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华南地理学报 >

2023 , Vol. 1 >Issue 2: 93 - 98

DOI: https://doi.org/10.20125/j.2097-2245.202302009

地理教育

“课程思政”视域下数字高程模型与地形分析课程建设的探索与实践

  • 丁浒 ,
  • 袁亚娟 ,
  • 孙彩歌 ,
  • 付迎春 ,
  • 赵耀龙
展开
  • 华南师范大学 地理科学学院/广东省地球空间信息学实验教学示范中心，广州 510631
袁亚娟（1986—），女，安徽肥西人，副教授，研究方向为岩石圈构造演化及地理教学。E-mail：

丁浒（1990—），男，河北石家庄人，特聘研究员，研究方向为数字地形分析科研与教学。E-mail：

收稿日期: 2023-06-29

  修回日期: 2023-07-09

  网络出版日期: 2023-09-25

基金资助

广东省教育科学规划课题（高等教育专项）(2022GXJK174)

广东省高等教育教学改革项目(粤教高函［2020］20号)

收起

Exploration and Practice of the Course Construction on Digital Elevation Model and Terrain Analysis from the Perspective of Ideological and Political Education in Curriculum

  • DING Hu ,
  • YUAN Yajuan ,
  • SUN Caige ,
  • FU Yingchun ,
  • ZHAO Yaolong
Expand
  • Guangdong Province Earth Space Informatics Experimental Teaching Demonstration Center, School of Geography, South China Normal University, Guangzhou 510631, China

Received date: 2023-06-29

  Revised date: 2023-07-09

  Online published: 2023-09-25

Fold

摘要

课程思政是实现“三全育人”战略目标的关键举措，是落实“立德树人”根本任务的重要手段，也是推动思想政治教育改革的有效途径。《数字高程模型与地形分析》是地理信息科学专业的一门兼具理论和实践的高阶课程，对学生专业知识能力的培养起着至关重要的作用。本文在“大思政”格局下，以“课堂教学为基础，科学研究为引领，学科竞赛为引擎”的教学思想为指引，充分利用有限的学时，深入发掘课程中的思政教学要点，围绕教学目标、教学内容、教学方法、学习成效、教学反思等方面，与“课程思政”育人元素进行有机融合，为地理信息科学相关领域课程建设提供参考和借鉴。

关键词： 课程思政; 教学设计; 教学实践; 教学评价; 地理信息科学

本文引用格式

丁浒 , 袁亚娟 , 孙彩歌 , 付迎春 , 赵耀龙 . “课程思政”视域下数字高程模型与地形分析课程建设的探索与实践[J]. 华南地理学报, 2023 , 1(2) : 93 -98 . DOI: 10.20125/j.2097-2245.202302009

Abstract

Curriculum ideological and political education is not only the key measure to realize the strategic goal of 'Three-wide Education', but also an important means to carry out the fundamental task of 'establishing morality and cultivating people', and an effective way to promote the reform of ideological and political education. Digital Elevation Model and Terrain Analysis, as the advanced course of geographic information science with both theory and practice, plays an important role in cultivating students' professional knowledge and ability. In this paper, under the pattern of 'General ideological and political education', based on the teaching thought of 'classroom teaching as the basis, scientific research as the lead, and discipline competition as the engine', points for ideological and political education in the course are explored from the following aspects:teaching target, teaching content, teaching method, learning, and teaching reflection. The aim of this article is to provide reference and experience for the curriculum construction of geographic information science.

Key words： course ideology and politics; teaching design; teaching practice; teaching evaluation; geographic information science

习近平总书记在2019年学校思想政治理论课教师座谈会上强调，高校思想政治工作关系着高校“培养什么样的人”“如何培养人”，以及“为谁培养人”这个根本问题［1］。要坚持把立德树人作为中心环节，将思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面。2020年6月，教育部印发了《高等学校课程思政建设指导纲要》，提出在全国所有高校、所有学科专业全面推进课程思政［2］。课程思政通过挖掘课程的思政教育资源，明确育人着力方向，把握学生成长成才规律，形成育人长效机制，是契合时代与社会发展需要的一种产物［3］。在新形势下，以“课程思政”为切入点，推动思想政治教育改革，改变传统单一的教学理念，构建“大思政”教育工作格局，实现“三全育人”战略目标，已成为一种必然趋势［4-7］。

1 课程简介与特点

《数字高程模型与地形分析》是针对地理信息科学专业三年级本科生开设的选修课，是一门兼具理论和实践的高阶课程。数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）是国家空间数据基础设施（NSDI）建设的重要内容之一，也是进行地形分析的核心数据系统，在科学研究、生产实践与国防建设等领域中发挥着愈发重要的作用。数字地形分析以DEM为基础数据源，以GIS空间分析思想为支撑，进行地形分析与建模和地学处理。本文在“大思政”格局下，以“课堂教学为基础，科学研究为引领，学科竞赛为引擎”的教学思想为指引，充分利用有限的学时，深入发掘课程中的思政教学要点，围绕教学目标、教学内容、教学方法、学习成效、教学反思等方面，与“课程思政”育人元素进行有机融合，以提升课程教育教学质量［8］。

