基于CDIO與混合教學模式的遙感原理課程教學改革探討

崔玉環 郝瀧 高祥 董斌 劉琳

摘要：遙感原理課程與衛星遙感技術的發展密切相關，是一門發展性、現勢性很強的課程，同時又具有抽象性和科學性的特點。如何有效地提高教學質量，使學生更好地掌握基本理論和方法，是教師和學生共同關注的話題。文章以CDIO與混合教學模式為基礎，從教材選用、教學內容設計、教學方法及實踐教學等方面探索本門課程的教學改革方式，進而提高課程教學質量。并且近年來在安徽農業大學測繪工程專業遙感原理課程教學應用效果表明，CDIO與混合教學模式在提高教學效率及增強教學效果等方面發揮了重要作用。

關鍵詞：CDIO;混合教學模式;遙感原理教學;教學改革

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2020）14-0148-03

一、引言

在“互聯網+”的背景下，教育信息化、網絡化逐漸深入和增強，根據黨的十九大后頒布的《教育信息化2.0行動計劃》文件，教育信息化已作為教育體系變革的內生力量而受到教育部門的廣泛重視[1]。CDIO教育模式是由美國麻省理工學院經過四年多研究論證提出，強調理論教育和實踐能力的雙重培養，注重“做中學”和“基于項目的教育和學習”[2]，改變了傳統“灌輸式”的教育方式，啟發和引導學生發現并解決問題，調動學生的主觀能動性，更好地培養出符合社會需求的人才[3]。本文針對CDIO與混合教學模式在遙感原理教學中的探索和實踐，從教材選用、教學內容設計、教學方法及實踐教學等方面探索本課程的教學改革方式，進而有效提高了課程教學質量。

二、教學內容改革

隨著全球資源、能源與環境問題的激化，數字地球戰略的競爭，越來越多的社會經濟問題迫切需要依靠遙感技術進行解決，社會對遙感專業人才的需求日益增長。遙感原理課程具有實用性、廣泛性和技術性等特點，同時包含嚴謹的物理數學理論，具有其抽象性和科學性的特點[4]。

1.合理組織教材體系。衛星遙感技術正在以驚人的速度快速發展，在大氣科學、陸地科學和海洋科學等眾多領域得到廣泛應用，并快速深入百姓的日常生活中。因而，各行各業對遙感人才的需求越來越大，對遙感教材的要求更加特色化和專業化[5]。教材是用來向學生傳授基本知識、基本技能的基礎材料[6]，要求理論和方法通俗易懂，知識闡述由淺入深，涉及的基本原理、基本知識應該具備“基礎性、經典性、整體性、穩定性，不具爭議性”，使得學生盡快掌握每一個知識點在“講什么”。其次，需要教材在每一知識點之后配合經典實踐案例，讓學生在掌握了基本理論知識后，能很快明白“有什么用”和“怎么用”。最后，結合理論知識和實踐訓練的過程，提供一定的思考題，使學生進一步掌握所學知識的難點和重點，并配合適量的擴展性實踐練習，啟發學生的創新思維，將知識融會貫通。

在教學過程，通過不斷地比較和調整，我們最終選擇了《遙感原理與應用》作為課程教材。該教材是由周廷剛等編寫的普通高等教育“十二五”規劃教材，在內容和結構上相對合理且又能反映出遙感學科發展現狀和趨勢;同時不斷瀏覽和參閱一些有影響力的中英文期刊和網頁、最新更新的優秀教材等，盡可能合理組織遙感原理課程的教材體系。

2.基于CDIO的教學體系改革。基于CDIO理念，教學過程中需注重理論和實踐能力的雙重培養，強調“做中學”和“基于項目的教育和學習”[7]，在遙感原理教學中引入CDIO理念，使學生能在課程學習過程中掌握基礎的理論和基本技能，與此同時，對分析和解決問題的能力培養也是一種有效途徑。

筆者在安徽農業大學講授遙感原理課程的實踐中，在理論教學基礎上，增加1個課時的實踐教學環節，實施理論結合實踐的教學模式，有助于學生更深入地理解課堂理論知識。比如不同衛星遙感影像的目視解譯講解結束，配合實驗課程，讓學生動手下載自己家鄉的不同衛星遙感數據，通過遙感軟件加載，比較不同空間分辨率數據的視覺差異，不同地物在多種波段組合中呈現的顏色、紋理的變化，進而深入分析，并做出目視判讀的結果。另外，鼓勵學生積極參與相關老師的課題，通過項目的實際參與，培養學生從整體角度考慮項目開展要經歷的步驟，每一步所需要的資料，運用到所學的哪些知識，并使學生學會思考問題、分解問題、解決問題的能力。通過具體的實踐活動，培養學生動手能力，幫助學生加深對抽象的理論知識的理解和掌握，并解決一些實際問題。

