翻轉(zhuǎn)課堂在攝影測量學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用

姚國標(biāo) 郭秋英 張國建 馬東嶺 任曉芳

摘? 要：隨著用人單位對高校畢業(yè)生所學(xué)專業(yè)知識技能的要求逐漸提高，學(xué)校各專業(yè)在攝影測量學(xué)的課堂教授中越來越注重產(chǎn)學(xué)研的結(jié)合。其中，翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式能夠使學(xué)生在課前通過線上模式主動獲取課堂知識，教師在線下課堂上有充足時間解答學(xué)生的疑惑。該模式相較于傳統(tǒng)的教學(xué)方法，能夠讓學(xué)生更系統(tǒng)地學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)內(nèi)容，并且學(xué)生的專業(yè)技能也能得到充分鍛煉與培養(yǎng)。該文以課程內(nèi)容中的解析相對定向及絕對定向、數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)及其自動化測繪實驗為例，探討翻轉(zhuǎn)課堂在攝影測量學(xué)實驗課程應(yīng)用的可行性，并分析該教學(xué)模式在課程教學(xué)中的優(yōu)勢。有助于順應(yīng)新時代的課程教學(xué)要求，建立起科學(xué)的教學(xué)體系，為我國高校的測繪專業(yè)教育改革提供參考。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂；攝影測量學(xué)；教學(xué)模式；專業(yè)技能；課程實驗

中圖分類號：G642? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）28-0119-05

Abstract： With the gradual improvement of employers' requirements for professional knowledge and skills learned by college graduates， various majors in the school pay more and more attention to the industry-university-academy cooperation in the classroom teaching of Photogrammetry. Among them， the flipped classroom teaching mode can enable students to actively acquire classroom knowledge through online mode before class， and teachers have enough time to answer students' doubts in online and offline classes. Compared with traditional teaching methods， this model can enable students to learn relevant professional content more systematically， and students' professional skills can also be fully exercised and cultivated. Taking the analytical relative orientation and absolute orientation， digital photogrammetric system and its automated surveying and mapping experiment in the course content as examples， we discussed the feasibility of the application of flipped classroom in the photogrammetric experiment course， and analyzes the advantages of this mode in the course teaching. It is helpful to adapt to the new era of curriculum teaching requirements， establish a scientific teaching system， and provide a reference for the reform of surveying and mapping education in colleges and universities in China.

Keywords： flipped classroom; Photogrammetry; teaching mode; professional skills; course experiments

隨著測繪科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，攝影測量開始利用先進(jìn)的數(shù)字傳感器來獲取詳細(xì)的地物信息，并利用計算機(jī)對采集到的數(shù)字影像進(jìn)行圖形、數(shù)值上的處理來研究所攝地物的幾何、物理等方面的特征，之后通過相應(yīng)的軟件程序來實現(xiàn)數(shù)字影像產(chǎn)品的可視化與生產(chǎn)。此時，傳統(tǒng)教學(xué)方式無法通過課堂短時間知識傳授使學(xué)生充分理解數(shù)字影像產(chǎn)品可視化及生產(chǎn)的原理與具體流程，難以滿足當(dāng)前數(shù)字產(chǎn)品生產(chǎn)示范教學(xué)過程的要求。翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新型教學(xué)模式，使學(xué)生通過利用網(wǎng)絡(luò)課程、電子書等線上資源，完成課前相關(guān)知識理論的存儲，從而將課堂的主要時間用于學(xué)生之間對問題的合作探究、相互探討，以及任課教師的答疑解惑，進(jìn)而實現(xiàn)對課堂時間的高效利用，達(dá)到更好的教學(xué)效果。

一? 翻轉(zhuǎn)課堂概述

（一）? 翻轉(zhuǎn)課堂含義與意義

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式起源于美國科羅拉多州落基山“林地公園”高中，此模式由Jon Bergmann和Aaron Sams兩位教師通過錄制課堂內(nèi)容為請假學(xué)生補(bǔ)課的方式發(fā)展而來，并在隨后逐漸發(fā)展成為一種固定的形式，即讓學(xué)生課前通過線上視頻提前學(xué)習(xí)課堂知識，線下課堂對學(xué)生提出的疑惑進(jìn)行解答[1]。

