《遙感與地理信息系統(tǒng)技術(shù)》課程改革研究＊

李璇瓊，梁延龍，許輝熙

（1.四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 德陽(yáng) 618000；2.西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，四川 成都 610031）

1 概述

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，遙感與地信息系統(tǒng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于智能導(dǎo)航、物聯(lián)網(wǎng)、災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)、資源調(diào)查等人們生活和國(guó)家科技發(fā)展的方方面面?！哆b感與地理信息系統(tǒng)技術(shù)》課程融合了地理信息系統(tǒng)和遙感兩種空間信息技術(shù)，因此對(duì)理論和實(shí)踐教學(xué)過(guò)程的知識(shí)融合處理提出了較高的要求[1-5]。

文章結(jié)合四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院《遙感與地理信息系統(tǒng)技術(shù)》 課程的教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，從課程教學(xué)實(shí)時(shí)監(jiān)控和改革方面進(jìn)行探討，以期培養(yǎng)能夠適應(yīng)生產(chǎn)一線遙感及地理信息系統(tǒng)應(yīng)用崗位要求的技術(shù)技能人才，同時(shí)提高教師教學(xué)水平。

2 課程改革基礎(chǔ)

2.1 課程定位

該課程為理實(shí)一體課程。本課程授課對(duì)象必須具備地圖學(xué)的基本理論知識(shí)。本課程學(xué)習(xí)完成后，后續(xù)進(jìn)行遙感與地理信息系統(tǒng)綜合實(shí)訓(xùn)課程的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步提升職業(yè)核心能力。

2.2 學(xué)生學(xué)情

本專業(yè)學(xué)生已具備初步的自主學(xué)習(xí)能力、善于動(dòng)手操作，適合“做中學(xué)，學(xué)中做”的教學(xué)方式。學(xué)生缺乏規(guī)范性操作，創(chuàng)新能力弱，對(duì)理論不感興趣，缺乏工程經(jīng)驗(yàn)。

3 課程改革設(shè)計(jì)

3.1 課程改革思路

按照《遙感與地理信息系統(tǒng)技術(shù)》課程規(guī)劃、課程建設(shè)方案和課程教學(xué)與建設(shè)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行自我診斷，采用查找問(wèn)題、分析原因的辦法進(jìn)行改進(jìn)，不斷提高課程教學(xué)效果。

3.2 “8”字形質(zhì)量改進(jìn)螺旋

教學(xué)改革貫穿于整個(gè)課程建設(shè)過(guò)程中，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的“持續(xù)改進(jìn)”作為構(gòu)建課程質(zhì)量保障體系的基本目標(biāo)。改進(jìn)不能一蹴而就，而須在實(shí)施環(huán)節(jié)中螺旋改進(jìn)（如圖1 所示）。

圖1 課程教學(xué)診改“8”字形質(zhì)量改進(jìn)螺旋

按照課程教學(xué)“8”字形質(zhì)量改進(jìn)螺旋，采用“前臺(tái)＋后臺(tái)”的工作模式，通過(guò)“后臺(tái)”診斷、激勵(lì)、學(xué)習(xí)、創(chuàng)新、改進(jìn)不斷為“前臺(tái)”目標(biāo)制定注入創(chuàng)新要素，為計(jì)劃、組織實(shí)施提供創(chuàng)新方法，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的螺旋遞進(jìn)[6-7]。

“8” 字形質(zhì)量螺旋由上下大小兩個(gè)循環(huán)組成，小循環(huán)包括設(shè)計(jì)－組織－實(shí)施－監(jiān)測(cè)－預(yù)警－改進(jìn)，在信息平臺(tái)的支撐下，不斷循環(huán)運(yùn)作不斷改進(jìn)，其改進(jìn)重在對(duì)課程教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。在此 “動(dòng)循環(huán)”中，一個(gè)教學(xué)循環(huán)實(shí)施一輪課程教學(xué)診改，一個(gè)月實(shí)施月度監(jiān)測(cè)預(yù)警和每堂課監(jiān)測(cè)預(yù)警。

大環(huán)包括“目標(biāo)－標(biāo)準(zhǔn)－設(shè)計(jì)－組織－實(shí)施－診斷－激勵(lì)－學(xué)習(xí)－創(chuàng)新－改進(jìn)”，在信息平臺(tái)的支撐下，不斷循環(huán)運(yùn)作不斷改進(jìn)，其改進(jìn)就是對(duì)目標(biāo)進(jìn)行全面深刻的改進(jìn)，此“靜循環(huán)”以每學(xué)期為一個(gè)診改周期，推動(dòng)課程教學(xué)的螺旋遞進(jìn)。

