“工作流”職業能力培養創新教學體系探索

張鵬飛　賈洋

摘 要：本研究針對遙感數字圖像處理課程當前存在的三個問題，從以學生發展為中心的理念出發，設定了三大目標，重構了三大學習主題，采用線上線下相結合的教學模式，結合行業需求從課前、課中、課后三個方面開展課程教學，并采用綜合評價的方式，構建了“工作流”職業能力培養創新教學體系，為同類課程的教學改革提供了參考。

關鍵詞：“工作流”；職業能力；創新教學體系

隨著地理信息及遙感技術的不斷發展與進步，其在環境保護、災害監測和國防建設等領域的應用也越來越廣泛。2020年河南省教育廳等三部門聯合出臺的《關于本科高校學科專業結構優化調整的指導意見》所涉及的重點布局中，支撐服務黃河流域生態保護與高質量發展、智能農業、生態保護與修復、現代交通、現代服務業、數字經濟等發展方向的產業，均與地理信息科學專業息息相關。因此，相關產業迫切需要更多系統掌握遙感理論、熟練處理遙感圖像和應用的人才。

地理信息科學與區域發展密切相關，屬于社會需求大、專業人才緊缺的應用型專業。隨著多學科交叉應用的推進，社會對地理信息及遙感數據處理和分析作業人員的需求與日俱增，對他們的素質要求也不斷提升。地理信息科學專業培養學生的理學基礎知識，幫助學生掌握地理信息系統、遙感原理、數據庫原理、地圖制圖學、自然地理學等基礎理論，讓他們具備地理信息系統、全球定位系統和遙感的集成應用及相關信息的處理和分析能力。學生結合四年所學知識，可在城市、資源、環境、交通、人口、土地、房地產、基礎設施和規劃管理等領域從事地理信息系統開發及管理工作。

作為地理信息科學的專業核心課程，遙感數字圖像處理課程注重引導學生從遙感基礎知識理論學習向遙感應用實踐過渡。然而，在當前的遙感數字圖像處理課程教學中，教師往往依托固有教材，注重理論知識講授，忽視對學生職業能力的培養，德育融入不夠或思政教育融入效果較差，導致學生畢業后具備的能力無法充分滿足用人單位對地理信息科學人才的需求。因此，針對遙感數字圖像處理課程的創新勢在必行。

一、遙感數字圖像處理教學存在的問題

遙感數字圖像處理作為地理信息科學專業的核心課程，是引導學生從學到做的實踐性課程，但在教學過程中仍然存在以下問題。

（一）學生學習死記硬背，較難理解和掌握理論知識，缺乏課堂參與感；實際操作無法與理論知識有機融合，動手能力差，操作時無從下手。

（二）教師以講授為主，忽略對學生職業能力的培養，教學成效差。在線下課堂教學中，學生聽講、閱讀等被動學習環節占比較大，教師引導學生分組討論、實操演練、實踐應用等主動學習環節占比較小。

（三）在課程教學中，德育融入不夠或思政教育融入效果較差，學生得到的價值引領不足，教書育人的目標達成度較低。

面對當前人工智能與大數據的發展洪流，如何開展遙感數字圖像處理課程創新教學改革，以進一步適應新時代對專業人才的需求，體現以學生發展為中心的理念，是亟待解決的問題。

二、遙感數字圖像處理課程教學的創新舉措

遙感數字圖像處理課程教學創新，以落實立德樹人根本任務和OBE（Outcome Based Education）理念為指導，引入ISD（Instructional System Design）教學系統化模型，以學生發展為中心，以培養學生高階思維能力為目標，以培養學生未來發展所需技能為導向，以信息技術為支撐，以崗位需要和職業標準為依據，圍繞思想引領、知識傳授、能力提升“三位一體”的課程建設，結合模塊化實踐教學，重構理論知識，線上教學引導學生自主學習，線下教學組織學生互動交流，以過程性評價結合多元評價為手段，引導學生達成目標，構建基于“工作流”的學生職業能力培養教學模式。同時，聯合企業工程師將課程內容體系的深度與廣度同行業人才需求進行分析研究，融理論知識講授與職業能力培養于一體，從而培養學生的思維能力和動手能力。

