基于項目的學習模式下“遙感原理與應用”課程的教學設計

李爽 李星華 沈煥鋒

摘要：“基于項目的學習”是一種有利于發揮學生主觀能動性的教學模式。但是，目前很少有將其運用于“遙感原理與應用”本科課程教學中的研究報道。文章以“幾何校正”一章為例，將“基于項目的學習”模式運用于“遙感原理與應用”的課程教學中，以期收獲更好的教學效果。

關鍵詞：基于項目的學習；學習模式；高等教育

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）05-0154-02

一、研究背景

“基于項目的學習”是一種學生自主的學習模式，最早是由美國教育家克伯屈提出的[1]。其要點在于主張教學活動應以學生的需要為中心。“以學生為中心，以一套獨特且相互聯系的項目（任務）為前提，借助多種資源，為實現項目目標為目的，強調過程性評價且評價主體多元化”是這種學習模式與傳統學習模式的主要區別。“基于項目的學習”是一種突出“學生中心”的學習模式，與杜威的“做中學”以及布魯納的發現學習等思想有密切聯系[2]。同時，這種學習模式也能在建構主義學習理論中找到了更扎實的理論依據。在“基于項目的學習”模式下，“項目”是指一個與教學內容相關的具有一定挑戰性和系統性的復雜任務[3]。一般地，教師從教學內容中歸納出一系列與教學要求相關的問題，并將這些問題整合在一個應用實例中，作為一個“學習項目”布置給學生。學生通過查閱文獻資料、利用教學資源等方式，完成學習項目，形成一個較系統的學習作品，并將自己的作品與其他學生進行交流。學生在完成學習項目的過程中遇到疑難時，可以向教師請教或者與其他學生一起討論。學生在完成學習項目的過程中，不僅習得了知識，鍛煉了能力，而且豐富了學生對相關事物的認識，拓寬了學生的學習視野。近年來，我國教育工作者已經將“基于項目的學習”模式廣泛用于基礎教育以及部分高等教育的課堂教學中，充分證實了這種學習模式的成效[4，5]。“遙感原理與應用”課程是武漢大學測繪遙感相關專業的主干課程之一。其教學效果與相關專業的人才培養質量緊密相關。該課程大多開設于大三下學期，其主要教學內容為遙感圖像獲取、幾何校正、輻射處理、人工判讀、計算機分類及其應用。目前，該課程完全采用傳統模式進行教學。在課堂上，教師“滿堂灌”，學生“只管聽”。這種教學模式不利于調動高年級本科生的學習積極性，從而容易對教學效果產生不利影響。值得注意的是，三年級的本科生已經具備了相當的自我學習能力，有參與學習活動，展現自我學習能力的積極性[6]。“以學生為中心”是“基于項目的學習”模式的主要特色。在“遙感原理與應用”課程中引入這種新的教學模式，將可以引導學生自己決定自己的學習目標，確定學習內容和進度，選擇學習方法和技巧，監控學習過程及自我評價學習效果，完成從接受知識到發現知識的角色轉變。這樣，既有利于進一步提高本課程的教學效果，又有利于切實培養學生的創新能力和探索精神。因此，本文嘗試以“幾何校正”一章為例，將“基于項目的學習”模式運用于“遙感原理與應用”的課程教學中，以期為進一步提升本課程的教學質量提供參考。

二、教學設計

1.學習項目的提出。“幾何校正”一章的主要教學內容包括遙感圖像的幾何變形與幾何處理。其重點在于掌握幾何校正的多項式模型，難點在于理解遙感圖像變形的機理以及幾何校正的基本原理。針對本章的主要教學內容及其重難點，教師提出了以下學習項目。值得注意的是，學習項目不是一個簡單的學習問題，而是四個層次的一系列相關聯的問題或要求。第一個層次是學習的基本要求，即理解遙感圖像幾何校正的機理與意義，掌握遙感圖像幾何校正的基本方法步驟。第二個層次是導學思考題，包括以下三個小題。（1）采用多項式進行幾何校正時，多項式的次數是不是越高越好？（2）為什么要選擇地面控制點？地面控制點的選擇原則有哪些？為什么？（3）不同的重采樣方式對幾何校正的結果是否有影響？為什么？第三個層次是一個實際操作問題。要求學生下載某個感興趣的城市（教師提供若干個城市的名單，學生從中選擇一個）的高分1號衛星不同時相的遙感圖像進行幾何校正。為避免學生之間相互抄襲，不同的小組選擇的研究區域應該不同。第四個層次的問題是反思性思考題，供學生在完成上述操作后反思自己的完成過程，鞏固之前學會的知識，包括以下兩個小題：（1）選擇的控制點分布不均勻對得到的校正結果有何影響？（2）空間分辨率設置不當對校正結果有何影響？教師將以上四個不同層次的問題整合起來，同時添加一些必要的學習資源，比如教學課件、教學視頻、遙感影像的下載地址等，作為一個完整的項目，通過網絡教學平臺向學生發布。要求學生以小組為單位，在規定的時間范圍內完成學習項目，并將完成的結果以小論文的形式整理出來，在課堂上進行匯報交流。

