慕課和微課背景下的遙感課程翻轉課堂教學模式改革

張智韜 楊江濤 李援農 崔晨風

摘要：慕課、微課和翻轉課堂的出現，引發了對傳統教學理念和教學模式新的變革。文章針對當前遙感課程教學中存在的問題，以慕課、微課和翻轉課堂各自的特點為基礎，構建遙感課程內容教學體系，設計基于慕課和微課背景下的遙感課程翻轉課堂教學模式。這種模式不僅可以激發學生自主學習的積極性，還可以培養學生獨立分析問題和解決問題的能力。

關鍵詞：慕課;微課;翻轉課堂;遙感;教學改革

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）44-0110-04

遙感是20世紀70年代發展起來的一種空間對地觀測技術，現階段，遙感技術已在農業、林業、氣象、環境、水文地質等方面得到了廣泛的應用[1，2]。隨著遙感技術的快速發展，以及一些理論的不斷完善和擴展，傳統的教學模式已不能滿足遙感課程的教學需要[3，4]。因此，改革與創新一直是遙感類課程教學研究的重點。近年來，隨著互聯網技術的快速發展，慕課和微課等新的教學技術日益成為高校主要研究的教學手段，在教學模式上，翻轉課堂的進一步完善和發展，也逐漸得到大家的認可[5]。筆者認為，以慕課和微課為契機，并與翻轉課堂相結合，創新教學模式，推動遙感類課程在理論和實踐教學中的改革，可以有效彌補現實課堂教學的缺點，促進遙感課程教學方式的改變。

一、基于慕課和微課的翻轉課堂

1.慕課、微課和翻轉課堂的概念與特點。慕課又稱MOOCs，即Massive（大規模的）、Open（開放的）、Online（在線的）、Courses（課程）4個詞的首字母縮寫，是一種大規模開放式的線上教學[6]。它的特點是借助互聯網平臺，將課堂講授、課后練習、討論答疑等環節完整地在網絡上呈現，學生可以根據自己的基礎和學習需要，選擇自己需要的教學資源進行學習。但慕課的缺點是師生之間具有針對性的互動較少，且學習效果完全取決于學生對學習的積極性[7，8]。

微課（Micro-Course Online Video）是借助互聯網平臺，力求通過一段短小的視頻，解決學生學習中的某個重點或難點知識，通常微課的視頻時間只有幾分鐘左右。微課的特點是具有很強的指向性教學模式，著力解決學生在學習過程中存在的具體問題，滿足了學生的個性化學習需求，提高了學習效率。但微課的信息量較小，而且內容相對零散，不利于大規模的系統性教學[9]。

翻轉課堂（Flipped Classroom）就是將傳統的先由教師在課堂講授再到課后做作業的模式翻轉過來，即先學后教模式。課前，學生根據課程進度，通過網絡或查閱資料等方式自主學習，并完成作業;課堂上，教師通過引導、討論及分析問題等方式，解決學生在學習過程中遇到的疑難問題[10]。翻轉課堂的特點是有利于發揮學生的主觀能動性和自學能力的培養。但翻轉課堂的前提是要有滿足不同層次學習者課前自主學習所需的大量學習資料[11]。

2.慕課和微課背景下翻轉課堂模式的構建。從上述慕課、微課和翻轉課堂的概念和特點來看，相對于目前的課堂教學模式，這些新的教學模式在教學理念、教學內容、教學方式及教學效果等方面，都具有非常明顯的優勢，但同時又各有不足之處[12]。打破慕課、微課和翻轉課堂各模式的局限，使三者進行有機結合，形式優勢互補，才能真正發揮各自的優勢，提高教學質量。（1）慕課和微課是實現翻轉課堂的前提。慕課和微課為翻轉課堂的實施提供大量優質的學習資源，在課前，學習者通過慕課資源，可以非常系統地對知識進行自學，再通過微課資源對所學重點和難點知識進行加強和解決，最后將慕課和微課不能解決的問題通過梳理和整理后帶到課堂上進行共同討論，提高教學效率。（2）翻轉課堂又給慕課和微課提出了新的發展方向。在課堂上，教師通過和學生的交流，梳理學生所提出的問題，并提出合理的解決方案，然后再深入研究所設置的視頻內容，進一步完善慕課設置的系統性和微課對重點或難點知識解決的針對性。（3）實現三者的有機結合，構建一體化教學新模式。在慕課和微課基礎上，開發共享資源的學習系統，同時有針對性地解決學生在學習過程中的重點和難點，并針對不同學生的學習基礎，開展差異化和特色化的教學模式，還可以通過手機互聯網功能，實現教師與學生在課前、課堂和課后的學習互動，有效提高高校信息化教學水平。

