基于项目的学习模式下“遥感原理与应用”课程的教学设计

李爽 李星华 沈焕锋

摘要：“基于项目的学习”是一种有利于发挥学生主观能动性的教学模式。但是，目前很少有将其运用于“遥感原理与应用”本科课程教学中的研究报道。文章以“几何校正”一章为例，将“基于项目的学习”模式运用于“遥感原理与应用”的课程教学中，以期收获更好的教学效果。

关键词：基于项目的学习；学习模式；高等教育

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）05-0154-02

一、研究背景

“基于项目的学习”是一种学生自主的学习模式，最早是由美国教育家克伯屈提出的[1]。其要点在于主张教学活动应以学生的需要为中心。“以学生为中心，以一套独特且相互联系的项目（任务）为前提，借助多种资源，为实现项目目标为目的，强调过程性评价且评价主体多元化”是这种学习模式与传统学习模式的主要区别。“基于项目的学习”是一种突出“学生中心”的学习模式，与杜威的“做中学”以及布鲁纳的发现学习等思想有密切联系[2]。同时，这种学习模式也能在建构主义学习理论中找到了更扎实的理论依据。在“基于项目的学习”模式下，“项目”是指一个与教学内容相关的具有一定挑战性和系统性的复杂任务[3]。一般地，教师从教学内容中归纳出一系列与教学要求相关的问题，并将这些问题整合在一个应用实例中，作为一个“学习项目”布置给学生。学生通过查阅文献资料、利用教学资源等方式，完成学习项目，形成一个较系统的学习作品，并将自己的作品与其他学生进行交流。学生在完成学习项目的过程中遇到疑难时，可以向教师请教或者与其他学生一起讨论。学生在完成学习项目的过程中，不仅习得了知识，锻炼了能力，而且丰富了学生对相关事物的认识，拓宽了学生的学习视野。近年来，我国教育工作者已经将“基于项目的学习”模式广泛用于基础教育以及部分高等教育的课堂教学中，充分证实了这种学习模式的成效[4，5]。“遥感原理与应用”课程是武汉大学测绘遥感相关专业的主干课程之一。其教学效果与相关专业的人才培养质量紧密相关。该课程大多开设于大三下学期，其主要教学内容为遥感图像获取、几何校正、辐射处理、人工判读、计算机分类及其应用。目前，该课程完全采用传统模式进行教学。在课堂上，教师“满堂灌”，学生“只管听”。这种教学模式不利于调动高年级本科生的学习积极性，从而容易对教学效果产生不利影响。值得注意的是，三年级的本科生已经具备了相当的自我学习能力，有参与学习活动，展现自我学习能力的积极性[6]。“以学生为中心”是“基于项目的学习”模式的主要特色。在“遥感原理与应用”课程中引入这种新的教学模式，将可以引导学生自己决定自己的学习目标，确定学习内容和进度，选择学习方法和技巧，监控学习过程及自我评价学习效果，完成从接受知识到发现知识的角色转变。这样，既有利于进一步提高本课程的教学效果，又有利于切实培养学生的创新能力和探索精神。因此，本文尝试以“几何校正”一章为例，将“基于项目的学习”模式运用于“遥感原理与应用”的课程教学中，以期为进一步提升本课程的教学质量提供参考。

二、教学设计

1.学习项目的提出。“几何校正”一章的主要教学内容包括遥感图像的几何变形与几何处理。其重点在于掌握几何校正的多项式模型，难点在于理解遥感图像变形的机理以及几何校正的基本原理。针对本章的主要教学内容及其重难点，教师提出了以下学习项目。值得注意的是，学习项目不是一个简单的学习问题，而是四个层次的一系列相关联的问题或要求。第一个层次是学习的基本要求，即理解遥感图像几何校正的机理与意义，掌握遥感图像几何校正的基本方法步骤。第二个层次是导学思考题，包括以下三个小题。（1）采用多项式进行几何校正时，多项式的次数是不是越高越好？（2）为什么要选择地面控制点？地面控制点的选择原则有哪些？为什么？（3）不同的重采样方式对几何校正的结果是否有影响？为什么？第三个层次是一个实际操作问题。要求学生下载某个感兴趣的城市（教师提供若干个城市的名单，学生从中选择一个）的高分1号卫星不同时相的遥感图像进行几何校正。为避免学生之间相互抄袭，不同的小组选择的研究区域应该不同。第四个层次的问题是反思性思考题，供学生在完成上述操作后反思自己的完成过程，巩固之前学会的知识，包括以下两个小题：（1）选择的控制点分布不均匀对得到的校正结果有何影响？（2）空间分辨率设置不当对校正结果有何影响？教师将以上四个不同层次的问题整合起来，同时添加一些必要的学习资源，比如教学课件、教学视频、遥感影像的下载地址等，作为一个完整的项目，通过网络教学平台向学生发布。要求学生以小组为单位，在规定的时间范围内完成学习项目，并将完成的结果以小论文的形式整理出来，在课堂上进行汇报交流。

