《遙感與地理信息系統技術》課程改革研究＊

李璇瓊，梁延龍，許輝熙

（1.四川建筑職業技術學院，四川 德陽 618000；2.西南交通大學地球科學與環境工程學院，四川 成都 610031）

1 概述

隨著計算機技術的突飛猛進，遙感與地信息系統技術已廣泛應用于智能導航、物聯網、災害應急響應、資源調查等人們生活和國家科技發展的方方面面。《遙感與地理信息系統技術》課程融合了地理信息系統和遙感兩種空間信息技術，因此對理論和實踐教學過程的知識融合處理提出了較高的要求[1-5]。

文章結合四川建筑職業技術學院《遙感與地理信息系統技術》 課程的教學現狀和存在的問題，從課程教學實時監控和改革方面進行探討，以期培養能夠適應生產一線遙感及地理信息系統應用崗位要求的技術技能人才，同時提高教師教學水平。

2 課程改革基礎

2.1 課程定位

該課程為理實一體課程。本課程授課對象必須具備地圖學的基本理論知識。本課程學習完成后，后續進行遙感與地理信息系統綜合實訓課程的學習，進一步提升職業核心能力。

2.2 學生學情

本專業學生已具備初步的自主學習能力、善于動手操作，適合“做中學，學中做”的教學方式。學生缺乏規范性操作，創新能力弱，對理論不感興趣，缺乏工程經驗。

3 課程改革設計

3.1 課程改革思路

按照《遙感與地理信息系統技術》課程規劃、課程建設方案和課程教學與建設實施標準，進行自我診斷，采用查找問題、分析原因的辦法進行改進，不斷提高課程教學效果。

3.2 “8”字形質量改進螺旋

教學改革貫穿于整個課程建設過程中，以實現系統的“持續改進”作為構建課程質量保障體系的基本目標。改進不能一蹴而就，而須在實施環節中螺旋改進（如圖1 所示）。

圖1 課程教學診改“8”字形質量改進螺旋

按照課程教學“8”字形質量改進螺旋，采用“前臺＋后臺”的工作模式，通過“后臺”診斷、激勵、學習、創新、改進不斷為“前臺”目標制定注入創新要素，為計劃、組織實施提供創新方法，實現質量的螺旋遞進[6-7]。

“8” 字形質量螺旋由上下大小兩個循環組成，小循環包括設計－組織－實施－監測－預警－改進，在信息平臺的支撐下，不斷循環運作不斷改進，其改進重在對課程教學設計進行改進。在此 “動循環”中，一個教學循環實施一輪課程教學診改，一個月實施月度監測預警和每堂課監測預警。

大環包括“目標－標準－設計－組織－實施－診斷－激勵－學習－創新－改進”，在信息平臺的支撐下，不斷循環運作不斷改進，其改進就是對目標進行全面深刻的改進，此“靜循環”以每學期為一個診改周期，推動課程教學的螺旋遞進。

4 課程教學改革

4.1 事前（Plan）

4.1.1 課程教學目標鏈

根據學院《“十三五”課程建設專項規劃》，依據專業實際和課程發展基礎，課程建設目標確定為實施任務驅動法教學和混合式教學，建成省級精品在線開放課程，如圖2 所示。

圖2 課程教學目標鏈

4.1.2 課程教學具體目標

為保證課程教學目標，即知識目標、素質目標和能力目標的順利達成，務必加強推進項目化教學，推動線上開放課程的利用率，推進考核方式改革。分別從課堂信息、課堂質量、實踐教學、教學組織和教學效果五個維度（見表1）來保證課程教學目標的實現。

4.2 事中（Do）

4.2.1 設計、組織、實施

課程教學依托信息化手段，從廣義的課前、課中、課后三個環節進行，課前進行教學設計、資源開發、資源推送、任務布置等，課中利用信息化教學手段，組織線上線下混合式教學實施，采集監測點數據，課后進行總結、評價、測試、考評、數據分析。

利用云課堂APP，可以詳細記錄教學過程中開展的教學活動，包括課前討論、測驗、投票；課中簽到、頭腦風暴、討論、提問、測驗、投票；課后學生評價、學生表現統計等。課堂教學活動記錄如圖3 所示。

圖3 課堂教學活動記錄示意圖

每次課堂活動結束后，學生可以對教師的教學效果和個人學習效果進行評價和總結，讓學生對每次課堂活動做一小結，提升教學效果。以學生為主體，教師為主導，在學中做，做中學。

課程結束后，一方面平臺自動生成每個教學班級的統計分析，主要體現學生學習進度、課堂表現、成績分布統計，課程資源使用情況、學生做題及錯題情況等方面。另一方面，學生可對每堂課進行課后評價和問題反饋。通過信息化教學手段，基本做到教學過程實時監控，并實現了數據的自動記錄，如圖4 所示。

圖4 學生課堂得分統計

4.2.2 監測、預警與改進

1）質量監控點及預警值。根據課程建設方案中制定的建設任務，圍繞課程教學設定5 個維度（一級指標），15 個質控點組成。依托數據平臺，通過實時采集和靜態采集兩種模式采集課程建設數據，通過校本數據平臺對課程建設質量控制點進行監控，監測課程教學運行狀態，見表1。

表1 2019 課程教學目標

針對課前、課中、課后三個環節，設置課程診斷要素和質量監控點，引入課堂教學質量在線跟蹤系統，實時采集學生出勤、作業完成、課堂測設、互動相應、學習效果等數據并進行分析，發現問題及時預警，不斷優化和完善教學過程，提高教學質量和教學效果。

