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》

2014年全国职业学校信息化教学设计竞赛 《无人机航空摄影正射影像制作》教案 一、教学基本状况………………………………………………………………………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………………………………………………………………………………13 2014年全国职业学校信息化教学设计竞赛 《无人机航空摄影正射影像制作》教案 一、教学基本情况授课单元 无人机航空摄影正射影像制作 授课教室 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 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 授课方式 翻转课堂 教学背景 无人机低空航拍技术成为一项空间数据获得的重要方法，具有飞行成本低、 数据分辨率高、外业周期短、机动灵活等特点。

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、突发事件实时观测、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，生产 周期短，能较好的满足社会各产业的必须。 内容探讨 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照片解析、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 理、无人机航空摄影正射影像制作、ENVI/ERDAS卫星影像处理 个课堂单元，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》、《数字测图》、《地理信息系统应用》， 学生借助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》网络课程系统2014 年全国职业学校信息化教学设计竞赛 《无人机航空摄影正射影像制作》教案 教学目标知识目标 技能目标 素养目标 团队合作精神教学重点 无人机外业数据收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、实习作业等方法完成外业数 据收集与内业正射影像制作任务。 小组合作研究法：以小组为单位实行任务，通过建立计划、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感受。组内取长补短、共同学习、共 同进步。 信息化手段 微课程photoscan专业工具三维物理信息软件 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系统的课堂资源，开展“课前导预习、课上 导学习、课后导拓展”的课堂活动。 2014 年全国职业学校信息化教学设计竞赛 《无人机航空摄影正射影像制作》教案 信等公布课前预习通知。学生接到预习通知后，下载电子教材、教师录制的微课程、教学动画等信 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工具进行任务书的下发，学生根据任务书规定 以小组为单位，实施任务作业，教师对于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。

并借助教师编写的ExcelVBA 课堂打分程序，进行教学 实训即时考核。最后学生总结并布置课后作业。 课后，学生借助网络课程系统完成课后作业和单元测试，并对感兴趣的问 题进行询问。教师联系资源库平台中的典型企业人士进行远程答疑。 通过乡村土地确权、灾区灾民电缆巡检等实际工程案例，拓展学生的职业 能力。 2014年全国职业学校信息化教学设计竞赛 《无人机航空摄影正射影像制作》教案 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 传到课程系统，并借助课 程系统、QQ 布课前备课通知；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、电子教材、 教学资源库，完成课前 预习，同时完成课前测 拓展了学员的学习时间与空 间空间，实现 了个性化、差 异化的学习。 信息化手段与作用 网络课程系统、手机邮件、微信、QQ群等公布预习通知：教师与师生进而迅速、即时远 程交流，提高了学生沟通效率。 工程测量技术专业教学资源库平台和网络课程系统中，网络教学模块：辅助教师自主完成预学习，拓展了学习时间与空间，实现了个性化、差异化的学习。

2014 年全国职业学校信息化教学设计竞赛 《无人机航空摄影正射影像制作》教案 网络课程系统考核模块中的课前测试：对学员预习效果进行探讨统计，为后续课堂教学准备提供根据。 二、课上导学习课堂环节 教师活动 学生活动 设计动机 1.任务布置 任务为无人机外业 数据采集与内业正射影 像制作。 利用红蜘蛛课堂教 学工具下发任务书。 学生根据任务书规定，以小组为单位进行任 务分析。 让学生感受真实的工作 过程，培养学 生的职业素 信息化手段与作用1）红蜘蛛课堂教学软件下发任务书：组织师生分组完成，教师对提问题的学员进行屏幕控 制，一对一手把手的差异化指导，体现了教师的主体性，实现课堂信息化沟通，提高教学效 2014年全国职业学校信息化教学设计竞赛 《无人机航空摄影正射影像制作》教案 教学环节教师活动 学生活动 设计动机 2.分组协作，实施任务（360 分钟） 环节1：模拟飞行（90分钟） 1)播放教学视频 播放测图鹰 无人机结构组件 讲解视频。 三维仿真工具操作指导 无人机三维 仿真模拟飞行操 作演示及操作指 3)指导和解答引导学员学 习模拟飞行操作， 总结操作技巧。 1)学习课堂视频内容 观看测图鹰无人机结构部 件的讲解视频跟测图鹰无人机 三维仿真操作方法的视频，快 速建立感性认识。