2.教学进程的设计。教师拟要求以学习小组为单位来完成学习项目。学生可以自由组合成为学习小组。每组4—6人，并推选出一位组长。学习小组全组成员每周至少碰头两次，其他时间可以在线交流。对于前两个层次的问题，学生通过阅读教材就可以加以解决。如果学生不能确定自己的答案是否正确，则可以相互讨论问题，形成最终答案。对于第三层次的实际操作问题，学生难以独自完成。这时，就需要全组成员共同完成学习任务。学生完成实际操作问题往往需要经历以下四个阶段：（1）选择研究区域，初步拟定实验方案。（2）选择控制点和几何校正模型。（3）评价模型精度，重新选择控制点。（4）最终完成研究区域的校正工作。学生通过完成实际操作问题，可以对本章的基本概念和重要知识点产生较深刻的认识。为了进一步巩固学习效果，教师还要求学生完成第四个层次的反思性思考题。学生主要利用课下时间完成学习项目。遇到问题时，可以将问题反馈给教师。教师视情况当时解决或将集中突出的问题在课堂时间内进行统一讲解。在课堂上，教师还可以将部分小组取得的较理想的学习成果进行简要介绍，鞭策其他组的学生向先进学习，积极完成学习项目任务。最后，要求每组学生将自己的学习成果整理成小论文。在课堂时间内，每组推选一位成员，用电子演示文稿的形式向全班其他同学和教师介绍自己所在组的学习成果。

三、结语

本文尝试向“遥感原理与应用”课程教学中引入“基于项目的学习”模式。目前，教师已经招募了部分学生志愿者对这种新的学习模式进行尝试。结果表明，从教师和受试学生的主观感受来看，采用新的学习模式有利于学生发挥学习主观能动性，从而提高本章节内容的教学效果。从教学效果上看，本文的研究结果支持将“基于项目的学习”模式引入“遥感原理与应用”课程的实际教学活动中。另一方面，教育信息化是高等教育发展的必然趋势。在新的学习模式下，教师需要利用网络教学平台发布学习项目，检查学生的项目完成情况。学生需要利用网络教学平台或者社交软件就學习项目进行师生或者生生交流。由此可见，教育信息化技术的发展为教学模式的变革提供了必要条件，也鞭策高校教育工作者充分利用教育技术，变革教学模式，提高教学效果。

参考文献：

[1]顾红燕，李卉，王蓉蓉.基于项目的学习在校本课程中的实践与思考——以校园DV短片制作为例[J].中国教育信息化，2017（24）：63-64+69.

[2]侯清珺，郝少毅.“基于项目的学习”：构建教师协同学习共同体[J].人民教育，2017（20）：61-65.

[3]杜玉霞，赵淑芳.研究生基于项目的学习策略[J].教育现代化，2017，4（33）：170-172.

[4]陈张荣.基于项目的学习理论研究[J].教育教学论坛，2017（12）：249-250.

[5]杨娅娟，张婷，苏丹，吴卫琴，李惠萍，牛霞.基于项目的学习理论在大学生创新创业训练计划指导中的应用[J].中国校医，2018，32（03）：219-220.

[6]赵宇，滕婷，祝因苏，王传兵，邵国强.案例式PBL教学法在医学影像实践教学中的应用分析[J].教育教学论坛，2017（18）：184-185.