基于CDIO與混合教學(xué)模式的遙感原理課程教學(xué)改革探討

崔玉環(huán) 郝瀧 高祥 董斌 劉琳

摘要：遙感原理課程與衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，是一門發(fā)展性、現(xiàn)勢(shì)性很強(qiáng)的課程，同時(shí)又具有抽象性和科學(xué)性的特點(diǎn)。如何有效地提高教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生更好地掌握基本理論和方法，是教師和學(xué)生共同關(guān)注的話題。文章以CDIO與混合教學(xué)模式為基礎(chǔ)，從教材選用、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)方法及實(shí)踐教學(xué)等方面探索本門課程的教學(xué)改革方式，進(jìn)而提高課程教學(xué)質(zhì)量。并且近年來在安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)測(cè)繪工程專業(yè)遙感原理課程教學(xué)應(yīng)用效果表明，CDIO與混合教學(xué)模式在提高教學(xué)效率及增強(qiáng)教學(xué)效果等方面發(fā)揮了重要作用。

關(guān)鍵詞：CDIO;混合教學(xué)模式;遙感原理教學(xué);教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2020）14-0148-03

一、引言

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的背景下，教育信息化、網(wǎng)絡(luò)化逐漸深入和增強(qiáng)，根據(jù)黨的十九大后頒布的《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》文件，教育信息化已作為教育體系變革的內(nèi)生力量而受到教育部門的廣泛重視[1]。CDIO教育模式是由美國(guó)麻省理工學(xué)院經(jīng)過四年多研究論證提出，強(qiáng)調(diào)理論教育和實(shí)踐能力的雙重培養(yǎng)，注重“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)”[2]，改變了傳統(tǒng)“灌輸式”的教育方式，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并解決問題，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，更好地培養(yǎng)出符合社會(huì)需求的人才[3]。本文針對(duì)CDIO與混合教學(xué)模式在遙感原理教學(xué)中的探索和實(shí)踐，從教材選用、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)方法及實(shí)踐教學(xué)等方面探索本課程的教學(xué)改革方式，進(jìn)而有效提高了課程教學(xué)質(zhì)量。

二、教學(xué)內(nèi)容改革

隨著全球資源、能源與環(huán)境問題的激化，數(shù)字地球戰(zhàn)略的競(jìng)爭(zhēng)，越來越多的社會(huì)經(jīng)濟(jì)問題迫切需要依靠遙感技術(shù)進(jìn)行解決，社會(huì)對(duì)遙感專業(yè)人才的需求日益增長(zhǎng)。遙感原理課程具有實(shí)用性、廣泛性和技術(shù)性等特點(diǎn)，同時(shí)包含嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢頂?shù)學(xué)理論，具有其抽象性和科學(xué)性的特點(diǎn)[4]。

1.合理組織教材體系。衛(wèi)星遙感技術(shù)正在以驚人的速度快速發(fā)展，在大氣科學(xué)、陸地科學(xué)和海洋科學(xué)等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并快速深入百姓的日常生活中。因而，各行各業(yè)對(duì)遙感人才的需求越來越大，對(duì)遙感教材的要求更加特色化和專業(yè)化[5]。教材是用來向?qū)W生傳授基本知識(shí)、基本技能的基礎(chǔ)材料[6]，要求理論和方法通俗易懂，知識(shí)闡述由淺入深，涉及的基本原理、基本知識(shí)應(yīng)該具備“基礎(chǔ)性、經(jīng)典性、整體性、穩(wěn)定性，不具爭(zhēng)議性”，使得學(xué)生盡快掌握每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)在“講什么”。其次，需要教材在每一知識(shí)點(diǎn)之后配合經(jīng)典實(shí)踐案例，讓學(xué)生在掌握了基本理論知識(shí)后，能很快明白“有什么用”和“怎么用”。最后，結(jié)合理論知識(shí)和實(shí)踐訓(xùn)練的過程，提供一定的思考題，使學(xué)生進(jìn)一步掌握所學(xué)知識(shí)的難點(diǎn)和重點(diǎn)，并配合適量的擴(kuò)展性實(shí)踐練習(xí)，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，將知識(shí)融會(huì)貫通。