2)利用三维仿真工具，练习无 人机外业数据收集 应用测图鹰无人机三维仿 真系统，进行飞行前的监测、 地面站飞行参数设定、弹射架 的加装、飞机的着陆降落、数 据检查、仪器器材回收等外业 数据收集过程进行反复的模拟 训练。 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 此采取无人 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 教师运用三 维物理信息工具 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 通过观看三维物理信息软 件定位测区范围，了解测区地 理位置及周围环境。 2）地面站上航线规划并飞行 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）无人机外业数据采集 完成测图鹰无人机外业航 维物理信息工具定位测 区范围代替 实地踏查，提 高工作强度。 人机地面站真实模拟，减 少无人机损 坏几率。 2014 年全国职业学校信息化教学设计竞赛 《无人机航空摄影正射影像制作》教案 2.分组协作，实施任务（360 分钟） 指导学员进行无人机外业数 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 观看传回的即时画面，理 解航拍过程。 动地观看航拍画面，提高 学习兴趣。 教学环节 教师活动 学生活动 设计动机 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， 引导学员理解正 射纠正原理 播放航摄像 射纠正原理教学动画，将具象原理 形象化演示并辅 助讲解。 2）引导学生理解 正射影像制作流 播放影像拼接和裁剪动画，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 引导学员利 用工具完成正射 影像的制作。 对学生遭遇 的难题进行手把 手指导，体现了 学”的职业教育理念。 4）课堂实时考核 根据任务完成情 况，利用教学考核 程序即时打分。 1）学习正射纠正原理 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 制作原理及步骤。 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 软件构建 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）精度预测 利用工具手动导出精度分 析报告，检查制作的正射影像 图能否满足精度要求。 学动画将具象原理形象 化，使学生在 掌握正射影 像制作基础 上理解原理。 件操作录屏详细指导学 生完成软件 操作，提高学 习效率。 2014 年全国职业学校信息化教学设计竞赛 《无人机航空摄影正射影像制作》教案 测图鹰无人机结构组件及三维仿真操作视频：帮助学员迅速构建感性认识，学习无人机三维仿真工具操作步骤，提高学习效率。 三维仿真平台模拟练习：无人机价格贵、数量少、易损坏、外业操作繁琐、弹射起飞过程颇具一定危险性，因此引入无人机三维仿真工具，将室外教学室内化、实物操作虚拟 利用三维物理信息工具定位测区范围：了解测区地理位置及周围环境，代替了实地踏查，节约了课程时间、降低了课堂成本。 2014年全国职业学校信息化教学设计竞赛 《无人机航空摄影正射影像制作》教案 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。 2014年全国职业学校信息化教学设计竞赛 《无人机航空摄影正射影像制作》教案 利用课堂动画表现像点位移造成原因及纠正原理：实现复杂难题简单化，抽象问题形象化，化解了教学难点问题。

利用Photoscan软件完成正射影像图的制作。 教学环节教师活动 学生活动 设计动机 3.多元化的考核评 价，总结提高 1）分析课前测试 课前，教师对 课前备课测验进 行统计预测总结。 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 台完成课前备课测验。 考核贯穿 整个学习过程， 课前网站在线 测验、课上实时 考核、课后在线 作业等多样化。 2014年全国职业学校信息化教学设计竞赛 《无人机航空摄影正射影像制作》教案 教学环节教师活动 学生活动 设计动机 3.多元化的考核评 价，总结提高 讨论，教师进行总 结评价。并运用 Excel+VBA 编写的 课堂考核程序自 动即时打分汇总， 实时获取考核得 教师统计各个考核环节的成 绩，按不同权重进 行统计预测，为后 续教学提供根据。 2）完成课上任务 课上信息化大赛教案格式，各小组对作业方 案进行探讨预测优缺点，归 纳总结。并下载实训评价标 准，学生进行自我评价和互 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，对过程跟结 果进行考核课 堂实训即时考 核，使学员实时 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 核基础上推动 总结提高 信息化手段与作用 教师编制Excel+VBA编写的教学考核程序：实现课堂实训即时考核，使学员实时观察自 己的成绩与排名，有效抑制了学习积极性和自我约束性。 2014年全国职业学校信息化教学设计竞赛 《无人机航空摄影正射影像制作》教案 三、课后导巩固教学环节 教师活动 学生活动 设计动机 任务拓展 教师联系资 源库平台中的典 型企业人士。 上传不同领 域的实际工程案 例资源。 通过网络课程系统完成课 后作业和单元测试。 对感兴趣的疑问进行在线 提问。 通过实际项目案例信息化大赛教案格式，拓展 职业素养。 展学习，帮助学员举办自 主训练，巩固 课堂学习成 信息化手段与作用网络课程系统教学资源中工程案例：应用于课后拓展学习，帮助学员举办自主练习，巩固课 堂学习成果。 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 机摄影系统的内外业任务为主线，紧紧围绕无人机外业数据收集和正射影像 制作技能目标，借助信息化手段，以学生为主体完成了常识、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 数据收集和正射影像制作任务，实现复杂难题简单化，抽象问题形象化，化 解了教学难点问题。

2014 年全国职业学校信息化教学设计竞赛 《无人机航空摄影正射影像制作》教案 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 地对学员进行屏幕控制，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至不受时间地点限制的课前、课后线 上学习，提高了学员自主学习、自主练习的主动性。 4、运用课堂资源库和网络课程教学系统，实现了“素材”“课程” “素材”的循序更新的信息化教学模式。 5、教师依据课程内容与特征建立详细打分规则，编制了 Excel+VBA 课堂打分程序，实现教学实训即时考核，使学员实时观察自己的名次与排名，有效抑制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课堂任务要求，使教师的职业技 能跟职业能力方面受到了很高的提升。 教学预期 效果达成 学生把握了运用Photoscan软件制作正射影像的技能。 学生理解了航摄像片的正射纠正原理。2014 年全国职业学校信息化教学设计竞赛 《无人机航空摄影正射影像制作》教案