交互式可視化信息教學模式設計與實踐

摘? 要：基于山東省新舊動能轉換的建設背景，針對本科教育的人才培養(yǎng)問題，分析了信息化教學探索的目標。以“遙感圖像計算機解譯”為例，圍繞診斷預習效果、引導學習過程、拓展學生高階能力三個交互式可視化平臺框架，進行了信息化教學模式的設計與實踐。結果表明，交互式可視化信息教學模式能夠提高教學質量，強化學生的參與度，培養(yǎng)學生的自主學習能力和實踐創(chuàng)新能力。

關鍵詞：新舊動能轉換;交互式;可視化;信息化教學

Abstract：Based on the transformation of old and new driving forces in Shandong Province，aiming at the problem of cultivating undergraduates，the purpose of information teaching exploration is analyzed. Taking “remote sensing image computer interpretation” as an example，the design and practice of information-based teaching mode are carried out around the three interactive visualization platform framework of diagnosis preview effect，guiding learning process and expanding studentshigh-level ability. The results show that the interactive visualized information teaching model can improve the teaching quality，strengthen studentsparticipation，and cultivate studentsability of independent learning and practical innovation.

Keywords：new and old kinetic energy conversion;interaction;visualization;information teaching

0? 引? 言

省屬本科高校是促進本省區(qū)域經濟發(fā)展進步的重要驅動力。在新時代的經濟發(fā)展背景下，國家產業(yè)結構進行了深度調整。行業(yè)對人才結構、類型和質量的需求都發(fā)生了深刻變化，新時代對培養(yǎng)人提出了歷史性要求?；谏綎|省新舊動能轉換的建設背景，如何培養(yǎng)人、培養(yǎng)什么樣的人是省屬本科高等學校在轉型背景下要關注的重要方向。山東科技大學測繪科學與工程學院的“遙感原理與方法”課程作為山東省新舊動能轉換建設群的對接專業(yè)課程，教學團隊以本為本，積極打造新型課程體系，構建實踐性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)性的課程內容，積極開展“互聯(lián)網+”背景下的新型信息化教學探索和實踐。

1? 信息化教學探索的目標

新舊動能轉換背景下對“遙感原理與方法”課程信息化教學改革的探索，以金課的“兩性一度”為標準，以學生為中心、以問題為導向、以老師為主導，重塑教學內容和模式，加大課程內容挑戰(zhàn)度，構建立體化實踐體系和多維度評價系統(tǒng)，并取得良好的教學效果。

1.1? 培養(yǎng)學生的自主學習能力

以學生為中心，保障教學效果。完善課前自主體驗學習，除了做到課前自主學習視頻、自主完成練習外，更要達到自主思考、自主討論、自主提出問題。強化學生的參與度，表揚學生、激勵學生、樹立學生的自信心。

1.2? 著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性和高階能力

高階能力，即知識目標、能力目標和素質目標的結合。創(chuàng)新多維教學模式，以增加師生交互、增加前沿性的課程內容、增加課程難度、組織討論分析、布置專題實踐等形式，培養(yǎng)與提升學生的創(chuàng)新性和高階能力。在“遙感原理與方法”課程6.2節(jié)“遙感圖像計算機解譯”的內容中，不僅要讓學生掌握遙感圖像計算機解譯的概念和原理，還要讓其能夠基于遙感數據的時空特點和實際生產需求，給出具體的遙感監(jiān)測方案。

1.3? 堅持立德樹人

要培養(yǎng)學生要具有正確的人生觀和價值觀，堅持立德樹人，全面提高人才培養(yǎng)質量。選取保障國家安全、服務人民的典型專業(yè)實踐案例，充分挖掘思想政治資源，在提升學生專業(yè)能力的同時，潤物無聲地培養(yǎng)學生，使其具有強烈的社會責任感、堅韌的科學精神和濃厚的家國情懷。

2? 交互式可視化教學模式設計

交互式可視化教學模式概念圖如圖1所示。借助云平臺的數據推送、數據采集和數據分析功能，秉持“以學生為中心，以問題為導向，以教師為主導”，做到課前、課中、課后三個教學活動階段的深度融合。開展方式上強調靈活有序，分別采取生生合作學習、師生交互學習、個人自主學習的方法，實現教學過程的有效互動和實時多維度教學評價。搭建診斷預習效果、引導學習過程、拓展高階能力三個可視化教學環(huán)節(jié)，實現針對性、層次性、實踐性的教學（師生）交互，創(chuàng)新課程內容和教學設計、賦能高效課堂、實踐知識點理解力，從而促進學生高階思維能力和創(chuàng)新能力的發(fā)展。

