“數(shù)字地球”時代地質(zhì)制圖教學(xué)課程改革與研究

肖愛芳　黎敦朋　謝其鋒

[摘 要]隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字地球、數(shù)字中國、數(shù)字礦山的提出，全球信息化已是一種必然的趨勢。數(shù)字地圖已成為地質(zhì)資料成果發(fā)展的趨勢，各種計(jì)算機(jī)應(yīng)用制圖軟件應(yīng)運(yùn)而生。計(jì)算機(jī)地質(zhì)制圖是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)模式在軟件學(xué)習(xí)中有很大的局限性，在教學(xué)中適當(dāng)?shù)乩没ヂ?lián)網(wǎng)+視頻教學(xué)，不僅能改善教學(xué)質(zhì)量，打破課堂教學(xué)的空間與時間的束縛，讓課堂教學(xué)不再局限于課堂45分鐘，不再局限于教室，在課堂內(nèi)外均可開展討論、咨詢、教學(xué)互動等活動，更能優(yōu)化教學(xué)效果，這有利于教學(xué)成果的互動與加強(qiáng)，培養(yǎng)學(xué)生利用現(xiàn)代工具分析和解決實(shí)際問題的能力。

[關(guān)鍵詞]數(shù)字地圖;計(jì)算機(jī);視頻教學(xué);地質(zhì)制圖

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）07-0053-03

數(shù)字地球是1998年由美國前副總統(tǒng)戈?duì)柼岢龅囊粋€與GIS、網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實(shí)等高新技術(shù)密切相關(guān)的概念。其核心內(nèi)容是全球信息數(shù)字化，獲取數(shù)字地圖。在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的手工地質(zhì)制圖方法已逐漸被取代，掌上電腦、野外GPS等無紙化辦公工具已成為地質(zhì)行業(yè)未來發(fā)展的趨勢。地質(zhì)專業(yè)的制圖軟件也越來越多，像國外的ARCGIS、AutoCAD，國內(nèi)的以中國地質(zhì)大學(xué)開發(fā)的Mapgis軟件為代表，這些軟件都是非常優(yōu)秀的應(yīng)用類軟件。特別是中國地質(zhì)調(diào)查局2000年研發(fā)的數(shù)字填圖桌面系統(tǒng)的應(yīng)用，野外采用掌上電腦進(jìn)行地質(zhì)填圖，并在此基礎(chǔ)上編制數(shù)字地質(zhì)圖，實(shí)現(xiàn)了從手工制圖到計(jì)算機(jī)編圖的飛躍。 地質(zhì)圖件是資源勘查與研究成果的主要載體。資源勘查、開發(fā)以及地球科學(xué)領(lǐng)域各專業(yè)的工作過程，從本質(zhì)上說是地質(zhì)信息的獲取、處理、解釋和應(yīng)用的過程。

地質(zhì)制圖課程是資源勘查工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是在學(xué)生已學(xué)過計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程和專業(yè)基礎(chǔ)課的基礎(chǔ)上開設(shè)的專業(yè)課。本門課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)地質(zhì)制圖的基本理論與方法，掌握Mapgis軟件的主要功能，了解不同地質(zhì)制圖軟件的數(shù)據(jù)類型，掌握各類地質(zhì)制圖軟件之間圖形格式的轉(zhuǎn)換。通過課程實(shí)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生熟練利用Mapgis軟件設(shè)計(jì)與解決資源勘查工程專業(yè)領(lǐng)域?qū)嶋H問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生利用現(xiàn)代工具分析和解決實(shí)際問題的能力。

數(shù)字化時代的到來，改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，也給教育教學(xué)帶來了新的挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)課堂中，教師在講臺上神采飛揚(yáng)地講解著PPT，學(xué)生在講臺下偷著玩手機(jī)。這樣的場景幾乎在每個學(xué)校都可以看到。如何將網(wǎng)絡(luò)教育與傳統(tǒng)教育相結(jié)合，發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，讓學(xué)生愛上課堂，不再低頭玩手機(jī)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，地質(zhì)制圖教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新顯得尤為重要。

