張鵬飛　賈洋

摘 要：本研究針對遙感數(shù)字圖像處理課程當前存在的三個問題，從以學生發(fā)展為中心的理念出發(fā)，設定了三大目標，重構(gòu)了三大學習主題，采用線上線下相結(jié)合的教學模式，結(jié)合行業(yè)需求從課前、課中、課后三個方面開展課程教學，并采用綜合評價的方式，構(gòu)建了“工作流”職業(yè)能力培養(yǎng)創(chuàng)新教學體系，為同類課程的教學改革提供了參考。

關鍵詞：“工作流”；職業(yè)能力；創(chuàng)新教學體系

隨著地理信息及遙感技術的不斷發(fā)展與進步，其在環(huán)境保護、災害監(jiān)測和國防建設等領域的應用也越來越廣泛。2020年河南省教育廳等三部門聯(lián)合出臺的《關于本科高校學科專業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整的指導意見》所涉及的重點布局中，支撐服務黃河流域生態(tài)保護與高質(zhì)量發(fā)展、智能農(nóng)業(yè)、生態(tài)保護與修復、現(xiàn)代交通、現(xiàn)代服務業(yè)、數(shù)字經(jīng)濟等發(fā)展方向的產(chǎn)業(yè)，均與地理信息科學專業(yè)息息相關。因此，相關產(chǎn)業(yè)迫切需要更多系統(tǒng)掌握遙感理論、熟練處理遙感圖像和應用的人才。

地理信息科學與區(qū)域發(fā)展密切相關，屬于社會需求大、專業(yè)人才緊缺的應用型專業(yè)。隨著多學科交叉應用的推進，社會對地理信息及遙感數(shù)據(jù)處理和分析作業(yè)人員的需求與日俱增，對他們的素質(zhì)要求也不斷提升。地理信息科學專業(yè)培養(yǎng)學生的理學基礎知識，幫助學生掌握地理信息系統(tǒng)、遙感原理、數(shù)據(jù)庫原理、地圖制圖學、自然地理學等基礎理論，讓他們具備地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)和遙感的集成應用及相關信息的處理和分析能力。學生結(jié)合四年所學知識，可在城市、資源、環(huán)境、交通、人口、土地、房地產(chǎn)、基礎設施和規(guī)劃管理等領域從事地理信息系統(tǒng)開發(fā)及管理工作。

作為地理信息科學的專業(yè)核心課程，遙感數(shù)字圖像處理課程注重引導學生從遙感基礎知識理論學習向遙感應用實踐過渡。然而，在當前的遙感數(shù)字圖像處理課程教學中，教師往往依托固有教材，注重理論知識講授，忽視對學生職業(yè)能力的培養(yǎng)，德育融入不夠或思政教育融入效果較差，導致學生畢業(yè)后具備的能力無法充分滿足用人單位對地理信息科學人才的需求。因此，針對遙感數(shù)字圖像處理課程的創(chuàng)新勢在必行。

一、遙感數(shù)字圖像處理教學存在的問題

遙感數(shù)字圖像處理作為地理信息科學專業(yè)的核心課程，是引導學生從學到做的實踐性課程，但在教學過程中仍然存在以下問題。

（一）學生學習死記硬背，較難理解和掌握理論知識，缺乏課堂參與感；實際操作無法與理論知識有機融合，動手能力差，操作時無從下手。

（二）教師以講授為主，忽略對學生職業(yè)能力的培養(yǎng)，教學成效差。在線下課堂教學中，學生聽講、閱讀等被動學習環(huán)節(jié)占比較大，教師引導學生分組討論、實操演練、實踐應用等主動學習環(huán)節(jié)占比較小。

（三）在課程教學中，德育融入不夠或思政教育融入效果較差，學生得到的價值引領不足，教書育人的目標達成度較低。

面對當前人工智能與大數(shù)據(jù)的發(fā)展洪流，如何開展遙感數(shù)字圖像處理課程創(chuàng)新教學改革，以進一步適應新時代對專業(yè)人才的需求，體現(xiàn)以學生發(fā)展為中心的理念，是亟待解決的問題。