4 課程教學(xué)改革

4.1 事前（Plan）

4.1.1 課程教學(xué)目標(biāo)鏈

根據(jù)學(xué)院《“十三五”課程建設(shè)專項(xiàng)規(guī)劃》，依據(jù)專業(yè)實(shí)際和課程發(fā)展基礎(chǔ)，課程建設(shè)目標(biāo)確定為實(shí)施任務(wù)驅(qū)動(dòng)法教學(xué)和混合式教學(xué)，建成省級(jí)精品在線開(kāi)放課程，如圖2 所示。

圖2 課程教學(xué)目標(biāo)鏈

4.1.2 課程教學(xué)具體目標(biāo)

為保證課程教學(xué)目標(biāo)，即知識(shí)目標(biāo)、素質(zhì)目標(biāo)和能力目標(biāo)的順利達(dá)成，務(wù)必加強(qiáng)推進(jìn)項(xiàng)目化教學(xué)，推動(dòng)線上開(kāi)放課程的利用率，推進(jìn)考核方式改革。分別從課堂信息、課堂質(zhì)量、實(shí)踐教學(xué)、教學(xué)組織和教學(xué)效果五個(gè)維度（見(jiàn)表1）來(lái)保證課程教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

4.2 事中（Do）

4.2.1 設(shè)計(jì)、組織、實(shí)施

課程教學(xué)依托信息化手段，從廣義的課前、課中、課后三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行，課前進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)、資源開(kāi)發(fā)、資源推送、任務(wù)布置等，課中利用信息化教學(xué)手段，組織線上線下混合式教學(xué)實(shí)施，采集監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，課后進(jìn)行總結(jié)、評(píng)價(jià)、測(cè)試、考評(píng)、數(shù)據(jù)分析。

利用云課堂APP，可以詳細(xì)記錄教學(xué)過(guò)程中開(kāi)展的教學(xué)活動(dòng)，包括課前討論、測(cè)驗(yàn)、投票；課中簽到、頭腦風(fēng)暴、討論、提問(wèn)、測(cè)驗(yàn)、投票；課后學(xué)生評(píng)價(jià)、學(xué)生表現(xiàn)統(tǒng)計(jì)等。課堂教學(xué)活動(dòng)記錄如圖3 所示。

圖3 課堂教學(xué)活動(dòng)記錄示意圖

每次課堂活動(dòng)結(jié)束后，學(xué)生可以對(duì)教師的教學(xué)效果和個(gè)人學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)和總結(jié)，讓學(xué)生對(duì)每次課堂活動(dòng)做一小結(jié)，提升教學(xué)效果。以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，在學(xué)中做，做中學(xué)。

課程結(jié)束后，一方面平臺(tái)自動(dòng)生成每個(gè)教學(xué)班級(jí)的統(tǒng)計(jì)分析，主要體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度、課堂表現(xiàn)、成績(jī)分布統(tǒng)計(jì)，課程資源使用情況、學(xué)生做題及錯(cuò)題情況等方面。另一方面，學(xué)生可對(duì)每堂課進(jìn)行課后評(píng)價(jià)和問(wèn)題反饋。通過(guò)信息化教學(xué)手段，基本做到教學(xué)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄，如圖4 所示。

圖4 學(xué)生課堂得分統(tǒng)計(jì)

4.2.2 監(jiān)測(cè)、預(yù)警與改進(jìn)

1）質(zhì)量監(jiān)控點(diǎn)及預(yù)警值。根據(jù)課程建設(shè)方案中制定的建設(shè)任務(wù)，圍繞課程教學(xué)設(shè)定5 個(gè)維度（一級(jí)指標(biāo)），15 個(gè)質(zhì)控點(diǎn)組成。依托數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過(guò)實(shí)時(shí)采集和靜態(tài)采集兩種模式采集課程建設(shè)數(shù)據(jù)，通過(guò)校本數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)課程建設(shè)質(zhì)量控制點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)測(cè)課程教學(xué)運(yùn)行狀態(tài)，見(jiàn)表1。

表1 2019 課程教學(xué)目標(biāo)

針對(duì)課前、課中、課后三個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)置課程診斷要素和質(zhì)量監(jiān)控點(diǎn)，引入課堂教學(xué)質(zhì)量在線跟蹤系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集學(xué)生出勤、作業(yè)完成、課堂測(cè)設(shè)、互動(dòng)相應(yīng)、學(xué)習(xí)效果等數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)預(yù)警，不斷優(yōu)化和完善教學(xué)過(guò)程，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