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式需要學(xué)生在課前以及課后合理安排課余時間，通過觀看教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的網(wǎng)課視頻、電子書等線上教學(xué)資源獲取知識，針對自身薄弱知識點自主制定學(xué)習(xí)計劃。教師在課堂上不再統(tǒng)一系統(tǒng)地講授知識，而是將更多的課堂時間交給學(xué)生，通過學(xué)生與學(xué)生之間對問題的合作探究、相互探討，以及學(xué)生與老師之間對課程章節(jié)的重點、難點答疑解惑，進(jìn)而實現(xiàn)對課堂時間的高效利用，達(dá)到更好的教學(xué)效果。此外，依據(jù)教學(xué)內(nèi)容，教師可通過在線教學(xué)平臺給學(xué)生布置相關(guān)課后作業(yè)或?qū)嶒灥葘W(xué)習(xí)任務(wù)，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識，對學(xué)生在過程中遇到的難點及時進(jìn)行線上講解[2]。

攝影測量學(xué)作為測繪地理信息類學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)必修課，是一門理論與實際結(jié)合緊密的課程，主要講解攝影測量學(xué)的定義和任務(wù)、攝影測量基本知識、雙像解析攝影測量原理、解析空中三角測量、數(shù)字?jǐn)z影測量基礎(chǔ)及攝影測量外業(yè)等方面的測繪專業(yè)知識。將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式應(yīng)用于攝影測量學(xué)課程教學(xué)，能幫助學(xué)生更高效地掌握攝影測量基本原理、技術(shù)與方法，為后續(xù)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)、用人單位的航測生產(chǎn)工作以及研究生階段的相關(guān)科學(xué)研究打下堅實基礎(chǔ)。

（二）? 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式的區(qū)別

傳統(tǒng)教學(xué)模式包括知識傳授和知識內(nèi)化兩個環(huán)節(jié)。知識傳授環(huán)節(jié)通常是由教師在課堂上對相關(guān)知識進(jìn)行細(xì)致講解來實現(xiàn)，知識內(nèi)化則需要學(xué)生通過完成教師依照當(dāng)堂教學(xué)內(nèi)容布置的課后作業(yè)或者操作實驗等作業(yè)任務(wù)。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式包括知識獲取、知識內(nèi)化和知識鞏固三個階段，如圖1所示。知識獲取階段要求學(xué)生在課前有效利用網(wǎng)課視頻、電子書等線上資源對需要學(xué)習(xí)的章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。而知識內(nèi)化階段則主要通過課堂上學(xué)生之間合作探討以及教師對重點難點進(jìn)行答疑解惑實現(xiàn)。課后學(xué)生結(jié)合課堂所學(xué)內(nèi)容，回顧網(wǎng)課視頻及電子課本相關(guān)章節(jié)知識點，完成知識鞏固環(huán)節(jié)。

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師在知識獲取環(huán)節(jié)通常作為講授者為學(xué)生傳授知識，學(xué)生只需在課堂上接受教師所講解的內(nèi)容即可。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，學(xué)生不再依賴教師去教授知識，而是從被動獲取知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。教師在這個環(huán)節(jié)中以督促為主，這要求學(xué)生能發(fā)揮自身的主觀能動性，自主規(guī)劃學(xué)習(xí)時間，有效利用各種資源與信息在課前完成知識的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

（三）? 翻轉(zhuǎn)課堂的特點

1? 教學(xué)資源內(nèi)容簡要明晰

由于網(wǎng)課視頻、電子書等線上教學(xué)資源在其錄制、修訂過程中可以多次對其內(nèi)容進(jìn)行修改，因此這些教學(xué)資源通常在內(nèi)容上簡要明晰，且由于網(wǎng)課視頻長度自由，可以按照所講解的知識點內(nèi)容容量自由劃分章節(jié)，因此網(wǎng)課視頻對課程各知識點有較強(qiáng)的針對性，便于學(xué)生更快接觸了解到該章節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容的要點及難點。

2? 知識獲取階段干擾較少

線上課程教學(xué)視頻展示內(nèi)容以章節(jié)內(nèi)的各知識點為主體，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中注意力主要集中在當(dāng)前所講授的知識點上。此外，學(xué)生在選擇學(xué)習(xí)地點時多數(shù)會選擇圖書館、自習(xí)室等較為安靜的場所，避免了傳統(tǒng)教學(xué)模式下與他人交流、教室外人員走動、風(fēng)扇空調(diào)噪聲等外界因素的干擾，因此翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式使得學(xué)生獲取知識階段可以在有限的時間內(nèi)保證較高的學(xué)習(xí)效率。

3? 加強(qiáng)教師與學(xué)生之間互動

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，課堂時間多用于教師對知識的講授上，沒有充足時間讓教師對學(xué)生所遇到的疑問與難題進(jìn)行答疑解惑，因此教師也難以了解學(xué)生對所學(xué)知識的掌握情況。而翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式將知識點的獲取放在了課前，使得教師能在課堂上通過與學(xué)生之間的交流探討解決學(xué)生提出的問題，構(gòu)建學(xué)生與學(xué)生之間以及學(xué)生與老師之間的知識探究共同體[3]。

