深度學習在地球信息專業(yè)教學中的應(yīng)用

許麗娜+王毅+牛瑞卿+陳濤

摘 要：地球信息專業(yè)是集成了地球信息、計算機、遙感、地球信息系統(tǒng)、信息等相關(guān)專業(yè)的新的專業(yè)領(lǐng)域，是一個跨學科應(yīng)用型專業(yè)，專業(yè)教學具有很強的實踐性。如何提高地球信息專業(yè)的教學效果，提高學生學習的興趣，真正達到學以致用，進行自主的，深度學習是教學人員所關(guān)注的重點。該文以地球信息專業(yè)核心課程中采用的教學實踐方法進行分析，鼓勵學生進行深度學習，以適應(yīng)新的教學改革的要求，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：深度學習 教學研究 地球信息

中圖分類號：G421 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0165-01

深度學習的概念由Hinton等人于2006年提出。深度學習概念源于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究。包含了多層的感知系統(tǒng)是一種深度學習結(jié)構(gòu)。深度學習不足有可能出現(xiàn)問題，人腦具有一個深度結(jié)構(gòu)，人的認知過程是逐層深入，逐層抽象的。最理想的學習方法是學習者“自主地進行深度學習”，即在教師/教材/教輔設(shè)備等的協(xié)助下，鼓勵學習者尋求自我學習和應(yīng)用機會。對于教師來說，一套系統(tǒng)地循序漸進的學習材料、一個能充分理解學習者需求，同時又能為其提供充足可靠樣板的老師，以及多樣化的原理與實踐接觸途徑等，是進行高效學習和深度學習的必要條件。針對地球信息專業(yè)，首先要形成一系列的教學課程體系，既有相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，還要有相應(yīng)的專業(yè)前沿課程。在此基礎(chǔ)上，緊扣當今地球科學領(lǐng)域的發(fā)展，注重專業(yè)課的基礎(chǔ)性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性的結(jié)合，教學內(nèi)容、教學方法多參考國內(nèi)外相關(guān)專業(yè)的教學書籍內(nèi)容，結(jié)合多次組織教師在國內(nèi)外相關(guān)高校的調(diào)研總結(jié)出本專業(yè)發(fā)展的思路，辦學方法。在促進學習自主學習、深度學習方法，可以采用多種形式的教學活動，比如“案例”法、文獻閱讀法、、討論法、應(yīng)用實踐法等，讓學生在多種形式的教學活動中，提高思維能力。比如在生動的案例教學中，體驗出專業(yè)課的魅力及發(fā)展前景。在全新的教學方法中學會從不同角度看問題、學知識。

1 深度學習課程體系搭建

傳統(tǒng)的學習方式一般是老師講授，學生被動接受，對學生的考核方式是閉卷考試。老師只關(guān)心自己所講的專業(yè)知識，與其他相關(guān)課程的內(nèi)容聯(lián)系比較少，這種方式下，學生的主觀能動性沒有得到好的體現(xiàn)和發(fā)揮，學生處于被動狀態(tài)，容易造成對專業(yè)失去興趣，單純聽講的模式也造成學生“抬頭率”低，教學效果差，教學質(zhì)量低。因此，搭建一個深度學習課程體系框架顯得尤為重要。以地球信息專業(yè)為例為例，以地球信息專業(yè)導(dǎo)論課程為總起，介紹地球信息專業(yè)的總體辦學思路和發(fā)展，說明地球信息專業(yè)的基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)主干課程及專業(yè)選修課程的總體框架，明確具體的專業(yè)設(shè)置的理論體系和課程體系。鼓勵學生逐步熟悉專業(yè)的課程，并從自己的興趣出發(fā)，把專業(yè)的理論用在解決身邊實際問題。另外專業(yè)課程可設(shè)計改變通常的閉卷考試形式，改為具體的應(yīng)用科研報告的形式，鼓勵學生自主進行文獻閱讀，搭建深度學習知識網(wǎng)絡(luò)。

1.1 地球信息專業(yè)課程體系框架

深度學習模式下，學習者的知識構(gòu)成一個網(wǎng)狀的體系結(jié)構(gòu)，對于地球信息專業(yè)來說，應(yīng)該設(shè)置一系列供學生可選擇的深度學習支撐下的課程體系框架，課程設(shè)置上，遵循通識基礎(chǔ)、專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)主干、專業(yè)選修一系列課程體系。強調(diào)課程之間的內(nèi)在聯(lián)系和層次關(guān)系，并在教學活動中體現(xiàn)。

