“数字地球”时代地质制图教学课程改革与研究

肖爱芳　黎敦朋　谢其锋

[摘 要]随着计算机技术、网络技术的高速发展，数字地球、数字中国、数字矿山的提出，全球信息化已是一种必然的趋势。数字地图已成为地质资料成果发展的趋势，各种计算机应用制图软件应运而生。计算机地质制图是一门实践性很强的课程，传统的多媒体教学模式在软件学习中有很大的局限性，在教学中适当地利用互联网+视频教学，不仅能改善教学质量，打破课堂教学的空间与时间的束缚，让课堂教学不再局限于课堂45分钟，不再局限于教室，在课堂内外均可开展讨论、咨询、教学互动等活动，更能优化教学效果，这有利于教学成果的互动与加强，培养学生利用现代工具分析和解决实际问题的能力。

[关键词]数字地图;计算机;视频教学;地质制图

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2019）07-0053-03

数字地球是1998年由美国前副总统戈尔提出的一个与GIS、网络、虚拟现实等高新技术密切相关的概念。其核心内容是全球信息数字化，获取数字地图。在计算机和网络高速发展的今天，传统的手工地质制图方法已逐渐被取代，掌上电脑、野外GPS等无纸化办公工具已成为地质行业未来发展的趋势。地质专业的制图软件也越来越多，像国外的ARCGIS、AutoCAD，国内的以中国地质大学开发的Mapgis软件为代表，这些软件都是非常优秀的应用类软件。特别是中国地质调查局2000年研发的数字填图桌面系统的应用，野外采用掌上电脑进行地质填图，并在此基础上编制数字地质图，实现了从手工制图到计算机编图的飞跃。 地质图件是资源勘查与研究成果的主要载体。资源勘查、开发以及地球科学领域各专业的工作过程，从本质上说是地质信息的获取、处理、解释和应用的过程。

地质制图课程是资源勘查工程专业的专业基础课，是在学生已学过计算机基础课程和专业基础课的基础上开设的专业课。本门课程，旨在培养学生掌握计算机地质制图的基本理论与方法，掌握Mapgis软件的主要功能，了解不同地质制图软件的数据类型，掌握各类地质制图软件之间图形格式的转换。通过课程实习，培养学生熟练利用Mapgis软件设计与解决资源勘查工程专业领域实际问题的能力，培养学生利用现代工具分析和解决实际问题的能力。

数字化时代的到来，改变了学生的学习方式，也给教育教学带来了新的挑战。在传统课堂中，教师在讲台上神采飞扬地讲解着PPT，学生在讲台下偷着玩手机。这样的场景几乎在每个学校都可以看到。如何将网络教育与传统教育相结合，发挥两者的优势，让学生爱上课堂，不再低頭玩手机，提高学生的学习积极性和主动性，地质制图教学模式的改革与创新显得尤为重要。

Mapgis地质制图，采用的方法是：课堂理论教学与上机练习并行，每一个环节的理论课结束后有相应的计算机上机实习操作。QQ在线平台提供相应的PPT课件、知识点视频与习题解答视频。学生独立完成一个项目，在遇到问题时，首先自动选择相关视频，反复观看，直至理解。实在不能解决的问题再线上问教师，或要求远程协助，这样不仅节约了师生的时间，更增强了学生学习的成就感，提高了学生的学习兴趣[1]。

一、电子教室系统网络教学管理软件进课堂

计算机地质制图课程是一门实践性很强的课程，课程都在机房上，机房内有70余台台式电脑，座位比较零散，且座位前有台式机显示器阻挡教师视线，学生比较容易在下面玩手机、看小说、睡觉等。针对这种情况，我们在机房安装了极域电子教室系统，该系统是应用于台式机房的多媒体网络课堂教学管理软件。该系统主要有以下功能：首先可以很方便地对学生进行课堂管理，课前可以很方便地点名和签到，监督学生的上课出勤情况，不用传统地一个个点名浪费时间;二是不仅能够进行屏幕广播，保证教师讲台教师机和70多台学生机内容同步，而且还能锁住学生屏幕，使想开小差的学生不得进行其他操作，教师可以不定时地查看学生机的桌面界面，检查是否有不在学习状态的学生，并随时给予警示;三是可以全面协助教师开展高效的课堂互动教学，可以随时下发学习资料给学生，可以随时提问，随时抽查，听不懂的学生可以举手（屏幕显示），可以有针对性地加强某些薄弱环节的教学。