Mapgis地質(zhì)制圖，采用的方法是：課堂理論教學(xué)與上機(jī)練習(xí)并行，每一個環(huán)節(jié)的理論課結(jié)束后有相應(yīng)的計(jì)算機(jī)上機(jī)實(shí)習(xí)操作。QQ在線平臺提供相應(yīng)的PPT課件、知識點(diǎn)視頻與習(xí)題解答視頻。學(xué)生獨(dú)立完成一個項(xiàng)目，在遇到問題時，首先自動選擇相關(guān)視頻，反復(fù)觀看，直至理解。實(shí)在不能解決的問題再線上問教師，或要求遠(yuǎn)程協(xié)助，這樣不僅節(jié)約了師生的時間，更增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的成就感，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[1]。

一、電子教室系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理軟件進(jìn)課堂

計(jì)算機(jī)地質(zhì)制圖課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，課程都在機(jī)房上，機(jī)房內(nèi)有70余臺臺式電腦，座位比較零散，且座位前有臺式機(jī)顯示器阻擋教師視線，學(xué)生比較容易在下面玩手機(jī)、看小說、睡覺等。針對這種情況，我們在機(jī)房安裝了極域電子教室系統(tǒng)，該系統(tǒng)是應(yīng)用于臺式機(jī)房的多媒體網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)管理軟件。該系統(tǒng)主要有以下功能：首先可以很方便地對學(xué)生進(jìn)行課堂管理，課前可以很方便地點(diǎn)名和簽到，監(jiān)督學(xué)生的上課出勤情況，不用傳統(tǒng)地一個個點(diǎn)名浪費(fèi)時間;二是不僅能夠進(jìn)行屏幕廣播，保證教師講臺教師機(jī)和70多臺學(xué)生機(jī)內(nèi)容同步，而且還能鎖住學(xué)生屏幕，使想開小差的學(xué)生不得進(jìn)行其他操作，教師可以不定時地查看學(xué)生機(jī)的桌面界面，檢查是否有不在學(xué)習(xí)狀態(tài)的學(xué)生，并隨時給予警示;三是可以全面協(xié)助教師開展高效的課堂互動教學(xué)，可以隨時下發(fā)學(xué)習(xí)資料給學(xué)生，可以隨時提問，隨時抽查，聽不懂的學(xué)生可以舉手（屏幕顯示），可以有針對性地加強(qiáng)某些薄弱環(huán)節(jié)的教學(xué)。

數(shù)字媒體時代，知識的更新?lián)Q代非常快，為了上好每一堂課，僅僅是依靠電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對學(xué)生進(jìn)行監(jiān)督是不夠的。如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，變被動課堂為主動課堂，吸引學(xué)生的眼球，這才是我們教育工作者要思考的主要問題。為了減少上課時的低頭族，教師講課中一定要堅(jiān)持新、奇、實(shí)用三大原則[2]。首先我們一定要保證知識的時時更新，增強(qiáng)知識的趣味性，這樣才可以更好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)內(nèi)容不照本宣科，一定要結(jié)合自己的科研項(xiàng)目， 有自己的親身體會，碰到什么樣的問題、采用什么樣的解決方法以及解決的過程是什么。這種現(xiàn)身說法的說服力很強(qiáng)，讓學(xué)生若身臨其境，充滿新鮮感和吸引力，能主動地去學(xué)習(xí)和接受知識。課本教材的知識更新比較慢，有時甚至十幾年沒有大的改變，而社會的發(fā)展日新月異，網(wǎng)絡(luò)平臺、MOOC課堂、科研論壇等給我們提供了大量的新的理論知識和學(xué)習(xí)的場所，一定要把學(xué)到的新知識應(yīng)用到課堂中，讓學(xué)生學(xué)習(xí)到比較前沿的科學(xué)知識，以此來武裝他們的頭腦。

