王志勇，于勝文

(1. 山東科技大學(xué)測(cè)繪科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590; 2. 海島(礁)測(cè)繪技術(shù)國(guó)家測(cè)繪地理信息局

重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266590; 3. 山東省高校海洋測(cè)繪重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(山東科技大學(xué))，山東 青島 266590)

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網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的“微課堂”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

王志勇1,2,3，于勝文1,2,3

(1. 山東科技大學(xué)測(cè)繪科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590; 2. 海島(礁)測(cè)繪技術(shù)國(guó)家測(cè)繪地理信息局

重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266590; 3. 山東省高校海洋測(cè)繪重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(山東科技大學(xué))，山東 青島 266590)

Reforming the Experimental Teaching Based on Microlecture under Network Environment

WANG Zhiyong,YU Shengwen

摘要：針對(duì)目前遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)部分課程沒(méi)有專門(mén)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)、學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)欠缺的問(wèn)題，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行了改革，提出了一種新的基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的“微課堂”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。以“微波遙感”課程為例，構(gòu)建了8個(gè)專題的“實(shí)驗(yàn)教學(xué)微課堂”及相關(guān)教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)課的遠(yuǎn)程教學(xué)。通過(guò)改革，拓寬了學(xué)生的實(shí)踐渠道和空間，提高了學(xué)生的創(chuàng)新思維和數(shù)據(jù)處理綜合應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；網(wǎng)絡(luò)；微課堂；微波遙感

遙感技術(shù)是20世紀(jì)初發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)對(duì)地觀測(cè)新技術(shù)，已經(jīng)在測(cè)繪、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、海洋、水文、地質(zhì)等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1]。為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求，近年來(lái)許多高校相繼設(shè)立了遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，該專業(yè)是技術(shù)性和實(shí)踐性很強(qiáng)的一個(gè)專業(yè)，需要設(shè)置大量的實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)等。各個(gè)高校在重視理論教學(xué)的同時(shí)，都在加大對(duì)實(shí)踐教學(xué)的培養(yǎng)力度[2-4]，但由于總學(xué)時(shí)有限，部分專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)偏少，甚至沒(méi)有，實(shí)踐教學(xué)的效果并不理想，學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力得不到很好的鍛煉。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，當(dāng)前的信息時(shí)代對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)模式也提出了新的挑戰(zhàn)，如何充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性[2,4]，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中真正成為信息加工的主體是新時(shí)期實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要解決的一個(gè)難題。

本文主要以“微波遙感”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法、教學(xué)手段和教學(xué)模式，分析實(shí)踐教學(xué)中存在的問(wèn)題，提出具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方案，構(gòu)建全新的基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的“微課堂”實(shí)踐教學(xué)方法，旨在提高學(xué)生的自學(xué)能力、綜合分析能力、科學(xué)研究能力和創(chuàng)新能力。

一、微波遙感課程實(shí)踐教學(xué)中存在的問(wèn)題

微波遙感是遙感技術(shù)的一個(gè)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(hào)，借以識(shí)別、分析地物，提取所需的信息[5]，微波遙感由于全天時(shí)、全天候等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在許多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用[6]。目前國(guó)內(nèi)多所高校開(kāi)設(shè)了“微波遙感”課程[7]，但在“微波遙感”教學(xué)過(guò)程中，特別是實(shí)踐教學(xué)中還存在一些急需解決的問(wèn)題。

1. 學(xué)生缺乏專門(mén)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐訓(xùn)練

“微波遙感”課程主要特點(diǎn)是基本概念多、知識(shí)點(diǎn)多、空間關(guān)系極為復(fù)雜[7]，為了更好地理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要進(jìn)行專門(mén)的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，而缺少或缺乏專門(mén)的實(shí)踐教學(xué)是目前微波遙感教學(xué)所面臨的最大問(wèn)題，致使學(xué)生的微波遙感數(shù)據(jù)處理能力較差，對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的理解不夠深入，不能靈活運(yùn)用相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際的問(wèn)題。

2. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容跟不上微波遙感技術(shù)的發(fā)展

最近10年微波遙感得到快速發(fā)展，微波遙感從數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用領(lǐng)域等各個(gè)方面都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，特別是數(shù)據(jù)源發(fā)生重大變化(如空間分辨率大幅提高、極化數(shù)據(jù)的出現(xiàn))后，其數(shù)據(jù)處理、信息提取的方法發(fā)生變化，其應(yīng)用領(lǐng)域也得到進(jìn)一步拓寬。因此，亟須探討適合于本科生培養(yǎng)的理論及實(shí)踐教學(xué)體系，使之與當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展結(jié)合起來(lái)，并使實(shí)踐環(huán)節(jié)與課堂理論教學(xué)緊密聯(lián)系起來(lái)。

3. 欠缺對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

目前的教學(xué)大多還是灌輸性的教學(xué)，學(xué)生僅僅學(xué)到的是一些獨(dú)立的知識(shí)點(diǎn)，而不會(huì)綜合運(yùn)用這些知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，學(xué)生的創(chuàng)新能力得不到很好的培養(yǎng)。大學(xué)教育應(yīng)該把培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力作為出發(fā)點(diǎn)，“教”不僅僅是傳授知識(shí)，更應(yīng)該是培養(yǎng)學(xué)生能綜合運(yùn)用相關(guān)知識(shí)解決生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題，特別是對(duì)于工科專業(yè)來(lái)說(shuō)，重在“應(yīng)用”，因此要培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

4. 傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式存在一定的問(wèn)題

學(xué)生在傳統(tǒng)教學(xué)模式下只能被動(dòng)地接收一些專業(yè)知識(shí)，不能融會(huì)貫通。在這種學(xué)習(xí)模式下，學(xué)生的學(xué)習(xí)缺乏主動(dòng)性，特別是在業(yè)余時(shí)間這一問(wèn)題更加突出。而在當(dāng)今的信息時(shí)代、網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，學(xué)生更愿意通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、視頻等資料進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，因此，需要變革當(dāng)前的教學(xué)模式，特別是在業(yè)余時(shí)間，如何充分挖掘?qū)W生感興趣的學(xué)習(xí)模式、拓展學(xué)生感興趣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是需要解決的一個(gè)問(wèn)題。

總之，“微波遙感”是一門(mén)實(shí)踐性和應(yīng)用性都很強(qiáng)的學(xué)科[7]，如何充分利用業(yè)余時(shí)間讓學(xué)生自主完成微波遙感實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，構(gòu)建一套學(xué)生能主動(dòng)學(xué)習(xí)的、利于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)就變得尤為關(guān)鍵。

二、基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的“微課堂”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(xué)過(guò)程中圍繞某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)而開(kāi)展的教與學(xué)活動(dòng)的全過(guò)程[8-9]?！拔⒄n堂”實(shí)際上是一個(gè)教學(xué)視頻管理系統(tǒng)，它為教師和學(xué)生提供了一個(gè)互動(dòng)的知識(shí)教學(xué)平臺(tái)，承載內(nèi)容豐富，包括多媒體教學(xué)課件、視頻錄像、實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程、技術(shù)文檔等。“微課堂”具有鮮明的特點(diǎn)，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮更大的作用：

1) 教學(xué)時(shí)間短：“微課堂”的視頻錄制一般在10～15分鐘，這區(qū)別于傳統(tǒng)課堂教學(xué)(45～50分鐘)，學(xué)生可以更好地集中精力進(jìn)行學(xué)習(xí)，可以很好地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2) 教學(xué)內(nèi)容少而精：“微課堂”是針對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)或某一問(wèn)題而設(shè)計(jì)的，其教學(xué)內(nèi)容更加精簡(jiǎn)，便于學(xué)生對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)或問(wèn)題的掌握。

3) 學(xué)習(xí)便利，學(xué)習(xí)空間拓展：借助于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，學(xué)生可以靈活方便地下載保存到終端設(shè)備(如電腦、手機(jī)、MP4等)，方便共享與傳輸；學(xué)生的學(xué)習(xí)不再局限在教室或課堂上，能充分利用學(xué)生的業(yè)余時(shí)間，可以隨時(shí)隨地地學(xué)習(xí)，極大地拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)空間。

