“互联网+”在地貌学教学中的应用

2017-01-23章斯豪

中国地质教育 2016年4期

关键词：互联网+数字化教学

杨坪，杨坤，黄雨，梅琳，章斯豪

1.同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；

2.同济大学土木工程学院，上海 200092；3.复旦大学公共卫生学院，上海 200032

教学方法

“互联网+”在地貌学教学中的应用

杨坪1，2，杨坤2，黄雨1，2，梅琳3，章斯豪2

1.同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；

2.同济大学土木工程学院，上海 200092；3.复旦大学公共卫生学院，上海 200032

地貌学是一门感知性较强的学科，为了提高地貌学教学质量，将互联网引入教学环节。利用Google Earth地貌学信息强大的知识性、时空性、可视性以及数字性等功能，增强教学的趣味性、感知性；利用移动互联网与地貌大数据的优势，实现随时随地随身参与分享信息、开放和互动。互联网+地貌学教学加深了学生对相关知识的认识和体会，取得了令人满意的教学成果。

互联网+；Google Earth；移动互联网；地貌大数据

Internet Plus; google earth; mobile internet; big data about geomorphology

一、互联网+地貌学教学的构成

地貌学是研究地球表层的形态特征、成因、分布及其发育规律的科学。同济大学地质工程专业一直重视地貌学的教学工作，不断创新教学方法和手段。随着计算机技术的普及与应用，数字地貌和地貌可视化等虚拟现实手段也逐渐应用于地貌教学中。但现有的地貌学教学方法仍具有一些不足，如教材中能恰到好处地描述地貌特征的图件较少；配套的教学挂图、教学软件、光盘等缺乏；信息化、数字化程度不高等。因为虚拟现实与真实环境存在差距，如果继续用现有教学方法来教导具有互联网思维的学生[1]，教学内容不仅抽象难懂，还枯燥无味，很难达到教学目的。因此，现有的地貌学教学方法有待进一步与现代先进科学技术相结合[2]，挖掘现有资源，将互联网与地貌学结合，加强学生对教学内容的理解与兴趣，增加课堂的趣味性、互动性，提升教学效果，这就是“互联网+地貌学”教学。

所谓“互联网+”，是采用移动互联网、云计算、大数据、物联网等信息通信技术，改造原有产品及研发生产方式，并将互联网作为当前信息化发展的核心特征提取出来，并与传统行业全面融合，其中最关键的就是创新，只有创新才能让这个“+”真正有价值、有意义。与互联网不同，“互联网+”就是“互联网+各个传统行业”，但这并不是简单的两者相加，而是利用信息通信技术以及互联网平台，让互联网与传统行业进行深度融合，打破传统行业的桎梏，从而提高效率。“互联网+”具有跨界融合、创新驱动、重塑结构、尊重人性、开放生态、连接一切的特征，因此，被认为是创新2.0下的互联网发展新形态、新业态，是知识社会创新2.0推动下的经济社会发展新形态演进。

当前，我国正全民跨入互联网时代，本文将利用Google Earth强大的知识性、时空性和可视性功能，结合移动互联网能随时随地随身参与分享信息、开放和互动的特点，将Google Earth和移动互联网上的照片、视频、摄像等地貌大数据引入到地貌学的教学过程中，实现互联网+地貌学教学。

二、互联网+地貌学教学的实现

1.Google Earth在互联网+地貌学教学中的应用Google Earth[3]是由Google公司开发的一款功能强大的虚拟地球仪软件，它把卫星图像、地图、百科全书和飞行模拟器等信息整合在一起，布置在一个三维地球模型上。在使用时，用户像转动手中的地球仪一样随意地翻转，查找所需要的信息，同时它可以随意调节分辨率的高低，低可以看海洋、陆地、河流、地形、山脉、城镇、道路，高可以看道路、水坝、建筑，甚至汽车、轮船和火灾现场；用户也可以进行查询，在3D地图上迅速定位、变换，进行各种数字高程模型、数字地貌要素模型，一维、二维、三维、四维模型等应用与制作。

Google Earth地理信息在教学上的应用方式大致分为两种，一种是课堂教学应用，另一种是课后教学应用[4]。

（1）课堂教学应用。

课堂教学应用是在课堂上直接应用卫星影像。由于互联网络自身的优越性，可以将教学课堂的多媒体设备和Google Earth网络信息平台相连接，教学过程中根据授课内容的需要，在软件内选取并调出研究区的三维图像，让学生视觉与听觉相结合，积极参与课堂教学的相关活动，并及时与老师互动，从而取得讲授与讨论交互的效果。

