1、2014 年 全国职业院校信息化教学设计大赛 无人机 航空摄影正射影像制作 教案 第 1 页 共 13 页 目 录 一 、教学基本情况 1 （一 ） 教学背景 1 （二 ） 内容 分析 1 （三 ） 学情分析 1 （四 ） 教学 方法 2 （五 ） 教学 设计 2 二 、教学实施过程 4 （一 ） 模拟 飞行 6 （二 ） 实地 航拍 6 （三 ） 内业 处理 7 （四 ） 考核 评价 10 （五 ） 课后 拓展 12 三 、教学效果反思 12 （一 ） 特色 12 （二 ）效果 132014 年 全国职业院校信息化教学设计大赛 无人机 航空摄影正射影像制作 教案 第 1 页 共 13 页 一
2、、 教学 基本 情况 授课 单元 无人机航空摄影正射影像制作 授课 班级 工程 测量技术专业二年级学生 课程名称 摄影测量与遥感 授课 学时 8 学时 授课地点 数字 摄影测量实训室 （数字 摄影测量工作站、一人一机网络教室、 3D 投影 ） 、野外 授课 形式 翻转 课堂 教学 背景 无人机低空航拍技术作为一项空间数据获取的重要手段，具有飞行成本低、数据分辨率高、外业周期短、机动灵活等优点。 无人机低空 航拍摄影 已 广泛应用于国家基础地图测绘、数字城市建设 、国土资源调查、 突发事件实时监测、灾害预测与评估 等 广泛 领域 。 数字正射影像不仅精度高，信息丰富，直观真实，而且数据结构简单，
3、生产周期短，能很好的满足社会各行业的需要。 内容 分析 本单元选自工程测量技术专业 摄影测量与遥感课程，参考了高职高专测绘类十二五规划教材，依据人才培养方案，立足地区强劲的数字摄影测量人才需求，结合学院现有设备优势，将教学内容确定为单张 像片解析、立体观察与立体量测、 像片 控制测量、像片判断与雕绘、 解析 空中 三角 测量、 Virtuozo 航 片 处理、 无人机航空摄影 正射影像制作、 ENVI/ERDAS 卫星影像 处理 8 个教学单元，本次课是第 7 单元：无人机航空摄影 正射影像制作 。 学情分析 教学年级 ： 高职工程测量技术专业二年级学生。 学习 基础： 前置课程为地形测量、数
4、字测图、地理信息系统应用，学生通过本课程前几单元的学习，已掌握正射投影、立体像对、共线方程及外业控制点布设等 基础 知识与技能。 参考 教材 高职高专测绘类十二五规划教材 摄影 测量与遥感 ， 陈国平主编，测绘 出版社 教学 资源 工程 测量技术专业 教学 资源库 摄影 测量与 遥感网络课程平台 2014 年 全国职业院校信息化教学设计大赛 无人机 航空摄影正射影像制作 教案 第 2 页 共 13 页 教学目标 知识目标 技能目标 素养目标 1) 无人机 航测方法 2) 正射影像 制作 流程 3) 正射 纠正 原理 1) 无人机 航测 技能 2) 正射影像制作技能 3) 精度分析 技能 1)
5、安全规范作业意识 2) 沟通与协调能力 3) 团队合作精神 教学重点 无人机外业 数据采集 和 内业正射影像 制作 。 教学难点 理解正射纠正原理 。 教学方法 任务驱动教学法 ： 教师 布置任务，师生研讨、 练习 、实习作业等方式 完成 外业数据采集 与 内业正射影像制作任务。 小组 合作探究法： 以小组为单位实施任务 ， 通过制定计划、讨论研究、分组实施等学习活动中，获得知识 技能及丰富的情感体验。组内取长补短、共同学习、共同进步。 信息化手段 三维仿真系统 教学动画 教学视频 微课程 photoscan 专业软件 三维地理信息软件 无人机航测 系统地面站 红蜘蛛教学 工具软件 实时考核程
6、序 教学 设计 依据职业教 育教学改革要求， 基于翻转课堂教学理念，采用任务驱动教学法，以某地区 无人机低空航空摄影及正射影像制作任务为载体进行教学设计，完成 从无人机 外业 航拍到内业正射影像 图 制作的完整工作过程。 充分利用教学资源库和网络课程平台的教学资源，开展“课前导预习、课上导学习、课后导拓展”的教学活动。 2014 年 全国职业院校信息化教学设计大赛 无人机 航空摄影正射影像制作 教案 第 3 页 共 13 页 教学 设计 课前， 教师将课前学习资源上传到课程平台，并通过手机邮箱、 QQ 群、飞信等发布课前预习通知。 学生接到 预习通知后，下载电子课本、教师录制的微课程、教学动画