2. “微課堂”實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的構(gòu)建與實(shí)施

基于“微課堂”的特點(diǎn)，可以將“微課堂”與實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)建適合于微波遙感實(shí)踐教學(xué)的“微課堂”，實(shí)現(xiàn)信息化的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)，具體實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革如下所述。

(1) 建立合適的微波遙感實(shí)踐教學(xué)體系

“微波遙感”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系應(yīng)該包括微波傳感器的數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用，重點(diǎn)針對(duì)合成孔徑雷達(dá)的成像機(jī)理、目視解譯、幾何定位、數(shù)據(jù)處理、信息提取、具體應(yīng)用等幾個(gè)方面進(jìn)行總結(jié)分析，建立實(shí)踐教學(xué)體系，并制定教學(xué)目標(biāo)，編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱。

(2) 編制典型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)材料

根據(jù)建立的實(shí)踐教學(xué)體系，構(gòu)建有特色的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的建立需要考慮兩個(gè)方面：一方面需要考慮基礎(chǔ)性，能涵蓋大部分的基本理論與數(shù)據(jù)處理方法；另一方面要突出微波遙感技術(shù)的最新發(fā)展及應(yīng)用。表1列出了已建立的8個(gè)專題的“微波遙感”實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。

表1　8個(gè)專題的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目

在此基礎(chǔ)上編寫(xiě)詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)材料，每個(gè)專題的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)材料主要包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒒驹?、?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)環(huán)境介紹、數(shù)據(jù)處理流程、詳細(xì)操作過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析。

(3) 收集典型的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立完備的微波遙感實(shí)驗(yàn)教學(xué)數(shù)據(jù)集

根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的需要，收集典型的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集應(yīng)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(shí)相的星載SAR數(shù)據(jù)，并在說(shuō)明文件中給出每個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的詳細(xì)說(shuō)明與介紹。

(4) 構(gòu)建特色鮮明的“微課堂”實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源

根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)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(gè)專題的實(shí)驗(yàn)操作的詳細(xì)過(guò)程，并采用Adobe Premiere軟件進(jìn)行后期的編輯，形成一系列的錄像文件(時(shí)間控制在15 min左右)，與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)材料、多媒體課件、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等一起組成“微課堂”實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。

3. 基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的“微課堂”實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織與實(shí)施

(1) 教學(xué)資源共享與發(fā)布

借助于學(xué)校的資源共享平臺(tái)，可以將“微課堂”實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源進(jìn)行發(fā)布與共享，學(xué)生可以方便下載學(xué)習(xí)，進(jìn)而可以在課下實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)，完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。另外，由于雷達(dá)數(shù)據(jù)一般都非常大，需要解決大數(shù)據(jù)的共享與快速下載問(wèn)題，針對(duì)這一問(wèn)題，可以借助于百度云盤(pán)、360云盤(pán)等專用軟件進(jìn)行資源的共享與發(fā)布，可實(shí)現(xiàn)快速下載，并且可實(shí)現(xiàn)向特定用戶的私密共享，保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及資源的相對(duì)安全。學(xué)生下載相關(guān)學(xué)習(xí)資源后，可以通過(guò)瀏覽實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)材料、多媒體課件，觀看視頻材料等，對(duì)實(shí)驗(yàn)基本原理、操作過(guò)程、注意事項(xiàng)等有一個(gè)認(rèn)識(shí)，然后再基于相關(guān)的軟件環(huán)境獨(dú)立完成相關(guān)數(shù)據(jù)的處理，提取感興趣的信息，完成實(shí)驗(yàn)規(guī)定的相關(guān)內(nèi)容，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析與總結(jié)。