2）教學(xué)過(guò)程監(jiān)測(cè)形式。教學(xué)過(guò)程中采用每月實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，每學(xué)期自查、期末滿意度調(diào)查等全過(guò)程監(jiān)測(cè)形式。具體如下：

（1）智能校園管理信息平臺(tái)線上監(jiān)測(cè)；

（2）利用云課堂數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；

（3）期中、期末教學(xué)檢查，監(jiān)測(cè)教學(xué)開(kāi)展情況；

（4）開(kāi)展課程滿意度測(cè)評(píng)，監(jiān)測(cè)教學(xué)效果。

3）預(yù)警與改進(jìn)。根據(jù)監(jiān)測(cè)預(yù)警情況，結(jié)合課程建設(shè)實(shí)際，及時(shí)調(diào)整課堂教學(xué)，加強(qiáng)組織管理，對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)改進(jìn)。通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)上課班級(jí)到課率、學(xué)生任務(wù)參與度和課堂互動(dòng)正確率3 個(gè)指標(biāo)未達(dá)到目標(biāo)。選取了兩個(gè)案例闡述預(yù)警改進(jìn)情況（如圖5、圖6 所示)。

圖5 過(guò)程監(jiān)測(cè)預(yù)警案例一

圖6 過(guò)程監(jiān)測(cè)預(yù)警案例二

針對(duì)學(xué)生任務(wù)參與度低的情況，在教學(xué)中引入信息化，從視頻資料、動(dòng)畫(huà)等生活中問(wèn)題引入，提高學(xué)生興趣，同時(shí)提高線上學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)成績(jī)比例。如在講解緩沖區(qū)分析知識(shí)點(diǎn)時(shí)，可以讓同學(xué)們利用百度地圖等工具搜索學(xué)校周邊1km 范圍之內(nèi)的美食，也可以給同學(xué)們播放地震對(duì)周圍環(huán)境影響的視頻。這些使得學(xué)生在動(dòng)手完成任務(wù)和形象化展示過(guò)程中能夠更深刻的理解知識(shí)點(diǎn)，提高了學(xué)生興趣。改進(jìn)后未參與任務(wù)人數(shù)由7 人減少為3 人。針對(duì)學(xué)生上課玩手機(jī)等違反課堂紀(jì)律的情況，制定相關(guān)管理?xiàng)l例，增加平時(shí)成績(jī)的比例。也可以在實(shí)踐操作過(guò)程中引入小組PK 等形式，對(duì)成績(jī)高的小組給予一定獎(jiǎng)勵(lì)。改進(jìn)后違反課堂紀(jì)律人數(shù)由3 人減少為1人。

4.3 事后（Check、Action）

4.3.1 診斷

1）目標(biāo)完成情況診斷。按照課程教學(xué)層面8 字形質(zhì)量改進(jìn)螺旋，通過(guò)“目標(biāo)－標(biāo)準(zhǔn)－設(shè)計(jì)－組織－實(shí)施－診斷－激勵(lì)－學(xué)習(xí)－創(chuàng)新－改進(jìn)” 大循環(huán)的反復(fù)運(yùn)行。對(duì)照課程建設(shè)規(guī)劃，依據(jù)課程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)教學(xué)循環(huán)（一學(xué)期）實(shí)施一輪課程建設(shè)診改。

2）教學(xué)情況診斷。課程教學(xué)改革以課程監(jiān)測(cè)點(diǎn)所產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對(duì)課程教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題和不足進(jìn)行歸納分析。

本學(xué)期采用課程畫(huà)像、云課堂、學(xué)生評(píng)價(jià)、教師自查等手段進(jìn)行診斷，主要發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在以下問(wèn)題：

（1）課前學(xué)習(xí)興趣不濃、課堂參與度不夠；

（2）上課注意力集中不夠，違反課堂紀(jì)律，課堂教學(xué)效果未達(dá)到預(yù)期；

（3）課堂互動(dòng)耗時(shí)較長(zhǎng)；

（4）課堂互動(dòng)正確率低，學(xué)生對(duì)重難點(diǎn)理解不深刻。

4.3.2 激勵(lì)

針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，制定有針對(duì)性的診改措施并予以實(shí)施，適時(shí)、科學(xué)地對(duì)課程建設(shè)進(jìn)行調(diào)整。