图1 科罗拉多大峡谷地貌特征图

以下是课堂教学应用的几个典型例子。在讲解“活的地质史教科书”科罗拉多大峡谷的特殊地貌时，通过在Google Earth内搜索得到该区域的地形图（图1），从而帮助学生了解并分析此峡谷地形的特征、成因等；在讲河流地质作用时，在软件内输入30°55'09.65''和91°37'15.93'' ，调出美国密西西比河在Rccourci Island处的牛轭湖（图2），让学生了解牛轭湖的地貌形态并分析其成因，从而理解河曲形成过程中的侧蚀、下蚀和溯源侵蚀作用；为了让学生直观地观察冲积三角洲的地貌形态，帮助他们分析三角洲地貌形成机制和演化进程，可在软件内搜索出长江三角洲（图3）。

图2 牛轭湖地貌特征图

图3 长江三角洲地貌特征图

（2）课后教学应用。

课后教学应用是指课后作业与教学研究应用，即老师根据上课内容布置相应的作业，学生自主动手操作Google Earth软件获取所需数据，整理分析并完成课后任务。

例如老师要求学生搜索珠峰峰顶卫星图，并分析珠峰地区的冰川作用及地貌，学生可以在该软件上直接搜索并截取图像（图4），结合珠峰地区的图像完成课后作业。

由此可见，凭借较强的直观性和应用性，Google Earth与地貌学能完美结合[5]，其在地貌学教学中有至关重要的作用。以Google Earth为基础的数字化地貌教学，在一定程度上能激发学生浓厚的学习兴趣，从而建立一种新的教学模式，即教师主导的以学生为中心的模式。以这种方式授课，不仅在理论学习中增强了学生独立思考、综合分析和科学思维的能力，而且在实习和实践中训练了学生的基本操作技能，从而增强学生的综合素质，提高教与学的质量，达到了良好的教学效果。

图4 珠穆拉玛峰峰顶地貌特征图

2.移动互联网在互联网+地貌学教学中的应用

随着4G时代的到来，移动互联网也将逐渐应用于高校教学中[6]，尤其是地质类等认知性较强的学科，急需它的优势来弥补当前授课条件的不足。移动互联网在地貌学教学中的运用主要是通过智能终端（智能手机、平板电脑等）+移动互联网+各种地貌数字化图像、数字化视频等大数据来实现的。

（1）数字化图像的应用。

在地貌学授课中，有时一种地貌现象较难用文字表达，而地貌图像则能轻而易举地解决这个问题[7]。如加拿大尼亚加拉大瀑布（图5），它形象生动地展示出河谷地貌的具体特征，从而帮助学生理解。

可以充分利用移动互联网的优势[8]，在较有特色的地貌处通过智能终端把所需地貌特征数字化，然后储存或者传输到正在授课的多媒体设备上，通过终端的转化并以图片的形式展现给学生，从而强化学生的知识，提升授课效果。如授课老师正在讲敦煌沙漠及月牙泉（图6）的形成机制及特征，而大部分学生从未见过该地貌，于是老师请正在敦煌旅游的志愿者帮忙拍摄照片，并发到授课多媒体上，让学生们直观地感受敦煌沙漠及月牙泉的特色地貌特征。同时，图片在拍摄的同时还可以保存照片的详细信息，包括时间、地点、海拔、温度和天气状况等，在需要的时候，随时可以提取相关信息并加以利用。

图5 加拿大尼亚加拉大瀑布

图6 敦煌月牙泉

（2）数字化视频的应用。

数字化视频在地貌学教学中的应用包括远程实时教学和影像播放教学[9-10]。

远程实时教学主要通过互联网与视频终端设备实现高质量的实时交互教育。远程实时教学可以通过调用某地的公用摄像头（如摄像头记录的甘肃岷县漳县6.6级地震[11]画面（http:// baidu.ku6.com/watch/06941419470372936028. html?page=videoMultiNeed）或联系志愿者，请其帮忙拍摄特色地貌的视频，并实时传输到授课电子课堂媒体终端上，这种现场直播的授课形式，可以给学生一种身临其境的感觉，从而加深对地貌学知识的认识。

影像播放通过共享现存的现场拍摄特定地貌学特征的视频等大数据[12]。如黄果树瀑布的壮观景象（http://baidu.ku6.com/watch/5741352033640136907. html?page=videoMultiNeed）；桂林岩溶特殊地貌特征（http://v.youku.com/v_show/id_ XMjgzNDMwMTUy.html?from=s1.8-1-1.2）；南极洲的冰雪地貌及其及其他内外力地质作用下所形成的不同地质景观（http://v.youku.com/v_show/id_ XMzQxNzc0MDg4.html?from=s1.8-3-3.1）；青海黄蓝藏族自治州坎布拉丹霞地貌奇（http://v.youku. com/v_show/id_XMjg5NjYxMDQ=.html?from=s1.8-1-1.2）；航拍日本地震引发海啸场景（http://baidu. baomihua.com/watch/8838994224693356922. html?page=videoMultiNeed）。

影像播放教学相对来说较为方便实用，代价相对于远程实时教学要低，但其缺点也很鲜明，即实时性较差。