（一）結合學情分析，設定創新目標

在遙感數字圖像處理課程開課前，學生已經學習了遙感導論、自然地理學及地圖學等基礎課程，具備了一定的理論基礎以支撐課程教學創新的實施。課題組從知識目標、技能目標、素質目標三個方面對學生進行訪談調研，并將學情劃分為有利學情和不利學情兩個維度。

由訪談調研結果分析可知，學生的知識、技能、素質三個方面未能有機融合，其解決復雜問題的綜合能力和高階思維尚未成型，無法解決具有一定復雜性的項目，更談不上具備創新與批判性思維。因此，遙感數字圖像處理課程急需將社會主義核心價值觀融入教學全過程，全面落實立德樹人根本任務。以學生發展為中心的“工作流”職業能力培養教學體系，從目標、內容、模式、過程、評價五個維度進行創新，培養學生未來發展所需的職業能力，引導學生開展自主學習，從而有效解決遙感數字圖像處理課程教學中出現的問題。

結合學情分析，遙感數字圖像處理課程教學創新，從以學生發展為中心的理念出發，以“工作流”職業能力培養創新為基礎，首先對學習目標進行優化。結合課程內容，新設定的學習目標以“工作流”思維為主線，培養學生形成系統思維，以學科前沿與創新思維為引領，引導學生提升素養，為其畢業后的職業發展奠定良好基礎。新設定的學習目標如下：熟練掌握遙感數字圖像處理不同應用方向基本“工作流”，根據情況選取遙感影像及分析處理，培養學生的創新能力和批判性能力（高階性、創新性）；能夠將理論緊密聯系實際，掌握解決問題的方法，可以從多個視角對遙感數字圖像處理進行分析、評價、權衡、優化、決策（挑戰度、創新型）；將愛國情懷、職業道德、專業自信和環保意識與學生的職業理想相結合，引導學生樹立正確的“三觀”，培養學生的理想信念和仁愛之心。

（二）創新主題研究，重構教學內容

結合新設定的學習目標，以學生發展為中心的遙感數字圖像處理課程教學創新，結合“工作流”設定教學內容，重構后的學習主題及時、準確地融入相對應的思政教育元素。比如，在涉及自然信息的技術難度較小、數據范圍較大的黃河流域植被評估內容中，融入“綠水青山就是金山銀山”的發展理念；在涉及人文信息的技術難度適中、數據范圍適中的河南省城鎮化發展評估內容中，融入愛家鄉、愛祖國的理念；在涉及自然人文綜合信息的技術難度較大、數據范圍較小的許昌市土地利用時空分析內容中，融入職業道德及專業自信的培養。同時，在信息數據的提取過程中，課題組根據不同的教學內容選取不同的數據，逐步提升技術難度，實現三個學習主題覆蓋課程的全部知識點。課程設計把社會主義核心價值觀融入教學環節，有效發揮專業特色，實現隱性育人。課程內容的設定注重將經典基礎理論與前沿成果、實際案例相結合，突出實踐性。

（三）創新教學模式，注重“兩性一度”

確立目標及內容后的遙感數字圖像處理課程教學創新，以“兩性一度”為標準改革傳統課堂教學，采用線上線下相結合的混合式教學模式。線上以自主、協作式學習為主，兼顧預習、復習，以滿足基礎知識線上教學需要。線下重塑教學結構及內容，全程體現引導性。教師在線上發布限定時間的主題學習任務，并向學有余力的學生布置擴展學習內容，讓其預習完成主題“工作流”分析。在線下課堂教學過程中，拋出主題問題，創設主題情境，提高學生的綜合分析能力，將教學重難點和課前任務融入課堂教學中，為學生營造一個循序漸進的“工作流”任務思考過程。同時，教師設置學習任務時注重“兩性一度”，深挖學習任務背后的文化底蘊，在潛移默化中厚植學生的家國情懷。此外，教師將學習從課內延伸至課外，建立課內外互補雙通道，通過新媒體渠道整合實際案例和科研成果，提升理論知識的廣度與高度，滿足學生的專業學習及未來發展需要。

