基于雨課堂的《數字地球導論》課程教學模式改革研究

黃 亮，於雪琴

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基于雨課堂的《數字地球導論》課程教學模式改革研究

黃 亮1,2，於雪琴3

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

摘要內容“互聯網+”概念的提出及其與教育的深度融合，已對傳統教育帶來重大變革。文章針對《數字地球導論》課程采用傳統教學模式存在的不足，并結合學校《一流本科教育行動計劃》，提出結合雨課堂智慧教學工具的《數字地球導論》課程教學改革模式。首先分析傳統教學方式存在的不足；然后介紹雨課堂智慧教學工具；最后采用雨課堂和“BOPPPS”教學模式相結合的方式對課程進行設計。實踐表明，采用提的教學模式，能幫助學生對知識點的掌握，提升教學效果。

互聯網+；高等教育；雨課堂；數字地球導論；教學模式

0 引言

正文內容。自2015年3月國務院總理李克強在十二屆全國人大三次會議上的政府工作報告[1]中首次提出了“互聯網+”行動計劃以來，“互聯網+”技術正深刻地改變著我們的經濟社會。教育作為經濟社會中的一個重要組成部分，必將被“互聯網+”所改變[2]。當前“互聯網+教育”已成為現代信息技術環境下教學方式與學習方式的新形態，張媛媛和劉旭（2016）開展了“互聯網+”背景下的《C程序設計》課程教學研究[3]；湯俊和李長春（2016）研究了“互聯網+”背景下測繪專業英語課程教學改革[4]；劉國城和董必榮（2017）研究了“互聯網+”背景下我國高校會計教育的改革路徑[5]。通過“互聯網+”和不同學科的深度融合，為“互聯網+教育”推廣奠定了堅實的基礎。移動互聯網作為移動與互聯網融合的產物，同時具有移動合互聯網二者的優勢，即隨時、隨地、隨身、分享、開放、互動。移動互聯網就是整合了二者優勢的一個“升級版本”，通過運營商提供無線接入，互聯網企業提供一系列成熟的應用。截止到2017年12月，我國網民總規模7.72億，手機網名達7.53億，網名中使用手機上網的人群占比97.5%[6]。在智能手機高度普及的大學校園，大學生對手機高度依賴，從而對教師和傳統課堂帶來了巨大的挑戰[3]。如何充分利用“移動互聯網+教育”以應對手機對教學和傳統課堂的沖擊是一項值得深入研究的課題。

雨課堂就是在移動互聯網和大數據背景下推出的一種智慧教學工具，旨在將前沿的信息技術融入到課程教學場景中，致力于為課程教學過程提供信息支撐，如數據化、智能化等信息[7]。《數字地球導論》是昆明理工大學測繪工程專業高年級本科生專業課，采用傳統教學模式課堂存在教學手段單一、教學資源匱乏、課堂氣氛沉悶等問題。為了解決這些問題，提出結合“雨課堂”智慧教學工具的數字地球導論課程教學改革模式。

1 《數字地球導論》課程的教學現狀

《數字地球導論》是昆明理工大學測繪工程、地理信息科學和土地資源管理三個本科專業開設的一門專業課，開設學期是大四上學期。“數字地球”是一個多學科交叉的、龐大復雜的技術體系[8]，它注重應用現代信息技術，包含遙感、遙測、數據庫與信息系統、寬帶網絡以及虛擬仿真技術的綜合[9]。通過《數字地球導論》課程的學習，學生要掌握數字地球的基本理論、技術系統以及應用實例。但是，目前該課程的教學效果、教學目標的達成度與預期還存在一定的差距。主要體現在以下幾個問題：

（1）教材內容滯后

目前，可用于《數字地球導論》課程的教材主要有承繼成等（2000）和（2007）編著的《數字地球導論》[9-10]、馮學智和都金康（2004）和（2008）編著的《數字地球導論》[8,11]。近10年未見新教材出版，而測繪地理信息技術和現代信息技術卻在這十年間得到日新月異的新發展。已有教材內容和目前的技術發展存在較大滯后，不利于激發學生的學習興趣。

（2）教學模式相對單一

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

（3）學生知識儲備不足

該課程是一門綜合性課程，要求學生具有測量學、遙感原理及應用、數據庫系統原理及其應用、GIS原理及應用、GPS原理及應用、計算機網絡、地球系統等課程的知識儲備。而這些課程大多是在大一至大三學年開設的，到本課程開課時已有較長的時間間隔，部分學生對于與本課程相關的知識點已遺忘，上課時需對以往所學知識點進行回顧，造成上課效率低。

2 雨課堂

雨課堂是清華大學于2015年9月立項，2016年4月推出的一款智慧教學工具，是一款主要面向高等教育領域的教學工具[7]。雨課堂是內置于PowerPoint（PPT）中的一個插件，只需安裝了雨課堂，打開PPT即可看到雨課堂[12]。雨課堂主要由手機端、桌面端和遠程服務器三個部分組成，學生僅需一部安裝了微信的智能手機即可實現師生課堂互動教學。雨課堂的特色功能包括：彈幕互動、PPT同步至學生手機端、課堂習題推送（包括單選題、多選題、主觀題和投票等）、學生“不懂”反饋情況、課前預習和課后作業推送等。