主要以地球信息專業(yè)導(dǎo)論為核心，形成通識基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課、實踐課的網(wǎng)狀體系結(jié)構(gòu)。每一部分都與其他部分有著直接或間接的聯(lián)系。比如遙感地質(zhì)學課程，是以地質(zhì)基礎(chǔ)和地質(zhì)專業(yè)課為地質(zhì)前提，以遙感基礎(chǔ)和GIS基礎(chǔ)及數(shù)字圖像處理為技術(shù)手段，以解決地質(zhì)應(yīng)用問題為目標開始的課程。同時又與實踐環(huán)節(jié)的野外地質(zhì)實踐及專業(yè)教學實踐緊密聯(lián)系。形成多層次的深度教學體系。逐層深入，由淺入深，逐步構(gòu)建專業(yè)教學內(nèi)容，實現(xiàn)課程之間的內(nèi)部聯(lián)系。

1.2 學生為主體的深度課程教學模式

學習的主體應(yīng)該是學生，成就卓著的老師為學生設(shè)計更理想的學習體驗。做任何教學活動，都應(yīng)該處于對學生發(fā)展的強烈關(guān)注和理解。設(shè)計深度學習模式，應(yīng)該以關(guān)注學生對學習的興趣、態(tài)度為主線，鼓勵學生把專業(yè)基礎(chǔ)理論用在解決專業(yè)應(yīng)用實際問題，就會提高學生學習的效果，強化深度學習的效果。

在具體的教學活動中，可以采用不同的課程階段，啟發(fā)引導(dǎo)學生逐階段掌握相關(guān)的知識。這種形式可以豐富學生的創(chuàng)新思維能力，將被動吸收轉(zhuǎn)化為主動創(chuàng)造，以應(yīng)用為目的，達到學生進行研究性深入學習模式。

1.3 改變考試形式，促進學生自主學習能力的提高

閉卷考試作為評估教學效果的手段，在中國的教育體制中被夸大的應(yīng)用。作為階段性檢測和監(jiān)測手段，考試成績絕對化可能讓學生失去對學習的興趣。這種閉卷測試應(yīng)作為教學評估的工具之一，必須科學地使用。

真正要提高學習效果，必須引導(dǎo)學生在學習過程中淡化成績。因為有的同學為了追求分數(shù)，可能放棄挑戰(zhàn)性的內(nèi)容。要引導(dǎo)學生進行深度學習，考試形式必須多樣化，我們設(shè)計的考試分數(shù)由平時成績和最終口試報告組成。平時成績又分為文獻閱讀、課堂討論、開發(fā)設(shè)計、應(yīng)用實踐多個部分組成。有些內(nèi)容需要學生組成團隊，分工去查找資料，并在課堂討論環(huán)節(jié)共享和交流，每個學生都被鼓勵參與其中，學生能夠深深體會到自我潛能的提高，也為自己自主閱讀知識，了解到世界上最新的研究成果，突破自我增強自信，也為其他同學的幫助感受到集體的力量。這樣的效果絕不能通過一般的閉卷考試所能達到的。

2 結(jié)語

地球信息專業(yè)教學中，不僅僅應(yīng)該對所授課程基本原理的理論知識進行講述，更應(yīng)該形成有聯(lián)系的知識體系，構(gòu)建可供學生進行深度學習的網(wǎng)絡(luò)框架，并結(jié)合具體的應(yīng)用實踐。內(nèi)容上講述簡潔易懂，特別是專業(yè)基礎(chǔ)理論的講述上，趣味性體現(xiàn)在鼓勵學生關(guān)注具體應(yīng)用實踐，從他們的興趣出發(fā)，鼓勵學生通過調(diào)研，建立自己所關(guān)心的課程體系設(shè)計，體驗出地球信息專業(yè)中課程設(shè)計的魅力；“新”體現(xiàn)在采用全新的教學理念，突破教材、書本的限制，讓學生學會從不同角度看問題。最終的目的旨在激發(fā)學生學習的興趣和好奇心，培養(yǎng)獨立思考的能了和自主學習、深度學習的能力，以及團隊精神，提高學生的自信心，有利于學生潛能的培養(yǎng)和創(chuàng)造性思維的發(fā)展。

參考文獻

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[2] 戴維·喬納森.學習環(huán)境的理論基礎(chǔ)[M].華東師范大學出版社，2004.endprint