網絡環境下的“微課堂”實驗教學改革

王志勇，于勝文

(1. 山東科技大學測繪科學與工程學院，山東 青島 266590; 2. 海島(礁)測繪技術國家測繪地理信息局

重點實驗室，山東 青島 266590; 3. 山東省高校海洋測繪重點實驗室(山東科技大學)，山東 青島 266590)

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網絡環境下的“微課堂”實驗教學改革

王志勇1,2,3，于勝文1,2,3

(1. 山東科技大學測繪科學與工程學院，山東 青島 266590; 2. 海島(礁)測繪技術國家測繪地理信息局

重點實驗室，山東 青島 266590; 3. 山東省高校海洋測繪重點實驗室(山東科技大學)，山東 青島 266590)

Reforming the Experimental Teaching Based on Microlecture under Network Environment

WANG Zhiyong,YU Shengwen

摘要：針對目前遙感科學與技術專業部分課程沒有專門的實驗教學、學生實踐能力培養欠缺的問題，對實驗教學模式進行了改革，提出了一種新的基于網絡環境的“微課堂”實驗教學模式。以“微波遙感”課程為例，構建了8個專題的“實驗教學微課堂”及相關教學資源，實現了實驗課的遠程教學。通過改革，拓寬了學生的實踐渠道和空間，提高了學生的創新思維和數據處理綜合應用能力。

關鍵詞：實驗教學；網絡；微課堂；微波遙感

遙感技術是20世紀初發展起來的一項對地觀測新技術，已經在測繪、農業、林業、海洋、水文、地質等許多領域得到了廣泛的應用[1]。為了適應社會發展的需求，近年來許多高校相繼設立了遙感科學與技術專業，該專業是技術性和實踐性很強的一個專業，需要設置大量的實驗、實習等。各個高校在重視理論教學的同時，都在加大對實踐教學的培養力度[2-4]，但由于總學時有限，部分專業課程的實驗課學時偏少，甚至沒有，實踐教學的效果并不理想，學生的實踐動手能力得不到很好的鍛煉。

隨著計算機技術、網絡技術、多媒體技術的飛速發展，當前的信息時代對傳統的教學模式也提出了新的挑戰，如何充分發揮學生在學習過程中的主動性、積極性與創造性[2,4]，使學生在學習過程中真正成為信息加工的主體是新時期實驗教學需要解決的一個難題。

本文主要以“微波遙感”課程實驗教學為例，改革傳統的教學方法、教學手段和教學模式，分析實踐教學中存在的問題，提出具體的實驗教學改革方案，構建全新的基于網絡環境的“微課堂”實踐教學方法，旨在提高學生的自學能力、綜合分析能力、科學研究能力和創新能力。

一、微波遙感課程實踐教學中存在的問題

微波遙感是遙感技術的一個重要分支，主要利用微波傳感器接收地面各種地物反射或散射的微波信號，借以識別、分析地物，提取所需的信息[5]，微波遙感由于全天時、全天候等獨特優勢，在許多領域都得到了廣泛應用[6]。目前國內多所高校開設了“微波遙感”課程[7]，但在“微波遙感”教學過程中，特別是實踐教學中還存在一些急需解決的問題。

1. 學生缺乏專門的實驗實踐訓練

“微波遙感”課程主要特點是基本概念多、知識點多、空間關系極為復雜[7]，為了更好地理解相關知識點，需要進行專門的實驗訓練，而缺少或缺乏專門的實踐教學是目前微波遙感教學所面臨的最大問題，致使學生的微波遙感數據處理能力較差，對相關理論知識的理解不夠深入，不能靈活運用相關知識解決實際的問題。

2. 實驗教學內容跟不上微波遙感技術的發展

最近10年微波遙感得到快速發展，微波遙感從數據獲取、數據處理、應用領域等各個方面都得到了長足的發展，特別是數據源發生重大變化(如空間分辨率大幅提高、極化數據的出現)后，其數據處理、信息提取的方法發生變化，其應用領域也得到進一步拓寬。因此，亟須探討適合于本科生培養的理論及實踐教學體系，使之與當前的技術發展結合起來，并使實踐環節與課堂理論教學緊密聯系起來。