2.1? 課前線上自主學習

教師通過云平臺發(fā)布教學計劃、設定教學目標、創(chuàng)設問題討論情境，設計教學任務，發(fā)布教學公告。學生基于教師推送的任務單來了解學習目標，查找相應學習資料、觀看教學視頻、完成課前測試題、提出問題等自主學習活動。學生可以建立學習小組、搭建可視化學習微平臺，獨自完成習題與預習導讀的任務，也可以基于提出的問題生生交互，進行討論，分享;預習階段的互動方式以平臺設計的留言板、討論區(qū)為主。教師實時收集學生學習效果的反饋情況，如圖2所示，掌握學生個體課前對知識理解的差異，有針對性地調整課堂教學目標，重塑教學手段和組織教學形式。

2.2? 課中翻轉課堂

基于平臺統(tǒng)計的課前測試題成績分布、課前自主學習效果的問卷以及留言討論區(qū)的留言，教師在線下課堂教學過程中合理布設教學重點、難點進行教學活動，結合教學內容組織有效的翻轉課堂形式，以學生為中心，引導學生對比分析、討論實踐、合作探索、投稿大屏幕、師生互評等。

以6.2節(jié)“遙感圖像計算機解譯”一節(jié)的教學內容為例。首先，分析平臺統(tǒng)計的課前學習數據，引入新課。然后，結合在線課程中的實踐案例庫，建立項目探究式翻轉課堂，結合國家“一帶一路”重大戰(zhàn)略，布置學生分組實踐“一帶一路”沿線國家的土地覆蓋遙感監(jiān)測制圖。在此教學階段有三個要點，一是突破教學重點、難點;二是對比分析遙感圖像目視解譯方法和計算機解譯方法的特點，分析兩種專題信息提取技術的適用性;三是讓學生分組合作探究實踐案例的研究思路和關鍵問題，并投稿課堂大屏幕進行生生評價和師生評價。在翻轉課堂的設計中，體現教學內容的探究性和深入性，可以保證良好的教學效果。

2.3? 課后作業(yè)

對問題的進一步思考能夠促進學生對所學內容的掌握和鞏固，所以課后要及時發(fā)布測試題目、討論話題和拓展大作業(yè)。學生以小組為單位完成各項類型作業(yè)并提交學習系統(tǒng)，教師和其他學生可及時評價，如圖3所示。并且需組織學生通過總結反思、自我評價和生生評價促進其高階思維能力的發(fā)展，有效引導學生從課內知識向課外實際應用延伸。

3? 教學效果分析

3.1? 課程成績評價

科學的成績評定體系至關重要，課程從OBE（Outcome Based Education）理念出發(fā)，構建客觀有效的成績評價和分析體系，如表1所示。將量化分析、質性分析和期末測評相結合，采用多元評價方法，多角度、全方面、實時標準化的進行學習成績評價。在量化分析上，學習通平臺實時記錄著學生學習的訪問量的過程數據、問答討論區(qū)的交互數據、試題測試成績的結果數據等，教師賦值各種數據權重以給出科學客觀的量化評價值。在質性分析上，綜合教師評價、生生互評和自我評價三個方面。同學在小組合作中，是親密的合作者，隨時關注著彼此，同學可根據教師給出的觀察表對其他同組學生的學習意愿、學習態(tài)度、學習投入等方面作出質性評價。學生對自己在學習過程中的參與度、積極性、協(xié)作性、任務完成情況、存在的問題等有著清晰的認知，可依據教師給出的評價表作出客觀的自我評價。多元評價制度保證了成績評價的精準度。

