“遥感技术与应用”课程ADDIE教学实践与效果评价

［摘 要］ “遥感技术与应用”是土地资源管理专业学生的必修课程，然而在教学实践过程中存在对遥感知识点与能力培养融合度不够、因对于教学评价缺乏持续改进机制而没有形成闭环反馈通道等方面的问题。通过引入ADDIE模型，阐述土地资源管理专业“遥感技术与应用”课程在分析、设计、开发、实施、评价五个阶段的具体教学过程，并通过分组教学实验和问卷调查，统计分析表明了ADDIE模型的引入对该课程的教学效果提高有显著作用，进而为土地资源管理专业课程的教学改革与教学质量提升提供参考依据。

［关键词］ 教学设计；ADDIE模型；遥感技术；分组实验

［基金项目］ 2022年度江西农业大学课程思政教研专项课题“土地资源管理专业遥感课‘课程思政’的ADDIE模型教学设计与实践”（2021B2SZ11）

［作者简介］ 王金亮（1988—），男，江西婺源人，博士，江西农业大学国土资源与环境学院讲师，主要从事遥感技术与应用研究；赵丽红（1982—），女，江西上高人，博士，江西农业大学国土资源与环境学院讲师，主要从事地理信息与遥感应用研究；郭 熙（1974—），男，江西永丰人，博士，江西农业大学国土资源与环境学院教授，主要从事土地资源管理与土壤遥感研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）49-0129-04 ［收稿日期］ 2022-12-16

当前遥感技术日新月异，知识和技能更新快，理论方法和应用领域不断推陈出新，以及随着空间技术发展，遥感技术在国民经济、国防等建设领域越来越显示出其独特的战略地位和意义［1-2］。掌握遥感技术也成为多种专业人员的基本要求。“遥感技术与应用”课程是土地资源管理专业的必修课程，学生通过该课程可以掌握遥感基础理论知识和基本技能，提高在土地资源调查监测等行业的能力。然而，针对土地资源管理专业的“遥感技术与应用”课程教学，在教学设计方面存在一些不足：一方面，缺少对该专业学生学习需求的了解，使得“遥感技术与应用”课程知识点与能力培养融合度不够；另一方面，对于教学评价缺乏持续改进机制，没有形成闭环反馈通道等［3-4］。因此，在课堂教学中需要借助成熟的教学模型对土地资源管理专业的“遥感技术与应用”课程教学进行设计与实践。ADDIE模型是国际上广泛采用的教学设计模型，对于该模型的教学设计研究，国内外主要集中在模型的基础理论研究和运用方面［5-7］，但是对ADDIE模型与“遥感技术与应用”课程教学设计方面的研究较少。为此，本文研究探讨引入ADDIE模型，为土地资源管理专业的“遥感技术与应用”课程教学确定需求、设计和开发教学内容，实施和评估教学活动。

一、ADDIE模型原理与阶段内容

ADDIE模型最早作为由美国佛罗里达州立大学的教育技术研究中心为美国陆军设计和开发的培训模型［8］，发展至今，该模型以教学系统设计（ISD）的框架出现，并且已经成为教育技术解决问题的一种方法论［9-10］。ADDIE是分析、设计、开发、实施、评估五个词的首字母缩写，代表了系统化教学设计过程的五个阶段，其中分析是系统的输入；设计、开发和评估是过程；实施是输出。第一阶段是分析，分析阶段主要阐明教学问题和目标，并确定了学习环境和学生现有的知识和技能。第二阶段是设计，设计阶段涉及学习目标、评估工具、练习、内容、主题分析、课程计划和媒体选择。该阶段在分析阶段的基础上，从学生认知出发，对学习目标、多媒体资料、教学内容、教学过程、教学评价等进行合理设计。第三阶段是开发，以设计方案为指导，将设计阶段的内容转变为具体的数字化或文本化的学习资源（辅助教材、多媒体课件、视频动画、模型道具等）、学习任务（练习题、作业等），该阶段的要点在于开发创建教学材料的方法和流程。第四阶段是实施，实施阶段主要是课堂教学，实施是教学过程的最重要一环，是落实第一至第三阶段的环节，而且要视学生掌握知识和技能的程度做出相应的教学调整和变化。第五阶段是评价，评价方式主要为形成性评价和总结性评价，形成性评价发生在教学设计过程当中，其目的是改进教学；总结性评价则发生在课程实施以后，目的是确定课程是否达成了预期的目标。因此，最后阶段要利用学生学习过程、学习结果的相关数据以及学生的反馈，对现有的教学设计进行多维度评价，并在此基础上对其进行修改和完善。