3.基于混合教學模式的教學方法改革。課程教學中教師仍采用“灌輸式”講授、學生被動接收的教學模式，學生學習興趣低，容易產生走神、看手機甚至逃課的不良現象，因此考慮采用多元混合式教學方式。具體教學方法上采用教師講授為主，并輔以交互式和探討式的教學方式[8]，適時提出相關問題，激發學生好奇心，調動課堂氣氛，培養學生獨立思維、口頭表達和靈活應用知識的能力。比如講授衛星傳感器部分，可安排學生自行上網查閱各種衛星和傳感器的發展歷程，常用衛星傳感器的參數等資料，然后制作PPT和其他同學交流，以此調動學生的學習積極性，加深對知識的理解。在課程進行到一定階段，可引導學生了解遙感相關的前沿性問題，并安排他們分組查閱資料，組織課堂講解，進行共同討論、交流，培養學生自主解決問題的能力，同時較大地激發了學生積極性。

4.考核方式改革。課程考核以往采用平時成績（30%）+期末考試（70%）的方式，由于期末成績所占比重較大，使得部分學生平時學習松懈，僅寄希望于考試前突擊復習的不良學風，并不能客觀準確地反映出學生的真實水平[9]。因此，考核方式改為過程性考核[10]（50%）+期末考試（50%），從中增加了過程性考核成績，主要包括到課率、課堂提問、課堂討論、課后作業等，做到隨講隨問、隨講隨練，并按表現打分，讓學生一直處于一種積極聽課狀態，可有效杜絕課堂玩手機等不良習慣。

三、教學效果評價

通過對遙感原理教學方式的探索和改革實踐，獲得如下效果。

1.課堂表現方面。通過嘗試教學方法、教學體系和考核方式的改革，增加了實驗課程和交互式探討環節，學生動手自主學習任務加重。課堂討論環節各抒己見，討論熱烈;積極查閱資料，認真撰寫文獻綜述;隨堂考察學習進度，學習效果顯著提升;課堂考勤率基本能達到100%。通過改革，學生能積極參與到課堂教學過程中，變被動接受到主動掌握理論知識，學習效果提升顯著。

2.課程考核結果方面。從課程期末考核情況看，學生從以前的應付考試轉為主動查缺補漏復習，考試態度明顯轉變，對遙感原理的理解和掌握程度較以前有顯著提高，特別是對復雜晦澀的概念和公式的理解較之前更加深入，考試不再是簡單地死記硬背，更多的是根據自己的理解答題，特別是對一些綜合性、靈活性的題目，答題效果明顯好轉。另外，理論知識和實踐課程配套展開，對一些復雜的遙感圖像處理步驟理解更加深入，比如圖像預處理，包括輻射校正、幾何校正、圖像增強、圖像鑲嵌和裁切等步驟，光理論教學，學生很難理解這些步驟相互的關系、前后順序，甚至在什么時候用什么操作都不清楚，通過實踐課程的具體操作，設置一些思考題，讓學生邊做邊思考，邊做邊對比，學習效果提升很快。

3.實踐創新能力方面。學生能積極參與到教師的科研課題中，并在教師的指導下申報大學生創新訓練項目，參加相關競賽，并能小組合作協同完成相關課題的遙感數據處理和分析工作，撰寫課題報告或相關論文。近年來，學生申請和執行了遙感相關的國家級大學生創新訓練項目2項，參與全國大學生測繪論文競賽并獲獎6項，參與安徽省GIS技能大賽并獲獎1項，在很大程度上提高了學生的創新實踐能力。

四、結語

遙感原理是測繪工程、GIS等專業本科培養中的專業核心課，通過該課程的學習，使學生掌握遙感原理基礎知識、遙感圖像處理軟件基本應用，既鍛煉了學生的實際動手能力，也加深了學生對基礎知識的理解，同時拓展了學生的思維，加強了其對專業技能的應用能力。

本文根據多年遙感原理教學實踐的經驗總結，針對教學過程中教材選擇、教學體系、教學方法等方面碰到的實際問題，嘗試借鑒CDIO與混合教學模式的先進思想和方法，從教材選擇、教學體系設計、教學方法及考核方式等方面探索本課程的教學改革方式，旨在提高本課程的理論教學效果，發揮學生的主觀能動性，從而加深學生對理論知識的理解以及提高實際應用技能。

參考文獻：

[1]教育部.教育部關于印發《教育信息化2.0行動計劃》的通知（教技[2018]6號）[Z].2018.

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[9]夏清，鄭澤忠.注重過程評價深化《遙感原理及應用》課程考核改革[J].中國科技創新導刊，2012，（23）：18，20.

[10]彭羽，郭濼.生態學類專業遙感技術課程考核方法的改革與實踐[J].中央民族大學學報（自然科學版），2016，25（3）：68-71.

Abstract：The course of remote sensing principle is closely related to the development of satellite remote sensing technology.It is a developing and present course，and has the characteristics of abstractness and science at the same time.How to effectively improve the teaching quality and make students master the basic theories and methods is a topic of common concern to teachers and students.Based on CDIO and mixed teaching mode，this paper explores the teaching reform of this course from the aspects of textbook selection，teaching content design，teaching method and practical teaching，so as to improve the teaching quality of the course.And in recent years，the teaching effect of remote sensing principle course in surveying and mapping engineering major of Anhui Agricultural University shows that，CDIO and mixed teaching mode play an important role in improving teaching efficiency and enhancing teaching effect.

Key words：CDIO;mixed teaching mode;remote sensing principle teaching;teaching reform