奇就是要求用多種教學(xué)方法、教學(xué)手段，打破傳統(tǒng)觀念，把網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與視頻教學(xué)引入課堂，適當(dāng)?shù)夭迦胍恍┬∫曨l，或者解屏幾分鐘，讓學(xué)生上網(wǎng)查詢論壇中解決問題的方法、自己動手操作，熟悉一些界面和操作等。三是我們要保證知識的實(shí)用性，這是一個非常現(xiàn)實(shí)的問題，學(xué)到的東西有用，能夠在現(xiàn)實(shí)生活中實(shí)實(shí)在在地應(yīng)用，能夠把理論知識變?yōu)榭吹靡娒弥膶?shí)物，這樣就很容易調(diào)動起學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。制圖軟件學(xué)習(xí)恰恰能滿足這方面的需要。我們可以通過學(xué)習(xí)軟件，將一幅光柵文件通過執(zhí)行一系列的界面操作，制作成一幅點(diǎn)線面俱全的圖形文件，可以作為報(bào)告、論文的插圖或者作為一個主要的圖件展示給其他人看。這種從素材到成果圖的制作過程可以極大地滿足學(xué)生的成就感和自信心，對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)創(chuàng)新人才具有重要的意義。

二、制圖QQ群作為教學(xué)輔助手段進(jìn)課堂

學(xué)習(xí)是一個日積月累、厚積薄發(fā)的過程，隨著社會的高速發(fā)展，知識的更新?lián)Q代也是日新月異，要保證與時代同步而不被拋棄，就應(yīng)該經(jīng)常更新知識，以保持知識的時代性。地質(zhì)制圖QQ群是網(wǎng)絡(luò)時代傳遞知識和討論問題的一個很好的平臺。每一屆上地質(zhì)制圖課程的學(xué)生都會建立一個群，主要用來上傳下載課件、習(xí)題、視頻、討論以及分享各種前沿知識及相應(yīng)的鏈接。

傳統(tǒng)教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)以傳授知識為主，教學(xué)方式以教師講授為主，教學(xué)受時空限制，展現(xiàn)的信息量小，學(xué)生學(xué)習(xí)的被動性較大。而計(jì)算機(jī)地質(zhì)制圖是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，除傳統(tǒng)的地圖學(xué)理論知識、原理外，還有軟件應(yīng)用上機(jī)操作部分，這部分內(nèi)容多，光各種學(xué)習(xí)界面就讓很多人不知所措，無法將所學(xué)的理論與實(shí)踐應(yīng)用結(jié)合起來。創(chuàng)建QQ群，把每章節(jié)的課件、作業(yè)、視頻及時放到群共享文件夾中，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源共享，學(xué)生可根據(jù)自己的需要隨時下載，提前預(yù)習(xí)要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，可以針對學(xué)習(xí)過程中的疑難問題在課間進(jìn)行提問，也可以在QQ群中線上提問[4]、留言、大家一起討論，直到弄明白為止。在計(jì)算機(jī)操作過程中，每個人的計(jì)算機(jī)版本不同、操作系統(tǒng)可能存在差異，安裝的軟件也存在一些差別，因此每個人碰到的問題也各不相同，這就導(dǎo)致在實(shí)踐環(huán)節(jié)中，經(jīng)常有學(xué)生提問，多次操作都不能得到最終結(jié)果，請求教師幫助。在這種情況下，可以啟用遠(yuǎn)程協(xié)助，請求教師遙控他的電腦進(jìn)行操作，找到問題所在。這樣碰到問題、解決問題，不僅可以有效地延伸課堂，拓展教學(xué)時空，還可以培養(yǎng)學(xué)生解決問題的成就感，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。QQ教學(xué)作為輔助教學(xué)手段，可以提高教學(xué)質(zhì)量，及時解答學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，且答疑不受時間和地點(diǎn)的限制，學(xué)生有問題就能得到及時解決，這對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)創(chuàng)新人才具有重要的意義。

