决，社会对遥感专业人才的需求日益增长。遥感原理课程具有实用性、广泛性和技术性等特点，同时包含严谨的物理数学理论，具有其抽象性和科学性的特点[4]。
　　1.合理组织教材体系。卫星遥感技术正在以惊人的速度快速发展，在大气科学、陆地科学和海洋科学等众多领域得到广泛应用，并快速深入百姓的日常生活中。因而，各行各业对遥感人才的需求越来越大，对遥感教材的要求更加特色化和专业化[5]。教材是用来向学生传授基本知识、基本技能的基础材料[6]，要求理论和方法通俗易懂，知识阐述由浅入深，涉及的基本原理、基本知识应该具备“基础性、经典性、整体性、稳定性，不具争议性”，使得学生尽快掌握每一个知识点在“讲什么”。其次，需要教材在每一知识点之后配合经典实践案例，让学生在掌握了基本理论知识后，能很快明白“有什么用”和“怎么用”。最后，结合理论知识和实践训练的过程，提供一定的思考题，使学生进一步掌握所学知识的难点和重点，并配合适量的扩展性实践练习，启发学生的创新思维，将知识融会贯通。
　　在教学过程，通过不断地比较和调整，我们最终选择了《遥感原理与应用》作为课程教材。该教材是由周廷刚等编写的普通高等教育“十二五”规划教材，在内容和结构上相对合理且又能反映出遥感学科发展现状和趋势;同时不断浏览和参阅一些有影响力的中英文期刊和网页、最新更新的优秀教材等，尽可能合理组织遥感原理课程的教材体系。
　　2.基于CDIO的教学体系改革。基于CDIO理念，教学过程中需注重理论和实践能力的双重培养，强调“做中学”和“基于项目的教育和学习”[7]，在遥感原理教学中引入CDIO理念，使学生能在课程学习过程中掌握基础的理论和基本技能，与此同时，对分析和解决问题的能力培养也是一种有效途径。
　　笔者在安徽农业大学讲授遥感原理课程的实践中，在理论教学基础上，增加1个课时的实践教学环节，实施理论结合实践的教学模式，有助于学生更深入地理解课堂理论知识。比如不同卫星遥感影像的目视解译讲解结束，配合实验课程，让学生动手下载自己家乡的不同卫星遥感数据，通过遥感软件加载，比较不同空间分辨率数据的视觉差异，不同地物在多种波段组合中呈现的颜色、纹理的变化，进而深入分析，并做出目视判读的结果。另外，鼓励学生积极参与相关老师的课题，通过项目的实际参与，培养学生从整体角度考虑项目开展要经历的步骤，每一步所需要的资料，运用到所学的哪些知识，并使学生学会思考问题、分解问题、解决问题的能力。通过具体的实践活动，培养学生动手能力，帮助学生加深对抽象的理论知识的理解和掌握，并解决一些实际问题。
　　3.基于混合教学模式的教学方法改革。课程教学中教师仍采用“灌输式”讲授、学生被动接收的教学模式，学生学习兴趣低，容易产生走神、看手机甚至逃课的不良现象，因此考虑采用多元混合式教学方式。具体教学方法上采用教师讲授为主，并辅以交互式和探讨式的教学方式[8]，适时提出相关问题，激发学生好奇心，调动课堂气氛，培养学生独立思维、口头表达和灵活应用知识的能力。比如讲授卫星传感器部分，可安排学生自行上网查阅各种卫星和传感器的发展历程，常用卫星传感器的参数等资料，然后制作PPT和其他同学交流，以此调动学生的学习积极性，加深对知识的理解。在课程进行到一定阶段，可引导学生了解遥感相关的前沿性问题，并安排他们分组查阅资料，组织课堂讲解，进行共同讨论、交流，培养学生自主解决问题的能力，同时较大地激发了学生积极性。
　　4.考核方式改革。课程考核以往采用平时成绩（30%）+期末考试（70%）的方式，由于期末成绩所占比重较大，使得部分学生平时学习松懈，仅寄希望于考试前突击复习的不良学风，并不能客观准确地反映出学生的真实水平[9]。因此，考核方式改为过程性考核[10]（50%）+期末考试（50%），从中增加了过程性考核成绩，主要包括到课率、课堂提问、课堂讨论、课后作业等，做到随讲随问、随讲随练，并按表现打分，让学生一直处于一种积极听课状态，可有效杜绝课堂玩手机等不良习惯。
　　三、教学效果评价
　　通过对遥感原理教学方式的探索和改革实践，获得如下效果。 　　1.課堂表现方面。通过尝试教学方法、教学体系和考核方式的改革，增加了实验课程和交互式探讨环节，学生动手自主学习任务加重。课堂讨论环节各抒己见，讨论热烈;积极查阅资料，认真撰写文献综述;随堂考察学习进度，学习效果显著提升;课堂考勤率基本能达到100%。通过改革，学生能积极参与到课堂教学过程中，变被动接受到主动掌握理论知识，学习效果提升显著。
　　2.课程考核结果方面。从课程期末考核情况看，学生从以前的应付考试转为主动查缺补漏复习，考试态度明显转变，对遥感原理的理解和掌握程度较以前有显著提高，特别是对复杂晦涩的概念和公式的理解较之前更加深入，考试不再是简单地死记硬背，更多的是根据自己的理解答题，特别是对一些综合性、灵活性的题目，答题效果明显好转。另外，理论知识和实践课程配套展开，对一些复杂的遥感图像处理步骤理解更加深入，比如图像预处理，包括辐射校正、几何校正、图像增强、图像镶嵌和裁切等步骤，光理论教学，学生很难理解这些步骤相互的关系、前后顺序，甚至在什么时候用什么操作都不清楚，通过实践课程的具体操作，设置一些思考题，让学生边做边思考，边做边对比，学习效果提升很快。
