“工作流”职业能力培养创新教学体系探索

张鹏飞　贾洋

摘 要：本研究针对遥感数字图像处理课程当前存在的三个问题，从以学生发展为中心的理念出发，设定了三大目标，重构了三大学习主题，采用线上线下相结合的教学模式，结合行业需求从课前、课中、课后三个方面开展课程教学，并采用综合评价的方式，构建了“工作流”职业能力培养创新教学体系，为同类课程的教学改革提供了参考。

关键词：“工作流”；职业能力；创新教学体系

随着地理信息及遥感技术的不断发展与进步，其在环境保护、灾害监测和国防建设等领域的应用也越来越广泛。2020年河南省教育厅等三部门联合出台的《关于本科高校学科专业结构优化调整的指导意见》所涉及的重点布局中，支撑服务黄河流域生态保护与高质量发展、智能农业、生态保护与修复、现代交通、现代服务业、数字经济等发展方向的产业，均与地理信息科学专业息息相关。因此，相关产业迫切需要更多系统掌握遥感理论、熟练处理遥感图像和应用的人才。

地理信息科学与区域发展密切相关，属于社会需求大、专业人才紧缺的应用型专业。随着多学科交叉应用的推进，社会对地理信息及遥感数据处理和分析作业人员的需求与日俱增，对他们的素质要求也不断提升。地理信息科学专业培养学生的理学基础知识，帮助学生掌握地理信息系统、遥感原理、数据库原理、地图制图学、自然地理学等基础理论，让他们具备地理信息系统、全球定位系统和遥感的集成应用及相关信息的处理和分析能力。学生结合四年所学知识，可在城市、资源、环境、交通、人口、土地、房地产、基础设施和规划管理等领域从事地理信息系统开发及管理工作。

作为地理信息科学的专业核心课程，遥感数字图像处理课程注重引导学生从遥感基础知识理论学习向遥感应用实践过渡。然而，在当前的遥感数字图像处理课程教学中，教师往往依托固有教材，注重理论知识讲授，忽视对学生职业能力的培养，德育融入不够或思政教育融入效果较差，导致学生毕业后具备的能力无法充分满足用人单位对地理信息科学人才的需求。因此，针对遥感数字图像处理课程的创新势在必行。

一、遥感数字图像处理教学存在的问题

遥感数字图像处理作为地理信息科学专业的核心课程，是引导学生从学到做的实践性课程，但在教学过程中仍然存在以下问题。

（一）学生学习死记硬背，较难理解和掌握理论知识，缺乏课堂参与感；实际操作无法与理论知识有机融合，动手能力差，操作时无从下手。

（二）教师以讲授为主，忽略对学生职业能力的培养，教学成效差。在线下课堂教学中，学生听讲、阅读等被动学习环节占比较大，教师引导学生分组讨论、实操演练、实践应用等主动学习环节占比较小。

（三）在课程教学中，德育融入不够或思政教育融入效果较差，学生得到的价值引领不足，教书育人的目标达成度较低。

面对当前人工智能与大数据的发展洪流，如何开展遥感数字图像处理课程创新教学改革，以进一步适应新时代对专业人才的需求，体现以学生发展为中心的理念，是亟待解决的问题。

二、遥感数字图像处理课程教学的创新举措

遥感数字图像处理课程教学创新，以落实立德树人根本任务和OBE（Outcome Based Education）理念为指导，引入ISD（Instructional System Design）教学系统化模型，以学生发展为中心，以培养学生高阶思维能力为目标，以培养学生未来发展所需技能为导向，以信息技术为支撑，以岗位需要和职业标准为依据，围绕思想引领、知识传授、能力提升“三位一体”的课程建设，结合模块化实践教学，重构理论知识，线上教学引导学生自主学习，线下教学组织学生互动交流，以过程性评价结合多元评价为手段，引导学生达成目标，构建基于“工作流”的学生职业能力培养教学模式。同时，联合企业工程师将课程内容体系的深度与广度同行业人才需求进行分析研究，融理论知识讲授与职业能力培养于一体，从而培养学生的思维能力和动手能力。