数字媒体时代，知识的更新换代非常快，为了上好每一堂课，仅仅是依靠电子网络系统对学生进行监督是不够的。如何提高学生的学习积极性，变被动课堂为主动课堂，吸引学生的眼球，这才是我们教育工作者要思考的主要问题。为了减少上课时的低头族，教师讲课中一定要坚持新、奇、实用三大原则[2]。首先我们一定要保证知识的时时更新，增强知识的趣味性，这样才可以更好地提高学生的学习兴趣。教学内容不照本宣科，一定要结合自己的科研项目， 有自己的亲身体会，碰到什么样的问题、采用什么样的解决方法以及解决的过程是什么。这种现身说法的说服力很强，让学生若身临其境，充满新鲜感和吸引力，能主动地去学习和接受知识。课本教材的知识更新比较慢，有时甚至十几年没有大的改变，而社会的发展日新月异，网络平台、MOOC课堂、科研论坛等给我们提供了大量的新的理论知识和学习的场所，一定要把学到的新知识应用到课堂中，让学生学习到比较前沿的科学知识，以此来武装他们的头脑。

奇就是要求用多种教学方法、教学手段，打破传统观念，把网络教学与视频教学引入课堂，适当地插入一些小视频，或者解屏几分钟，让学生上网查询论坛中解决问题的方法、自己动手操作，熟悉一些界面和操作等。三是我们要保证知识的实用性，这是一个非常现实的问题，学到的东西有用，能够在现实生活中实实在在地应用，能够把理论知识变为看得见摸得着的实物，这样就很容易调动起学生的学习主动性。制图软件学习恰恰能满足这方面的需要。我们可以通过学习软件，将一幅光栅文件通过执行一系列的界面操作，制作成一幅点线面俱全的图形文件，可以作为报告、论文的插图或者作为一个主要的图件展示给其他人看。这种从素材到成果图的制作过程可以极大地满足学生的成就感和自信心，对提高学生的学习兴趣和自主学习能力，培养创新人才具有重要的意义。

二、制图QQ群作为教学辅助手段进课堂

学习是一个日积月累、厚积薄发的过程，随着社会的高速发展，知识的更新换代也是日新月异，要保证与时代同步而不被抛弃，就应该经常更新知识，以保持知识的时代性。地质制图QQ群是网络时代传递知识和讨论问题的一个很好的平台。每一届上地质制图课程的学生都会建立一个群，主要用来上传下载课件、习题、视频、讨论以及分享各种前沿知识及相应的链接。

传统教学的教学目标以传授知识为主，教学方式以教师讲授为主，教学受时空限制，展现的信息量小，学生学习的被动性较大。而计算机地质制图是一门应用性很强的课程，除传统的地图学理论知识、原理外，还有软件应用上机操作部分，这部分内容多，光各种学习界面就让很多人不知所措，无法将所学的理论与实践应用结合起来。创建QQ群，把每章节的课件、作业、视频及时放到群共享文件夹中，实现教学资源共享，学生可根据自己的需要随时下载，提前预习要学习的内容，可以针对学习过程中的疑难问题在课间进行提问，也可以在QQ群中线上提问[4]、留言、大家一起讨论，直到弄明白为止。在计算机操作过程中，每个人的计算机版本不同、操作系统可能存在差异，安装的软件也存在一些差别，因此每个人碰到的问题也各不相同，这就导致在实践环节中，经常有学生提问，多次操作都不能得到最终结果，请求教师帮助。在这种情况下，可以启用远程协助，请求教师遥控他的电脑进行操作，找到问题所在。这样碰到问题、解决问题，不仅可以有效地延伸课堂，拓展教学时空，还可以培养学生解决问题的成就感，提高学生的学习兴趣。QQ教学作为辅助教学手段，可以提高教学质量，及时解答学生在学习过程中遇到的问题，且答疑不受时间和地点的限制，学生有问题就能得到及时解决，这对提高学生的学习兴趣和自主学习能力，培养创新人才具有重要的意义。

三、计算机视频课程进课堂

传统教学方式以PPT课堂讲授为主，而软件学习是实践性很强的过程，既要理论联系实际，又要很强的动手能力，特别是一些细节上的操作，一个步骤没掌握，下面的任务可能就执行不下去。为了方便学生更好地学习，在碰到问题的时候能随时解决，对关键性实践环节模块进行视频制作是非常必要的。使用视频教学向学生开展计算机制图教学，将计算机辅助技术融入传统课堂教学，能增强学生学习的主动性，有效地提高教学质量。

计算机地质制图课程分为理论和实践两部分，课程改革主要是针对实践部分进行教学短视频的制作工作。整个实践部分包括以下主要内容：软件安装、参数设置及界面认识、图形旋转水平、标准图框生成、图形镶嵌配准、图形点、线输入、图形拓扑、图形裁剪、误差校正、投影变换、用户文件投影变换等内容。课程视频建设以制图课程各模块的主要内容为研究对象，依托Mapgis软件平台，利用视频制作软件录制语音视频，录制后进行剪辑、声音去噪等处理后转存成为MP4等计算机可播放的格式。

