“數字地球”時代地質制圖教學課程改革與研究

肖愛芳　黎敦朋　謝其鋒

[摘 要]隨著計算機技術、網絡技術的高速發(fā)展，數字地球、數字中國、數字礦山的提出，全球信息化已是一種必然的趨勢。數字地圖已成為地質資料成果發(fā)展的趨勢，各種計算機應用制圖軟件應運而生。計算機地質制圖是一門實踐性很強的課程，傳統(tǒng)的多媒體教學模式在軟件學習中有很大的局限性，在教學中適當地利用互聯(lián)網+視頻教學，不僅能改善教學質量，打破課堂教學的空間與時間的束縛，讓課堂教學不再局限于課堂45分鐘，不再局限于教室，在課堂內外均可開展討論、咨詢、教學互動等活動，更能優(yōu)化教學效果，這有利于教學成果的互動與加強，培養(yǎng)學生利用現(xiàn)代工具分析和解決實際問題的能力。

[關鍵詞]數字地圖;計算機;視頻教學;地質制圖

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）07-0053-03

數字地球是1998年由美國前副總統(tǒng)戈爾提出的一個與GIS、網絡、虛擬現(xiàn)實等高新技術密切相關的概念。其核心內容是全球信息數字化，獲取數字地圖。在計算機和網絡高速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的手工地質制圖方法已逐漸被取代，掌上電腦、野外GPS等無紙化辦公工具已成為地質行業(yè)未來發(fā)展的趨勢。地質專業(yè)的制圖軟件也越來越多，像國外的ARCGIS、AutoCAD，國內的以中國地質大學開發(fā)的Mapgis軟件為代表，這些軟件都是非常優(yōu)秀的應用類軟件。特別是中國地質調查局2000年研發(fā)的數字填圖桌面系統(tǒng)的應用，野外采用掌上電腦進行地質填圖，并在此基礎上編制數字地質圖，實現(xiàn)了從手工制圖到計算機編圖的飛躍。 地質圖件是資源勘查與研究成果的主要載體。資源勘查、開發(fā)以及地球科學領域各專業(yè)的工作過程，從本質上說是地質信息的獲取、處理、解釋和應用的過程。

地質制圖課程是資源勘查工程專業(yè)的專業(yè)基礎課，是在學生已學過計算機基礎課程和專業(yè)基礎課的基礎上開設的專業(yè)課。本門課程，旨在培養(yǎng)學生掌握計算機地質制圖的基本理論與方法，掌握Mapgis軟件的主要功能，了解不同地質制圖軟件的數據類型，掌握各類地質制圖軟件之間圖形格式的轉換。通過課程實習，培養(yǎng)學生熟練利用Mapgis軟件設計與解決資源勘查工程專業(yè)領域實際問題的能力，培養(yǎng)學生利用現(xiàn)代工具分析和解決實際問題的能力。

數字化時代的到來，改變了學生的學習方式，也給教育教學帶來了新的挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)課堂中，教師在講臺上神采飛揚地講解著PPT，學生在講臺下偷著玩手機。這樣的場景幾乎在每個學校都可以看到。如何將網絡教育與傳統(tǒng)教育相結合，發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，讓學生愛上課堂，不再低頭玩手機，提高學生的學習積極性和主動性，地質制圖教學模式的改革與創(chuàng)新顯得尤為重要。

Mapgis地質制圖，采用的方法是：課堂理論教學與上機練習并行，每一個環(huán)節(jié)的理論課結束后有相應的計算機上機實習操作。QQ在線平臺提供相應的PPT課件、知識點視頻與習題解答視頻。學生獨立完成一個項目，在遇到問題時，首先自動選擇相關視頻，反復觀看，直至理解。實在不能解決的問題再線上問教師，或要求遠程協(xié)助，這樣不僅節(jié)約了師生的時間，更增強了學生學習的成就感，提高了學生的學習興趣[1]。