3. 欠缺對學生創新能力的培養

目前的教學大多還是灌輸性的教學，學生僅僅學到的是一些獨立的知識點，而不會綜合運用這些知識來解決實際問題，學生的創新能力得不到很好的培養。大學教育應該把培養學生的創新能力和解決實際問題的能力作為出發點，“教”不僅僅是傳授知識，更應該是培養學生能綜合運用相關知識解決生產中的實際問題，特別是對于工科專業來說，重在“應用”，因此要培養學生的自主學習能力，培養學生綜合運用所學知識分析問題、解決實際問題的能力。

4. 傳統課堂教學模式存在一定的問題

學生在傳統教學模式下只能被動地接收一些專業知識，不能融會貫通。在這種學習模式下，學生的學習缺乏主動性，特別是在業余時間這一問題更加突出。而在當今的信息時代、網絡時代，學生更愿意通過網絡、視頻等資料進行自主學習，因此，需要變革當前的教學模式，特別是在業余時間，如何充分挖掘學生感興趣的學習模式、拓展學生感興趣的實驗教學是需要解決的一個問題。

總之，“微波遙感”是一門實踐性和應用性都很強的學科[7]，如何充分利用業余時間讓學生自主完成微波遙感實踐教學環節，構建一套學生能主動學習的、利于創新能力培養的實驗教學就變得尤為關鍵。

二、基于網絡環境下的“微課堂”的實驗教學改革

1. 什么是“微課堂”

“微課堂”是以視頻為主要載體記錄教師在課堂教育教學過程中圍繞某個知識點或教學環節而開展的教與學活動的全過程[8-9]?！拔⒄n堂”實際上是一個教學視頻管理系統，它為教師和學生提供了一個互動的知識教學平臺，承載內容豐富，包括多媒體教學課件、視頻錄像、實驗操作過程、技術文檔等。“微課堂”具有鮮明的特點，可以充分調動學生學習的興趣，可以在實驗教學中發揮更大的作用：

1) 教學時間短：“微課堂”的視頻錄制一般在10～15分鐘，這區別于傳統課堂教學(45～50分鐘)，學生可以更好地集中精力進行學習，可以很好地提升學生的學習興趣。

2) 教學內容少而精：“微課堂”是針對某一知識點或某一問題而設計的，其教學內容更加精簡，便于學生對某一知識點或問題的掌握。

3) 學習便利，學習空間拓展：借助于網絡環境，學生可以靈活方便地下載保存到終端設備(如電腦、手機、MP4等)，方便共享與傳輸；學生的學習不再局限在教室或課堂上，能充分利用學生的業余時間，可以隨時隨地地學習，極大地拓展了學生的學習空間。

2. “微課堂”實驗教學資源的構建與實施

基于“微課堂”的特點，可以將“微課堂”與實驗教學結合起來，構建適合于微波遙感實踐教學的“微課堂”，實現信息化的遠程實驗教學，具體實驗教學改革如下所述。

(1) 建立合適的微波遙感實踐教學體系

“微波遙感”實驗教學體系應該包括微波傳感器的數據處理及應用，重點針對合成孔徑雷達的成像機理、目視解譯、幾何定位、數據處理、信息提取、具體應用等幾個方面進行總結分析，建立實踐教學體系，并制定教學目標，編寫實驗教學大綱。

(2) 編制典型的實驗項目及實驗指導材料

根據建立的實踐教學體系，構建有特色的實驗教學項目，實驗教學項目的建立需要考慮兩個方面：一方面需要考慮基礎性，能涵蓋大部分的基本理論與數據處理方法；另一方面要突出微波遙感技術的最新發展及應用。表1列出了已建立的8個專題的“微波遙感”實驗教學項目。

表1　8個專題的實驗教學項目

在此基礎上編寫詳細的實驗教學指導材料，每個專題的實驗指導材料主要包括：實驗目的、基本原理、實驗數據及實驗環境介紹、數據處理流程、詳細操作過程、實驗結果及分析。

(3) 收集典型的實驗數據，建立完備的微波遙感實驗教學數據集

根據實驗項目的需要，收集典型的實驗數據集，實驗數據集應該包括不同空間分辨率、不同極化方式、不同視角、不同傳感器、多時相的星載SAR數據，并在說明文件中給出每個實驗數據的詳細說明與介紹。