未来的课堂应该以学生为中心，把学习的主动权交给学生，现在倡导的MOOC课堂、翻转课堂，都是提倡学生是学习的主体，提倡“先学后教”，由学生发现问题，提出需求，教师再给予适当地引导和帮助。“互联网+”时代[5]，可以通过多种形式将传统课堂和网络课堂教学中的优势有机地结合起来，视频教学，可以借助丰富的色彩和直观的图像及具有同步性的解说声音，将软件制作图形的目的、主要内容、操作步骤、细节完美地呈现，展示过程，直观易理解，成果图件美观、明了，很容易满足学生的成就感。在实验课堂教学中，培养的是学生动手操作的能力，培养的是学生理论与实际相结合的能力，让学生用学习到的理论知识指导实践，达到学以致用的目的。

通过录制和下发短教学视频，首先学生可以课前预习，对自己有疑难的问题可以第一时间反馈给教师;其次是可以更好地指导学生课外学习，达到课内课外一个样、线上线下一个样;再次是可以让学生在自己空闲的时间段学习该门专业课，而不用限制在上课时间段内。这可以让学生很好地将地质理论知识与实践相结合，真正提高动手实践能力，为毕业论文、毕业设计的完成打好基础，也为毕业后快速步入工作岗位奠定基础。

因此，每一个小视频的制作都应该目的任务明确，逻辑思路清晰，步骤方法简洁、明了， 明确每一环节的目的是要干什么、为什么要这么做、怎么样解决这样的问题。应针对每一重要环节开展精细化讲解，让学生每一步都了解该环节的必要性，不仅要知其然，还要知其所以然。这样学生才会在以后碰到类似问题时能灵活应用，不会束手无策，这对培养学生的创新性和创造性思维能力有很重要的现实意义。

软件学习视频制作最重要的一点就是实用性。视频制作就是为了方便学生快速地学会利用计算机制图软件制作地质学方面的图件，所以主题应该围绕地质图方面的素材，如剖面图、平面地质图、综合地层柱状图等。制作视频的过程也是围绕每一个小视频的目的、任务、如何制作、方法步骤等环节一一展开;理论与实际操作相结合，每一步都详细讲解，突出主题;视频制作过程中背景配轻音乐，教师声音要清晰、语速流畅、声音与视频操作同步，这样才能制作出高品质的视频。只有高质量的视频，学生在课外拓展学习过程中才会有兴趣，才会自发地去学习，这样才能让学生在学习进程中不断培养兴趣。学生通过自己的探索去发现、获得知识，这远比通过教师的讲授而了解知识要理解得深刻。

四、结束语

数字化时代的到来，改变了学生的学习方式，也给教育教学带来了新的挑战。教师不再是像以前那样站在讲台上讲解PPT，学生也不再是被动地听讲。如何将网络教育与传统教育相结合，发挥出两者的优势，让学生爱上课堂，能够在课堂上主动学习，积极与教师互动这是我们应该思考的问题。将互联网与视频教学引入课堂，充分利用网络资源平台，拓展教學内容、教学资源、教学工具与教学手段，不仅能改善教学质量，打破课堂教学的空间与时间的束缚，让课堂教学不再局限于课堂45分钟，不再局限于教室，师生在课堂内外均可开展讨论、咨询、教学互动等活动，学生在线上线下学习、预习、复习，在学习中梳理出薄弱环节，找出问题所在，有针对地解决问题。借助视频教学富有色彩的图像及具有同步性的声音，将软件操作步骤、细节完美地呈现，展示过程，直观易理解，能优化教学效果，更容易调动学生的学习积极性和主动性，培养学生的动手能力和创造性，培养学生利用现代工具分析和解决实际问题的能力。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 王晓菲，穆浩志，薛立军，牛兴华，等，慕课理念下“互联网+”的工程制图课程教学改革思考 [J]. 图学学报，2018（3）：605-609.

[2] 周亮，谢习华.互联网时代工程图学教学模式创新探讨[J].大学教育，2018（1）：47-49.

[3] 侯爽.比较视野下计算机通识课程微视频制作研究 [J]. 电脑知识与技术 ，2016（30）：97-99.

[4] 张宗波，王珉，吴宝贵，刘广斗.“线上+线下融合式”工程图学课程建设与教学实践 [J]. 图学学报，2016（5）：718-725.

[5] 陈静，井思媛.“互联网+”时代“工程制图”课程的翻转教学初探[J].科教文汇，2015（32）：51-53.

[责任编辑：陈 明]