4? 提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

學(xué)生在知識獲取階段，需要對自身知識掌握情況有清晰認(rèn)識，依據(jù)自身學(xué)習(xí)能力與學(xué)習(xí)習(xí)慣制訂適合自己的學(xué)習(xí)計劃，比如將較難的知識點學(xué)習(xí)安排在注意力相對集中的時間段內(nèi)，同時網(wǎng)課等在線視頻資源在知識點還未熟練掌握時可以重復(fù)回看，方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)[4]。

5? 方便教師了解學(xué)生知識掌握情況

教師可以通過設(shè)置課后線上作業(yè)、回看課堂錄像等課程任務(wù)，督促學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)，同時可以在網(wǎng)課視頻結(jié)尾增添隨堂測驗檢查學(xué)生對知識點的掌握情況。此外，學(xué)生也可以根據(jù)自己回答情況判斷自己知識掌握程度是否符合當(dāng)前課程進(jìn)度。若知識沒有完全掌握也可回看網(wǎng)課或課程錄像等視頻資源鞏固知識點，總結(jié)自己疑惑與問題，并通過線上平臺匯總到教師處，幫助教師了解學(xué)生的知識掌握情況。教師也可以根據(jù)學(xué)生問題及時調(diào)整教學(xué)計劃，并在下次課堂上對相應(yīng)難點進(jìn)行統(tǒng)一解答。

二? 翻轉(zhuǎn)課堂在攝影測量學(xué)專業(yè)課中的教學(xué)設(shè)計與應(yīng)用

（一）? 課前知識獲取

學(xué)生按教師設(shè)計的教學(xué)計劃，結(jié)合自身課余時間，課前利用智慧樹平臺上的網(wǎng)課視頻、電子書等線上教學(xué)資源對相應(yīng)專業(yè)課知識進(jìn)行預(yù)習(xí)（網(wǎng)絡(luò)地址：https：//onlineweb.zhihuishu.com，平臺界面如圖2所示），通過對相關(guān)知識的自主學(xué)習(xí)，達(dá)到初步理解，并對學(xué)習(xí)過程中遇到的問題進(jìn)行總結(jié)歸納。教師可通過線上教學(xué)平臺上的學(xué)習(xí)記錄和下載量等信息大體了解學(xué)生預(yù)習(xí)情況，并及時進(jìn)行督促。教師可通過學(xué)生預(yù)習(xí)過程中遇到的問題調(diào)整教學(xué)計劃，并在課堂上對相關(guān)知識點進(jìn)行針對性講解，最大限度發(fā)揮課堂教學(xué)的作用[5]。

以預(yù)習(xí)攝影測量六大坐標(biāo)系及其空間轉(zhuǎn)化為例，學(xué)生預(yù)習(xí)時可借助智慧樹線上授課視頻（圖3）和攝影測量坐標(biāo)系統(tǒng)虛擬仿真（圖4），提前了解攝影測量六大坐標(biāo)系及其空間轉(zhuǎn)化。

網(wǎng)課視頻、電子書等線上資源的引入使學(xué)生能夠更加方便地在課前進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)不再受時間和空間的限制，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動力，線上教學(xué)平臺的使用提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的效率和效果。

（二）? 課上知識內(nèi)化

教師授課采用線上線下結(jié)合的方式，強(qiáng)化學(xué)生對重難點知識的理解，例如坐標(biāo)系的建立過程可通過觀看線上講解的方式加以學(xué)習(xí)，通過生動形象的多媒體動畫來輔助學(xué)生建立空間思維，繼而快速掌握各坐標(biāo)系的定義。而抽象復(fù)雜的公式推導(dǎo)則采用線下講解，將復(fù)雜計算通俗化。坐標(biāo)系的定義及其轉(zhuǎn)換，主要借助PowerPoint演示文稿進(jìn)行課堂講授，部分公式采用板書推導(dǎo)[6]。

教師在課堂上可利用智慧樹線上教學(xué)平臺對講授的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行隨堂測驗，及時了解學(xué)生對重點知識的掌握情況，針對普遍掌握不好的知識點進(jìn)行分組討論，選出學(xué)生代表，進(jìn)行困難問題闡述，如圖5所示。在學(xué)生合作探討的基礎(chǔ)上，通過教師的講解，幫助學(xué)生加深對重點難點知識的理解，提高課堂教學(xué)效率，如圖6所示。教師總結(jié)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化知識點，進(jìn)一步點評學(xué)生討論與講解的過程、結(jié)果和問題。