一、電子教室系統(tǒng)網絡教學管理軟件進課堂

計算機地質制圖課程是一門實踐性很強的課程，課程都在機房上，機房內有70余臺臺式電腦，座位比較零散，且座位前有臺式機顯示器阻擋教師視線，學生比較容易在下面玩手機、看小說、睡覺等。針對這種情況，我們在機房安裝了極域電子教室系統(tǒng)，該系統(tǒng)是應用于臺式機房的多媒體網絡課堂教學管理軟件。該系統(tǒng)主要有以下功能：首先可以很方便地對學生進行課堂管理，課前可以很方便地點名和簽到，監(jiān)督學生的上課出勤情況，不用傳統(tǒng)地一個個點名浪費時間;二是不僅能夠進行屏幕廣播，保證教師講臺教師機和70多臺學生機內容同步，而且還能鎖住學生屏幕，使想開小差的學生不得進行其他操作，教師可以不定時地查看學生機的桌面界面，檢查是否有不在學習狀態(tài)的學生，并隨時給予警示;三是可以全面協(xié)助教師開展高效的課堂互動教學，可以隨時下發(fā)學習資料給學生，可以隨時提問，隨時抽查，聽不懂的學生可以舉手（屏幕顯示），可以有針對性地加強某些薄弱環(huán)節(jié)的教學。

數字媒體時代，知識的更新?lián)Q代非?？?，為了上好每一堂課，僅僅是依靠電子網絡系統(tǒng)對學生進行監(jiān)督是不夠的。如何提高學生的學習積極性，變被動課堂為主動課堂，吸引學生的眼球，這才是我們教育工作者要思考的主要問題。為了減少上課時的低頭族，教師講課中一定要堅持新、奇、實用三大原則[2]。首先我們一定要保證知識的時時更新，增強知識的趣味性，這樣才可以更好地提高學生的學習興趣。教學內容不照本宣科，一定要結合自己的科研項目， 有自己的親身體會，碰到什么樣的問題、采用什么樣的解決方法以及解決的過程是什么。這種現(xiàn)身說法的說服力很強，讓學生若身臨其境，充滿新鮮感和吸引力，能主動地去學習和接受知識。課本教材的知識更新比較慢，有時甚至十幾年沒有大的改變，而社會的發(fā)展日新月異，網絡平臺、MOOC課堂、科研論壇等給我們提供了大量的新的理論知識和學習的場所，一定要把學到的新知識應用到課堂中，讓學生學習到比較前沿的科學知識，以此來武裝他們的頭腦。

奇就是要求用多種教學方法、教學手段，打破傳統(tǒng)觀念，把網絡教學與視頻教學引入課堂，適當地插入一些小視頻，或者解屏幾分鐘，讓學生上網查詢論壇中解決問題的方法、自己動手操作，熟悉一些界面和操作等。三是我們要保證知識的實用性，這是一個非?，F(xiàn)實的問題，學到的東西有用，能夠在現(xiàn)實生活中實實在在地應用，能夠把理論知識變?yōu)榭吹靡娒弥膶嵨铮@樣就很容易調動起學生的學習主動性。制圖軟件學習恰恰能滿足這方面的需要。我們可以通過學習軟件，將一幅光柵文件通過執(zhí)行一系列的界面操作，制作成一幅點線面俱全的圖形文件，可以作為報告、論文的插圖或者作為一個主要的圖件展示給其他人看。這種從素材到成果圖的制作過程可以極大地滿足學生的成就感和自信心，對提高學生的學習興趣和自主學習能力，培養(yǎng)創(chuàng)新人才具有重要的意義。

二、制圖QQ群作為教學輔助手段進課堂

學習是一個日積月累、厚積薄發(fā)的過程，隨著社會的高速發(fā)展，知識的更新?lián)Q代也是日新月異，要保證與時代同步而不被拋棄，就應該經常更新知識，以保持知識的時代性。地質制圖QQ群是網絡時代傳遞知識和討論問題的一個很好的平臺。每一屆上地質制圖課程的學生都會建立一個群，主要用來上傳下載課件、習題、視頻、討論以及分享各種前沿知識及相應的鏈接。