二、遙感數(shù)字圖像處理課程教學的創(chuàng)新舉措

遙感數(shù)字圖像處理課程教學創(chuàng)新，以落實立德樹人根本任務和OBE（Outcome Based Education）理念為指導，引入ISD（Instructional System Design）教學系統(tǒng)化模型，以學生發(fā)展為中心，以培養(yǎng)學生高階思維能力為目標，以培養(yǎng)學生未來發(fā)展所需技能為導向，以信息技術為支撐，以崗位需要和職業(yè)標準為依據(jù)，圍繞思想引領、知識傳授、能力提升“三位一體”的課程建設，結(jié)合模塊化實踐教學，重構(gòu)理論知識，線上教學引導學生自主學習，線下教學組織學生互動交流，以過程性評價結(jié)合多元評價為手段，引導學生達成目標，構(gòu)建基于“工作流”的學生職業(yè)能力培養(yǎng)教學模式。同時，聯(lián)合企業(yè)工程師將課程內(nèi)容體系的深度與廣度同行業(yè)人才需求進行分析研究，融理論知識講授與職業(yè)能力培養(yǎng)于一體，從而培養(yǎng)學生的思維能力和動手能力。

（一）結(jié)合學情分析，設定創(chuàng)新目標

在遙感數(shù)字圖像處理課程開課前，學生已經(jīng)學習了遙感導論、自然地理學及地圖學等基礎課程，具備了一定的理論基礎以支撐課程教學創(chuàng)新的實施。課題組從知識目標、技能目標、素質(zhì)目標三個方面對學生進行訪談調(diào)研，并將學情劃分為有利學情和不利學情兩個維度。

由訪談調(diào)研結(jié)果分析可知，學生的知識、技能、素質(zhì)三個方面未能有機融合，其解決復雜問題的綜合能力和高階思維尚未成型，無法解決具有一定復雜性的項目，更談不上具備創(chuàng)新與批判性思維。因此，遙感數(shù)字圖像處理課程急需將社會主義核心價值觀融入教學全過程，全面落實立德樹人根本任務。以學生發(fā)展為中心的“工作流”職業(yè)能力培養(yǎng)教學體系，從目標、內(nèi)容、模式、過程、評價五個維度進行創(chuàng)新，培養(yǎng)學生未來發(fā)展所需的職業(yè)能力，引導學生開展自主學習，從而有效解決遙感數(shù)字圖像處理課程教學中出現(xiàn)的問題。

結(jié)合學情分析，遙感數(shù)字圖像處理課程教學創(chuàng)新，從以學生發(fā)展為中心的理念出發(fā)，以“工作流”職業(yè)能力培養(yǎng)創(chuàng)新為基礎，首先對學習目標進行優(yōu)化。結(jié)合課程內(nèi)容，新設定的學習目標以“工作流”思維為主線，培養(yǎng)學生形成系統(tǒng)思維，以學科前沿與創(chuàng)新思維為引領，引導學生提升素養(yǎng)，為其畢業(yè)后的職業(yè)發(fā)展奠定良好基礎。新設定的學習目標如下：熟練掌握遙感數(shù)字圖像處理不同應用方向基本“工作流”，根據(jù)情況選取遙感影像及分析處理，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和批判性能力（高階性、創(chuàng)新性）；能夠?qū)⒗碚摼o密聯(lián)系實際，掌握解決問題的方法，可以從多個視角對遙感數(shù)字圖像處理進行分析、評價、權(quán)衡、優(yōu)化、決策（挑戰(zhàn)度、創(chuàng)新型）；將愛國情懷、職業(yè)道德、專業(yè)自信和環(huán)保意識與學生的職業(yè)理想相結(jié)合，引導學生樹立正確的“三觀”，培養(yǎng)學生的理想信念和仁愛之心。