2 课程建设的实施策略

2.1 设置课程思政目标

2.1.1 坚持立德树人，深化课程思政，培养有理想有担当有责任感的新时代地理人

立德树人是根本，课程思政是灵魂，本课程将不断强化和培育学生作为地理人的使命担当，引导学生筑牢正确的理想信念根基，树立正确的世界观、人生观和价值观，运用和发挥地理信息科学的专业技能与特长，为实现自然资源信息化建设这一国家重大战略目标添砖加瓦。

2.1.2 坚持信息融合，理论联系实际，培养创新地理信息科学专业高质量人才

结合地理信息科学的学科特点和专业特色，将专业软件和地理空间数据信息与信息化教学资源有机融合；课程凝聚丰富的案例库资源，聚焦国家战略与民生发展，通过案例资源，实现理论教学和实践教学的有机融合，培养学生的工匠精神和创新精神，树立文化自信；通过课程教学，培养具备学习、审思、创新、自主、合作和担当素养的新时代地理信息科学专业人才。

2.2 确定教学指导思想与教学内容的优化

课程坚持以生为本，突出两性一度，在“课堂教学为基础，科学研究为引领，学科竞赛为引擎”的三位一体教学思想的指引下，构建前沿性互动式实践导向的地理学“金课”。（1）以生为本，结合学生学情，充分利用信息化教学平台和案例式教学方法，实施沉浸式、理论实践一体化教学，发展“引导-思考-研讨-实践-反思”的互动式教学模式，实现创新性课程教学。（2）以国家专业培养标准和专业培养目标为依据，优选课程内容、紧贴学术前沿。以科学研究为中心，结合地理信息产业发展，引领课堂教学。注重培养学生运用知识解决实际问题的能力，定期与业界专家探讨课程优化，实现高阶性课程教学。（3）以问题为导向，以案例式、探究式学习为引导，将真实案例和重大工程与学科教学相结合，构建“课前分组研讨-课中启发式思考-课后探究性学习”的课堂教学模式，提高课程的挑战度。
课程根据专业培养目标和课程教学目标，精心选择教学内容。课程内容包括4章：数字高程模型基本理论、坡面地形因子、特征地形要素表达、数字地形分析综合应用。在课程开始前，开展学生学情调研，通过先修课程《GIS概论》和《GIS软件应用技术》的学习，学生已基本掌握GIS的基础概念和ArcGIS软件的基本操作，并具备一定的空间分析能力，对空间数据组织与管理的理论有一定的理解，但对数字高程模型的理解尚显薄弱，空间思维能力和地理建模思维能力仍比较欠缺。因此，本门课的重点培育目标即是针对这两个思维能力的培养和提升。

2.3 通过教学案例设计和教案资源将思政元素引入课堂教学

根据数字高程模型与地形分析课程专业教学目标和思政育人目标，对教学内容进行梳理和分解，并利用合理的教学设计，将其与对应的知识或技能教学相结合，从而做到有理可循、有据可依，实现专业教学与德育培养的有机融合［9-10］。表 1 总结了课程部分章节知识点和相应的思政元素。
表1 课程思政教学设计表

Tab.1 Curriculum ideological and political teaching design list

章节 知识点 思政元素 思政育人目标
数字高程模型基本理论——第2节：格网DEM的建立

1. 理解DEM地形表面重建的地学内涵；

2. 掌握DEM采样概念和原理；

3. 掌握空间内插的原理。

 以国家数字国土空间规划的重大战略工程——实景三维建设作为案例，提出问题：如何基于真实地形构建DEM？

1. 激发学生树立面向实景三维建设的国家安全意识，培养家国情怀；

2. 引导学生树立勇于探索、敢于突破的创新意识和科学精神；

3. 培养学生在三维建设各环节中精益求精的工匠精神和良好的职业精神。

坡面地形因子——第1节：坡度因子

1. 掌握地形特征的描述的方法和坡面地形因子的类型；

2. 重点掌握坡度计算的原理和提取方法，即差分算法和窗口分析法。

 利用案例式引入法，从三农振兴，耕地资源保护的视角引入思政要素，以瓮安县提高耕地综合生产能力为案例，提出问题：如何科学利用山地严格保护耕地？

1. 培养学生艰苦奋斗、勇于奉献、敢于担当的“精气神”与把“小我”融入“大我”的意识观念，提升学生服务乡村发展的思想自觉和行动自觉；

2. 引导学生响应国家绿色环保发展理念，真正做到节能减排。

坡面地形因子——第3节：宏观地形因子

1. 掌握宏观地形因子的概念和类型；了解宏观地形因子背后地学内涵和应用方式；

2. 重点掌握地形起伏度和地表粗糙度的计算原理和方法；

3. 了解如何选取适宜的地形因子计算窗口大小。

 以黄土高原水土流失对自然环境带来的影响为案例，结合“两山”理论引入思政要素，提出问题：如何对不同区域水土流失的情况进行定量评估？应选择何种地形因子定量评估区域水土流失？

