交互式可視化信息教學(xué)模式設(shè)計(jì)與實(shí)踐

摘? 要：基于山東省新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的建設(shè)背景，針對(duì)本科教育的人才培養(yǎng)問(wèn)題，分析了信息化教學(xué)探索的目標(biāo)。以“遙感圖像計(jì)算機(jī)解譯”為例，圍繞診斷預(yù)習(xí)效果、引導(dǎo)學(xué)習(xí)過(guò)程、拓展學(xué)生高階能力三個(gè)交互式可視化平臺(tái)框架，進(jìn)行了信息化教學(xué)模式的設(shè)計(jì)與實(shí)踐。結(jié)果表明，交互式可視化信息教學(xué)模式能夠提高教學(xué)質(zhì)量，強(qiáng)化學(xué)生的參與度，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換;交互式;可視化;信息化教學(xué)

Abstract：Based on the transformation of old and new driving forces in Shandong Province，aiming at the problem of cultivating undergraduates，the purpose of information teaching exploration is analyzed. Taking “remote sensing image computer interpretation” as an example，the design and practice of information-based teaching mode are carried out around the three interactive visualization platform framework of diagnosis preview effect，guiding learning process and expanding studentshigh-level ability. The results show that the interactive visualized information teaching model can improve the teaching quality，strengthen studentsparticipation，and cultivate studentsability of independent learning and practical innovation.

Keywords：new and old kinetic energy conversion;interaction;visualization;information teaching

0? 引? 言

省屬本科高校是促進(jìn)本省區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)步的重要驅(qū)動(dòng)力。在新時(shí)代的經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景下，國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深度調(diào)整。行業(yè)對(duì)人才結(jié)構(gòu)、類型和質(zhì)量的需求都發(fā)生了深刻變化，新時(shí)代對(duì)培養(yǎng)人提出了歷史性要求。基于山東省新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的建設(shè)背景，如何培養(yǎng)人、培養(yǎng)什么樣的人是省屬本科高等學(xué)校在轉(zhuǎn)型背景下要關(guān)注的重要方向。山東科技大學(xué)測(cè)繪科學(xué)與工程學(xué)院的“遙感原理與方法”課程作為山東省新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換建設(shè)群的對(duì)接專業(yè)課程，教學(xué)團(tuán)隊(duì)以本為本，積極打造新型課程體系，構(gòu)建實(shí)踐性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)性的課程內(nèi)容，積極開(kāi)展“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的新型信息化教學(xué)探索和實(shí)踐。

1? 信息化教學(xué)探索的目標(biāo)

新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換背景下對(duì)“遙感原理與方法”課程信息化教學(xué)改革的探索，以金課的“兩性一度”為標(biāo)準(zhǔn)，以學(xué)生為中心、以問(wèn)題為導(dǎo)向、以老師為主導(dǎo)，重塑教學(xué)內(nèi)容和模式，加大課程內(nèi)容挑戰(zhàn)度，構(gòu)建立體化實(shí)踐體系和多維度評(píng)價(jià)系統(tǒng)，并取得良好的教學(xué)效果。

1.1? 培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力

以學(xué)生為中心，保障教學(xué)效果。完善課前自主體驗(yàn)學(xué)習(xí)，除了做到課前自主學(xué)習(xí)視頻、自主完成練習(xí)外，更要達(dá)到自主思考、自主討論、自主提出問(wèn)題。強(qiáng)化學(xué)生的參與度，表?yè)P(yáng)學(xué)生、激勵(lì)學(xué)生、樹(shù)立學(xué)生的自信心。

1.2? 著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性和高階能力

高階能力，即知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)的結(jié)合。創(chuàng)新多維教學(xué)模式，以增加師生交互、增加前沿性的課程內(nèi)容、增加課程難度、組織討論分析、布置專題實(shí)踐等形式，培養(yǎng)與提升學(xué)生的創(chuàng)新性和高階能力。在“遙感原理與方法”課程6.2節(jié)“遙感圖像計(jì)算機(jī)解譯”的內(nèi)容中，不僅要讓學(xué)生掌握遙感圖像計(jì)算機(jī)解譯的概念和原理，還要讓其能夠基于遙感數(shù)據(jù)的時(shí)空特點(diǎn)和實(shí)際生產(chǎn)需求，給出具體的遙感監(jiān)測(cè)方案。