(2) 實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)模式

根據(jù)學(xué)生的不同情況，對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了分類設(shè)置，主要分為必做項(xiàng)目和選做項(xiàng)目，學(xué)生需要首先完成最基本的必做項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)，從而具備基本的微波遙感數(shù)據(jù)處理與分析的能力，在此基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行選做項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)，以增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力及科研能力；另外，為了防止學(xué)生僅僅是照搬視頻教程對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)“走”一遍的問(wèn)題，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了專門(mén)設(shè)置，主要分為樣例數(shù)據(jù)和真實(shí)雷達(dá)數(shù)據(jù)，樣例數(shù)據(jù)是視頻中采用的數(shù)據(jù)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中如果出現(xiàn)問(wèn)題，可以借助于樣例數(shù)據(jù)查找問(wèn)題；而真實(shí)數(shù)據(jù)是視頻中未出現(xiàn)的數(shù)據(jù)，學(xué)生需要獨(dú)立思考后才能完成數(shù)據(jù)的處理，這樣能避免學(xué)生照搬照做，可以更好地培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。這樣，通過(guò)必做項(xiàng)目+選做項(xiàng)目及樣例數(shù)據(jù)+真實(shí)數(shù)據(jù)的培養(yǎng)模式，可以有效地提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，更好地培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、創(chuàng)新能力。

三、結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和教學(xué)模式進(jìn)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(wǎng)絡(luò)環(huán)境的“微課堂”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。以“微波遙感”課程為例，構(gòu)建了8個(gè)專題的“微課堂”實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源(實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)材料、多媒體課件、實(shí)驗(yàn)操作視頻、雷達(dá)數(shù)據(jù)集等)。實(shí)踐證明，基于“微課堂”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式彌補(bǔ)了當(dāng)前“微波遙感”課程缺少或缺乏實(shí)踐教學(xué)的問(wèn)題，拓展了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的空間和實(shí)踐渠道，可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新研究能力，最終提高微波遙感課程的教學(xué)質(zhì)量。

本文的研究成果具有很高的推廣價(jià)值，可以推廣到相關(guān)院校的“微波遙感”實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)，特別是實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建立、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)材料的編寫(xiě)、“微課堂”實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的構(gòu)建，可以作為相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)使用，也可以供其他科技人員參考。另外，對(duì)于以計(jì)算機(jī)操作為主的專業(yè)課實(shí)驗(yàn)，本文構(gòu)建的基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的“微課堂”實(shí)驗(yàn)教學(xué)同樣適用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李小文. 遙感原理與應(yīng)用[M]. 北京：科學(xué)出版社，2008.

[2]張安定，衣華鵬，崔青春. 《遙感原理》研究性教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].測(cè)繪通報(bào)，2005(12):59-61.

[3]王堅(jiān)，孟祥超，高井祥. 測(cè)繪課程多元化創(chuàng)新教學(xué)基本問(wèn)題研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2012(5):104-107.

[4]林卉，趙長(zhǎng)勝，王堅(jiān)，等. 以創(chuàng)新為主線，深化測(cè)繪人才培養(yǎng)方案改革[J].測(cè)繪通報(bào)，2013(3): 109-111.

[5]舒寧.微波遙感原理[M]. 武漢：武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社,2000.

[6]WOODHOUSE I H. Introduction to Microwave Remote Sensing[M]. [S.l.]：CRC Press,2004.

[7]王志勇.《微波遙感》課程教學(xué)改革與思考[J] .遙感信息，2011(3): 94-97.

[8]胡鐵生.“微課”：區(qū)域教育信息資源發(fā)展的新趨勢(shì)[J] .電化教育研究，2011(10): 61-65.

[9]李龍．論“微型學(xué)習(xí)”的設(shè)計(jì)與實(shí)施[J]．電化教育研究，2014(2): 74-83.

[10]楊軍，馬大喜，肖海平. 學(xué)習(xí)者視角下的測(cè)繪專業(yè)教學(xué)改革芻議[J]. 測(cè)繪通報(bào)，2014(8): 125-127.

中圖分類號(hào)：G64

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：0494-0911(2016)02-0140-03

作者簡(jiǎn)介：王志勇(1978—)，男，副教授，主要研究方向?yàn)槲⒉ㄟb感、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量。E-mail：wzywlp@163.com

基金項(xiàng)目：山東科技大學(xué)教育教學(xué)研究“群星計(jì)劃”項(xiàng)目(qx2013306)；山東省高等學(xué)校優(yōu)秀青年教師國(guó)內(nèi)訪問(wèn)學(xué)者項(xiàng)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(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的“微課堂”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].測(cè)繪通報(bào)，2016(2)：140-142.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0071.