　　3.实践创新能力方面。学生能积极参与到教师的科研课题中，并在教师的指导下申报大学生创新训练项目，参加相关竞赛，并能小组合作协同完成相关课题的遥感数据处理和分析工作，撰写课题报告或相关论文。近年来，学生申请和执行了遥感相关的国家级大学生创新训练项目2项，参与全国大学生测绘论文竞赛并获奖6项，参与安徽省GIS技能大赛并获奖1项，在很大程度上提高了学生的创新实践能力。
　　四、结语
　　遥感原理是测绘工程、GIS等专业本科培养中的专业核心课，通过该课程的学习，使学生掌握遥感原理基础知识、遥感图像处理软件基本应用，既锻炼了学生的实际动手能力，也加深了学生对基础知识的理解，同时拓展了学生的思维，加强了其对专业技能的应用能力。
　　本文根据多年遥感原理教学实践的经验总结，针对教学过程中教材选择、教学体系、教学方法等方面碰到的实际问题，尝试借鉴CDIO与混合教学模式的先进思想和方法，从教材选择、教学体系设计、教学方法及考核方式等方面探索本课程的教学改革方式，旨在提高本课程的理论教学效果，发挥学生的主观能动性，从而加深学生对理论知识的理解以及提高实际应用技能。
　　参考文献：
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　　[2]郭玲.CDIO教育模式及其对数据库类课程翻转课堂质量保证的启示[J].广东技术师范学院学报，2017，（4）：41-46.
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　　[4]竞霞，胡荣明，琚存勇.《遥感原理与应用》课程教学模式改革探讨[J].信息系统工程，2013，（6）：157-160.
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　　[9]夏清，郑泽忠.注重过程评价深化《遥感原理及应用》课程考核改革[J].中国科技创新导刊，2012，（23）：18，20.
　　[10]彭羽，郭泺.生态学类专业遥感技术课程考核方法的改革与实践[J].中央民族大学学报（自然科学版），2016，25（3）：68-71.
　　Abstract：The course of remote sensing principle is closely related to the development of satellite remote sensing technology.It is a developing and present course，and has the characteristics of abstractness and science at the same time.How to effectively improve the teaching quality and make students master the basic theories and methods is a topic of common concern to teachers and students.Based on CDIO and mixed teaching mode，this paper explores the teaching reform of this course from the aspects of textbook selection，teaching content design，teaching method and practical teaching，so as to improve the teaching quality of the course.And in recent years，the teaching effect of remote sensing principle course in surveying and mapping engineering major of Anhui Agricultural University shows that，CDIO and mixed teaching mode play an important role in improving teaching efficiency and enhancing teaching effect.
　　Key words：CDIO;mixed teaching mode;remote sensing principle teaching;teaching reform
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