1.3? 堅(jiān)持立德樹(shù)人

要培養(yǎng)學(xué)生要具有正確的人生觀和價(jià)值觀，堅(jiān)持立德樹(shù)人，全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。選取保障國(guó)家安全、服務(wù)人民的典型專業(yè)實(shí)踐案例，充分挖掘思想政治資源，在提升學(xué)生專業(yè)能力的同時(shí)，潤(rùn)物無(wú)聲地培養(yǎng)學(xué)生，使其具有強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感、堅(jiān)韌的科學(xué)精神和濃厚的家國(guó)情懷。

2? 交互式可視化教學(xué)模式設(shè)計(jì)

交互式可視化教學(xué)模式概念圖如圖1所示。借助云平臺(tái)的數(shù)據(jù)推送、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析功能，秉持“以學(xué)生為中心，以問(wèn)題為導(dǎo)向，以教師為主導(dǎo)”，做到課前、課中、課后三個(gè)教學(xué)活動(dòng)階段的深度融合。開(kāi)展方式上強(qiáng)調(diào)靈活有序，分別采取生生合作學(xué)習(xí)、師生交互學(xué)習(xí)、個(gè)人自主學(xué)習(xí)的方法，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程的有效互動(dòng)和實(shí)時(shí)多維度教學(xué)評(píng)價(jià)。搭建診斷預(yù)習(xí)效果、引導(dǎo)學(xué)習(xí)過(guò)程、拓展高階能力三個(gè)可視化教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)針對(duì)性、層次性、實(shí)踐性的教學(xué)（師生）交互，創(chuàng)新課程內(nèi)容和教學(xué)設(shè)計(jì)、賦能高效課堂、實(shí)踐知識(shí)點(diǎn)理解力，從而促進(jìn)學(xué)生高階思維能力和創(chuàng)新能力的發(fā)展。

2.1? 課前線上自主學(xué)習(xí)

教師通過(guò)云平臺(tái)發(fā)布教學(xué)計(jì)劃、設(shè)定教學(xué)目標(biāo)、創(chuàng)設(shè)問(wèn)題討論情境，設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)，發(fā)布教學(xué)公告。學(xué)生基于教師推送的任務(wù)單來(lái)了解學(xué)習(xí)目標(biāo)，查找相應(yīng)學(xué)習(xí)資料、觀看教學(xué)視頻、完成課前測(cè)試題、提出問(wèn)題等自主學(xué)習(xí)活動(dòng)。學(xué)生可以建立學(xué)習(xí)小組、搭建可視化學(xué)習(xí)微平臺(tái)，獨(dú)自完成習(xí)題與預(yù)習(xí)導(dǎo)讀的任務(wù)，也可以基于提出的問(wèn)題生生交互，進(jìn)行討論，分享;預(yù)習(xí)階段的互動(dòng)方式以平臺(tái)設(shè)計(jì)的留言板、討論區(qū)為主。教師實(shí)時(shí)收集學(xué)生學(xué)習(xí)效果的反饋情況，如圖2所示，掌握學(xué)生個(gè)體課前對(duì)知識(shí)理解的差異，有針對(duì)性地調(diào)整課堂教學(xué)目標(biāo)，重塑教學(xué)手段和組織教學(xué)形式。

2.2? 課中翻轉(zhuǎn)課堂

基于平臺(tái)統(tǒng)計(jì)的課前測(cè)試題成績(jī)分布、課前自主學(xué)習(xí)效果的問(wèn)卷以及留言討論區(qū)的留言，教師在線下課堂教學(xué)過(guò)程中合理布設(shè)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容組織有效的翻轉(zhuǎn)課堂形式，以學(xué)生為中心，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比分析、討論實(shí)踐、合作探索、投稿大屏幕、師生互評(píng)等。