3 “BOPPPS”教學模式

BOPPPS 教學模式是加拿大教師技能培訓（Instruction Skills Workshop, ISW）體系的理論基 礎[13-14]，是強調以學生為中心的一種先進教學模式。該模式包含以下六個教學環節：導入（Bridge-in）、目標（Objective/Outcome）、前測（Pre-assessment）、參與式學習（Participatory）、后測（Post- assessment）和總結（Summary）。通過該模式將一堂課的教學過程分解為六個前后銜接的子模塊，通過子模塊來達成課程預設的教學目標。采用BOPPPS 教學模式可實現互動教學，提高學生學習的參與度，將被動學習轉變為主動學習，調動了學生學習的積極性提高了學習效率。

4 結合雨課堂和“BOPPPS”的《數字地球導論》教學模式

為了解決《數字地球導論》課程采用傳統教學方式存在的問題，采用結合雨課堂和“BOPPPS”的《數字地球導論》教學模式。具體設計如下：

（1）課程導入。通過雨課堂上傳與本章內容相關的專業視頻，并根據視頻內容提出和主講內容相關聯的引導問題，如圖1所示。

圖1 課程導入

（2）教學目標。在課程導入之后，通過雨課堂推送每次課程的學習目標，包括需要掌握的理論知識和專業技能。

（3）前測。本課程需要學生有一定的專業知識儲備，鑒于部分學生對與本學科相關的知識點存在遺忘問題。根據每章的知識要點，采用雨課堂提前一周推送課程內容和預習要點，并根據反饋的預習數據調整教學內容和進度，如圖2所示。

（4）參與式學生。學生的課堂注意力在15分鐘是一個黃金分割點，學生的注意力在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題，包括選擇題和客觀討論題。通過師生間、同學間的討論，調動學生學習的積極性。圖3為課程 習題，圖4為學生學習反饋結果，圖5為每題反饋結果。

（5）后測。每章課程結束后，采用雨課堂推送課后作業或試卷，通過反饋的作業完成情況，及時了解學生掌握了多少知識點，有沒有達成預定的教學目標。

（6）總結。總結每章節的課堂學習要點，反饋學生參與課堂活動的學習成果。

圖2 課件

圖3 課程習題

5 結語

針對傳統教學方式存在的問題，提出結合雨課堂和“BOPPPS”的《數字地球導論》教學模式。通過該模式首先將每堂課劃分成六個子模塊，然后將每個子模塊與雨課堂將結合，通過這種方式來達成課程預先設定的課程學習目標。通過一學年，兩個行政班級的實踐結果表明，采用該模式可以提高學生的課堂積極性，提升課堂氛圍，能通過數據及時反饋學生的學習狀態和知識點掌握情況，可有效提高學生學習效率。

圖4 學生練習結果反饋

圖5 練習結果反饋

[1] 李克強. 2015年政府工作報告[N]. 人民日報, 2015-03-17(3).

[2] 陳麗. “互聯網+教育”的創新本質與變革趨勢[J]. 遠程教育雜志, 2016, 34(4): 3-8.

[3] 張媛媛, 劉旭. “互聯網+”背景下《C程序設計》課堂教學研究[J]. 中國培訓, 2016(20): 170-170.

[4] 湯俊, 李長春. “互聯網+”背景下測繪專業英語課程教學改革研究[J]. 西部素質教育, 2016, 2(24): 52-53.

[5] 劉國城, 董必榮. “互聯網+”時代我國高校本科會計教育的困境與變革[J]. 南京審計大學學報, 2017, 14(1): 102-109.

[6] 中國互聯網絡信息中心. 第41次中國互聯網絡發展發展狀況統計報告[R]. 北京, 2018.

[7] 王帥國. 雨課堂:移動互聯網與大數據背景下的智慧教學工具[J]. 現代教育技術, 2017(5): 26-32.

[8] 馮學智, 都金康, 等. 數字地球導論[M]. 北京: 商務印書館, 2004.

[9] 承繼成, 林暉, 周成虎, 等. 數字地球導論[M]. 北京: 科學出版社, 2000.

[10] 承繼成, 郭華東, 薛勇. 數字地球導論[M]. 北京: 科學出版社, 2007.

[11] 馮學智, 都金康, 等. 數字地球導論[M]. 北京: 中國商務出版社, 2008.

[12] 臧晶晶, 郭麗文. 滴水成雨——走進雨課堂[J]. 信息與電腦(理論版), 2016(8): 235-236.

[13] 曹丹平, 印興耀. 加拿大BOPPPS教學模式及其對高等教育改革的啟示[J]. 實驗室研究與探索, 2016, 35(2): 196- 200.

[14] Pattison P, Day R. Instruction Skills Workshop (ISW) Handbook for Participants[R]. Vancouver, The Instruction Skills Workshop International Advisory Committee, 2006.

[15] 王翀, 傅玲琳, 王彥波. 基于BOPPPS教學模式的《食品營養生物學》教學設計與思考[J]. 教育教學論壇, 2018(2): 227-228.

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

云南省教育廳科學研究基金項目(2016ZZX051)；云南省高校工程中心建設計劃資助；昆明理工大學引進人才科研啟動基金項目(KKSY201521040)；昆明理工大學國土資源工程學院教育教學改革項目(JG201804)共同資助；基金信息：云南省應用基礎研究計劃面上項目(編號：2018FB078)

黃亮(1985-)，男，博士，碩士生導師，主要研究方向為遙感影像變化檢測；於雪琴(1987-)，女，工程師，碩士，主要研究方向為遙感影像處理與分析。

本文著錄格式：黃亮，於雪琴. 基于雨課堂的《數字地球導論》課程教學模式改革研究[J]. 軟件，2018，39（8）：224-227