三、計(jì)算機(jī)視頻課程進(jìn)課堂

傳統(tǒng)教學(xué)方式以PPT課堂講授為主，而軟件學(xué)習(xí)是實(shí)踐性很強(qiáng)的過程，既要理論聯(lián)系實(shí)際，又要很強(qiáng)的動手能力，特別是一些細(xì)節(jié)上的操作，一個步驟沒掌握，下面的任務(wù)可能就執(zhí)行不下去。為了方便學(xué)生更好地學(xué)習(xí)，在碰到問題的時候能隨時解決，對關(guān)鍵性實(shí)踐環(huán)節(jié)模塊進(jìn)行視頻制作是非常必要的。使用視頻教學(xué)向?qū)W生開展計(jì)算機(jī)制圖教學(xué)，將計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)融入傳統(tǒng)課堂教學(xué)，能增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，有效地提高教學(xué)質(zhì)量。

計(jì)算機(jī)地質(zhì)制圖課程分為理論和實(shí)踐兩部分，課程改革主要是針對實(shí)踐部分進(jìn)行教學(xué)短視頻的制作工作。整個實(shí)踐部分包括以下主要內(nèi)容：軟件安裝、參數(shù)設(shè)置及界面認(rèn)識、圖形旋轉(zhuǎn)水平、標(biāo)準(zhǔn)圖框生成、圖形鑲嵌配準(zhǔn)、圖形點(diǎn)、線輸入、圖形拓?fù)洹D形裁剪、誤差校正、投影變換、用戶文件投影變換等內(nèi)容。課程視頻建設(shè)以制圖課程各模塊的主要內(nèi)容為研究對象，依托Mapgis軟件平臺，利用視頻制作軟件錄制語音視頻，錄制后進(jìn)行剪輯、聲音去噪等處理后轉(zhuǎn)存成為MP4等計(jì)算機(jī)可播放的格式。

未來的課堂應(yīng)該以學(xué)生為中心，把學(xué)習(xí)的主動權(quán)交給學(xué)生，現(xiàn)在倡導(dǎo)的MOOC課堂、翻轉(zhuǎn)課堂，都是提倡學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，提倡“先學(xué)后教”，由學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，提出需求，教師再給予適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)和幫助。“互聯(lián)網(wǎng)+”時代[5]，可以通過多種形式將傳統(tǒng)課堂和網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)中的優(yōu)勢有機(jī)地結(jié)合起來，視頻教學(xué)，可以借助豐富的色彩和直觀的圖像及具有同步性的解說聲音，將軟件制作圖形的目的、主要內(nèi)容、操作步驟、細(xì)節(jié)完美地呈現(xiàn)，展示過程，直觀易理解，成果圖件美觀、明了，很容易滿足學(xué)生的成就感。在實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中，培養(yǎng)的是學(xué)生動手操作的能力，培養(yǎng)的是學(xué)生理論與實(shí)際相結(jié)合的能力，讓學(xué)生用學(xué)習(xí)到的理論知識指導(dǎo)實(shí)踐，達(dá)到學(xué)以致用的目的。

通過錄制和下發(fā)短教學(xué)視頻，首先學(xué)生可以課前預(yù)習(xí)，對自己有疑難的問題可以第一時間反饋給教師;其次是可以更好地指導(dǎo)學(xué)生課外學(xué)習(xí)，達(dá)到課內(nèi)課外一個樣、線上線下一個樣;再次是可以讓學(xué)生在自己空閑的時間段學(xué)習(xí)該門專業(yè)課，而不用限制在上課時間段內(nèi)。這可以讓學(xué)生很好地將地質(zhì)理論知識與實(shí)踐相結(jié)合，真正提高動手實(shí)踐能力，為畢業(yè)論文、畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成打好基礎(chǔ)，也為畢業(yè)后快速步入工作崗位奠定基礎(chǔ)。