（三）? 課后知識鞏固與拓展

學(xué)生在課后可登錄線上教學(xué)平臺，通過完成教師布置的課后作業(yè)或?qū)嶒灥葘W(xué)習(xí)任務(wù)對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行回顧復(fù)習(xí)，如圖7所示。對仍未掌握的知識點以及存在的疑惑可再次查閱網(wǎng)課教程、電子書等線上資源進(jìn)行知識鞏固，或者通過教學(xué)平臺向任課教師發(fā)起提問，之后由任課教師進(jìn)行課后線上答疑。教師在課堂之外也會組織學(xué)生對攝影測量學(xué)相關(guān)知識進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)，如圖8所示，幫助學(xué)生更直觀地了解攝影測量基本原理、技術(shù)與方法，為學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行實際航測生產(chǎn)或從事測繪地理信息相關(guān)的科研和教學(xué)打下堅實基礎(chǔ)。

三? 翻轉(zhuǎn)課堂在攝影測量實驗課程中的應(yīng)用——以數(shù)字?jǐn)z影測量生產(chǎn)測繪為例

通過翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在數(shù)字?jǐn)z影測量生產(chǎn)測繪課程實驗教學(xué)上的應(yīng)用[7-9]，學(xué)生能更直觀地掌握攝影測量學(xué)實際航測生產(chǎn)過程中所需掌握的主要知識及相關(guān)技能，實驗主要教學(xué)內(nèi)容見表1。

課前，教師將本次實驗的實驗指導(dǎo)書提前上傳到線上教學(xué)平臺。學(xué)生提前預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容，利用網(wǎng)課視頻、電子教程等線上教學(xué)資源提前了解實驗內(nèi)容的具體操作步驟，并在實操開始前提出自己的觀點和困惑。教師依據(jù)學(xué)生所提交的問題進(jìn)行整理并篩選出重點難點，對實驗課程教學(xué)計劃進(jìn)行針對性地修改。在實驗課教學(xué)過程中，教師可對實驗流程中的操作難點通過投屏集中演示，并對學(xué)生在實際操作中遇到的問題進(jìn)行幫助與解答，保證學(xué)生能熟練掌握數(shù)字?jǐn)z影測量生產(chǎn)測繪操作流程。課后學(xué)生需要上交實驗課程中生產(chǎn)的數(shù)字?jǐn)z影測量產(chǎn)品，保證教師能了解學(xué)生的實際航測生產(chǎn)知識及相關(guān)技能的掌握情況。

四? 結(jié)束語

隨著數(shù)字成像、智能化數(shù)據(jù)處理等數(shù)字?jǐn)z影測量新技術(shù)的快速發(fā)展，以及對學(xué)生專業(yè)知識技能要求的逐漸提高，當(dāng)前攝影測量學(xué)課程教學(xué)需要學(xué)生能做到專業(yè)課理論知識與實際生產(chǎn)緊密結(jié)合，能做到用理論指導(dǎo)實踐，以實踐驗證理論。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式應(yīng)用在攝影測量學(xué)專業(yè)課程教學(xué)上，既促進(jìn)了高校課程個性化教學(xué)，使教師能針對不同情況及時調(diào)整教學(xué)計劃，極大提高了專業(yè)課堂的靈活性和時間利用率，又可使學(xué)生根據(jù)自身的知識掌握情況，制訂專屬學(xué)習(xí)計劃，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，有助于提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式能夠促使各高校在課程教學(xué)的過程中充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，踐行線上線下混合式教學(xué)方法。同時，翻轉(zhuǎn)課堂在攝影測量學(xué)實驗課程上的應(yīng)用也為培養(yǎng)新一代兼顧專業(yè)知識與生產(chǎn)操作能力的優(yōu)秀人才提供了切實可行的教學(xué)方式，有助于健全攝影測量學(xué)新時代教學(xué)體系，為我國高等院校測繪專業(yè)的教育模式升級提供參考。

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基金項目：山東省本科教學(xué)改革研究重點項目“‘?dāng)z影測量學(xué)線上線下混合式一流課程建設(shè)研究”（Z2021014）；山東省本科教學(xué)改革研究項目“面向工程教育認(rèn)證的測繪工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革與實踐”（M2020204）；山東省研究生教育教學(xué)改革研究重點項目“‘互聯(lián)網(wǎng)+背景下測繪類研究生創(chuàng)新能力轉(zhuǎn)型升級研究”（SDYJG19115）；山東省研究生質(zhì)量提升計劃項目“航空航天攝影測量”（YZKC202212）

第一作者簡介：姚國標(biāo)（1985-），男，漢族，山東菏澤人，博士，教授。研究方向為攝影測量學(xué)。

*通信作者：郭秋英（1970-），女，漢族，山東濟(jì)寧人，博士，教授。研究方向為測繪科學(xué)與技術(shù)。