慕課和微課背景下的遙感課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式改革

張智韜 楊江濤 李援農(nóng) 崔晨風(fēng)

摘要：慕課、微課和翻轉(zhuǎn)課堂的出現(xiàn)，引發(fā)了對傳統(tǒng)教學(xué)理念和教學(xué)模式新的變革。文章針對當(dāng)前遙感課程教學(xué)中存在的問題，以慕課、微課和翻轉(zhuǎn)課堂各自的特點為基礎(chǔ)，構(gòu)建遙感課程內(nèi)容教學(xué)體系，設(shè)計基于慕課和微課背景下的遙感課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。這種模式不僅可以激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，還可以培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：慕課;微課;翻轉(zhuǎn)課堂;遙感;教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）44-0110-04

遙感是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種空間對地觀測技術(shù)，現(xiàn)階段，遙感技術(shù)已在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、氣象、環(huán)境、水文地質(zhì)等方面得到了廣泛的應(yīng)用[1，2]。隨著遙感技術(shù)的快速發(fā)展，以及一些理論的不斷完善和擴(kuò)展，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已不能滿足遙感課程的教學(xué)需要[3，4]。因此，改革與創(chuàng)新一直是遙感類課程教學(xué)研究的重點。近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，慕課和微課等新的教學(xué)技術(shù)日益成為高校主要研究的教學(xué)手段，在教學(xué)模式上，翻轉(zhuǎn)課堂的進(jìn)一步完善和發(fā)展，也逐漸得到大家的認(rèn)可[5]。筆者認(rèn)為，以慕課和微課為契機(jī)，并與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合，創(chuàng)新教學(xué)模式，推動遙感類課程在理論和實踐教學(xué)中的改革，可以有效彌補(bǔ)現(xiàn)實課堂教學(xué)的缺點，促進(jìn)遙感課程教學(xué)方式的改變。

一、基于慕課和微課的翻轉(zhuǎn)課堂

1.慕課、微課和翻轉(zhuǎn)課堂的概念與特點。慕課又稱MOOCs，即Massive（大規(guī)模的）、Open（開放的）、Online（在線的）、Courses（課程）4個詞的首字母縮寫，是一種大規(guī)模開放式的線上教學(xué)[6]。它的特點是借助互聯(lián)網(wǎng)平臺，將課堂講授、課后練習(xí)、討論答疑等環(huán)節(jié)完整地在網(wǎng)絡(luò)上呈現(xiàn)，學(xué)生可以根據(jù)自己的基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)需要，選擇自己需要的教學(xué)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)。但慕課的缺點是師生之間具有針對性的互動較少，且學(xué)習(xí)效果完全取決于學(xué)生對學(xué)習(xí)的積極性[7，8]。

微課（Micro-Course Online Video）是借助互聯(lián)網(wǎng)平臺，力求通過一段短小的視頻，解決學(xué)生學(xué)習(xí)中的某個重點或難點知識，通常微課的視頻時間只有幾分鐘左右。微課的特點是具有很強(qiáng)的指向性教學(xué)模式，著力解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在的具體問題，滿足了學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求，提高了學(xué)習(xí)效率。但微課的信息量較小，而且內(nèi)容相對零散，不利于大規(guī)模的系統(tǒng)性教學(xué)[9]。

翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Classroom）就是將傳統(tǒng)的先由教師在課堂講授再到課后做作業(yè)的模式翻轉(zhuǎn)過來，即先學(xué)后教模式。課前，學(xué)生根據(jù)課程進(jìn)度，通過網(wǎng)絡(luò)或查閱資料等方式自主學(xué)習(xí)，并完成作業(yè);課堂上，教師通過引導(dǎo)、討論及分析問題等方式，解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的疑難問題[10]。翻轉(zhuǎn)課堂的特點是有利于發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和自學(xué)能力的培養(yǎng)。但翻轉(zhuǎn)課堂的前提是要有滿足不同層次學(xué)習(xí)者課前自主學(xué)習(xí)所需的大量學(xué)習(xí)資料[11]。