在教學(xué)過程，通過不斷地比較和調(diào)整，我們最終選擇了《遙感原理與應(yīng)用》作為課程教材。該教材是由周廷剛等編寫的普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材，在內(nèi)容和結(jié)構(gòu)上相對(duì)合理且又能反映出遙感學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì);同時(shí)不斷瀏覽和參閱一些有影響力的中英文期刊和網(wǎng)頁(yè)、最新更新的優(yōu)秀教材等，盡可能合理組織遙感原理課程的教材體系。

2.基于CDIO的教學(xué)體系改革?；贑DIO理念，教學(xué)過程中需注重理論和實(shí)踐能力的雙重培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)”[7]，在遙感原理教學(xué)中引入CDIO理念，使學(xué)生能在課程學(xué)習(xí)過程中掌握基礎(chǔ)的理論和基本技能，與此同時(shí)，對(duì)分析和解決問題的能力培養(yǎng)也是一種有效途徑。

筆者在安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)講授遙感原理課程的實(shí)踐中，在理論教學(xué)基礎(chǔ)上，增加1個(gè)課時(shí)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)施理論結(jié)合實(shí)踐的教學(xué)模式，有助于學(xué)生更深入地理解課堂理論知識(shí)。比如不同衛(wèi)星遙感影像的目視解譯講解結(jié)束，配合實(shí)驗(yàn)課程，讓學(xué)生動(dòng)手下載自己家鄉(xiāng)的不同衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，通過遙感軟件加載，比較不同空間分辨率數(shù)據(jù)的視覺差異，不同地物在多種波段組合中呈現(xiàn)的顏色、紋理的變化，進(jìn)而深入分析，并做出目視判讀的結(jié)果。另外，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與相關(guān)老師的課題，通過項(xiàng)目的實(shí)際參與，培養(yǎng)學(xué)生從整體角度考慮項(xiàng)目開展要經(jīng)歷的步驟，每一步所需要的資料，運(yùn)用到所學(xué)的哪些知識(shí)，并使學(xué)生學(xué)會(huì)思考問題、分解問題、解決問題的能力。通過具體的實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，幫助學(xué)生加深對(duì)抽象的理論知識(shí)的理解和掌握，并解決一些實(shí)際問題。

3.基于混合教學(xué)模式的教學(xué)方法改革。課程教學(xué)中教師仍采用“灌輸式”講授、學(xué)生被動(dòng)接收的教學(xué)模式，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低，容易產(chǎn)生走神、看手機(jī)甚至逃課的不良現(xiàn)象，因此考慮采用多元混合式教學(xué)方式。具體教學(xué)方法上采用教師講授為主，并輔以交互式和探討式的教學(xué)方式[8]，適時(shí)提出相關(guān)問題，激發(fā)學(xué)生好奇心，調(diào)動(dòng)課堂氣氛，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思維、口頭表達(dá)和靈活應(yīng)用知識(shí)的能力。比如講授衛(wèi)星傳感器部分，可安排學(xué)生自行上網(wǎng)查閱各種衛(wèi)星和傳感器的發(fā)展歷程，常用衛(wèi)星傳感器的參數(shù)等資料，然后制作PPT和其他同學(xué)交流，以此調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，加深對(duì)知識(shí)的理解。在課程進(jìn)行到一定階段，可引導(dǎo)學(xué)生了解遙感相關(guān)的前沿性問題，并安排他們分組查閱資料，組織課堂講解，進(jìn)行共同討論、交流，培養(yǎng)學(xué)生自主解決問題的能力，同時(shí)較大地激發(fā)了學(xué)生積極性。

4.考核方式改革。課程考核以往采用平時(shí)成績(jī)（30%）+期末考試（70%）的方式，由于期末成績(jī)所占比重較大，使得部分學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)松懈，僅寄希望于考試前突擊復(fù)習(xí)的不良學(xué)風(fēng)，并不能客觀準(zhǔn)確地反映出學(xué)生的真實(shí)水平[9]。因此，考核方式改為過程性考核[10]（50%）+期末考試（50%），從中增加了過程性考核成績(jī)，主要包括到課率、課堂提問、課堂討論、課后作業(yè)等，做到隨講隨問、隨講隨練，并按表現(xiàn)打分，讓學(xué)生一直處于一種積極聽課狀態(tài)，可有效杜絕課堂玩手機(jī)等不良習(xí)慣。

