“工作流”職業(yè)能力培養(yǎng)創(chuàng)新教學(xué)體系探索

張鵬飛　賈洋

摘 要：本研究針對(duì)遙感數(shù)字圖像處理課程當(dāng)前存在的三個(gè)問題，從以學(xué)生發(fā)展為中心的理念出發(fā)，設(shè)定了三大目標(biāo)，重構(gòu)了三大學(xué)習(xí)主題，采用線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式，結(jié)合行業(yè)需求從課前、課中、課后三個(gè)方面開展課程教學(xué)，并采用綜合評(píng)價(jià)的方式，構(gòu)建了“工作流”職業(yè)能力培養(yǎng)創(chuàng)新教學(xué)體系，為同類課程的教學(xué)改革提供了參考。

關(guān)鍵詞：“工作流”；職業(yè)能力；創(chuàng)新教學(xué)體系

隨著地理信息及遙感技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，其在環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)和國防建設(shè)等領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。2020年河南省教育廳等三部門聯(lián)合出臺(tái)的《關(guān)于本科高校學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整的指導(dǎo)意見》所涉及的重點(diǎn)布局中，支撐服務(wù)黃河流域生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展、智能農(nóng)業(yè)、生態(tài)保護(hù)與修復(fù)、現(xiàn)代交通、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)、數(shù)字經(jīng)濟(jì)等發(fā)展方向的產(chǎn)業(yè)，均與地理信息科學(xué)專業(yè)息息相關(guān)。因此，相關(guān)產(chǎn)業(yè)迫切需要更多系統(tǒng)掌握遙感理論、熟練處理遙感圖像和應(yīng)用的人才。

地理信息科學(xué)與區(qū)域發(fā)展密切相關(guān)，屬于社會(huì)需求大、專業(yè)人才緊缺的應(yīng)用型專業(yè)。隨著多學(xué)科交叉應(yīng)用的推進(jìn)，社會(huì)對(duì)地理信息及遙感數(shù)據(jù)處理和分析作業(yè)人員的需求與日俱增，對(duì)他們的素質(zhì)要求也不斷提升。地理信息科學(xué)專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生的理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，幫助學(xué)生掌握地理信息系統(tǒng)、遙感原理、數(shù)據(jù)庫原理、地圖制圖學(xué)、自然地理學(xué)等基礎(chǔ)理論，讓他們具備地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)和遙感的集成應(yīng)用及相關(guān)信息的處理和分析能力。學(xué)生結(jié)合四年所學(xué)知識(shí)，可在城市、資源、環(huán)境、交通、人口、土地、房地產(chǎn)、基礎(chǔ)設(shè)施和規(guī)劃管理等領(lǐng)域從事地理信息系統(tǒng)開發(fā)及管理工作。

作為地理信息科學(xué)的專業(yè)核心課程，遙感數(shù)字圖像處理課程注重引導(dǎo)學(xué)生從遙感基礎(chǔ)知識(shí)理論學(xué)習(xí)向遙感應(yīng)用實(shí)踐過渡。然而，在當(dāng)前的遙感數(shù)字圖像處理課程教學(xué)中，教師往往依托固有教材，注重理論知識(shí)講授，忽視對(duì)學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)，德育融入不夠或思政教育融入效果較差，導(dǎo)致學(xué)生畢業(yè)后具備的能力無法充分滿足用人單位對(duì)地理信息科學(xué)人才的需求。因此，針對(duì)遙感數(shù)字圖像處理課程的創(chuàng)新勢(shì)在必行。

一、遙感數(shù)字圖像處理教學(xué)存在的問題

遙感數(shù)字圖像處理作為地理信息科學(xué)專業(yè)的核心課程，是引導(dǎo)學(xué)生從學(xué)到做的實(shí)踐性課程，但在教學(xué)過程中仍然存在以下問題。

（一）學(xué)生學(xué)習(xí)死記硬背，較難理解和掌握理論知識(shí)，缺乏課堂參與感；實(shí)際操作無法與理論知識(shí)有機(jī)融合，動(dòng)手能力差，操作時(shí)無從下手。

（二）教師以講授為主，忽略對(duì)學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)，教學(xué)成效差。在線下課堂教學(xué)中，學(xué)生聽講、閱讀等被動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)占比較大，教師引導(dǎo)學(xué)生分組討論、實(shí)操演練、實(shí)踐應(yīng)用等主動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)占比較小。

（三）在課程教學(xué)中，德育融入不夠或思政教育融入效果較差，學(xué)生得到的價(jià)值引領(lǐng)不足，教書育人的目標(biāo)達(dá)成度較低。

面對(duì)當(dāng)前人工智能與大數(shù)據(jù)的發(fā)展洪流，如何開展遙感數(shù)字圖像處理課程創(chuàng)新教學(xué)改革，以進(jìn)一步適應(yīng)新時(shí)代對(duì)專業(yè)人才的需求，體現(xiàn)以學(xué)生發(fā)展為中心的理念，是亟待解決的問題。