1. 引导学生树立正确的自然观，认识“人与自然和谐共生”思想的重要性；

2. 引导学生坚守职业道德和职业操守，培养学生的国家安全和底线意识，认识生态安全是国家安全的重要组成部分；

3. 进一步建立地理人的责任感和自豪感，提升对地理信息科学的学科热爱。

特征地形要素表达——第1节：流域提取

1. 掌握流域的地形特征和概念；

2. 重点掌握流域提取的方法，分别熟悉汇水网络的提取实验和流域的提取实验。

 以世界上难度最大的水利移民工程——三峡移民进行导入，从大国工程的视角引入思政要素，提出问题：如何通过数字地形流域提取的方法确定三峡大坝的影响范围？

1. 引导学生感受顾全大局、舍己为公、万众一心以及艰苦创业的三峡移民精神，培养学生的爱国主义情感和团结协作意识；

2. 培养学生求真务实、百折不回的红色精神，在实践中认知社会、熟悉国情、增强时代使命感和社会责任感。

特征地形要素表达——第4节：地形特征线提取

1. 掌握地形特征的抽象过程和地形特征线的概念、类型；

2. 重点掌握山脊线的概念和提取方法的原理。

 以万里长城的介绍视频引入思政元素，提出问题：万里长城为何沿山脊线而建？如何基于数字高程模型数据利用数字地形分析方法识别和提取山脊线？

1. 引导学生养成自强不息的奋斗精神和众志成城、坚韧不屈的爱国精神；

2. 让学生感受中国传统文化的博大精深和无穷魅力，坚定文化自信和学术自信，实现文化自强。

数字地形分析综合应用——第4节：月球撞击坑提取

1. 掌握月球撞击坑的基本概念与形态特征；

2. 重点掌握以DEM作为数据源的撞击坑自动提取方法。

 梳理我国航天事业发展的时间脉络，引入思政元素，提出问题：嫦娥一号DEM数据如何帮助科学家找到撞击坑的位置。

1. 引导学生树立和培养追逐梦想、勇于探索、协同攻坚、合作共赢的探月精神；

2. 引导学生体会我国地理人致力于深空、深地、深海探测、维护国家安全的责任感和使命感，增强学生的专业自豪感，培养学生严谨的地学思维和务实的治学态度。

数字地形分析综合应用——第5节：农业应用

1. 掌握植物生长和光热条件的对应关系；

2. 通过分析地形因素和太阳光热条件的对应关系，重点理解区域光照时间和太阳辐射量的估算方法。

 关注三农问题，以粮食增产为案例引入思政元素，提出问题：农业厅需要重新对于某山地区域进行种植区域规划，如何根据具体的地形条件分配合适的种植作物？

1. 培养学生敢于突破和探索的科学精神；

2. 树立地理人的使命担当，增强学生服务农业农村现代化、乡村全面振兴的使命感和责任感，培养知农爱农的创新人才。

2.4 构建评价体系，检验学生学习成效

依托云平台“全程留痕，数据精准”的优势，采用过程评价和综合项目评价相结合的方法，构建教师、学生、专家三层次评价主体，利用思维导图、课堂互动、实验报告、项目展示、小组汇报等评价方式，从基础知识、实践能力和综合素养三方面对课程教学质量进行多维度评价。注重即时反馈，根据评价中发现的问题，随时调整教学内容和策略，全面提升学生的知识、能力和素养。
案例一：在数字高程模型基本理论教学中，布置小组汇报任务，主题为“谈谈DEM的获取与建立在我国基本比例尺地形图生产中发挥的作用”，要求学生通过检索文献和互联网资源，了解国家标准GB/35650—2017《国家基本比例尺地图测绘基本技术规定》的基本情况，理解基本比例尺地形图的重要性，体会测绘数据精度的严密性以及数据保密的重要性，引导学生理解和深化地理信息行业精神和职业规范，培养国家安全意识，启迪和引导学生将个人价值融入社会价值的创造之中，培养学生探究解决问题的能力，树立严谨治学的科学家精神，增强青年团队协作意识和集体意识，详细评价指标见表2。
表2 小组汇报评价表