傳統(tǒng)教學的教學目標以傳授知識為主，教學方式以教師講授為主，教學受時空限制，展現(xiàn)的信息量小，學生學習的被動性較大。而計算機地質制圖是一門應用性很強的課程，除傳統(tǒng)的地圖學理論知識、原理外，還有軟件應用上機操作部分，這部分內容多，光各種學習界面就讓很多人不知所措，無法將所學的理論與實踐應用結合起來。創(chuàng)建QQ群，把每章節(jié)的課件、作業(yè)、視頻及時放到群共享文件夾中，實現(xiàn)教學資源共享，學生可根據自己的需要隨時下載，提前預習要學習的內容，可以針對學習過程中的疑難問題在課間進行提問，也可以在QQ群中線上提問[4]、留言、大家一起討論，直到弄明白為止。在計算機操作過程中，每個人的計算機版本不同、操作系統(tǒng)可能存在差異，安裝的軟件也存在一些差別，因此每個人碰到的問題也各不相同，這就導致在實踐環(huán)節(jié)中，經常有學生提問，多次操作都不能得到最終結果，請求教師幫助。在這種情況下，可以啟用遠程協(xié)助，請求教師遙控他的電腦進行操作，找到問題所在。這樣碰到問題、解決問題，不僅可以有效地延伸課堂，拓展教學時空，還可以培養(yǎng)學生解決問題的成就感，提高學生的學習興趣。QQ教學作為輔助教學手段，可以提高教學質量，及時解答學生在學習過程中遇到的問題，且答疑不受時間和地點的限制，學生有問題就能得到及時解決，這對提高學生的學習興趣和自主學習能力，培養(yǎng)創(chuàng)新人才具有重要的意義。

三、計算機視頻課程進課堂

傳統(tǒng)教學方式以PPT課堂講授為主，而軟件學習是實踐性很強的過程，既要理論聯(lián)系實際，又要很強的動手能力，特別是一些細節(jié)上的操作，一個步驟沒掌握，下面的任務可能就執(zhí)行不下去。為了方便學生更好地學習，在碰到問題的時候能隨時解決，對關鍵性實踐環(huán)節(jié)模塊進行視頻制作是非常必要的。使用視頻教學向學生開展計算機制圖教學，將計算機輔助技術融入傳統(tǒng)課堂教學，能增強學生學習的主動性，有效地提高教學質量。

計算機地質制圖課程分為理論和實踐兩部分，課程改革主要是針對實踐部分進行教學短視頻的制作工作。整個實踐部分包括以下主要內容：軟件安裝、參數設置及界面認識、圖形旋轉水平、標準圖框生成、圖形鑲嵌配準、圖形點、線輸入、圖形拓撲、圖形裁剪、誤差校正、投影變換、用戶文件投影變換等內容。課程視頻建設以制圖課程各模塊的主要內容為研究對象，依托Mapgis軟件平臺，利用視頻制作軟件錄制語音視頻，錄制后進行剪輯、聲音去噪等處理后轉存成為MP4等計算機可播放的格式。

未來的課堂應該以學生為中心，把學習的主動權交給學生，現(xiàn)在倡導的MOOC課堂、翻轉課堂，都是提倡學生是學習的主體，提倡“先學后教”，由學生發(fā)現(xiàn)問題，提出需求，教師再給予適當地引導和幫助。“互聯(lián)網+”時代[5]，可以通過多種形式將傳統(tǒng)課堂和網絡課堂教學中的優(yōu)勢有機地結合起來，視頻教學，可以借助豐富的色彩和直觀的圖像及具有同步性的解說聲音，將軟件制作圖形的目的、主要內容、操作步驟、細節(jié)完美地呈現(xiàn)，展示過程，直觀易理解，成果圖件美觀、明了，很容易滿足學生的成就感。在實驗課堂教學中，培養(yǎng)的是學生動手操作的能力，培養(yǎng)的是學生理論與實際相結合的能力，讓學生用學習到的理論知識指導實踐，達到學以致用的目的。