根據(jù)本次診斷，教學(xué)層面主要存在的問(wèn)題為：項(xiàng)目式教學(xué)在教師團(tuán)隊(duì)的推進(jìn)存在難度，在線開(kāi)發(fā)課程的推廣利用在學(xué)生群體缺乏吸引力。針對(duì)這兩類問(wèn)題采用以下激勵(lì)措施。在教師方面進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量年度考核，教學(xué)成果獎(jiǎng)勵(lì)及教學(xué)能力比賽獎(jiǎng)勵(lì)；在學(xué)生方面提高課堂參與度獎(jiǎng)勵(lì)，增加線上學(xué)習(xí)資源的吸引力和線上學(xué)習(xí)考核成績(jī)的比例。

4.3.3 學(xué)習(xí)

通過(guò)開(kāi)展 “項(xiàng)目式教學(xué)在教師團(tuán)隊(duì)的推進(jìn)”有關(guān)的教研活動(dòng)、交流研討，組織課程團(tuán)隊(duì)進(jìn)行混合式教學(xué)方法、單元教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)理念培訓(xùn)、教學(xué)方法培訓(xùn)、學(xué)科技術(shù)技能培訓(xùn)及技能大賽和教學(xué)能力比賽培訓(xùn)，切實(shí)有效的提高課程團(tuán)隊(duì)教學(xué)方法水平。

4.3.4 創(chuàng)新

1）三位一體教學(xué)模式?！袄碚摻虒W(xué)”+“虛擬教學(xué)”+“實(shí)操教學(xué)”三位一體教學(xué)模式。

2）多維度評(píng)價(jià)體系。從培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)出發(fā)，建立線上線下多維評(píng)價(jià)體系。包括云課堂考勤、學(xué)習(xí)進(jìn)度、參與課堂活動(dòng)情況、表現(xiàn)得分及書(shū)面作業(yè)成績(jī)和8 個(gè)實(shí)際軟件操作模塊得分過(guò)程性考核對(duì)學(xué)生成績(jī)進(jìn)行評(píng)價(jià)。如圖7 所示。

圖7 多維度評(píng)價(jià)體系

4.3.5 改進(jìn)

針對(duì)教學(xué)過(guò)程中未達(dá)到要求的項(xiàng)目，提出以下具體改進(jìn)措施.

1）通過(guò)視頻、圖片、動(dòng)畫(huà)和任務(wù)驅(qū)動(dòng)激發(fā)學(xué)生興趣，增加線上學(xué)習(xí)比例.

2）加強(qiáng)課堂紀(jì)律管理及課堂互動(dòng)實(shí)施監(jiān)測(cè)，增加過(guò)程性考核比例.

3）進(jìn)一步優(yōu)化課堂互動(dòng)問(wèn)題，轉(zhuǎn)換一部分討論問(wèn)題為問(wèn)卷調(diào)查或者選擇題，可節(jié)省互動(dòng)時(shí)間.

4）教師加強(qiáng)學(xué)習(xí)，針對(duì)重難點(diǎn)制作動(dòng)畫(huà)、引入實(shí)際生活、項(xiàng)目案例。

5 課程改革成效

5.1 課程學(xué)生學(xué)習(xí)興趣提高，氛圍增濃

1）上課班級(jí)到課率提高；

2）學(xué)生任務(wù)參與度提高；

3）學(xué)生課堂滿意度提高。

5.2 提升教學(xué)效果

2017 級(jí)學(xué)生及格率較2016 級(jí)學(xué)生由70%的及格率上升為78%。

5.3 提升學(xué)生能力

2018 年兩名學(xué)生獲得“達(dá)北杯”第二屆全國(guó)大學(xué)生無(wú)人機(jī)測(cè)繪技能競(jìng)賽二等獎(jiǎng)。2019 年獲“達(dá)北杯”第三屆全國(guó)大學(xué)生無(wú)人機(jī)測(cè)繪技能競(jìng)賽一等獎(jiǎng)。

6 結(jié)論

文章以“8”字螺旋為依托，分事前、事中、事后三個(gè)環(huán)節(jié)，分別從課堂信息、課堂質(zhì)量、實(shí)踐教學(xué)、教學(xué)組織和教學(xué)效果五個(gè)維度監(jiān)控《遙感與地理信息系統(tǒng)技術(shù)》課程教學(xué)中的問(wèn)題，并從教學(xué)方法、教學(xué)手段、考核方式等方面提出改革和激勵(lì)措施。通過(guò)教學(xué)改革，使得學(xué)生學(xué)習(xí)興趣大大增強(qiáng)，課堂氛圍更加活躍，學(xué)生成績(jī)不斷提高，能力不斷增強(qiáng)。對(duì)培養(yǎng)一線遙感與GIS 技術(shù)人員具有積極的推動(dòng)作用，對(duì)同行的教學(xué)也有一定的參考價(jià)值。