2.慕課和微課背景下翻轉(zhuǎn)課堂模式的構(gòu)建。從上述慕課、微課和翻轉(zhuǎn)課堂的概念和特點來看，相對于目前的課堂教學(xué)模式，這些新的教學(xué)模式在教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及教學(xué)效果等方面，都具有非常明顯的優(yōu)勢，但同時又各有不足之處[12]。打破慕課、微課和翻轉(zhuǎn)課堂各模式的局限，使三者進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，形式優(yōu)勢互補(bǔ)，才能真正發(fā)揮各自的優(yōu)勢，提高教學(xué)質(zhì)量。（1）慕課和微課是實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂的前提。慕課和微課為翻轉(zhuǎn)課堂的實施提供大量優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)資源，在課前，學(xué)習(xí)者通過慕課資源，可以非常系統(tǒng)地對知識進(jìn)行自學(xué)，再通過微課資源對所學(xué)重點和難點知識進(jìn)行加強(qiáng)和解決，最后將慕課和微課不能解決的問題通過梳理和整理后帶到課堂上進(jìn)行共同討論，提高教學(xué)效率。（2）翻轉(zhuǎn)課堂又給慕課和微課提出了新的發(fā)展方向。在課堂上，教師通過和學(xué)生的交流，梳理學(xué)生所提出的問題，并提出合理的解決方案，然后再深入研究所設(shè)置的視頻內(nèi)容，進(jìn)一步完善慕課設(shè)置的系統(tǒng)性和微課對重點或難點知識解決的針對性。（3）實現(xiàn)三者的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建一體化教學(xué)新模式。在慕課和微課基礎(chǔ)上，開發(fā)共享資源的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，同時有針對性地解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的重點和難點，并針對不同學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，開展差異化和特色化的教學(xué)模式，還可以通過手機(jī)互聯(lián)網(wǎng)功能，實現(xiàn)教師與學(xué)生在課前、課堂和課后的學(xué)習(xí)互動，有效提高高校信息化教學(xué)水平。

二、遙感課程教學(xué)改革的必要性

結(jié)合當(dāng)前遙感課程的教學(xué)實際，主要存在以下幾點問題[13]：（1）教學(xué)內(nèi)容和教材的更新滯后于遙感技術(shù)的快速發(fā)展。隨著遙感技術(shù)的不斷進(jìn)步，新的傳感器、新的處理手段以及無人機(jī)遙感等技術(shù)已在各專業(yè)中得到應(yīng)用，但現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容對遙感技術(shù)在各專業(yè)中的實際應(yīng)用和學(xué)術(shù)前沿關(guān)注不夠。（2）現(xiàn)有教學(xué)方法已不能有效調(diào)動學(xué)生對學(xué)習(xí)的積極性。現(xiàn)有教學(xué)方式只注重“教”而輕視了“學(xué)”，教課一言堂，互動少，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果不佳。（3）遙感基本技能和實驗環(huán)節(jié)薄弱。遙感課程是一門實踐性很強(qiáng)的課程，但目前遙感課程學(xué)時的設(shè)置存在理論課時多、實踐課時偏少的問題，使得學(xué)生對遙感數(shù)據(jù)處理的基本技能和應(yīng)用得不到充分訓(xùn)練，學(xué)生所學(xué)的知識與實際應(yīng)用難以銜接。

三、慕課和微課背景下遙感課程翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)容體系構(gòu)建

遙感課程包括理論教學(xué)和實驗教學(xué)兩個部分。按照翻轉(zhuǎn)課堂的形式，以及課前、課堂和課后的不同任務(wù)設(shè)置，將全部知識碎片化成許多知識單元，并以慕課的形式，將這些知識點按一定的系統(tǒng)性和邏輯關(guān)系，制作成不同的視頻模塊，對一些知識的難點和重點內(nèi)容，制作成不同的微課進(jìn)行補(bǔ)充，構(gòu)建成一套完整的遙感課程教學(xué)體系。

1.理論課程的教學(xué)設(shè)計。遙感課程理論部分的內(nèi)容主要由遙感基礎(chǔ)知識、遙感圖像處理、遙感信息提取和綜合應(yīng)用4部分組成[14]。根據(jù)遙感課程特點和實際應(yīng)用的需要，以遙感成像基本原理、傳感器和遙感類型為基礎(chǔ)，以遙感圖像處理為主線，以遙感信息的提取和綜合應(yīng)用為中心，對課程內(nèi)容進(jìn)行梳理，將其分解為18個知識單元。表1為遙感理論課程的知識單元和視頻長度。每個知識單元配置3—5個重點和難點解析微視頻，每段微視頻2—5分鐘不等。同時預(yù)留開放式微視頻上傳功能，學(xué)生可以根據(jù)對本單元知識的理解自己制作微視頻，并上傳到共享平臺，其他同學(xué)可以對視頻進(jìn)行觀看、評價和打分。

