深度学习在地球信息专业教学中的应用

许丽娜+王毅+牛瑞卿+陈涛

摘 要：地球信息专业是集成了地球信息、计算机、遥感、地球信息系统、信息等相关专业的新的专业领域，是一个跨学科应用型专业，专业教学具有很强的实践性。如何提高地球信息专业的教学效果，提高学生学习的兴趣，真正达到学以致用，进行自主的，深度学习是教学人员所关注的重点。该文以地球信息专业核心课程中采用的教学实践方法进行分析，鼓励学生进行深度学习，以适应新的教学改革的要求，取得了较好的效果。

关键词：深度学习 教学研究 地球信息

中图分类号：G421 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（c）-0165-01

深度学习的概念由Hinton等人于2006年提出。深度学习概念源于人工神经网络的研究。包含了多层的感知系统是一种深度学习结构。深度学习不足有可能出现问题，人脑具有一个深度结构，人的认知过程是逐层深入，逐层抽象的。最理想的学习方法是学习者“自主地进行深度学习”，即在教师/教材/教辅设备等的协助下，鼓励学习者寻求自我学习和应用机会。对于教师来说，一套系统地循序渐进的学习材料、一个能充分理解学习者需求，同时又能为其提供充足可靠样板的老师，以及多样化的原理与实践接触途径等，是进行高效学习和深度学习的必要条件。针对地球信息专业，首先要形成一系列的教学课程体系，既有相关的专业基础知识，还要有相应的专业前沿课程。在此基础上，紧扣当今地球科学领域的发展，注重专业课的基础性、应用性和创新性的结合，教学内容、教学方法多参考国内外相关专业的教学书籍内容，结合多次组织教师在国内外相关高校的调研总结出本专业发展的思路，办学方法。在促进学习自主学习、深度学习方法，可以采用多种形式的教学活动，比如“案例”法、文献阅读法、、讨论法、应用实践法等，让学生在多种形式的教学活动中，提高思维能力。比如在生动的案例教学中，体验出专业课的魅力及发展前景。在全新的教学方法中学会从不同角度看问题、学知识。

1 深度学习课程体系搭建

传统的学习方式一般是老师讲授，学生被动接受，对学生的考核方式是闭卷考试。老师只关心自己所讲的专业知识，与其他相关课程的内容联系比较少，这种方式下，学生的主观能动性没有得到好的体现和发挥，学生处于被动状态，容易造成对专业失去兴趣，单纯听讲的模式也造成学生“抬头率”低，教学效果差，教学质量低。因此，搭建一个深度学习课程体系框架显得尤为重要。以地球信息专业为例为例，以地球信息专业导论课程为总起，介绍地球信息专业的总体办学思路和发展，说明地球信息专业的基础课程、专业基础课程、专业主干课程及专业选修课程的总体框架，明确具体的专业设置的理论体系和课程体系。鼓励学生逐步熟悉专业的课程，并从自己的兴趣出发，把专业的理论用在解决身边实际问题。另外专业课程可设计改变通常的闭卷考试形式，改为具体的应用科研报告的形式，鼓励学生自主进行文献阅读，搭建深度学习知识网络。

1.1 地球信息专业课程体系框架

深度学习模式下，学习者的知识构成一个网状的体系结构，对于地球信息专业来说，应该设置一系列供学生可选择的深度学习支撑下的课程体系框架，课程设置上，遵循通识基础、专业基础、专业主干、专业选修一系列课程体系。强调课程之间的内在联系和层次关系，并在教学活动中体现。

主要以地球信息专业导论为核心，形成通识基础课、专业基础课、专业课、实践课的网状体系结构。每一部分都与其他部分有着直接或间接的联系。比如遥感地质学课程，是以地质基础和地质专业课为地质前提，以遥感基础和GIS基础及数字图像处理为技术手段，以解决地质应用问题为目标开始的课程。同时又与实践环节的野外地质实践及专业教学实践紧密联系。形成多层次的深度教学体系。逐层深入，由浅入深，逐步构建专业教学内容，实现课程之间的内部联系。

1.2 学生为主体的深度课程教学模式

学习的主体应该是学生，成就卓著的老师为学生设计更理想的学习体验。做任何教学活动，都应该处于对学生发展的强烈关注和理解。设计深度学习模式，应该以关注学生对学习的兴趣、态度为主线，鼓励学生把专业基础理论用在解决专业应用实际问题，就会提高学生学习的效果，强化深度学习的效果。

在具体的教学活动中，可以采用不同的课程阶段，启发引导学生逐阶段掌握相关的知识。这种形式可以丰富学生的创新思维能力，将被动吸收转化为主动创造，以应用为目的，达到学生进行研究性深入学习模式。

1.3 改变考试形式，促进学生自主学习能力的提高

闭卷考试作为评估教学效果的手段，在中国的教育体制中被夸大的应用。作为阶段性检测和监测手段，考试成绩绝对化可能让学生失去对学习的兴趣。这种闭卷测试应作为教学评估的工具之一，必须科学地使用。

真正要提高学习效果，必须引导学生在学习过程中淡化成绩。因为有的同学为了追求分数，可能放弃挑战性的内容。要引导学生进行深度学习，考试形式必须多样化，我们设计的考试分数由平时成绩和最终口试报告组成。平时成绩又分为文献阅读、课堂讨论、开发设计、应用实践多个部分组成。有些内容需要学生组成团队，分工去查找资料，并在课堂讨论环节共享和交流，每个学生都被鼓励参与其中，学生能够深深体会到自我潜能的提高，也为自己自主阅读知识，了解到世界上最新的研究成果，突破自我增强自信，也为其他同学的帮助感受到集体的力量。这样的效果绝不能通过一般的闭卷考试所能达到的。

2 结语

地球信息专业教学中，不仅仅应该对所授课程基本原理的理论知识进行讲述，更应该形成有联系的知识体系，构建可供学生进行深度学习的网络框架，并结合具体的应用实践。内容上讲述简洁易懂，特别是专业基础理论的讲述上，趣味性体现在鼓励学生关注具体应用实践，从他们的兴趣出发，鼓励学生通过调研，建立自己所关心的课程体系设计，体验出地球信息专业中课程设计的魅力；“新”体现在采用全新的教学理念，突破教材、书本的限制，让学生学会从不同角度看问题。最终的目的旨在激发学生学习的兴趣和好奇心，培养独立思考的能了和自主学习、深度学习的能力，以及团队精神，提高学生的自信心，有利于学生潜能的培养和创造性思维的发展。

参考文献

[1] 肯贝恩.如何成为卓越的大学教师[M].北京大学出版社，2007.

[2] 戴维·乔纳森.学习环境的理论基础[M].华东师范大学出版社，2004.endprint