二、ADDIE模型在“遥感技术与应用”课程的实践过程

（一）前期调研与需求分析

结合土地资源管理专业“遥感技术与应用”课程的特点，采取问卷调查的方式，对土地资源管理专业本科生的学习特征和学习需求进行调研分析，找准“遥感技术与应用”课程教学实践过程中存在的问题；梳理分析课程内容和知识点。

（二）学习需求与学生特征分析

学习需求分析最终目的是缩短学生对教学的需求与实际问题之间存在的差距。通过对江西农业大学2020级土地资源管理专业学生发放调查问卷的方式收集数据，填写问卷人数为165人，有效问卷率为100%。通过问卷数据分析，对于“遥感技术与应用”课程，在学习积极性方面，有20.45%的学生表示有较强的学习积极性，60.28%的学生表示学习积极性一般，还有19.27%的学生表示学习积极性很低；在学习焦虑感的学生人数占比方面，焦虑感较强（50.64%）＞焦虑感较低（35.8%）＞没有焦虑感（13.56%），可见多数学生对“遥感技术与应用”课程的学习存在不同程度的焦虑，主要原因在于课程涉及的数学、物理、计算机、地理等方面的知识较多，对空间思维能力的要求较强，这对于管理类专业本科学生来说较为困难。

（三）教学内容分析

“遥感技术与应用”课程的教材为《遥感导论》，出版时间为2001年7月，是经典的大学遥感类教材，教材知识理论体系比较完善，且主要是针对综合性大学和高等师范院校地学类专业的大学本科生。课程内容主要涉及七章，包括《遥感系统和发展历史》《电磁辐射与地物光谱特征》《遥感成像原理与遥感图像特征》《遥感图像处理》《遥感图像目视解译与制图》《遥感数字图像计算机解译》和《遥感应用》。然而，由于该教材出版年份较早，没有及时更新遥感技术知识，而且与实际问题结合较少，缺少案例分析。

（四）教学环境分析

该课程教师授课以多媒体教室为主、超星学习平台和雨课堂互动为辅，发挥硬件环境与信息环境相辅相成的教学作用。多媒体教室可以提供PPT课件制作与展示、多屏互动与软件展示、课堂评价等智能化工具。超星学习和雨课堂平台可以为师生和生生之间提供多元化的互动交流。

（五）ADDIE教学设计

在掌握学生的学习特征与基础知识水平前提下，从教学现状出发，结合ADDIE教学设计模型的“设计”理念，系统规划“遥感技术与应用”课程教学设计总方案。设计内容包含学生的具体学习目标、差异化教学策略、教学资料准备等，进而有助于学生掌握遥感技术与应用知识，并提高对知识的应用能力和解决实际问题的实践能力。具体以《遥感平台》一节为例，考虑到学生对遥感平台相对比较陌生，为此首先播放与遥感平台相关的专题纪录片，让学生对搭载传感器的遥感平台有感性的认识，激发学生对进一步认识遥感平台的学习欲望；然后以问题方式引出对不同遥感平台的区分。针对不同遥感平台的特点，引导学生分组自主学习不同国家发射的遥感卫星材料，从中对比发现遥感卫星的差异，并通过设置课中、课后测试来引导学生理解遥感卫星运转轨道、周期及应用等方面的理论知识。由此，一方面可以加深学生对重点和难点的掌握，另一方面授课教师也可以通过学生的表现和测试结果及时调整授课内容和进度。

