基于雨課堂的《數(shù)字地球?qū)д摗氛n程教學(xué)模式改革研究

黃 亮，於雪琴

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基于雨課堂的《數(shù)字地球?qū)д摗氛n程教學(xué)模式改革研究

黃 亮1,2，於雪琴3

（1. 昆明理工大學(xué) 國土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093；2. 云南省高校高原山區(qū)空間信息測繪技術(shù)應(yīng)用工程研究中心，云南 昆明 650093；3. 昆明市測繪研究院，云南 昆明 650051）

摘要內(nèi)容“互聯(lián)網(wǎng)+”概念的提出及其與教育的深度融合，已對傳統(tǒng)教育帶來重大變革。文章針對《數(shù)字地球?qū)д摗氛n程采用傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的不足，并結(jié)合學(xué)校《一流本科教育行動(dòng)計(jì)劃》，提出結(jié)合雨課堂智慧教學(xué)工具的《數(shù)字地球?qū)д摗氛n程教學(xué)改革模式。首先分析傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的不足；然后介紹雨課堂智慧教學(xué)工具；最后采用雨課堂和“BOPPPS”教學(xué)模式相結(jié)合的方式對課程進(jìn)行設(shè)計(jì)。實(shí)踐表明，采用提的教學(xué)模式，能幫助學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握，提升教學(xué)效果。

互聯(lián)網(wǎng)+；高等教育；雨課堂；數(shù)字地球?qū)д摚唤虒W(xué)模式

0 引言

正文內(nèi)容。自2015年3月國務(wù)院總理李克強(qiáng)在十二屆全國人大三次會(huì)議上的政府工作報(bào)告[1]中首次提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃以來，“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)正深刻地改變著我們的經(jīng)濟(jì)社會(huì)。教育作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)中的一個(gè)重要組成部分，必將被“互聯(lián)網(wǎng)+”所改變[2]。當(dāng)前“互聯(lián)網(wǎng)+教育”已成為現(xiàn)代信息技術(shù)環(huán)境下教學(xué)方式與學(xué)習(xí)方式的新形態(tài)，張媛媛和劉旭（2016）開展了“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的《C程序設(shè)計(jì)》課程教學(xué)研究[3]；湯俊和李長春（2016）研究了“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下測繪專業(yè)英語課程教學(xué)改革[4]；劉國城和董必榮（2017）研究了“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下我國高校會(huì)計(jì)教育的改革路徑[5]。通過“互聯(lián)網(wǎng)+”和不同學(xué)科的深度融合，為“互聯(lián)網(wǎng)+教育”推廣奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)作為移動(dòng)與互聯(lián)網(wǎng)融合的產(chǎn)物，同時(shí)具有移動(dòng)合互聯(lián)網(wǎng)二者的優(yōu)勢，即隨時(shí)、隨地、隨身、分享、開放、互動(dòng)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)就是整合了二者優(yōu)勢的一個(gè)“升級版本”，通過運(yùn)營商提供無線接入，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)提供一系列成熟的應(yīng)用。截止到2017年12月，我國網(wǎng)民總規(guī)模7.72億，手機(jī)網(wǎng)名達(dá)7.53億，網(wǎng)名中使用手機(jī)上網(wǎng)的人群占比97.5%[6]。在智能手機(jī)高度普及的大學(xué)校園，大學(xué)生對手機(jī)高度依賴，從而對教師和傳統(tǒng)課堂帶來了巨大的挑戰(zhàn)[3]。如何充分利用“移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+教育”以應(yīng)對手機(jī)對教學(xué)和傳統(tǒng)課堂的沖擊是一項(xiàng)值得深入研究的課題。

雨課堂就是在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)背景下推出的一種智慧教學(xué)工具，旨在將前沿的信息技術(shù)融入到課程教學(xué)場景中，致力于為課程教學(xué)過程提供信息支撐，如數(shù)據(jù)化、智能化等信息[7]。《數(shù)字地球?qū)д摗肥抢ッ骼砉ご髮W(xué)測繪工程專業(yè)高年級本科生專業(yè)課，采用傳統(tǒng)教學(xué)模式課堂存在教學(xué)手段單一、教學(xué)資源匱乏、課堂氣氛沉悶等問題。為了解決這些問題，提出結(jié)合“雨課堂”智慧教學(xué)工具的數(shù)字地球?qū)д撜n程教學(xué)改革模式。