（一）结合学情分析，设定创新目标

在遥感数字图像处理课程开课前，学生已经学习了遥感导论、自然地理学及地图学等基础课程，具备了一定的理论基础以支撑课程教学创新的实施。课题组从知识目标、技能目标、素质目标三个方面对学生进行访谈调研，并将学情划分为有利学情和不利学情两个维度。

由访谈调研结果分析可知，学生的知识、技能、素质三个方面未能有机融合，其解决复杂问题的综合能力和高阶思维尚未成型，无法解决具有一定复杂性的项目，更谈不上具备创新与批判性思维。因此，遥感数字图像处理课程急需将社会主义核心价值观融入教学全过程，全面落实立德树人根本任务。以学生发展为中心的“工作流”职业能力培养教学体系，从目标、内容、模式、过程、评价五个维度进行创新，培养学生未来发展所需的职业能力，引导学生开展自主学习，从而有效解决遥感数字图像处理课程教学中出现的问题。

结合学情分析，遥感数字图像处理课程教学创新，从以学生发展为中心的理念出发，以“工作流”职业能力培养创新为基础，首先对学习目标进行优化。结合课程内容，新设定的学习目标以“工作流”思维为主线，培养学生形成系统思维，以学科前沿与创新思维为引领，引导学生提升素养，为其毕业后的职业发展奠定良好基础。新设定的学习目标如下：熟练掌握遥感数字图像处理不同应用方向基本“工作流”，根据情况选取遥感影像及分析处理，培养学生的创新能力和批判性能力（高阶性、创新性）；能够将理论紧密联系实际，掌握解决问题的方法，可以从多个视角对遥感数字图像处理进行分析、评价、权衡、优化、决策（挑战度、创新型）；将爱国情怀、职业道德、专业自信和环保意识与学生的职业理想相结合，引导学生树立正确的“三观”，培养学生的理想信念和仁爱之心。

（二）创新主题研究，重构教学内容

结合新设定的学习目标，以学生发展为中心的遥感数字图像处理课程教学创新，结合“工作流”设定教学内容，重构后的学习主题及时、准确地融入相對应的思政教育元素。比如，在涉及自然信息的技术难度较小、数据范围较大的黄河流域植被评估内容中，融入“绿水青山就是金山银山”的发展理念；在涉及人文信息的技术难度适中、数据范围适中的河南省城镇化发展评估内容中，融入爱家乡、爱祖国的理念；在涉及自然人文综合信息的技术难度较大、数据范围较小的许昌市土地利用时空分析内容中，融入职业道德及专业自信的培养。同时，在信息数据的提取过程中，课题组根据不同的教学内容选取不同的数据，逐步提升技术难度，实现三个学习主题覆盖课程的全部知识点。课程设计把社会主义核心价值观融入教学环节，有效发挥专业特色，实现隐性育人。课程内容的设定注重将经典基础理论与前沿成果、实际案例相结合，突出实践性。

（三）创新教学模式，注重“两性一度”

确立目标及内容后的遥感数字图像处理课程教学创新，以“两性一度”为标准改革传统课堂教学，采用线上线下相结合的混合式教学模式。线上以自主、协作式学习为主，兼顾预习、复习，以满足基础知识线上教学需要。線下重塑教学结构及内容，全程体现引导性。教师在线上发布限定时间的主题学习任务，并向学有余力的学生布置扩展学习内容，让其预习完成主题“工作流”分析。在线下课堂教学过程中，抛出主题问题，创设主题情境，提高学生的综合分析能力，将教学重难点和课前任务融入课堂教学中，为学生营造一个循序渐进的“工作流”任务思考过程。同时，教师设置学习任务时注重“两性一度”，深挖学习任务背后的文化底蕴，在潜移默化中厚植学生的家国情怀。此外，教师将学习从课内延伸至课外，建立课内外互补双通道，通过新媒体渠道整合实际案例和科研成果，提升理论知识的广度与高度，满足学生的专业学习及未来发展需要。