7、等信息化教学资源进行 自主学习， 拓展了学习的 时间与 空间。 课上， 利用红蜘蛛课堂教学软件进行任务书的下发， 学生按照任务书要求以小组为单位，实施任务作业，教师 针对提问学生进行屏幕控制， 一对一 手把手指导， 实现 差异化教学。 并 利用 教师 编写的 Excel VBA 课堂打分程序，进行 课堂实训即时 考核 。 最后教师总结并布置课后作业。 课后， 学生通过网络课程平台完成课后作业和单元测试，并对感兴趣的问题进行提问 。 教师联系资源库平台中的典型企业专家 进行 远程 答疑。 通过 农村土地确权、 灾区 受灾 电缆巡检等 实际项目 案例 ，拓展学生 的职业能力。 2014 年 全国职
8、业院校信息化教学设计大赛 无人机 航空摄影正射影像制作 教案 第 4 页 共 13 页 二 、 教学 实施过程 教学实施过程 一、课前导预习 教学环节 教 师活动 学生活动 设计意图 教师 发布学习 指导 ，学生预学习 。 教师将课前学习资源上传到课程平台，并通过课程平台、 QQ 群、微信 等 发布课前预习通知 ； 批阅预习报告，整理预习问题，更新问题库。 接收学习 指导 ，根据学习计划浏览开放课程、学习微课程、电子课本、教学资源库，完成 课前预习， 同时 完成课前测验。 拓展 了 学生的学习 时间 与空间 空间，实现了 个性化、差异化的学习。 信息化手段 与 作 用 1） 网络课程平台、手机
9、邮箱、微信、 QQ 群 等发布预习通知 ： 教师与学生能够快速、即时远程交流，提高了师生沟通效率。 2） 工程测量技术专业教学资源库平台和网络课程平台中，网络课堂模块 ： 辅助 学生 自主 完成预学习， 拓展 了 学习 时间 与 空间，实现 了 个性化、差异化的学习 。 2014 年 全国职业院校信息化教学设计大赛 无人机 航空摄影正射影像制作 教案 第 5 页 共 13 页 教学实施过程 3） 网络课程平台考核模块中的课前测验 ： 对学生预习效果进行分析统计，为后续课堂教学准备提供依据。 二、课上导学习 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 1.任务 布置 任务 为 无人机 外业数据采集与
10、内业正射影像制作 。 利用红蜘蛛课堂教学软件下发任务书。 学生按照任务书要求 ， 以小组为单位进行任务分析。 让学生 体验真实的工作过程，培养学生的职业素养。 信息化手段 与 作 用 1） 红蜘蛛课堂教学软件 下发任务书 ： 组织学生分组完成， 教师 对 提问题 的学生 进行屏幕控制 ， 一对一 手把手的差异 化指导，体现了学生的主体性 ，实现课堂信息化沟通，提高教学效率。 2014 年 全国职业院校信息化教学设计大赛 无人机 航空摄影正射影像制作 教案 第 6 页 共 13 页 教学实施过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 2.分组协作，实施任务 （ 360 分钟 ） 环节 1：模拟
11、飞行（ 90 分 钟） 1)播放 教学视频 播放测图鹰无人机结构 部件讲解 视频。 2)三维仿真软件操作指导 无人机三维仿真模拟飞行操作演示及操作指导。 3)指导 和答疑 引导学生学习模拟飞行操作，总结操作要点。 1)学习 教学视频 内容 观看测图鹰无人机结构部件的讲解视频和测图鹰无人机三维仿真操作方法的视频，快速建立感性认识。 2)利用 三维仿真软件 ， 练习 无人机外业 数据采集 应用测图鹰无人机三维仿真系统，进行飞行前的检测、地面站飞行参数设置、弹射架的安装、飞机 的 起飞降落、数据检查、仪器设备回收等外业数据 采集 过程进行 反复的模拟训练 。 无人机价格 贵 、 数量少 、易损坏 、