通過錄制和下發(fā)短教學視頻，首先學生可以課前預習，對自己有疑難的問題可以第一時間反饋給教師;其次是可以更好地指導學生課外學習，達到課內課外一個樣、線上線下一個樣;再次是可以讓學生在自己空閑的時間段學習該門專業(yè)課，而不用限制在上課時間段內。這可以讓學生很好地將地質理論知識與實踐相結合，真正提高動手實踐能力，為畢業(yè)論文、畢業(yè)設計的完成打好基礎，也為畢業(yè)后快速步入工作崗位奠定基礎。

因此，每一個小視頻的制作都應該目的任務明確，邏輯思路清晰，步驟方法簡潔、明了， 明確每一環(huán)節(jié)的目的是要干什么、為什么要這么做、怎么樣解決這樣的問題。應針對每一重要環(huán)節(jié)開展精細化講解，讓學生每一步都了解該環(huán)節(jié)的必要性，不僅要知其然，還要知其所以然。這樣學生才會在以后碰到類似問題時能靈活應用，不會束手無策，這對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性和創(chuàng)造性思維能力有很重要的現(xiàn)實意義。

軟件學習視頻制作最重要的一點就是實用性。視頻制作就是為了方便學生快速地學會利用計算機制圖軟件制作地質學方面的圖件，所以主題應該圍繞地質圖方面的素材，如剖面圖、平面地質圖、綜合地層柱狀圖等。制作視頻的過程也是圍繞每一個小視頻的目的、任務、如何制作、方法步驟等環(huán)節(jié)一一展開;理論與實際操作相結合，每一步都詳細講解，突出主題;視頻制作過程中背景配輕音樂，教師聲音要清晰、語速流暢、聲音與視頻操作同步，這樣才能制作出高品質的視頻。只有高質量的視頻，學生在課外拓展學習過程中才會有興趣，才會自發(fā)地去學習，這樣才能讓學生在學習進程中不斷培養(yǎng)興趣。學生通過自己的探索去發(fā)現(xiàn)、獲得知識，這遠比通過教師的講授而了解知識要理解得深刻。

四、結束語

數字化時代的到來，改變了學生的學習方式，也給教育教學帶來了新的挑戰(zhàn)。教師不再是像以前那樣站在講臺上講解PPT，學生也不再是被動地聽講。如何將網絡教育與傳統(tǒng)教育相結合，發(fā)揮出兩者的優(yōu)勢，讓學生愛上課堂，能夠在課堂上主動學習，積極與教師互動這是我們應該思考的問題。將互聯(lián)網與視頻教學引入課堂，充分利用網絡資源平臺，拓展教學內容、教學資源、教學工具與教學手段，不僅能改善教學質量，打破課堂教學的空間與時間的束縛，讓課堂教學不再局限于課堂45分鐘，不再局限于教室，師生在課堂內外均可開展討論、咨詢、教學互動等活動，學生在線上線下學習、預習、復習，在學習中梳理出薄弱環(huán)節(jié)，找出問題所在，有針對地解決問題。借助視頻教學富有色彩的圖像及具有同步性的聲音，將軟件操作步驟、細節(jié)完美地呈現(xiàn)，展示過程，直觀易理解，能優(yōu)化教學效果，更容易調動學生的學習積極性和主動性，培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)造性，培養(yǎng)學生利用現(xiàn)代工具分析和解決實際問題的能力。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 王曉菲，穆浩志，薛立軍，牛興華，等，慕課理念下“互聯(lián)網+”的工程制圖課程教學改革思考 [J]. 圖學學報，2018（3）：605-609.

[2] 周亮，謝習華.互聯(lián)網時代工程圖學教學模式創(chuàng)新探討[J].大學教育，2018（1）：47-49.

[3] 侯爽.比較視野下計算機通識課程微視頻制作研究 [J]. 電腦知識與技術 ，2016（30）：97-99.

[4] 張宗波，王珉，吳寶貴，劉廣斗.“線上+線下融合式”工程圖學課程建設與教學實踐 [J]. 圖學學報，2016（5）：718-725.

[5] 陳靜，井思媛.“互聯(lián)網+”時代“工程制圖”課程的翻轉教學初探[J].科教文匯，2015（32）：51-53.

[責任編輯：陳 明]