以6.2節(jié)“遙感圖像計(jì)算機(jī)解譯”一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容為例。首先，分析平臺(tái)統(tǒng)計(jì)的課前學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，引入新課。然后，結(jié)合在線課程中的實(shí)踐案例庫(kù)，建立項(xiàng)目探究式翻轉(zhuǎn)課堂，結(jié)合國(guó)家“一帶一路”重大戰(zhàn)略，布置學(xué)生分組實(shí)踐“一帶一路”沿線國(guó)家的土地覆蓋遙感監(jiān)測(cè)制圖。在此教學(xué)階段有三個(gè)要點(diǎn)，一是突破教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn);二是對(duì)比分析遙感圖像目視解譯方法和計(jì)算機(jī)解譯方法的特點(diǎn)，分析兩種專題信息提取技術(shù)的適用性;三是讓學(xué)生分組合作探究實(shí)踐案例的研究思路和關(guān)鍵問(wèn)題，并投稿課堂大屏幕進(jìn)行生生評(píng)價(jià)和師生評(píng)價(jià)。在翻轉(zhuǎn)課堂的設(shè)計(jì)中，體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的探究性和深入性，可以保證良好的教學(xué)效果。

2.3? 課后作業(yè)

對(duì)問(wèn)題的進(jìn)一步思考能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的掌握和鞏固，所以課后要及時(shí)發(fā)布測(cè)試題目、討論話題和拓展大作業(yè)。學(xué)生以小組為單位完成各項(xiàng)類型作業(yè)并提交學(xué)習(xí)系統(tǒng)，教師和其他學(xué)生可及時(shí)評(píng)價(jià)，如圖3所示。并且需組織學(xué)生通過(guò)總結(jié)反思、自我評(píng)價(jià)和生生評(píng)價(jià)促進(jìn)其高階思維能力的發(fā)展，有效引導(dǎo)學(xué)生從課內(nèi)知識(shí)向課外實(shí)際應(yīng)用延伸。

3? 教學(xué)效果分析

3.1? 課程成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)

科學(xué)的成績(jī)?cè)u(píng)定體系至關(guān)重要，課程從OBE（Outcome Based Education）理念出發(fā)，構(gòu)建客觀有效的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)和分析體系，如表1所示。將量化分析、質(zhì)性分析和期末測(cè)評(píng)相結(jié)合，采用多元評(píng)價(jià)方法，多角度、全方面、實(shí)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)行學(xué)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)。在量化分析上，學(xué)習(xí)通平臺(tái)實(shí)時(shí)記錄著學(xué)生學(xué)習(xí)的訪問(wèn)量的過(guò)程數(shù)據(jù)、問(wèn)答討論區(qū)的交互數(shù)據(jù)、試題測(cè)試成績(jī)的結(jié)果數(shù)據(jù)等，教師賦值各種數(shù)據(jù)權(quán)重以給出科學(xué)客觀的量化評(píng)價(jià)值。在質(zhì)性分析上，綜合教師評(píng)價(jià)、生生互評(píng)和自我評(píng)價(jià)三個(gè)方面。同學(xué)在小組合作中，是親密的合作者，隨時(shí)關(guān)注著彼此，同學(xué)可根據(jù)教師給出的觀察表對(duì)其他同組學(xué)生的學(xué)習(xí)意愿、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)投入等方面作出質(zhì)性評(píng)價(jià)。學(xué)生對(duì)自己在學(xué)習(xí)過(guò)程中的參與度、積極性、協(xié)作性、任務(wù)完成情況、存在的問(wèn)題等有著清晰的認(rèn)知，可依據(jù)教師給出的評(píng)價(jià)表作出客觀的自我評(píng)價(jià)。多元評(píng)價(jià)制度保證了成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)的精準(zhǔn)度。

3.2? 課程教學(xué)效果分析

2019—2020學(xué)年第一學(xué)期在遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)2018級(jí)的1班和2班的“遙感原理與方法”課程教學(xué)中進(jìn)行了對(duì)該模式的探索和實(shí)踐。同一專業(yè)兩個(gè)教學(xué)班的學(xué)生在智力水平和專業(yè)基礎(chǔ)上差異不大。1班作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象采用交互式可視化的信息教學(xué)模式，2班作為對(duì)照對(duì)象采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式。量化評(píng)價(jià)上，1班學(xué)生采用平臺(tái)實(shí)際記錄的成績(jī);由于2班學(xué)生在傳統(tǒng)授課過(guò)程中沒(méi)有線上學(xué)習(xí)成績(jī)，在此將2班全體同學(xué)的此項(xiàng)分?jǐn)?shù)均設(shè)為100分。質(zhì)性評(píng)價(jià)中，1班和2班均采用同一標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)表在授課中同步記錄成績(jī)。期末測(cè)評(píng)中，兩個(gè)班級(jí)采用同一份試卷，試題難易適中、區(qū)分度高。將這兩個(gè)班學(xué)生的課程成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和對(duì)比分析，如圖4所示，實(shí)施交互式可視化信息教學(xué)模式的實(shí)驗(yàn)班級(jí)的教學(xué)效果明顯好于傳統(tǒng)模式的對(duì)照班級(jí)。實(shí)驗(yàn)班學(xué)生成績(jī)的平均分為83.22分，高于對(duì)照班級(jí)的平均分72.82分。并且實(shí)驗(yàn)班成績(jī)?yōu)閮?yōu)秀和良好等級(jí)的比例均高于對(duì)照班級(jí)，實(shí)驗(yàn)班成績(jī)的不及格等級(jí)比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于對(duì)照班級(jí)。

