深度學習在地球信息專業教學中的應用

許麗娜+王毅+牛瑞卿+陳濤

摘 要：地球信息專業是集成了地球信息、計算機、遙感、地球信息系統、信息等相關專業的新的專業領域，是一個跨學科應用型專業，專業教學具有很強的實踐性。如何提高地球信息專業的教學效果，提高學生學習的興趣，真正達到學以致用，進行自主的，深度學習是教學人員所關注的重點。該文以地球信息專業核心課程中采用的教學實踐方法進行分析，鼓勵學生進行深度學習，以適應新的教學改革的要求，取得了較好的效果。

關鍵詞：深度學習 教學研究 地球信息

中圖分類號：G421 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0165-01

深度學習的概念由Hinton等人于2006年提出。深度學習概念源于人工神經網絡的研究。包含了多層的感知系統是一種深度學習結構。深度學習不足有可能出現問題，人腦具有一個深度結構，人的認知過程是逐層深入，逐層抽象的。最理想的學習方法是學習者“自主地進行深度學習”，即在教師/教材/教輔設備等的協助下，鼓勵學習者尋求自我學習和應用機會。對于教師來說，一套系統地循序漸進的學習材料、一個能充分理解學習者需求，同時又能為其提供充足可靠樣板的老師，以及多樣化的原理與實踐接觸途徑等，是進行高效學習和深度學習的必要條件。針對地球信息專業，首先要形成一系列的教學課程體系，既有相關的專業基礎知識，還要有相應的專業前沿課程。在此基礎上，緊扣當今地球科學領域的發展，注重專業課的基礎性、應用性和創新性的結合，教學內容、教學方法多參考國內外相關專業的教學書籍內容，結合多次組織教師在國內外相關高校的調研總結出本專業發展的思路，辦學方法。在促進學習自主學習、深度學習方法，可以采用多種形式的教學活動，比如“案例”法、文獻閱讀法、、討論法、應用實踐法等，讓學生在多種形式的教學活動中，提高思維能力。比如在生動的案例教學中，體驗出專業課的魅力及發展前景。在全新的教學方法中學會從不同角度看問題、學知識。

1 深度學習課程體系搭建

傳統的學習方式一般是老師講授，學生被動接受，對學生的考核方式是閉卷考試。老師只關心自己所講的專業知識，與其他相關課程的內容聯系比較少，這種方式下，學生的主觀能動性沒有得到好的體現和發揮，學生處于被動狀態，容易造成對專業失去興趣，單純聽講的模式也造成學生“抬頭率”低，教學效果差，教學質量低。因此，搭建一個深度學習課程體系框架顯得尤為重要。以地球信息專業為例為例，以地球信息專業導論課程為總起，介紹地球信息專業的總體辦學思路和發展，說明地球信息專業的基礎課程、專業基礎課程、專業主干課程及專業選修課程的總體框架，明確具體的專業設置的理論體系和課程體系。鼓勵學生逐步熟悉專業的課程，并從自己的興趣出發，把專業的理論用在解決身邊實際問題。另外專業課程可設計改變通常的閉卷考試形式，改為具體的應用科研報告的形式，鼓勵學生自主進行文獻閱讀，搭建深度學習知識網絡。

1.1 地球信息專業課程體系框架

深度學習模式下，學習者的知識構成一個網狀的體系結構，對于地球信息專業來說，應該設置一系列供學生可選擇的深度學習支撐下的課程體系框架，課程設置上，遵循通識基礎、專業基礎、專業主干、專業選修一系列課程體系。強調課程之間的內在聯系和層次關系，并在教學活動中體現。

主要以地球信息專業導論為核心，形成通識基礎課、專業基礎課、專業課、實踐課的網狀體系結構。每一部分都與其他部分有著直接或間接的聯系。比如遙感地質學課程，是以地質基礎和地質專業課為地質前提，以遙感基礎和GIS基礎及數字圖像處理為技術手段，以解決地質應用問題為目標開始的課程。同時又與實踐環節的野外地質實踐及專業教學實踐緊密聯系。形成多層次的深度教學體系。逐層深入，由淺入深，逐步構建專業教學內容，實現課程之間的內部聯系。

1.2 學生為主體的深度課程教學模式

學習的主體應該是學生，成就卓著的老師為學生設計更理想的學習體驗。做任何教學活動，都應該處于對學生發展的強烈關注和理解。設計深度學習模式，應該以關注學生對學習的興趣、態度為主線，鼓勵學生把專業基礎理論用在解決專業應用實際問題，就會提高學生學習的效果，強化深度學習的效果。

在具體的教學活動中，可以采用不同的課程階段，啟發引導學生逐階段掌握相關的知識。這種形式可以豐富學生的創新思維能力，將被動吸收轉化為主動創造，以應用為目的，達到學生進行研究性深入學習模式。

1.3 改變考試形式，促進學生自主學習能力的提高

閉卷考試作為評估教學效果的手段，在中國的教育體制中被夸大的應用。作為階段性檢測和監測手段，考試成績絕對化可能讓學生失去對學習的興趣。這種閉卷測試應作為教學評估的工具之一，必須科學地使用。

真正要提高學習效果，必須引導學生在學習過程中淡化成績。因為有的同學為了追求分數，可能放棄挑戰性的內容。要引導學生進行深度學習，考試形式必須多樣化，我們設計的考試分數由平時成績和最終口試報告組成。平時成績又分為文獻閱讀、課堂討論、開發設計、應用實踐多個部分組成。有些內容需要學生組成團隊，分工去查找資料，并在課堂討論環節共享和交流，每個學生都被鼓勵參與其中，學生能夠深深體會到自我潛能的提高，也為自己自主閱讀知識，了解到世界上最新的研究成果，突破自我增強自信，也為其他同學的幫助感受到集體的力量。這樣的效果絕不能通過一般的閉卷考試所能達到的。

2 結語

地球信息專業教學中，不僅僅應該對所授課程基本原理的理論知識進行講述，更應該形成有聯系的知識體系，構建可供學生進行深度學習的網絡框架，并結合具體的應用實踐。內容上講述簡潔易懂，特別是專業基礎理論的講述上，趣味性體現在鼓勵學生關注具體應用實踐，從他們的興趣出發，鼓勵學生通過調研，建立自己所關心的課程體系設計，體驗出地球信息專業中課程設計的魅力；“新”體現在采用全新的教學理念，突破教材、書本的限制，讓學生學會從不同角度看問題。最終的目的旨在激發學生學習的興趣和好奇心，培養獨立思考的能了和自主學習、深度學習的能力，以及團隊精神，提高學生的自信心，有利于學生潛能的培養和創造性思維的發展。

參考文獻

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[2] 戴維·喬納森.學習環境的理論基礎[M].華東師范大學出版社，2004.endprint