12、外业 操作 繁琐 、 弹射起飞过程具有一定危险性，因此 采用 无人机三维仿真软件， 将 室外教学室内化 、实物操作虚拟化，缩短了外业 学习时间、降低了学习成本 。 环节 2：外业航拍（ 180 分钟 ） 1） 定位测区 教师利用三维地理信息软件定位测区范围。 2） 航线规划指导 指导学生 进行航线规划， 借助无人机地面站设定飞行参数 。 3）指导 外业数据采集过程 1）了解 测区 地理 位置 通过 观看 三维地理信息软件定位测区范围，了解测区地理位置及周边环境 。 2） 地面站上 航线 规划并试飞 练习使用无人机地面站 ，设定飞行参数 ，设置真实飞行参数后，在地面站上试飞 一遍。 3）无人机外
13、业 数据采集 完成测图鹰无人机外业航拍。 利用三维地理信息软件定位测区范围 代替实地踏查 ，提高工作效率。 借助无人机地面站真实模拟 ， 减少 无人机 损 坏几率 。 2014 年 全国职业院校信息化教学设计大赛 无人机 航空摄影正射影像制作 教案 第 7 页 共 13 页 教学实施过程 2.分组协作，实施任务 （ 360 分钟 ） 指导学生进行 无人机 外业数据采集全过程。 4）安装 图传设备 在无人机上安装无线图传设备，实时回传拍摄画面。 4） 观看 航拍 实时 画面 观看传回 的实时画面，理解航拍 过程 。 直观生动地 观看 航拍 画面，提高学习兴趣 。 教学 环节 教师 活动 学生 活
14、动 设计 意图 2.分组协作，实施任务 （ 360 分钟 ） 环节 3： 内业 正射影像制作（ 90 分钟） 1） 展示教学动画 ，引导学生理解正射纠正原理 播放航摄像片像点位移和正射纠正原理教学动画，将抽象原理形象化演 示并辅助讲解。 2）引导 学生理解正射影像制作流程 播放影像 拼接 和 裁切动画，辅助学生理解正射影像图制作 的 完整 步骤。 3） 软件操作指导 引导学生 利用 软件 完成正射影像 的 制作。 对学生遇到的问题进行手把手指导，体现了“ 做中教、做中学 ” 的 职业教育理念。 4） 课堂 即时 考核 根据 任务 完成情况，利用课堂考核程序 实时 打分 。 1）学习 正射纠正原
15、理 观看 航摄像片像点位移 、正射纠正原理 、影像 拼接及裁切等 教学动画 ，理解 正射影像制作原理及流程。 2）巩固航拍 过程 利用地理信息系统软件展示 的 三维飞行路线，巩固对航拍过程的理解。 3） 软件 实操 正射影像制作 利用 Photoscan 软件建立密集点云、照片对齐、生成网格等一系列步骤，完成正射影像图的制作。 4）精度 分析 利用软件自动导出精度分析报告，检查制作的正射影像图是否满足精度要求。 通过教学动画将抽象原理形象化，使学生在掌握正射影像制作基础上理解原理。 平台软件操作录屏详细指导学生完成软件操作，提高学习效率。 2014 年 全国职业院校信息化教学设计大赛 无人机
16、航空摄影正射影像制作 教案 第 8 页 共 13 页 教学实施过程 信息化手段 与 作用 1） 测图鹰无人机结构部件及三维仿真操作视频 ：帮助学生快速建立感性 认识， 学习无人机三维仿真 软件 操作流程，提高学习效率。 2） 三维仿真系统模拟练习： 无人机价 格 贵 、 数量 少 、易损坏 、外业 操作 繁琐 、 弹射起飞 过程具有一定危险性，因此 采用 无人机三维仿真软件， 将 室外教学室内化 、 实物操作虚拟化 。 3） 利用三维地理信息软件定位测区范围 ： 了解测区地理位置及周边环境，代替了实地踏查，节约了课程时间、降低了教学成本 。 2014 年 全国职业院校信息化教学设计大赛 无人机
17、 航空摄影正射影像制作 教案 第 9 页 共 13 页 教学实施过程 4） 无人机航测系统的地面站： 练习 设置 测区范围、航高、航线、风向、起飞点和降落点坐标等参数，减少 不当操作。 5） 在无人机上安装无线图传设备： 实时回传拍摄 画面 ， 提高学习 兴趣 。 6） 展示三维飞行路线： 巩固对航拍过程的理解。 2014 年 全国职业院校信息化教学设计大赛 无人机 航空摄影正射影像制作 教案 第 10 页 共 13 页 教学实施过程 7） 利用教学动画表现像点位 移产生原因及纠正原理： 实现复杂问题简单化，抽象问题形象化，化解了教学难点问题。 8） 利用 Photoscan 软件完成正射影像