（四）創新教學過程，培養“工作流”思維

結合混合式教學模式，遙感數字圖像處理課程教學創新將學生分為三人一組進行教學，強化師生、生生互動。教學過程具體包括以下三個部分。課前，教師向學生發布主題內容，小組成員對相關知識點進行自主學習并自行進行主題分析。分析內容要結合實際項目實施的“工作流”進行，包括需求分析、數據獲取、數據處理、結果分析、成果提交五部分，并對主題實踐任務進行分工。課中，學生先討論及處理數據，以小組為單位提交主題分析報告，由小組代表匯報分析成果及相關知識點的學習成果，其他小組成員補充或提問。在這個過程中，小組要統一主題任務并進行實踐。小組完成主題實踐任務后，匯報實踐成果及心得體會。教師全程引導，其他學生參與討論，并邀請行業工程師做出評價。課后，小組對主題任務完成情況進行總結，并結合相關知識點進一步學習，對“工作流”優化改進。整個教學過程可以使學生在完成主題任務的過程中，培養解決問題的“工作流”思維，從而滿足職業能力要求。

（五）創新綜合評價，建立“以評優學”機制

遙感數字圖像處理課程教學創新使用綜合評價方式，進一步調動學生的積極主動性。綜合評價包括主題完成情況和期末成績，其中主題完成情況占60%，期末成績占40%。在主題完成情況中，三個主題各占20%。期末成績為上機綜合考試成績。

三、遙感數字圖像處理課程教學創新成效

遙感數字圖像處理課程教學創新構建了“工作流”職業能力培養教學體系，教學內容的重構、教學方法的創新以及教學評價的改革使課程理論與實踐相結合，教學內容相較之前更具深度及廣度。高質量的線上線下教學資源，有效調動了學生學習的積極性，促進了教學過程的開展和教學目標的達成。遙感數字圖像處理課程教學創新后具有較強的輻射引領作用，可以有效推動同類課程的教學改革。

創新實踐成果方面，遙感數字圖像處理課程教學創新逐步在2016—2019級地理信息科學專業學生的授課中開展，創新效果較為顯著。教學目標的優化使學生具備的職業能力與行業需求高度契合，充分體現了以學生發展為中心的理念，并具備高階性、創新性、挑戰度的特征。教學內容的創新以落實立德樹人根本任務為遵循，探索課程思政新模式，準確把握學生的思想動態，從學生角度出發，將社會熱點、國際國內形勢融入思政教育內容，從而培養德智體美勞全面發展的復合型人才。課程教學過程使用實際項目幫助學生理解知識并學會應用，更加符合“兩性一度”標準。課程教學體系培養了學生的“工作流”意識、職業自信心、專業自豪感、集體意識和團隊合作精神。學生積極參加科研訓練等實踐活動，明確了職業發展方向。

遙感數字圖像處理課程教學創新針對當前課程教學中出現的問題，設立了三大目標，重構了三大學習主題，采用線上線下相結合的教學模式，從課前、課中、課后三個方面形成了基于“工作流”職業能力培養的教學體系。創新改革后的教學體系綜合培養學生的自主學習能力、綜合分析能力和項目實施能力，有效提高了學生的實踐能力，達到理論學習、實踐技能及項目實施一體化。隨著課程教學創新的進一步推進，遙感數字圖像處理課程將結合“工作流”模式向多樣化方向發展，后期會建立課程主題庫，引導學生完成同類型、不同主題的項目，為學生熟練掌握行業綜合技能、開闊視野打下良好的基礎。

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責編：初 心

基金項目：河南省高等學校重點科研項目計劃（編號：20A790022）；2022年度許昌學院科研基金（編號：2022YB030）；許昌學院教育教學改革研究與實踐項目（編號：XCU2021-YB-028）

作者簡介：張鵬飛（1987— ），男，許昌學院城市與環境學院講師，研究方向為遙感數字圖像處理教學、定量遙感與數據挖掘；賈洋（1988— ），男，四川省公路規劃勘察設計研究院有限公司高級工程師，研究方向為交通3S空間信息技術。