Tab.2 Group report rating form

序号 项目 具体要求 权重

得分

（每项满分100分）
1 主题 符合汇报主题，选题具有一定的创意性 20 100
2 ppt制作 主题明确，能够灵活运用课程所学的理论与方法，内容详实，逻辑清晰，重点突出，制作精美 55 100
3 演讲技巧 语言表达自然流畅，举止端庄，姿态大方 10 100
4 思政元素 树立保密与安全意识；严格数据采集的精准；小组成员积极参与，分工明确，具有集体荣誉感 15 100
5 学术规范 遵守学术规范，无抄袭 一票否决 /
案例二：在数字地形分析综合应用讲授过程中，布置实验作业：双碳背景下基于城市三维地形模拟的太阳能净效率估算。通过实践环节，使学生能够在熟练掌握数字地形分析方法和实践应用的基础上，形成自然资源与环境信息化的“高、精、专”综合管理的科学意识，提升学生的地理建模能力，培养学生空间抽象、空间概括和空间综合分析等高阶思维能力，引导学生树立敢于探索、敢于突破的科学精神。详细评价指标见表3。
表3 实践项目评价表

Tab.3 Practical project rating form

序号 项目 具体要求 权重

得分

（每项满分100分）
1 选题 选题具有一定的创意和价值 5 100
2 项目背景 能分析学科发展前沿热点和行业发展动态 5 100
3

引入案例

提出问题

 选择一个案例进行分析，提出问题与拟解决的办法 10 100
4 方法原理 数字高程模型相关理论、数字地形分析方法流程、专业软件进行地形分析的相关应用 20 100
5 模拟过程 地形特征采集、水文分析、可视性分析等专业应用，地质灾害评估、工程选址、洪水淹没等地理建模，数字化模拟 40 100
6 项目评估 对现有方法和可能的新方法进行比较分析 10 100
7 思政元素 树立保密与安全意识；领会数据采集的严格性与精准性；理解数据采集的艰辛，培养地理人的责任担当 10 100

2.5 积极开展教学反思，促进教师专业发展

教学反思既是教师教学生活的重要部分，也是提高教师教学质量、促进教师专业发展的关键环节［11］。教师在每次课后均对授课过程进行深入细致的反思与总结，不断调整教学过程、改进教学不足之处，逐步完善课程。以“数字地形分析综合应用——第4节：月球撞击坑提取”为例，本节课以我国太空工程发展历程为切入点，从“深空、深地、深海”重大工程视角引入思政要素，点明我国探月工程的重要性和所取得的成绩以及地理人所发挥的作用。通过教学，要求学生对月球撞击坑构建起全面的认知，学会“利用数字地形分析的方法实现月球撞击坑的快速提取”。课程将理论教学和实践教学通过案例资源进行有机融合，达到理论联系实际的教学目的。从教学评价结果来看，基本达成教学大纲制定的知识、能力、素养和思政目标：（1）通过云平台的使用高效完成各项任务练习；（2）课程导入以案例先行，为突破重难点做铺垫；（3）拓展训练巩固强化重难点和细节；（4）专业软件是突破重难点的关键，应加强实践操作；（5）数据库的应用详细记录学生的学习轨迹与进度。
通过课程持续建设，对比两学年以来学生在小组汇报和实践项目的得分情况可见（图1和图2），2023学年各项指标得分较2022学年均有所提高，其中在思政元素方面提升明显。表明课程建设的有效性，同时也为课程持续建设指明了方向。
图1 2022学年和2023学年小组汇报得分对比

Fig.1 Comparison of group report score in the 2022 and 2023 school years

图2 2022学年和2023学年实践项目得分对比

Fig.2 Comparison of practical project score in the 2022 and 2023 school years

3 结语

《数字高程模型与地形分析》自2021年开设以来，发挥地理信息科学省级一流本科专业建设的学科优势，依托自然资源部华南热带亚热带自然资源监测重点实验室、广东省智慧国土工程技术研究中心和省级区域环境分析与信息实验教学示范中心、地球空间信息学实验教学示范中心的平台资源，借力广东省地理信息产业高度发展的行业优势，响应粤港澳大湾区建设“教育和人才高地”的规划，在“课堂教学为基础，科学研究为引领，学科竞赛为引擎”的三位一体本科教学思想的指引下，课程教学正逐渐形成“理论教学-案例引导-实践教学”的互动教学模式，指导学生获“全国大学生GIS 应用技能大赛”特等奖2次、二等奖1次，“挑战杯”广东省特等奖1次，学生主持校级大学生创新创业项目9项，其中4项升级为省级大创，2项升级为国家级大创，课程主讲老师获广东省第六届高校（本科）青年教师教学大赛（理科组）三等奖1人次。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
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