2.實踐課程的教學(xué)設(shè)計。遙感課程的實踐教學(xué)內(nèi)容由遙感數(shù)字圖像處理軟件的操作和遙感技術(shù)的基本應(yīng)用兩部分組成[15，16]。遙感軟件以ERDAS和ENVI等為主要實習(xí)軟件，結(jié)合遙感數(shù)據(jù)基本處理技術(shù)，將實踐內(nèi)容設(shè)置為12個知識單元。表2為遙感實踐課程的知識單元、實驗內(nèi)容和視頻長度。授課教師將制作好的實驗視頻放到慕課和微課平臺上，學(xué)生通過在線觀看和閱讀實驗指導(dǎo)書的方式進(jìn)行自學(xué)和課前練習(xí)。在實驗課上，教師只對關(guān)鍵步驟和操作技巧進(jìn)行講解，這樣就可以使學(xué)生快速掌握實驗方法、理解實驗內(nèi)容，提高操作技能。

3.慕課和微課背景下遙感翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式設(shè)計?；谀秸n和微課背景下的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，由課前準(zhǔn)備、課堂活動和課后復(fù)習(xí)3個部分組成。學(xué)生通過課前線上自主學(xué)習(xí)、課堂集中討論、課后復(fù)習(xí)與思考等環(huán)節(jié)實現(xiàn)知識的內(nèi)化與拓展。該教學(xué)模式的具體內(nèi)容如圖1所示。（1）課前準(zhǔn)備是翻轉(zhuǎn)課堂的最重要環(huán)節(jié)，教師不僅要根據(jù)課程體系設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，搜集與本章節(jié)內(nèi)容相關(guān)的教學(xué)資料，對教學(xué)重點和難點進(jìn)行解析，構(gòu)建慕課和微課平臺，還要對學(xué)生在線上的情況進(jìn)行及時的總結(jié)和歸納，精心設(shè)計課堂學(xué)習(xí)和討論的內(nèi)容。學(xué)生則要觀看微視頻，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，總結(jié)在學(xué)習(xí)過程中遇到的難點和疑點，準(zhǔn)備課堂討論的問題。在課堂準(zhǔn)備過程中，教師應(yīng)根據(jù)自己的經(jīng)驗和知識，針對不同知識單元采用不同的教學(xué)方法。同時，還要給學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中留有想象和思考的空間，激發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的積極性和主觀能動性，起到強(qiáng)化學(xué)習(xí)的效果。（2）課堂活動主要任務(wù)是梳理課程內(nèi)容，講解學(xué)生在線上自學(xué)中遇到的重點和難點問題。在課堂活動中，應(yīng)設(shè)置對學(xué)生課前準(zhǔn)備的評價環(huán)節(jié)，教師可以通過提問或進(jìn)行小測驗等方式，及時了解學(xué)生對知識的掌握程度。同時，課堂活動可采用多種形式，例如教師可根據(jù)課程內(nèi)容與學(xué)生進(jìn)行“角色互換”，讓學(xué)生對課程內(nèi)容進(jìn)行講解和答疑，或采用學(xué)生分組討論和分組提問的方式進(jìn)行教學(xué)。這些方式不僅可以活躍課堂氣氛，還可激發(fā)學(xué)生課前準(zhǔn)備的積極性和成就感。（3）課后復(fù)習(xí)的主要任務(wù)是對課堂知識的加強(qiáng)和鞏固。教師可根據(jù)本節(jié)課程內(nèi)容，展示相關(guān)應(yīng)用案例，讓學(xué)生明白當(dāng)天所學(xué)知識的用處，同時讓學(xué)生進(jìn)行線上交流和思考，培養(yǎng)學(xué)生對知識的應(yīng)用意識。最后，教師根據(jù)學(xué)生在課前準(zhǔn)備、課堂學(xué)習(xí)和課后復(fù)習(xí)等環(huán)節(jié)對本節(jié)內(nèi)容教學(xué)過程和教學(xué)效果的反饋情況，不斷調(diào)整和改進(jìn)教學(xué)方法和內(nèi)容。

四、結(jié)語

1.通過慕課與微課的有機(jī)結(jié)合，對傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)由教師講授為中心轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自主學(xué)習(xí)為中心，不僅可以有效調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高課堂教學(xué)效率，還可以培養(yǎng)學(xué)生自主分析問題和解決問題的能力，這對于培養(yǎng)新型科技人才具有重要的意義。

2.基于慕課和微課背景下的遙感課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，可有效解決課程內(nèi)容多、課時少的問題，打破線上教學(xué)和課堂教學(xué)的局限性，通過三者的優(yōu)勢互補(bǔ)和有機(jī)結(jié)合，使得有限的課堂教學(xué)效益最大化，實現(xiàn)教學(xué)資源的最優(yōu)化。

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