(4) 構建特色鮮明的“微課堂”實驗教學資源

根據實驗項目的設置，借助于錄屏軟件(如Camtasia Studio、屏幕錄像專家、錄屏大師等)分別錄制每個專題的實驗操作的詳細過程，并采用Adobe Premiere軟件進行后期的編輯，形成一系列的錄像文件(時間控制在15 min左右)，與實驗指導材料、多媒體課件、實驗數據等一起組成“微課堂”實驗教學資源。

3. 基于網絡環境的“微課堂”實驗教學組織與實施

(1) 教學資源共享與發布

借助于學校的資源共享平臺，可以將“微課堂”實驗教學資源進行發布與共享，學生可以方便下載學習，進而可以在課下實現自主學習，完成相關的實驗任務。另外，由于雷達數據一般都非常大，需要解決大數據的共享與快速下載問題，針對這一問題，可以借助于百度云盤、360云盤等專用軟件進行資源的共享與發布，可實現快速下載，并且可實現向特定用戶的私密共享，保證了實驗數據及資源的相對安全。學生下載相關學習資源后，可以通過瀏覽實驗指導材料、多媒體課件，觀看視頻材料等，對實驗基本原理、操作過程、注意事項等有一個認識，然后再基于相關的軟件環境獨立完成相關數據的處理，提取感興趣的信息，完成實驗規定的相關內容，并對實驗結果進行分析與總結。

(2) 實踐創新能力的培養模式

根據學生的不同情況，對實驗項目進行了分類設置，主要分為必做項目和選做項目，學生需要首先完成最基本的必做項目的實驗，從而具備基本的微波遙感數據處理與分析的能力，在此基礎上，可以進行選做項目的實驗，以增強學生的創新能力及科研能力；另外，為了防止學生僅僅是照搬視頻教程對實驗數據“走”一遍的問題，對實驗數據進行了專門設置，主要分為樣例數據和真實雷達數據，樣例數據是視頻中采用的數據，學生在實驗操作過程中如果出現問題，可以借助于樣例數據查找問題；而真實數據是視頻中未出現的數據，學生需要獨立思考后才能完成數據的處理，這樣能避免學生照搬照做，可以更好地培養學生獨立思考及解決實際問題的能力。這樣，通過必做項目+選做項目及樣例數據+真實數據的培養模式，可以有效地提高學生的實踐動手能力，更好地培養學生的獨立思考能力、創新能力。

三、結束語

本文針對遙感科學與技術專業的實踐教學存在的問題，對實驗教學的教學內容、教學方法、教學手段和教學模式進行了改革，給出了具體的改革方案，提出了一種全新的基于網絡環境的“微課堂”的實驗教學模式。以“微波遙感”課程為例，構建了8個專題的“微課堂”實驗教學資源(實驗指導材料、多媒體課件、實驗操作視頻、雷達數據集等)。實踐證明，基于“微課堂”實驗教學模式彌補了當前“微波遙感”課程缺少或缺乏實踐教學的問題，拓展了實驗教學的空間和實踐渠道，可以有效激發學生的學習興趣，提高學生的實踐動手能力和創新研究能力，最終提高微波遙感課程的教學質量。

本文的研究成果具有很高的推廣價值，可以推廣到相關院校的“微波遙感”實驗課程的教學，特別是實驗教學體系的建立、實驗項目的設置、實驗指導材料的編寫、“微課堂”實驗教學資源的構建，可以作為相關專業本科生和研究生的實驗教學使用，也可以供其他科技人員參考。另外，對于以計算機操作為主的專業課實驗，本文構建的基于網絡環境的“微課堂”實驗教學同樣適用。

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[10]楊軍，馬大喜，肖海平. 學習者視角下的測繪專業教學改革芻議[J]. 測繪通報，2014(8): 125-127.

中圖分類號：G64

文獻標識碼：B

文章編號：0494-0911(2016)02-0140-03

作者簡介：王志勇(1978—)，男，副教授，主要研究方向為微波遙感、數字攝影測量。E-mail：wzywlp@163.com

基金項目：山東科技大學教育教學研究“群星計劃”項目(qx2013306)；山東省高等學校優秀青年教師國內訪問學者項目

收稿日期：2014-12-15; 修回日期： 2015-03-15

引文格式： 王志勇，于勝文. 網絡環境下的“微課堂”實驗教學改革[J].測繪通報，2016(2)：140-142.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0071.