1 《數(shù)字地球?qū)д摗氛n程的教學(xué)現(xiàn)狀

《數(shù)字地球?qū)д摗肥抢ッ骼砉ご髮W(xué)測繪工程、地理信息科學(xué)和土地資源管理三個(gè)本科專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)課，開設(shè)學(xué)期是大四上學(xué)期。“數(shù)字地球”是一個(gè)多學(xué)科交叉的、龐大復(fù)雜的技術(shù)體系[8]，它注重應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，包含遙感、遙測、數(shù)據(jù)庫與信息系統(tǒng)、寬帶網(wǎng)絡(luò)以及虛擬仿真技術(shù)的綜合[9]。通過《數(shù)字地球?qū)д摗氛n程的學(xué)習(xí)，學(xué)生要掌握數(shù)字地球的基本理論、技術(shù)系統(tǒng)以及應(yīng)用實(shí)例。但是，目前該課程的教學(xué)效果、教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度與預(yù)期還存在一定的差距。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)問題：

（1）教材內(nèi)容滯后

目前，可用于《數(shù)字地球?qū)д摗氛n程的教材主要有承繼成等（2000）和（2007）編著的《數(shù)字地球?qū)д摗穂9-10]、馮學(xué)智和都金康（2004）和（2008）編著的《數(shù)字地球?qū)д摗穂8,11]。近10年未見新教材出版，而測繪地理信息技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)卻在這十年間得到日新月異的新發(fā)展。已有教材內(nèi)容和目前的技術(shù)發(fā)展存在較大滯后，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（2）教學(xué)模式相對單一

該課程是一門偏理論為主的專業(yè)課，筆者開始采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，以教為中心，課堂上主要以知識灌輸為主。采用這種教學(xué)模式造成師生互動(dòng)不足，課堂氛圍沉悶，聽課率不高，且不利于學(xué)生吸收和思考。

（3）學(xué)生知識儲(chǔ)備不足

該課程是一門綜合性課程，要求學(xué)生具有測量學(xué)、遙感原理及應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理及其應(yīng)用、GIS原理及應(yīng)用、GPS原理及應(yīng)用、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、地球系統(tǒng)等課程的知識儲(chǔ)備。而這些課程大多是在大一至大三學(xué)年開設(shè)的，到本課程開課時(shí)已有較長的時(shí)間間隔，部分學(xué)生對于與本課程相關(guān)的知識點(diǎn)已遺忘，上課時(shí)需對以往所學(xué)知識點(diǎn)進(jìn)行回顧，造成上課效率低。

2 雨課堂

雨課堂是清華大學(xué)于2015年9月立項(xiàng)，2016年4月推出的一款智慧教學(xué)工具，是一款主要面向高等教育領(lǐng)域的教學(xué)工具[7]。雨課堂是內(nèi)置于PowerPoint（PPT）中的一個(gè)插件，只需安裝了雨課堂，打開PPT即可看到雨課堂[12]。雨課堂主要由手機(jī)端、桌面端和遠(yuǎn)程服務(wù)器三個(gè)部分組成，學(xué)生僅需一部安裝了微信的智能手機(jī)即可實(shí)現(xiàn)師生課堂互動(dòng)教學(xué)。雨課堂的特色功能包括：彈幕互動(dòng)、PPT同步至學(xué)生手機(jī)端、課堂習(xí)題推送（包括單選題、多選題、主觀題和投票等）、學(xué)生“不懂”反饋情況、課前預(yù)習(xí)和課后作業(yè)推送等。

3 “BOPPPS”教學(xué)模式

BOPPPS 教學(xué)模式是加拿大教師技能培訓(xùn)（Instruction Skills Workshop, ISW）體系的理論基 礎(chǔ)[13-14]，是強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的一種先進(jìn)教學(xué)模式。該模式包含以下六個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)：導(dǎo)入（Bridge-in）、目標(biāo)（Objective/Outcome）、前測（Pre-assessment）、參與式學(xué)習(xí)（Participatory）、后測（Post- assessment）和總結(jié)（Summary）。通過該模式將一堂課的教學(xué)過程分解為六個(gè)前后銜接的子模塊，通過子模塊來達(dá)成課程預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)。采用BOPPPS 教學(xué)模式可實(shí)現(xiàn)互動(dòng)教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度，將被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性提高了學(xué)習(xí)效率。

4 結(jié)合雨課堂和“BOPPPS”的《數(shù)字地球?qū)д摗方虒W(xué)模式

為了解決《數(shù)字地球?qū)д摗氛n程采用傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的問題，采用結(jié)合雨課堂和“BOPPPS”的《數(shù)字地球?qū)д摗方虒W(xué)模式。具體設(shè)計(jì)如下：