2）教學過程監測形式。教學過程中采用每月實時動態監測，每學期自查、期末滿意度調查等全過程監測形式。具體如下：

（1）智能校園管理信息平臺線上監測；

（2）利用云課堂數據實時監測；

（3）期中、期末教學檢查，監測教學開展情況；

（4）開展課程滿意度測評，監測教學效果。

3）預警與改進。根據監測預警情況，結合課程建設實際，及時調整課堂教學，加強組織管理，對存在的問題進行實時改進。通過監測發現上課班級到課率、學生任務參與度和課堂互動正確率3 個指標未達到目標。選取了兩個案例闡述預警改進情況（如圖5、圖6 所示)。

圖5 過程監測預警案例一

圖6 過程監測預警案例二

針對學生任務參與度低的情況，在教學中引入信息化，從視頻資料、動畫等生活中問題引入，提高學生興趣，同時提高線上學習環節成績比例。如在講解緩沖區分析知識點時，可以讓同學們利用百度地圖等工具搜索學校周邊1km 范圍之內的美食，也可以給同學們播放地震對周圍環境影響的視頻。這些使得學生在動手完成任務和形象化展示過程中能夠更深刻的理解知識點，提高了學生興趣。改進后未參與任務人數由7 人減少為3 人。針對學生上課玩手機等違反課堂紀律的情況，制定相關管理條例，增加平時成績的比例。也可以在實踐操作過程中引入小組PK 等形式，對成績高的小組給予一定獎勵。改進后違反課堂紀律人數由3 人減少為1人。

4.3 事后（Check、Action）

4.3.1 診斷

1）目標完成情況診斷。按照課程教學層面8 字形質量改進螺旋，通過“目標－標準－設計－組織－實施－診斷－激勵－學習－創新－改進” 大循環的反復運行。對照課程建設規劃，依據課程建設標準，一個教學循環（一學期）實施一輪課程建設診改。

2）教學情況診斷。課程教學改革以課程監測點所產生的大數據為基礎對課程教學過程中存在的問題和不足進行歸納分析。

本學期采用課程畫像、云課堂、學生評價、教師自查等手段進行診斷，主要發現教學中存在以下問題：

（1）課前學習興趣不濃、課堂參與度不夠；

（2）上課注意力集中不夠，違反課堂紀律，課堂教學效果未達到預期；

（3）課堂互動耗時較長；

（4）課堂互動正確率低，學生對重難點理解不深刻。

4.3.2 激勵

針對發現的問題，制定有針對性的診改措施并予以實施，適時、科學地對課程建設進行調整。

根據本次診斷，教學層面主要存在的問題為：項目式教學在教師團隊的推進存在難度，在線開發課程的推廣利用在學生群體缺乏吸引力。針對這兩類問題采用以下激勵措施。在教師方面進行教學質量年度考核，教學成果獎勵及教學能力比賽獎勵；在學生方面提高課堂參與度獎勵，增加線上學習資源的吸引力和線上學習考核成績的比例。

4.3.3 學習

通過開展 “項目式教學在教師團隊的推進”有關的教研活動、交流研討，組織課程團隊進行混合式教學方法、單元教學設計、教學理念培訓、教學方法培訓、學科技術技能培訓及技能大賽和教學能力比賽培訓，切實有效的提高課程團隊教學方法水平。

4.3.4 創新

1）三位一體教學模式。“理論教學”+“虛擬教學”+“實操教學”三位一體教學模式。

2）多維度評價體系。從培養學生的知識目標、能力目標和素質目標出發，建立線上線下多維評價體系。包括云課堂考勤、學習進度、參與課堂活動情況、表現得分及書面作業成績和8 個實際軟件操作模塊得分過程性考核對學生成績進行評價。如圖7 所示。

圖7 多維度評價體系

4.3.5 改進

針對教學過程中未達到要求的項目，提出以下具體改進措施.

1）通過視頻、圖片、動畫和任務驅動激發學生興趣，增加線上學習比例.

2）加強課堂紀律管理及課堂互動實施監測，增加過程性考核比例.

3）進一步優化課堂互動問題，轉換一部分討論問題為問卷調查或者選擇題，可節省互動時間.

4）教師加強學習，針對重難點制作動畫、引入實際生活、項目案例。

5 課程改革成效

5.1 課程學生學習興趣提高，氛圍增濃

1）上課班級到課率提高；

2）學生任務參與度提高；

3）學生課堂滿意度提高。

5.2 提升教學效果

2017 級學生及格率較2016 級學生由70%的及格率上升為78%。

5.3 提升學生能力

2018 年兩名學生獲得“達北杯”第二屆全國大學生無人機測繪技能競賽二等獎。2019 年獲“達北杯”第三屆全國大學生無人機測繪技能競賽一等獎。

6 結論

文章以“8”字螺旋為依托，分事前、事中、事后三個環節，分別從課堂信息、課堂質量、實踐教學、教學組織和教學效果五個維度監控《遙感與地理信息系統技術》課程教學中的問題，并從教學方法、教學手段、考核方式等方面提出改革和激勵措施。通過教學改革，使得學生學習興趣大大增強，課堂氛圍更加活躍，學生成績不斷提高，能力不斷增強。對培養一線遙感與GIS 技術人員具有積極的推動作用，對同行的教學也有一定的參考價值。