18、图的制作。 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 3.多元化 的 考核评价，总结提升 1） 分析课前测试 课前 ，教师 对课前预习测验 进行统计分析总结。 2） 课 堂即时考核 课上 ， 引导学生对各个小组作业方案进行评价 1）完成 课前测试 课前 ， 学生通过网络平台 完成 课前预习测验 。 考核贯穿整个学习过程，课前网站在线测验、课上即时考核、课后在线作业等 多元化 。 2014 年 全国职业院校信息化教学设计大赛 无人机 航空摄影正射影像制作 教案 第 11 页 共 13 页 教学实施过程 教学 环节 教师 活动 学生 活动 设计 意图 3.多元化 的 考核评价，总结提升 讨论，教师进
19、行总结评价。并 利用Excel+VBA 编写的课堂考核程序自动即时打分汇总，实时获得考核得分。 3） 课后统计总成绩 教师 统计各个考核环节的成绩 ， 按 不同 权重进行统计分析，为后续教学提供依据。 2）完成课上 任务 课上 ， 各小组对作业方案 进行讨论分析优缺点，归纳总结。并下载实训评价标准，学生进行自我评价和互评。 3） 完成 课后 作业 课后，完成课后作业和单元测试 。 的 考核 方式，对过程和结果进行考核 课堂实训即时考核， 使学生实时观察自己的成绩与排名，有效促进 了 学习积极性和自我约束性。 同时在考核基础上实现总结提升 信息化手段与 作用 1） 网络课程平台上在线考核： 学生
20、在课程平台上完成课前测验，为教师后续备课提供依据。 2） 教师编制 Excel+VBA 编写的课堂考核程序： 实现课堂实训即时考核， 使学生实时观察自己的成绩与排名，有效促进 了 学习积极性和自我约束 性。 2014 年 全国职业院校信息化教学设计大赛 无人机 航空摄影正射影像制作 教案 第 12 页 共 13 页 教学实施过程 三、课后导巩固 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 任务拓展 教师联系资源库平台中的典型企业专家 。 上传不同 领域 的实际项目 案例 资源 。 通过网络课程平台完成课后作业和单元测试。 对感兴趣的问题进行在线提问。 通过实际项目 案例 ，拓展职业能力。 课后拓展
21、学习，帮助学生开展自主训练，巩固课堂学习成果。 信息化手段 与 作用 网络课程平台教学资源中项目案例 ： 应用于课后拓展学习，帮助学生开展自主训练，巩固课堂学习成果。 三 、 教学 效果反思 教学效果反思 信息化手段应用特色 本 教学 设计基于翻转课堂教学理念，采用任务驱动教学法， 以完成无人机摄影平台的内外业任务为 主线，紧紧围绕无人机外业 数据采集和正射影像制作技能目标， 借助 信息化手段，以学生为主体完成了知识、理论、实践一体化的教学。 1、利用三维仿真、教学动画等信息化手段，帮助学生完成无人机外业数据 采集 和正射影像制作任务，实现复杂问题简单化，抽象问题形象化，化解了教学难点问题。
22、2014 年 全国职业院校信息化教学设计大赛 无人机 航空摄影正射影像制作 教案 第 13 页 共 13 页 教学效果反思 信息化手段应用 特色 2、利用课堂教学工具软件进行一对多的任务实施作业指导，有针对性地对学生进行屏幕控制，手把手的差异化指导，体现了学生的主体性。 3、运用即时通讯软件将教学扩展到不受时间地点限制的课前、课后线上学习，提高了学生自主学习、自主训练的主动性。 4、运用教学资源库和网络课程教学平台，实现了“素材” “课程”“素材”的 循序 更新的信息化教学机制。 5、教师根据课程内容与特点制定 详细 打分 规则 ，编制了 Excel+VBA 的课堂打分程序，实现课堂实训即时考核， 使学生实时观察自己的成绩与排名，有效促进 了 学习积极性和自我约束性。 综合考核表明，绝大多数学生都完成了教学任务要求，使学生的职业技能和职业素养方面得到了很好的提高。 教学 预期 效果达成 1) 学生 学会了测图鹰无人机操控 ， 并完成外业数据采集 。 2) 学生 掌握了利用 Photoscan 软件制作正射影像的技能。 3) 学生 理解了航摄像片 的 正射 纠正原理。 2014 年 全国职业院校信息化教学设计大赛 无人机 航空摄影正射影像制作 教案 第 14 页 共 13 页