（1）課程導(dǎo)入。通過雨課堂上傳與本章內(nèi)容相關(guān)的專業(yè)視頻，并根據(jù)視頻內(nèi)容提出和主講內(nèi)容相關(guān)聯(lián)的引導(dǎo)問題，如圖1所示。

圖1 課程導(dǎo)入

（2）教學(xué)目標(biāo)。在課程導(dǎo)入之后，通過雨課堂推送每次課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)，包括需要掌握的理論知識和專業(yè)技能。

（3）前測。本課程需要學(xué)生有一定的專業(yè)知識儲(chǔ)備，鑒于部分學(xué)生對與本學(xué)科相關(guān)的知識點(diǎn)存在遺忘問題。根據(jù)每章的知識要點(diǎn)，采用雨課堂提前一周推送課程內(nèi)容和預(yù)習(xí)要點(diǎn)，并根據(jù)反饋的預(yù)習(xí)數(shù)據(jù)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度，如圖2所示。

（4）參與式學(xué)生。學(xué)生的課堂注意力在15分鐘是一個(gè)黃金分割點(diǎn)，學(xué)生的注意力在15分鐘后開始下降。本課程在每15分鐘左右開始推送課堂習(xí)題，包括選擇題和客觀討論題。通過師生間、同學(xué)間的討論，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。圖3為課程 習(xí)題，圖4為學(xué)生學(xué)習(xí)反饋結(jié)果，圖5為每題反饋結(jié)果。

（5）后測。每章課程結(jié)束后，采用雨課堂推送課后作業(yè)或試卷，通過反饋的作業(yè)完成情況，及時(shí)了解學(xué)生掌握了多少知識點(diǎn)，有沒有達(dá)成預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)。

（6）總結(jié)?？偨Y(jié)每章節(jié)的課堂學(xué)習(xí)要點(diǎn)，反饋學(xué)生參與課堂活動(dòng)的學(xué)習(xí)成果。

圖2 課件

圖3 課程習(xí)題

5 結(jié)語

針對傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的問題，提出結(jié)合雨課堂和“BOPPPS”的《數(shù)字地球?qū)д摗方虒W(xué)模式。通過該模式首先將每堂課劃分成六個(gè)子模塊，然后將每個(gè)子模塊與雨課堂將結(jié)合，通過這種方式來達(dá)成課程預(yù)先設(shè)定的課程學(xué)習(xí)目標(biāo)。通過一學(xué)年，兩個(gè)行政班級的實(shí)踐結(jié)果表明，采用該模式可以提高學(xué)生的課堂積極性，提升課堂氛圍，能通過數(shù)據(jù)及時(shí)反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和知識點(diǎn)掌握情況，可有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。

圖4 學(xué)生練習(xí)結(jié)果反饋

圖5 練習(xí)結(jié)果反饋

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Research on Teaching Model Reform of “Introduction to Digital Earth” Course based on Rain Class

HUANG Liang1,2, YU Xue-qin3

(1. Faculty of Land Resource Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China; 2. Surveying and Mapping Geo-Informatics Technology Research Center on Plateau Mountains of Yunnan Higher Education, Kunming 650093, China; 3. Kunming Surveying and Mapping Institute, Kunming 650051, China)

The concept of "Internet +" is proposed and the depth of integration with education have brought great changes to traditional education. In view of the shortcomings of the traditional teaching model in “Introduction to Digital Earth” course, and combined with the school “first class undergraduate education action plan”. A teaching reform mode of "Introduction to Digital Earth" based on the wisdom teaching tool of rain classroom. Firstly, the shortcomings of the traditional teaching methods are analyzed, and then the wisdom teaching tool of rain class is introduced; finally, the course is designed by combining the rain class and the "BOPPPS" teaching mode. Practice shown that used proposed teaching mode can help students master knowledge points and improve teaching effect.

Internet +; Higher education; Rain class; Digital earth introduction; Teaching model

G642

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.08.047

云南省教育廳科學(xué)研究基金項(xiàng)目(2016ZZX051)；云南省高校工程中心建設(shè)計(jì)劃資助；昆明理工大學(xué)引進(jìn)人才科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目(KKSY201521040)；昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院教育教學(xué)改革項(xiàng)目(JG201804)共同資助；基金信息：云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃面上項(xiàng)目(編號：2018FB078)

黃亮(1985-)，男，博士，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)檫b感影像變化檢測；於雪琴(1987-)，女，工程師，碩士，主要研究方向?yàn)檫b感影像處理與分析。

本文著錄格式：黃亮，於雪琴. 基于雨課堂的《數(shù)字地球?qū)д摗氛n程教學(xué)模式改革研究[J]. 軟件，2018，39（8）：224-227