（六）ADDIE教学开发

教学开发是教学设计与决定教学课堂质量成效的关键环节，主要内容为开发教学的线上线下配套资源，涉及多媒体课件、教学视频录制、课前自主学习材料、章节案例素材、互动讨论话题、测试试题和课后作业等。例如，对于多媒体课件的制作，需要紧紧围绕“遥感技术与应用”课程教学目标，系统性地把握课程知识体系，紧密结合学生的综合思维能力培养遥感技术服务等核心素养。例如，在《大气散射》一节中，采用以乘坐飞机观看天空云层的色彩变化作为案例的导入方式，将不同大气散射情况（瑞利散射、米氏散射和无选择性散射）与实际生活现象结合，并制作PPT，以此引导学生理解大气散射的原理。另外，教学视频的录制主要由线上搜索为主、线下实验为辅，包括卫星遥感的发射、遥感系统过程、加色法与减色法原理、传感器扫描过程等方面，也可以邀请学生共同参与录制，让学生亲身体验并在过程中加深对知识的理解，有助于增进师生的感情与交流。例如，在讲解《加色法与减色法》一节时，可以在线搜索加色混合实验的视频，导入超星平台进行展示，或者和学生一起用三原色演示仪器制作视频。

（七）教学实践与实施

以土地资源管理专业2020级两个班级学生为实施对象，在教学实施前，通过对这两个班级学生的入学成绩进行对比，分析发现T检验结果的sig值为0.625＞0.05，可见两个班的成绩不存在显著性差异，因此可以正常进行教学实验。为此，将这两个班级分为实验组班级和对照组班级，其中对实验组实施基于ADDIE模型开发的教学内容，对照组实施传统教学模式，进行课前预习—教学导入—新授课—课后巩固的课堂实施。

（八）教学实践效果评价

教学评价是对教学设计和实施效果的检验，主要通过学生成绩分析和学生个人评价两方面内容进行两组教学实践效果评价。具体通过教学实施一学期后，对实验组和对照组进行成绩和评价数据分析。

1.学习成绩分析。学习成绩包括期末考试成绩和平时表现成绩，实验组和对照组的期末成绩和平时平均成绩统计如表1所示。由表1可知，实验组的期末考试成绩均值（85）大于对照组的（74），且T检验数据显示实验组与对照组的sig值为0.027，数值小于0.05，表明两组班级的期末考试平均成绩存在显著性差异，进一步反映出教学实验效果好。平时成绩由考勤、课堂表现、测试三部分组成，由表1可知，实验组的平时成绩均值（87）大于对照组的（77），且t检验数据显示两组的sig值为0.000，数值小于0.05，表明两组班级的平时考试平均成绩存在显著性差异。

2.学生个人评价。针对实验组的教学实验，通过问卷星平台，设计评价问卷，学生分别从五个方面对基于ADDIE教学设计模型的“遥感技术与应用”课程教学方式的感受进行打分，每项总分为5分。实验组学生对课程内容更容易理解的打分最高，为4.6分；其次是课堂学习的参与度增高，为4.2分，ADDIE教学设计的实施对课堂教学起到了较好的效果。所不足的是，学生的自主能力提高和与教师沟通方面的打分均低于均值，分别为3.5分和3.6分，表明教学设计在这两方面还需要进一步改善。

结语

本文通过一系列的ADDIE模型教学设计与教学实践，得出以下结论：通过设置实验组和对照组的教学实验，与传统教学方式相比，基于ADDIE模型的教学设计与实施可以有效提高学生对“遥感技术与应用”课程知识的理解，提升了学生学习的积极性，提高了学习效果。

参考文献

［1］潘竟虎.基于PBL教学法的“遥感原理与应用”研究生课程教学改革探索［J］.教育观察，2018，7（7）：121-123.

［2］王鹏新，严泰来，张超，等.农业院校研究生遥感科学与技术系列课程建设初探［J］.高等农业教育，2008（6）：80-83.

［3］刘立文，段永红，徐立帅，等.面向新农科的遥感“课程思政”建设［J］.测绘与空间地理信息，2021，44（2）：5-8.

［4］杨可明，王敏，许志华.滴灌式开展“课程思政”的课程教学方法探讨：以“遥感原理与应用”课程为例［J］.教育教学论坛，2021（2）：129-132.

［5］LI XIANG-MING. Integrating ADDIE Instructional Design Models into Foreign Language Teaching［J］. Modern Educational Technology， 2008， 4（5）：113-124.