3.2? 課程教學效果分析

2019—2020學年第一學期在遙感科學與技術專業(yè)2018級的1班和2班的“遙感原理與方法”課程教學中進行了對該模式的探索和實踐。同一專業(yè)兩個教學班的學生在智力水平和專業(yè)基礎上差異不大。1班作為實驗對象采用交互式可視化的信息教學模式，2班作為對照對象采用傳統(tǒng)的課堂教學模式。量化評價上，1班學生采用平臺實際記錄的成績;由于2班學生在傳統(tǒng)授課過程中沒有線上學習成績，在此將2班全體同學的此項分數均設為100分。質性評價中，1班和2班均采用同一標準的評價表在授課中同步記錄成績。期末測評中，兩個班級采用同一份試卷，試題難易適中、區(qū)分度高。將這兩個班學生的課程成績進行統(tǒng)計和對比分析，如圖4所示，實施交互式可視化信息教學模式的實驗班級的教學效果明顯好于傳統(tǒng)模式的對照班級。實驗班學生成績的平均分為83.22分，高于對照班級的平均分72.82分。并且實驗班成績?yōu)閮?yōu)秀和良好等級的比例均高于對照班級，實驗班成績的不及格等級比例遠遠低于對照班級。

4? 教學反思

4.1? 注重產學研合作融入信息化教學

要強化創(chuàng)新意識，側重對解決實際問題能力的培養(yǎng)。在與北京航天宏圖、青島中?；鶚I(yè)、瞰景科技等單位進行產學研合作的過程中，單位的技術人員給學生進行相關知識體系的培訓和對行業(yè)應用的介紹，將產學研的合作成果融合到課程建設中。將科學研究中獲取的最新科研成果轉化為相關的教學成果，既考慮到“遙感原理與方法”課程的基礎理論與方法，又融入行業(yè)的最新發(fā)展及學科前沿。基礎性和前沿性的有機結合，可以使學生對專業(yè)發(fā)展保有強烈的學習興趣和熱愛。

4.2? 全面提升教師能力

在新舊動能轉化建設背景下的信息化教學改革過程中，教師的作用是非常重要和關鍵的。教師首先要對每節(jié)課的學習目標進行明確和量化，這要求教師深刻理解課程內容以及教學目標。為了讓學生在短時間內參與到課堂中并提升學習興趣，教師需要投入大量的時間與精力，采用同教學內容相關的、貼近實際的、學生容易參與的、操作性強的以及合宜時間長度的教學形式將學生帶入教學過程中。在翻轉課堂的學生參與階段，教師在課前要對所教學生進行合理化分組，根據課堂表現對所分小組進行合理化評價。教師需要對學生、教學內容、教學時間、教學方法以及課堂氛圍進行全方位的把控，在課下要付出大量時間和精力進行訓練和研討。

5? 結? 論

本文的研究成果基于云平臺的交互式可視化信息教學模式，以學生為中心，在教學過程中將以知識點為主線轉變?yōu)橐越鉀Q實際問題為主線，將以知識為導向轉變?yōu)橐詥栴}為導向。交互式可視化的信息教學模式在保證原有傳統(tǒng)教學的知識目標的同時，還培養(yǎng)了學生的能力目標和素質目標，讓學生一直保有學習的興趣，愿意主動去學習。本文也分析了為了保證更好的教學效果，教師能力和課程體系結構都應該得到進一步提升。同時信息教學模式是未來的教學常態(tài)，本文的實踐探索有力地證明了新時代下的教學改革趨勢的正確性。

參考文獻：

[1] 于景維，謝慶賓，祁利棋，等.BOPPPS教學格架內“結晶學”課程教學設計與反思——以“晶體對稱要素和對稱操作”為例 [J].中國地質教育，2020，29（2）：70-74.

[2] 張東淑，張湘.圖式交互可視化教學策略在大規(guī)模疫情期間應用價值探析——以針灸學為例 [J].中國電化教育，2020（4）：37-40.

[3] 隋幸華，趙國棟，王晶心，等.高校教師信息化教學能力影響因素實證研究——以湖南省部分高校為例 [J].中國電化教育，2020（5）：128-134.

[4] 高峰.高校教師對教育技術創(chuàng)新的采納行為研究 [M].北京：中國社會科學出版社，2015.

[5] DAVIS F D. Perceived Usefulness，Perceived Easy of Use，And User Acceptance of Information Technology [J].MIS Quarterly，1989，13（3）：319-340.

[6] 宋靈青，許林.“AI”時代未來教師專業(yè)發(fā)展途徑探究 [J].中國電化教育，2018（7）：73-80.

作者簡介：戰(zhàn)麗麗（1980—），女，漢族，山東煙臺人，講師，博士，研究方向：遙感數據的信息提取與應用。