二、遙感課程教學改革的必要性

結合當前遙感課程的教學實際，主要存在以下幾點問題[13]：（1）教學內容和教材的更新滯后于遙感技術的快速發展。隨著遙感技術的不斷進步，新的傳感器、新的處理手段以及無人機遙感等技術已在各專業中得到應用，但現有的教學內容對遙感技術在各專業中的實際應用和學術前沿關注不夠。（2）現有教學方法已不能有效調動學生對學習的積極性?，F有教學方式只注重“教”而輕視了“學”，教課一言堂，互動少，學生缺乏學習興趣，教學效果不佳。（3）遙感基本技能和實驗環節薄弱。遙感課程是一門實踐性很強的課程，但目前遙感課程學時的設置存在理論課時多、實踐課時偏少的問題，使得學生對遙感數據處理的基本技能和應用得不到充分訓練，學生所學的知識與實際應用難以銜接。

三、慕課和微課背景下遙感課程翻轉課堂的內容體系構建

遙感課程包括理論教學和實驗教學兩個部分。按照翻轉課堂的形式，以及課前、課堂和課后的不同任務設置，將全部知識碎片化成許多知識單元，并以慕課的形式，將這些知識點按一定的系統性和邏輯關系，制作成不同的視頻模塊，對一些知識的難點和重點內容，制作成不同的微課進行補充，構建成一套完整的遙感課程教學體系。

1.理論課程的教學設計。遙感課程理論部分的內容主要由遙感基礎知識、遙感圖像處理、遙感信息提取和綜合應用4部分組成[14]。根據遙感課程特點和實際應用的需要，以遙感成像基本原理、傳感器和遙感類型為基礎，以遙感圖像處理為主線，以遙感信息的提取和綜合應用為中心，對課程內容進行梳理，將其分解為18個知識單元。表1為遙感理論課程的知識單元和視頻長度。每個知識單元配置3—5個重點和難點解析微視頻，每段微視頻2—5分鐘不等。同時預留開放式微視頻上傳功能，學生可以根據對本單元知識的理解自己制作微視頻，并上傳到共享平臺，其他同學可以對視頻進行觀看、評價和打分。

2.實踐課程的教學設計。遙感課程的實踐教學內容由遙感數字圖像處理軟件的操作和遙感技術的基本應用兩部分組成[15，16]。遙感軟件以ERDAS和ENVI等為主要實習軟件，結合遙感數據基本處理技術，將實踐內容設置為12個知識單元。表2為遙感實踐課程的知識單元、實驗內容和視頻長度。授課教師將制作好的實驗視頻放到慕課和微課平臺上，學生通過在線觀看和閱讀實驗指導書的方式進行自學和課前練習。在實驗課上，教師只對關鍵步驟和操作技巧進行講解，這樣就可以使學生快速掌握實驗方法、理解實驗內容，提高操作技能。

3.慕課和微課背景下遙感翻轉課堂教學模式設計?；谀秸n和微課背景下的翻轉課堂教學模式，由課前準備、課堂活動和課后復習3個部分組成。學生通過課前線上自主學習、課堂集中討論、課后復習與思考等環節實現知識的內化與拓展。該教學模式的具體內容如圖1所示。（1）課前準備是翻轉課堂的最重要環節，教師不僅要根據課程體系設置教學內容，搜集與本章節內容相關的教學資料，對教學重點和難點進行解析，構建慕課和微課平臺，還要對學生在線上的情況進行及時的總結和歸納，精心設計課堂學習和討論的內容。學生則要觀看微視頻，進行自主學習，總結在學習過程中遇到的難點和疑點，準備課堂討論的問題。在課堂準備過程中，教師應根據自己的經驗和知識，針對不同知識單元采用不同的教學方法。同時，還要給學生在學習過程中留有想象和思考的空間，激發學生在學習過程中的積極性和主觀能動性，起到強化學習的效果。（2）課堂活動主要任務是梳理課程內容，講解學生在線上自學中遇到的重點和難點問題。在課堂活動中，應設置對學生課前準備的評價環節，教師可以通過提問或進行小測驗等方式，及時了解學生對知識的掌握程度。同時，課堂活動可采用多種形式，例如教師可根據課程內容與學生進行“角色互換”，讓學生對課程內容進行講解和答疑，或采用學生分組討論和分組提問的方式進行教學。這些方式不僅可以活躍課堂氣氛，還可激發學生課前準備的積極性和成就感。（3）課后復習的主要任務是對課堂知識的加強和鞏固。教師可根據本節課程內容，展示相關應用案例，讓學生明白當天所學知識的用處，同時讓學生進行線上交流和思考，培養學生對知識的應用意識。最后，教師根據學生在課前準備、課堂學習和課后復習等環節對本節內容教學過程和教學效果的反饋情況，不斷調整和改進教學方法和內容。

四、結語

1.通過慕課與微課的有機結合，對傳統的課堂教學模式進行翻轉，實現由教師講授為中心轉變為學生自主學習為中心，不僅可以有效調動學生學習的積極性，提高課堂教學效率，還可以培養學生自主分析問題和解決問題的能力，這對于培養新型科技人才具有重要的意義。

2.基于慕課和微課背景下的遙感課程翻轉課堂教學模式，可有效解決課程內容多、課時少的問題，打破線上教學和課堂教學的局限性，通過三者的優勢互補和有機結合，使得有限的課堂教學效益最大化，實現教學資源的最優化。

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