二、遙感數(shù)字圖像處理課程教學(xué)的創(chuàng)新舉措

遙感數(shù)字圖像處理課程教學(xué)創(chuàng)新，以落實(shí)立德樹人根本任務(wù)和OBE（Outcome Based Education）理念為指導(dǎo)，引入ISD（Instructional System Design）教學(xué)系統(tǒng)化模型，以學(xué)生發(fā)展為中心，以培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力為目標(biāo)，以培養(yǎng)學(xué)生未來發(fā)展所需技能為導(dǎo)向，以信息技術(shù)為支撐，以崗位需要和職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，圍繞思想引領(lǐng)、知識(shí)傳授、能力提升“三位一體”的課程建設(shè)，結(jié)合模塊化實(shí)踐教學(xué)，重構(gòu)理論知識(shí)，線上教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，線下教學(xué)組織學(xué)生互動(dòng)交流，以過程性評(píng)價(jià)結(jié)合多元評(píng)價(jià)為手段，引導(dǎo)學(xué)生達(dá)成目標(biāo)，構(gòu)建基于“工作流”的學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)教學(xué)模式。同時(shí)，聯(lián)合企業(yè)工程師將課程內(nèi)容體系的深度與廣度同行業(yè)人才需求進(jìn)行分析研究，融理論知識(shí)講授與職業(yè)能力培養(yǎng)于一體，從而培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和動(dòng)手能力。

（一）結(jié)合學(xué)情分析，設(shè)定創(chuàng)新目標(biāo)

在遙感數(shù)字圖像處理課程開課前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了遙感導(dǎo)論、自然地理學(xué)及地圖學(xué)等基礎(chǔ)課程，具備了一定的理論基礎(chǔ)以支撐課程教學(xué)創(chuàng)新的實(shí)施。課題組從知識(shí)目標(biāo)、技能目標(biāo)、素質(zhì)目標(biāo)三個(gè)方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行訪談?wù){(diào)研，并將學(xué)情劃分為有利學(xué)情和不利學(xué)情兩個(gè)維度。

由訪談?wù){(diào)研結(jié)果分析可知，學(xué)生的知識(shí)、技能、素質(zhì)三個(gè)方面未能有機(jī)融合，其解決復(fù)雜問題的綜合能力和高階思維尚未成型，無法解決具有一定復(fù)雜性的項(xiàng)目，更談不上具備創(chuàng)新與批判性思維。因此，遙感數(shù)字圖像處理課程急需將社會(huì)主義核心價(jià)值觀融入教學(xué)全過程，全面落實(shí)立德樹人根本任務(wù)。以學(xué)生發(fā)展為中心的“工作流”職業(yè)能力培養(yǎng)教學(xué)體系，從目標(biāo)、內(nèi)容、模式、過程、評(píng)價(jià)五個(gè)維度進(jìn)行創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生未來發(fā)展所需的職業(yè)能力，引導(dǎo)學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)，從而有效解決遙感數(shù)字圖像處理課程教學(xué)中出現(xiàn)的問題。

結(jié)合學(xué)情分析，遙感數(shù)字圖像處理課程教學(xué)創(chuàng)新，從以學(xué)生發(fā)展為中心的理念出發(fā)，以“工作流”職業(yè)能力培養(yǎng)創(chuàng)新為基礎(chǔ)，首先對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)合課程內(nèi)容，新設(shè)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)以“工作流”思維為主線，培養(yǎng)學(xué)生形成系統(tǒng)思維，以學(xué)科前沿與創(chuàng)新思維為引領(lǐng)，引導(dǎo)學(xué)生提升素養(yǎng)，為其畢業(yè)后的職業(yè)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。新設(shè)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)如下：熟練掌握遙感數(shù)字圖像處理不同應(yīng)用方向基本“工作流”，根據(jù)情況選取遙感影像及分析處理，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和批判性能力（高階性、創(chuàng)新性）；能夠?qū)⒗碚摼o密聯(lián)系實(shí)際，掌握解決問題的方法，可以從多個(gè)視角對(duì)遙感數(shù)字圖像處理進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)、權(quán)衡、優(yōu)化、決策（挑戰(zhàn)度、創(chuàng)新型）；將愛國情懷、職業(yè)道德、專業(yè)自信和環(huán)保意識(shí)與學(xué)生的職業(yè)理想相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的“三觀”，培養(yǎng)學(xué)生的理想信念和仁愛之心。