（四）创新教学过程，培养“工作流”思维

结合混合式教学模式，遥感数字图像处理课程教学创新将学生分为三人一组进行教学，强化师生、生生互动。教学过程具体包括以下三个部分。课前，教师向学生发布主题内容，小组成员对相关知识点进行自主学习并自行进行主题分析。分析内容要结合实际项目实施的“工作流”进行，包括需求分析、数据获取、数据处理、结果分析、成果提交五部分，并对主题实践任务进行分工。课中，学生先讨论及处理数据，以小组为单位提交主题分析报告，由小组代表汇报分析成果及相关知识点的学习成果，其他小组成员补充或提问。在这个过程中，小组要统一主题任务并进行实践。小组完成主题实践任务后，汇报实践成果及心得体会。教师全程引导，其他学生参与讨论，并邀请行业工程师做出评价。课后，小组对主题任务完成情况进行总结，并结合相关知识点进一步学习，对“工作流”优化改进。整个教学过程可以使学生在完成主题任务的过程中，培养解决问题的“工作流”思维，从而满足职业能力要求。

（五）创新综合评价，建立“以评优学”机制

遥感数字图像处理课程教学创新使用综合评价方式，进一步调动学生的积极主动性。综合评价包括主题完成情况和期末成绩，其中主题完成情况占60%，期末成绩占40%。在主题完成情况中，三个主题各占20%。期末成绩为上机综合考试成绩。

三、遥感数字图像处理课程教学创新成效

遥感数字图像处理课程教学创新构建了“工作流”职业能力培养教学体系，教学内容的重构、教学方法的创新以及教学评价的改革使课程理论与实践相结合，教学内容相较之前更具深度及广度。高质量的线上线下教学资源，有效调动了学生学习的积极性，促进了教学过程的开展和教学目标的达成。遥感数字图像处理课程教学创新后具有较强的辐射引领作用，可以有效推动同类课程的教学改革。

创新实践成果方面，遥感数字图像处理课程教学创新逐步在2016—2019级地理信息科学专业学生的授课中开展，创新效果较为显著。教学目标的优化使学生具备的职业能力与行业需求高度契合，充分体现了以学生发展为中心的理念，并具备高阶性、创新性、挑战度的特征。教学内容的创新以落实立德树人根本任务为遵循，探索课程思政新模式，准确把握学生的思想动态，从学生角度出发，将社会热点、国际国内形势融入思政教育内容，从而培养德智体美劳全面发展的复合型人才。课程教学过程使用实际项目帮助学生理解知识并学会应用，更加符合“两性一度”标准。课程教学体系培养了学生的“工作流”意识、职业自信心、专业自豪感、集体意识和团队合作精神。学生积极参加科研训练等实践活动，明确了职业发展方向。

遥感数字图像处理课程教学创新针对当前课程教学中出现的问题，设立了三大目标，重构了三大学习主题，采用线上线下相结合的教学模式，从课前、课中、课后三个方面形成了基于“工作流”职业能力培养的教学体系。创新改革后的教学体系综合培养学生的自主学习能力、综合分析能力和项目实施能力，有效提高了学生的实践能力，达到理论学习、实践技能及项目实施一体化。随着课程教学创新的进一步推进，遥感数字图像处理课程将结合“工作流”模式向多样化方向发展，后期会建立课程主题库，引导学生完成同类型、不同主题的项目，为学生熟练掌握行业综合技能、开阔视野打下良好的基础。

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[6]邓敏，陈杰，刘慧敏.中南大学地理信息科学专业建设的探索与实践[J].测绘通报，2021（7）.

责编：初 心

基金项目：河南省高等学校重点科研项目计划（编号：20A790022）；2022年度许昌学院科研基金（编号：2022YB030）；许昌学院教育教学改革研究与实践项目（编号：XCU2021-YB-028）

作者简介：张鹏飞（1987— ），男，许昌学院城市与环境学院讲师，研究方向为遥感数字图像处理教学、定量遥感与数据挖掘；贾洋（1988— ），男，四川省公路规划勘察设计研究院有限公司高级工程师，研究方向为交通3S空间信息技术。