（二）創(chuàng)新主題研究，重構(gòu)教學內(nèi)容

結(jié)合新設定的學習目標，以學生發(fā)展為中心的遙感數(shù)字圖像處理課程教學創(chuàng)新，結(jié)合“工作流”設定教學內(nèi)容，重構(gòu)后的學習主題及時、準確地融入相對應的思政教育元素。比如，在涉及自然信息的技術難度較小、數(shù)據(jù)范圍較大的黃河流域植被評估內(nèi)容中，融入“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念；在涉及人文信息的技術難度適中、數(shù)據(jù)范圍適中的河南省城鎮(zhèn)化發(fā)展評估內(nèi)容中，融入愛家鄉(xiāng)、愛祖國的理念；在涉及自然人文綜合信息的技術難度較大、數(shù)據(jù)范圍較小的許昌市土地利用時空分析內(nèi)容中，融入職業(yè)道德及專業(yè)自信的培養(yǎng)。同時，在信息數(shù)據(jù)的提取過程中，課題組根據(jù)不同的教學內(nèi)容選取不同的數(shù)據(jù)，逐步提升技術難度，實現(xiàn)三個學習主題覆蓋課程的全部知識點。課程設計把社會主義核心價值觀融入教學環(huán)節(jié)，有效發(fā)揮專業(yè)特色，實現(xiàn)隱性育人。課程內(nèi)容的設定注重將經(jīng)典基礎理論與前沿成果、實際案例相結(jié)合，突出實踐性。

（三）創(chuàng)新教學模式，注重“兩性一度”

確立目標及內(nèi)容后的遙感數(shù)字圖像處理課程教學創(chuàng)新，以“兩性一度”為標準改革傳統(tǒng)課堂教學，采用線上線下相結(jié)合的混合式教學模式。線上以自主、協(xié)作式學習為主，兼顧預習、復習，以滿足基礎知識線上教學需要。線下重塑教學結(jié)構(gòu)及內(nèi)容，全程體現(xiàn)引導性。教師在線上發(fā)布限定時間的主題學習任務，并向?qū)W有余力的學生布置擴展學習內(nèi)容，讓其預習完成主題“工作流”分析。在線下課堂教學過程中，拋出主題問題，創(chuàng)設主題情境，提高學生的綜合分析能力，將教學重難點和課前任務融入課堂教學中，為學生營造一個循序漸進的“工作流”任務思考過程。同時，教師設置學習任務時注重“兩性一度”，深挖學習任務背后的文化底蘊，在潛移默化中厚植學生的家國情懷。此外，教師將學習從課內(nèi)延伸至課外，建立課內(nèi)外互補雙通道，通過新媒體渠道整合實際案例和科研成果，提升理論知識的廣度與高度，滿足學生的專業(yè)學習及未來發(fā)展需要。

（四）創(chuàng)新教學過程，培養(yǎng)“工作流”思維

結(jié)合混合式教學模式，遙感數(shù)字圖像處理課程教學創(chuàng)新將學生分為三人一組進行教學，強化師生、生生互動。教學過程具體包括以下三個部分。課前，教師向?qū)W生發(fā)布主題內(nèi)容，小組成員對相關知識點進行自主學習并自行進行主題分析。分析內(nèi)容要結(jié)合實際項目實施的“工作流”進行，包括需求分析、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析、成果提交五部分，并對主題實踐任務進行分工。課中，學生先討論及處理數(shù)據(jù)，以小組為單位提交主題分析報告，由小組代表匯報分析成果及相關知識點的學習成果，其他小組成員補充或提問。在這個過程中，小組要統(tǒng)一主題任務并進行實踐。小組完成主題實踐任務后，匯報實踐成果及心得體會。教師全程引導，其他學生參與討論，并邀請行業(yè)工程師做出評價。課后，小組對主題任務完成情況進行總結(jié)，并結(jié)合相關知識點進一步學習，對“工作流”優(yōu)化改進。整個教學過程可以使學生在完成主題任務的過程中，培養(yǎng)解決問題的“工作流”思維，從而滿足職業(yè)能力要求。