（二）創(chuàng)新主題研究，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

結(jié)合新設(shè)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)，以學(xué)生發(fā)展為中心的遙感數(shù)字圖像處理課程教學(xué)創(chuàng)新，結(jié)合“工作流”設(shè)定教學(xué)內(nèi)容，重構(gòu)后的學(xué)習(xí)主題及時(shí)、準(zhǔn)確地融入相對(duì)應(yīng)的思政教育元素。比如，在涉及自然信息的技術(shù)難度較小、數(shù)據(jù)范圍較大的黃河流域植被評(píng)估內(nèi)容中，融入“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念；在涉及人文信息的技術(shù)難度適中、數(shù)據(jù)范圍適中的河南省城鎮(zhèn)化發(fā)展評(píng)估內(nèi)容中，融入愛家鄉(xiāng)、愛祖國的理念；在涉及自然人文綜合信息的技術(shù)難度較大、數(shù)據(jù)范圍較小的許昌市土地利用時(shí)空分析內(nèi)容中，融入職業(yè)道德及專業(yè)自信的培養(yǎng)。同時(shí)，在信息數(shù)據(jù)的提取過程中，課題組根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容選取不同的數(shù)據(jù)，逐步提升技術(shù)難度，實(shí)現(xiàn)三個(gè)學(xué)習(xí)主題覆蓋課程的全部知識(shí)點(diǎn)。課程設(shè)計(jì)把社會(huì)主義核心價(jià)值觀融入教學(xué)環(huán)節(jié)，有效發(fā)揮專業(yè)特色，實(shí)現(xiàn)隱性育人。課程內(nèi)容的設(shè)定注重將經(jīng)典基礎(chǔ)理論與前沿成果、實(shí)際案例相結(jié)合，突出實(shí)踐性。

（三）創(chuàng)新教學(xué)模式，注重“兩性一度”

確立目標(biāo)及內(nèi)容后的遙感數(shù)字圖像處理課程教學(xué)創(chuàng)新，以“兩性一度”為標(biāo)準(zhǔn)改革傳統(tǒng)課堂教學(xué)，采用線上線下相結(jié)合的混合式教學(xué)模式。線上以自主、協(xié)作式學(xué)習(xí)為主，兼顧預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)，以滿足基礎(chǔ)知識(shí)線上教學(xué)需要。線下重塑教學(xué)結(jié)構(gòu)及內(nèi)容，全程體現(xiàn)引導(dǎo)性。教師在線上發(fā)布限定時(shí)間的主題學(xué)習(xí)任務(wù)，并向?qū)W有余力的學(xué)生布置擴(kuò)展學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓其預(yù)習(xí)完成主題“工作流”分析。在線下課堂教學(xué)過程中，拋出主題問題，創(chuàng)設(shè)主題情境，提高學(xué)生的綜合分析能力，將教學(xué)重難點(diǎn)和課前任務(wù)融入課堂教學(xué)中，為學(xué)生營造一個(gè)循序漸進(jìn)的“工作流”任務(wù)思考過程。同時(shí)，教師設(shè)置學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)注重“兩性一度”，深挖學(xué)習(xí)任務(wù)背后的文化底蘊(yùn)，在潛移默化中厚植學(xué)生的家國情懷。此外，教師將學(xué)習(xí)從課內(nèi)延伸至課外，建立課內(nèi)外互補(bǔ)雙通道，通過新媒體渠道整合實(shí)際案例和科研成果，提升理論知識(shí)的廣度與高度，滿足學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)及未來發(fā)展需要。

（四）創(chuàng)新教學(xué)過程，培養(yǎng)“工作流”思維

結(jié)合混合式教學(xué)模式，遙感數(shù)字圖像處理課程教學(xué)創(chuàng)新將學(xué)生分為三人一組進(jìn)行教學(xué)，強(qiáng)化師生、生生互動(dòng)。教學(xué)過程具體包括以下三個(gè)部分。課前，教師向?qū)W生發(fā)布主題內(nèi)容，小組成員對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)并自行進(jìn)行主題分析。分析內(nèi)容要結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目實(shí)施的“工作流”進(jìn)行，包括需求分析、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析、成果提交五部分，并對(duì)主題實(shí)踐任務(wù)進(jìn)行分工。課中，學(xué)生先討論及處理數(shù)據(jù)，以小組為單位提交主題分析報(bào)告，由小組代表匯報(bào)分析成果及相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)成果，其他小組成員補(bǔ)充或提問。在這個(gè)過程中，小組要統(tǒng)一主題任務(wù)并進(jìn)行實(shí)踐。小組完成主題實(shí)踐任務(wù)后，匯報(bào)實(shí)踐成果及心得體會(huì)。教師全程引導(dǎo)，其他學(xué)生參與討論，并邀請(qǐng)行業(yè)工程師做出評(píng)價(jià)。課后，小組對(duì)主題任務(wù)完成情況進(jìn)行總結(jié)，并結(jié)合相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)一步學(xué)習(xí)，對(duì)“工作流”優(yōu)化改進(jìn)。整個(gè)教學(xué)過程可以使學(xué)生在完成主題任務(wù)的過程中，培養(yǎng)解決問題的“工作流”思維，從而滿足職業(yè)能力要求。