因此，每一個小視頻的制作都應(yīng)該目的任務(wù)明確，邏輯思路清晰，步驟方法簡潔、明了， 明確每一環(huán)節(jié)的目的是要干什么、為什么要這么做、怎么樣解決這樣的問題。應(yīng)針對每一重要環(huán)節(jié)開展精細(xì)化講解，讓學(xué)生每一步都了解該環(huán)節(jié)的必要性，不僅要知其然，還要知其所以然。這樣學(xué)生才會在以后碰到類似問題時能靈活應(yīng)用，不會束手無策，這對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性和創(chuàng)造性思維能力有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

軟件學(xué)習(xí)視頻制作最重要的一點(diǎn)就是實(shí)用性。視頻制作就是為了方便學(xué)生快速地學(xué)會利用計(jì)算機(jī)制圖軟件制作地質(zhì)學(xué)方面的圖件，所以主題應(yīng)該圍繞地質(zhì)圖方面的素材，如剖面圖、平面地質(zhì)圖、綜合地層柱狀圖等。制作視頻的過程也是圍繞每一個小視頻的目的、任務(wù)、如何制作、方法步驟等環(huán)節(jié)一一展開;理論與實(shí)際操作相結(jié)合，每一步都詳細(xì)講解，突出主題;視頻制作過程中背景配輕音樂，教師聲音要清晰、語速流暢、聲音與視頻操作同步，這樣才能制作出高品質(zhì)的視頻。只有高質(zhì)量的視頻，學(xué)生在課外拓展學(xué)習(xí)過程中才會有興趣，才會自發(fā)地去學(xué)習(xí)，這樣才能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)進(jìn)程中不斷培養(yǎng)興趣。學(xué)生通過自己的探索去發(fā)現(xiàn)、獲得知識，這遠(yuǎn)比通過教師的講授而了解知識要理解得深刻。

四、結(jié)束語

數(shù)字化時代的到來，改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，也給教育教學(xué)帶來了新的挑戰(zhàn)。教師不再是像以前那樣站在講臺上講解PPT，學(xué)生也不再是被動地聽講。如何將網(wǎng)絡(luò)教育與傳統(tǒng)教育相結(jié)合，發(fā)揮出兩者的優(yōu)勢，讓學(xué)生愛上課堂，能夠在課堂上主動學(xué)習(xí)，積極與教師互動這是我們應(yīng)該思考的問題。將互聯(lián)網(wǎng)與視頻教學(xué)引入課堂，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源平臺，拓展教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源、教學(xué)工具與教學(xué)手段，不僅能改善教學(xué)質(zhì)量，打破課堂教學(xué)的空間與時間的束縛，讓課堂教學(xué)不再局限于課堂45分鐘，不再局限于教室，師生在課堂內(nèi)外均可開展討論、咨詢、教學(xué)互動等活動，學(xué)生在線上線下學(xué)習(xí)、預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)，在學(xué)習(xí)中梳理出薄弱環(huán)節(jié)，找出問題所在，有針對地解決問題。借助視頻教學(xué)富有色彩的圖像及具有同步性的聲音，將軟件操作步驟、細(xì)節(jié)完美地呈現(xiàn)，展示過程，直觀易理解，能優(yōu)化教學(xué)效果，更容易調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生利用現(xiàn)代工具分析和解決實(shí)際問題的能力。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[4] 張宗波，王珉，吳寶貴，劉廣斗.“線上+線下融合式”工程圖學(xué)課程建設(shè)與教學(xué)實(shí)踐 [J]. 圖學(xué)學(xué)報(bào)，2016（5）：718-725.

[5] 陳靜，井思媛.“互聯(lián)網(wǎng)+”時代“工程制圖”課程的翻轉(zhuǎn)教學(xué)初探[J].科教文匯，2015（32）：51-53.

[責(zé)任編輯：陳 明]