（五）創(chuàng)新綜合評價，建立“以評優(yōu)學”機制

遙感數(shù)字圖像處理課程教學創(chuàng)新使用綜合評價方式，進一步調(diào)動學生的積極主動性。綜合評價包括主題完成情況和期末成績，其中主題完成情況占60%，期末成績占40%。在主題完成情況中，三個主題各占20%。期末成績?yōu)樯蠙C綜合考試成績。

三、遙感數(shù)字圖像處理課程教學創(chuàng)新成效

遙感數(shù)字圖像處理課程教學創(chuàng)新構(gòu)建了“工作流”職業(yè)能力培養(yǎng)教學體系，教學內(nèi)容的重構(gòu)、教學方法的創(chuàng)新以及教學評價的改革使課程理論與實踐相結(jié)合，教學內(nèi)容相較之前更具深度及廣度。高質(zhì)量的線上線下教學資源，有效調(diào)動了學生學習的積極性，促進了教學過程的開展和教學目標的達成。遙感數(shù)字圖像處理課程教學創(chuàng)新后具有較強的輻射引領作用，可以有效推動同類課程的教學改革。

創(chuàng)新實踐成果方面，遙感數(shù)字圖像處理課程教學創(chuàng)新逐步在2016—2019級地理信息科學專業(yè)學生的授課中開展，創(chuàng)新效果較為顯著。教學目標的優(yōu)化使學生具備的職業(yè)能力與行業(yè)需求高度契合，充分體現(xiàn)了以學生發(fā)展為中心的理念，并具備高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度的特征。教學內(nèi)容的創(chuàng)新以落實立德樹人根本任務為遵循，探索課程思政新模式，準確把握學生的思想動態(tài)，從學生角度出發(fā)，將社會熱點、國際國內(nèi)形勢融入思政教育內(nèi)容，從而培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的復合型人才。課程教學過程使用實際項目幫助學生理解知識并學會應用，更加符合“兩性一度”標準。課程教學體系培養(yǎng)了學生的“工作流”意識、職業(yè)自信心、專業(yè)自豪感、集體意識和團隊合作精神。學生積極參加科研訓練等實踐活動，明確了職業(yè)發(fā)展方向。

遙感數(shù)字圖像處理課程教學創(chuàng)新針對當前課程教學中出現(xiàn)的問題，設立了三大目標，重構(gòu)了三大學習主題，采用線上線下相結(jié)合的教學模式，從課前、課中、課后三個方面形成了基于“工作流”職業(yè)能力培養(yǎng)的教學體系。創(chuàng)新改革后的教學體系綜合培養(yǎng)學生的自主學習能力、綜合分析能力和項目實施能力，有效提高了學生的實踐能力，達到理論學習、實踐技能及項目實施一體化。隨著課程教學創(chuàng)新的進一步推進，遙感數(shù)字圖像處理課程將結(jié)合“工作流”模式向多樣化方向發(fā)展，后期會建立課程主題庫，引導學生完成同類型、不同主題的項目，為學生熟練掌握行業(yè)綜合技能、開闊視野打下良好的基礎。

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責編：初 心

基金項目：河南省高等學校重點科研項目計劃（編號：20A790022）；2022年度許昌學院科研基金（編號：2022YB030）；許昌學院教育教學改革研究與實踐項目（編號：XCU2021-YB-028）

作者簡介：張鵬飛（1987— ），男，許昌學院城市與環(huán)境學院講師，研究方向為遙感數(shù)字圖像處理教學、定量遙感與數(shù)據(jù)挖掘；賈洋（1988— ），男，四川省公路規(guī)劃勘察設計研究院有限公司高級工程師，研究方向為交通3S空間信息技術。