三、教學(xué)效果評(píng)價(jià)

通過對(duì)遙感原理教學(xué)方式的探索和改革實(shí)踐，獲得如下效果。

1.課堂表現(xiàn)方面。通過嘗試教學(xué)方法、教學(xué)體系和考核方式的改革，增加了實(shí)驗(yàn)課程和交互式探討環(huán)節(jié)，學(xué)生動(dòng)手自主學(xué)習(xí)任務(wù)加重。課堂討論環(huán)節(jié)各抒己見，討論熱烈;積極查閱資料，認(rèn)真撰寫文獻(xiàn)綜述;隨堂考察學(xué)習(xí)進(jìn)度，學(xué)習(xí)效果顯著提升;課堂考勤率基本能達(dá)到100%。通過改革，學(xué)生能積極參與到課堂教學(xué)過程中，變被動(dòng)接受到主動(dòng)掌握理論知識(shí)，學(xué)習(xí)效果提升顯著。

2.課程考核結(jié)果方面。從課程期末考核情況看，學(xué)生從以前的應(yīng)付考試轉(zhuǎn)為主動(dòng)查缺補(bǔ)漏復(fù)習(xí)，考試態(tài)度明顯轉(zhuǎn)變，對(duì)遙感原理的理解和掌握程度較以前有顯著提高，特別是對(duì)復(fù)雜晦澀的概念和公式的理解較之前更加深入，考試不再是簡(jiǎn)單地死記硬背，更多的是根據(jù)自己的理解答題，特別是對(duì)一些綜合性、靈活性的題目，答題效果明顯好轉(zhuǎn)。另外，理論知識(shí)和實(shí)踐課程配套展開，對(duì)一些復(fù)雜的遙感圖像處理步驟理解更加深入，比如圖像預(yù)處理，包括輻射校正、幾何校正、圖像增強(qiáng)、圖像鑲嵌和裁切等步驟，光理論教學(xué)，學(xué)生很難理解這些步驟相互的關(guān)系、前后順序，甚至在什么時(shí)候用什么操作都不清楚，通過實(shí)踐課程的具體操作，設(shè)置一些思考題，讓學(xué)生邊做邊思考，邊做邊對(duì)比，學(xué)習(xí)效果提升很快。

3.實(shí)踐創(chuàng)新能力方面。學(xué)生能積極參與到教師的科研課題中，并在教師的指導(dǎo)下申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目，參加相關(guān)競(jìng)賽，并能小組合作協(xié)同完成相關(guān)課題的遙感數(shù)據(jù)處理和分析工作，撰寫課題報(bào)告或相關(guān)論文。近年來，學(xué)生申請(qǐng)和執(zhí)行了遙感相關(guān)的國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目2項(xiàng)，參與全國(guó)大學(xué)生測(cè)繪論文競(jìng)賽并獲獎(jiǎng)6項(xiàng)，參與安徽省GIS技能大賽并獲獎(jiǎng)1項(xiàng)，在很大程度上提高了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

四、結(jié)語(yǔ)

遙感原理是測(cè)繪工程、GIS等專業(yè)本科培養(yǎng)中的專業(yè)核心課，通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握遙感原理基礎(chǔ)知識(shí)、遙感圖像處理軟件基本應(yīng)用，既鍛煉了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，也加深了學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，同時(shí)拓展了學(xué)生的思維，加強(qiáng)了其對(duì)專業(yè)技能的應(yīng)用能力。

本文根據(jù)多年遙感原理教學(xué)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，針對(duì)教學(xué)過程中教材選擇、教學(xué)體系、教學(xué)方法等方面碰到的實(shí)際問題，嘗試借鑒CDIO與混合教學(xué)模式的先進(jìn)思想和方法，從教材選擇、教學(xué)體系設(shè)計(jì)、教學(xué)方法及考核方式等方面探索本課程的教學(xué)改革方式，旨在提高本課程的理論教學(xué)效果，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，從而加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解以及提高實(shí)際應(yīng)用技能。

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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