（五）創(chuàng)新綜合評(píng)價(jià)，建立“以評(píng)優(yōu)學(xué)”機(jī)制

遙感數(shù)字圖像處理課程教學(xué)創(chuàng)新使用綜合評(píng)價(jià)方式，進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極主動(dòng)性。綜合評(píng)價(jià)包括主題完成情況和期末成績(jī)，其中主題完成情況占60%，期末成績(jī)占40%。在主題完成情況中，三個(gè)主題各占20%。期末成績(jī)?yōu)樯蠙C(jī)綜合考試成績(jī)。

三、遙感數(shù)字圖像處理課程教學(xué)創(chuàng)新成效

遙感數(shù)字圖像處理課程教學(xué)創(chuàng)新構(gòu)建了“工作流”職業(yè)能力培養(yǎng)教學(xué)體系，教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)、教學(xué)方法的創(chuàng)新以及教學(xué)評(píng)價(jià)的改革使課程理論與實(shí)踐相結(jié)合，教學(xué)內(nèi)容相較之前更具深度及廣度。高質(zhì)量的線上線下教學(xué)資源，有效調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，促進(jìn)了教學(xué)過程的開展和教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。遙感數(shù)字圖像處理課程教學(xué)創(chuàng)新后具有較強(qiáng)的輻射引領(lǐng)作用，可以有效推動(dòng)同類課程的教學(xué)改革。

創(chuàng)新實(shí)踐成果方面，遙感數(shù)字圖像處理課程教學(xué)創(chuàng)新逐步在2016—2019級(jí)地理信息科學(xué)專業(yè)學(xué)生的授課中開展，創(chuàng)新效果較為顯著。教學(xué)目標(biāo)的優(yōu)化使學(xué)生具備的職業(yè)能力與行業(yè)需求高度契合，充分體現(xiàn)了以學(xué)生發(fā)展為中心的理念，并具備高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度的特征。教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新以落實(shí)立德樹人根本任務(wù)為遵循，探索課程思政新模式，準(zhǔn)確把握學(xué)生的思想動(dòng)態(tài)，從學(xué)生角度出發(fā)，將社會(huì)熱點(diǎn)、國際國內(nèi)形勢(shì)融入思政教育內(nèi)容，從而培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的復(fù)合型人才。課程教學(xué)過程使用實(shí)際項(xiàng)目幫助學(xué)生理解知識(shí)并學(xué)會(huì)應(yīng)用，更加符合“兩性一度”標(biāo)準(zhǔn)。課程教學(xué)體系培養(yǎng)了學(xué)生的“工作流”意識(shí)、職業(yè)自信心、專業(yè)自豪感、集體意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作精神。學(xué)生積極參加科研訓(xùn)練等實(shí)踐活動(dòng)，明確了職業(yè)發(fā)展方向。

遙感數(shù)字圖像處理課程教學(xué)創(chuàng)新針對(duì)當(dāng)前課程教學(xué)中出現(xiàn)的問題，設(shè)立了三大目標(biāo)，重構(gòu)了三大學(xué)習(xí)主題，采用線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式，從課前、課中、課后三個(gè)方面形成了基于“工作流”職業(yè)能力培養(yǎng)的教學(xué)體系。創(chuàng)新改革后的教學(xué)體系綜合培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、綜合分析能力和項(xiàng)目實(shí)施能力，有效提高了學(xué)生的實(shí)踐能力，達(dá)到理論學(xué)習(xí)、實(shí)踐技能及項(xiàng)目實(shí)施一體化。隨著課程教學(xué)創(chuàng)新的進(jìn)一步推進(jìn)，遙感數(shù)字圖像處理課程將結(jié)合“工作流”模式向多樣化方向發(fā)展，后期會(huì)建立課程主題庫，引導(dǎo)學(xué)生完成同類型、不同主題的項(xiàng)目，為學(xué)生熟練掌握行業(yè)綜合技能、開闊視野打下良好的基礎(chǔ)。

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責(zé)編：初 心

基金項(xiàng)目：河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目計(jì)劃（編號(hào)：20A790022）；2022年度許昌學(xué)院科研基金（編號(hào)：2022YB030）；許昌學(xué)院教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目（編號(hào)：XCU2021-YB-028）

作者簡(jiǎn)介：張鵬飛（1987— ），男，許昌學(xué)院城市與環(huán)境學(xué)院講師，研究方向?yàn)檫b感數(shù)字圖像處理教學(xué)、定量遙感與數(shù)據(jù)挖掘；賈洋（1988— ），男，四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榻煌?S空間信息技術(shù)。