2.教學進程的設計。教師擬要求以學習小組為單位來完成學習項目。學生可以自由組合成為學習小組。每組4—6人，并推選出一位組長。學習小組全組成員每周至少碰頭兩次，其他時間可以在線交流。對于前兩個層次的問題，學生通過閱讀教材就可以加以解決。如果學生不能確定自己的答案是否正確，則可以相互討論問題，形成最終答案。對于第三層次的實際操作問題，學生難以獨自完成。這時，就需要全組成員共同完成學習任務。學生完成實際操作問題往往需要經歷以下四個階段：（1）選擇研究區域，初步擬定實驗方案。（2）選擇控制點和幾何校正模型。（3）評價模型精度，重新選擇控制點。（4）最終完成研究區域的校正工作。學生通過完成實際操作問題，可以對本章的基本概念和重要知識點產生較深刻的認識。為了進一步鞏固學習效果，教師還要求學生完成第四個層次的反思性思考題。學生主要利用課下時間完成學習項目。遇到問題時，可以將問題反饋給教師。教師視情況當時解決或將集中突出的問題在課堂時間內進行統一講解。在課堂上，教師還可以將部分小組取得的較理想的學習成果進行簡要介紹，鞭策其他組的學生向先進學習，積極完成學習項目任務。最后，要求每組學生將自己的學習成果整理成小論文。在課堂時間內，每組推選一位成員，用電子演示文稿的形式向全班其他同學和教師介紹自己所在組的學習成果。

三、結語

本文嘗試向“遙感原理與應用”課程教學中引入“基于項目的學習”模式。目前，教師已經招募了部分學生志愿者對這種新的學習模式進行嘗試。結果表明，從教師和受試學生的主觀感受來看，采用新的學習模式有利于學生發揮學習主觀能動性，從而提高本章節內容的教學效果。從教學效果上看，本文的研究結果支持將“基于項目的學習”模式引入“遙感原理與應用”課程的實際教學活動中。另一方面，教育信息化是高等教育發展的必然趨勢。在新的學習模式下，教師需要利用網絡教學平臺發布學習項目，檢查學生的項目完成情況。學生需要利用網絡教學平臺或者社交軟件就學習項目進行師生或者生生交流。由此可見，教育信息化技術的發展為教學模式的變革提供了必要條件，也鞭策高校教育工作者充分利用教育技術，變革教學模式，提高教學效果。

參考文獻：

[1]顧紅燕，李卉，王蓉蓉.基于項目的學習在校本課程中的實踐與思考——以校園DV短片制作為例[J].中國教育信息化，2017（24）：63-64+69.

[2]侯清珺，郝少毅.“基于項目的學習”：構建教師協同學習共同體[J].人民教育，2017（20）：61-65.

[3]杜玉霞，趙淑芳.研究生基于項目的學習策略[J].教育現代化，2017，4（33）：170-172.

[4]陳張榮.基于項目的學習理論研究[J].教育教學論壇，2017（12）：249-250.

[5]楊婭娟，張婷，蘇丹，吳衛琴，李惠萍，牛霞.基于項目的學習理論在大學生創新創業訓練計劃指導中的應用[J].中國校醫，2018，32（03）：219-220.

[6]趙宇，滕婷，祝因蘇，王傳兵，邵國強.案例式PBL教學法在醫學影像實踐教學中的應用分析[J].教育教學論壇，2017（18）：184-185.