4? 教學(xué)反思

4.1? 注重產(chǎn)學(xué)研合作融入信息化教學(xué)

要強(qiáng)化創(chuàng)新意識(shí)，側(cè)重對(duì)解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)。在與北京航天宏圖、青島中海基業(yè)、瞰景科技等單位進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作的過(guò)程中，單位的技術(shù)人員給學(xué)生進(jìn)行相關(guān)知識(shí)體系的培訓(xùn)和對(duì)行業(yè)應(yīng)用的介紹，將產(chǎn)學(xué)研的合作成果融合到課程建設(shè)中。將科學(xué)研究中獲取的最新科研成果轉(zhuǎn)化為相關(guān)的教學(xué)成果，既考慮到“遙感原理與方法”課程的基礎(chǔ)理論與方法，又融入行業(yè)的最新發(fā)展及學(xué)科前沿。基礎(chǔ)性和前沿性的有機(jī)結(jié)合，可以使學(xué)生對(duì)專業(yè)發(fā)展保有強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣和熱愛(ài)。

4.2? 全面提升教師能力

在新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)化建設(shè)背景下的信息化教學(xué)改革過(guò)程中，教師的作用是非常重要和關(guān)鍵的。教師首先要對(duì)每節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行明確和量化，這要求教師深刻理解課程內(nèi)容以及教學(xué)目標(biāo)。為了讓學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)參與到課堂中并提升學(xué)習(xí)興趣，教師需要投入大量的時(shí)間與精力，采用同教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的、貼近實(shí)際的、學(xué)生容易參與的、操作性強(qiáng)的以及合宜時(shí)間長(zhǎng)度的教學(xué)形式將學(xué)生帶入教學(xué)過(guò)程中。在翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)生參與階段，教師在課前要對(duì)所教學(xué)生進(jìn)行合理化分組，根據(jù)課堂表現(xiàn)對(duì)所分小組進(jìn)行合理化評(píng)價(jià)。教師需要對(duì)學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)時(shí)間、教學(xué)方法以及課堂氛圍進(jìn)行全方位的把控，在課下要付出大量時(shí)間和精力進(jìn)行訓(xùn)練和研討。

5? 結(jié)? 論

本文的研究成果基于云平臺(tái)的交互式可視化信息教學(xué)模式，以學(xué)生為中心，在教學(xué)過(guò)程中將以知識(shí)點(diǎn)為主線轉(zhuǎn)變?yōu)橐越鉀Q實(shí)際問(wèn)題為主線，將以知識(shí)為導(dǎo)向轉(zhuǎn)變?yōu)橐詥?wèn)題為導(dǎo)向。交互式可視化的信息教學(xué)模式在保證原有傳統(tǒng)教學(xué)的知識(shí)目標(biāo)的同時(shí)，還培養(yǎng)了學(xué)生的能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)，讓學(xué)生一直保有學(xué)習(xí)的興趣，愿意主動(dòng)去學(xué)習(xí)。本文也分析了為了保證更好的教學(xué)效果，教師能力和課程體系結(jié)構(gòu)都應(yīng)該得到進(jìn)一步提升。同時(shí)信息教學(xué)模式是未來(lái)的教學(xué)常態(tài)，本文的實(shí)踐探索有力地證明了新時(shí)代下的教學(xué)改革趨勢(shì)的正確性。

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作者簡(jiǎn)介：戰(zhàn)麗麗（1980—），女，漢族，山東煙臺(tái)人，講師，博士，研究方向：遙感數(shù)據(jù)的信息提取與應(yīng)用。