慕课和微课背景下的遥感课程翻转课堂教学模式改革

张智韬 杨江涛 李援农 崔晨风

摘要：慕课、微课和翻转课堂的出现，引发了对传统教学理念和教学模式新的变革。文章针对当前遥感课程教学中存在的问题，以慕课、微课和翻转课堂各自的特点为基础，构建遥感课程内容教学体系，设计基于慕课和微课背景下的遥感课程翻转课堂教学模式。这种模式不仅可以激发学生自主学习的积极性，还可以培养学生独立分析问题和解决问题的能力。

关键词：慕课;微课;翻转课堂;遥感;教学改革

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）44-0110-04

遥感是20世纪70年代发展起来的一种空间对地观测技术，现阶段，遥感技术已在农业、林业、气象、环境、水文地质等方面得到了广泛的应用[1，2]。随着遥感技术的快速发展，以及一些理论的不断完善和扩展，传统的教学模式已不能满足遥感课程的教学需要[3，4]。因此，改革与创新一直是遥感类课程教学研究的重点。近年来，随着互联网技术的快速发展，慕课和微课等新的教学技术日益成为高校主要研究的教学手段，在教学模式上，翻转课堂的进一步完善和发展，也逐渐得到大家的认可[5]。笔者认为，以慕课和微课为契机，并与翻转课堂相结合，创新教学模式，推动遥感类课程在理论和实践教学中的改革，可以有效弥补现实课堂教学的缺点，促进遥感课程教学方式的改变。

一、基于慕课和微课的翻转课堂

1.慕课、微课和翻转课堂的概念与特点。慕课又称MOOCs，即Massive（大规模的）、Open（开放的）、Online（在线的）、Courses（课程）4个词的首字母缩写，是一种大规模开放式的线上教学[6]。它的特点是借助互联网平台，将课堂讲授、课后练习、讨论答疑等环节完整地在网络上呈现，学生可以根据自己的基础和学习需要，选择自己需要的教学资源进行学习。但慕课的缺点是师生之间具有针对性的互动较少，且学习效果完全取决于学生对学习的积极性[7，8]。

微课（Micro-Course Online Video）是借助互联网平台，力求通过一段短小的视频，解决学生学习中的某个重点或难点知识，通常微课的视频时间只有几分钟左右。微课的特点是具有很强的指向性教学模式，着力解决学生在学习过程中存在的具体问题，满足了学生的个性化学习需求，提高了学习效率。但微课的信息量较小，而且内容相对零散，不利于大规模的系统性教学[9]。

翻转课堂（Flipped Classroom）就是將传统的先由教师在课堂讲授再到课后做作业的模式翻转过来，即先学后教模式。课前，学生根据课程进度，通过网络或查阅资料等方式自主学习，并完成作业;课堂上，教师通过引导、讨论及分析问题等方式，解决学生在学习过程中遇到的疑难问题[10]。翻转课堂的特点是有利于发挥学生的主观能动性和自学能力的培养。但翻转课堂的前提是要有满足不同层次学习者课前自主学习所需的大量学习资料[11]。

2.慕课和微课背景下翻转课堂模式的构建。从上述慕课、微课和翻转课堂的概念和特点来看，相对于目前的课堂教学模式，这些新的教学模式在教学理念、教学内容、教学方式及教学效果等方面，都具有非常明显的优势，但同时又各有不足之处[12]。打破慕课、微课和翻转课堂各模式的局限，使三者进行有机结合，形式优势互补，才能真正发挥各自的优势，提高教学质量。（1）慕课和微课是实现翻转课堂的前提。慕课和微课为翻转课堂的实施提供大量优质的学习资源，在课前，学习者通过慕课资源，可以非常系统地对知识进行自学，再通过微课资源对所学重点和难点知识进行加强和解决，最后将慕课和微课不能解决的问题通过梳理和整理后带到课堂上进行共同讨论，提高教学效率。（2）翻转课堂又给慕课和微课提出了新的发展方向。在课堂上，教师通过和学生的交流，梳理学生所提出的问题，并提出合理的解决方案，然后再深入研究所设置的视频内容，进一步完善慕课设置的系统性和微课对重点或难点知识解决的针对性。（3）实现三者的有机结合，构建一体化教学新模式。在慕课和微课基础上，开发共享资源的学习系统，同时有针对性地解决学生在学习过程中的重点和难点，并针对不同学生的学习基础，开展差异化和特色化的教学模式，还可以通过手机互联网功能，实现教师与学生在课前、课堂和课后的学习互动，有效提高高校信息化教学水平。

二、遥感课程教学改革的必要性

结合当前遥感课程的教学实际，主要存在以下几点问题[13]：（1）教学内容和教材的更新滞后于遥感技术的快速发展。随着遥感技术的不断进步，新的传感器、新的处理手段以及无人机遥感等技术已在各专业中得到应用，但现有的教学内容对遥感技术在各专业中的实际应用和学术前沿关注不够。（2）现有教学方法已不能有效调动学生对学习的积极性。现有教学方式只注重“教”而轻视了“学”，教课一言堂，互动少，学生缺乏学习兴趣，教学效果不佳。（3）遥感基本技能和实验环节薄弱。遥感课程是一门实践性很强的课程，但目前遥感课程学时的设置存在理论课时多、实践课时偏少的问题，使得学生对遥感数据处理的基本技能和应用得不到充分训练，学生所学的知识与实际应用难以衔接。

三、慕课和微课背景下遥感课程翻转课堂的内容体系构建

遥感课程包括理论教学和实验教学两个部分。按照翻转课堂的形式，以及课前、课堂和课后的不同任务设置，将全部知识碎片化成许多知识单元，并以慕课的形式，将这些知识点按一定的系统性和逻辑关系，制作成不同的视频模块，对一些知识的难点和重点内容，制作成不同的微课进行补充，构建成一套完整的遥感课程教学体系。

1.理论课程的教学设计。遥感课程理论部分的内容主要由遥感基础知识、遥感图像处理、遥感信息提取和综合应用4部分组成[14]。根据遥感课程特点和实际应用的需要，以遥感成像基本原理、传感器和遥感类型为基础，以遥感图像处理为主线，以遥感信息的提取和综合应用为中心，对课程内容进行梳理，将其分解为18个知识单元。表1为遥感理论课程的知识单元和视频长度。每个知识单元配置3—5个重点和难点解析微视频，每段微视频2—5分钟不等。同时预留开放式微视频上传功能，学生可以根据对本单元知识的理解自己制作微视频，并上传到共享平台，其他同学可以对视频进行观看、评价和打分。

2.实践课程的教学设计。遥感课程的实践教学内容由遥感数字图像处理软件的操作和遥感技术的基本应用两部分组成[15，16]。遥感软件以ERDAS和ENVI等为主要实习软件，结合遥感数据基本处理技术，将实践内容设置为12个知识单元。表2为遥感实践课程的知识单元、实验内容和视频长度。授课教师将制作好的实验视频放到慕课和微课平台上，学生通过在线观看和阅读实验指导书的方式进行自学和课前练习。在实验课上，教师只对关键步骤和操作技巧进行讲解，这样就可以使学生快速掌握实验方法、理解实验内容，提高操作技能。

3.慕课和微课背景下遥感翻转课堂教学模式设计。基于慕课和微课背景下的翻转课堂教学模式，由课前准备、课堂活动和课后复习3个部分组成。学生通过课前线上自主学习、课堂集中讨论、课后复习与思考等环节实现知识的内化与拓展。该教学模式的具体内容如图1所示。（1）课前准备是翻转课堂的最重要环节，教师不仅要根据课程体系设置教学内容，搜集与本章节内容相关的教学资料，对教学重点和难点进行解析，构建慕课和微课平台，还要对学生在线上的情况进行及时的总结和归纳，精心设计课堂学习和讨论的内容。学生则要观看微视频，进行自主学习，总结在学习过程中遇到的难点和疑点，准备课堂讨论的问题。在课堂准备过程中，教师应根据自己的经验和知识，针对不同知识单元采用不同的教学方法。同时，还要给学生在学习过程中留有想象和思考的空间，激发学生在学习过程中的积极性和主观能动性，起到强化学习的效果。（2）课堂活动主要任务是梳理课程内容，讲解学生在线上自学中遇到的重点和难点问题。在课堂活动中，应设置对学生课前准备的评价环节，教师可以通过提问或进行小测验等方式，及时了解学生对知识的掌握程度。同时，课堂活动可采用多种形式，例如教师可根据课程内容与学生进行“角色互换”，让学生对课程内容进行讲解和答疑，或采用学生分组讨论和分组提问的方式进行教学。这些方式不仅可以活跃课堂气氛，还可激发学生课前准备的积极性和成就感。（3）课后复习的主要任务是对课堂知识的加强和巩固。教师可根据本节课程内容，展示相关应用案例，让学生明白当天所学知识的用处，同时让学生进行线上交流和思考，培养学生对知识的应用意识。最后，教师根据学生在课前准备、课堂学习和课后复习等环节对本节内容教学过程和教学效果的反馈情况，不断调整和改进教學方法和内容。

四、结语

1.通过慕课与微课的有机结合，对传统的课堂教学模式进行翻转，实现由教师讲授为中心转变为学生自主学习为中心，不仅可以有效调动学生学习的积极性，提高课堂教学效率，还可以培养学生自主分析问题和解决问题的能力，这对于培养新型科技人才具有重要的意义。

2.基于慕课和微课背景下的遥感课程翻转课堂教学模式，可有效解决课程内容多、课时少的问题，打破线上教学和课堂教学的局限性，通过三者的优势互补和有机结合，使得有限的课堂教学效益最大化，实现教学资源的最优化。

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