高校地理科學專業遙感課程教學改革與實踐探討

梁保平 李 藝 李 暉

廣西師范大學環境與資源學院 廣西桂林 541004

高校地理科學專業遙感課程教學改革與實踐探討

梁保平 李 藝 李 暉

廣西師范大學環境與資源學院 廣西桂林 541004

隨著高校教學改革的深入發展，傳統的遙感課程教學模式已經很難適應高等教育人才培養要求，結合遙感課程教學的實際，從教材與教學內容的選擇，教學方法的改革，實踐性教學以及教學考核等方面進行了初步探索和研究，以期為相關院校的遙感課程教學改革提供參考。

遙感；教學改革；教學方法；實踐教學

Abstract: With the further development of the teaching reform of higher education, the traditional teaching model of remote sensing course is hard to adapt to the talent training requirements of higher education. Combining with the teaching practice of remote sensing course, this paper carried out preliminary exploration and study from the teaching material and teaching content choice, the reform of teaching methods, practical teaching and teaching assessment. It is intended that these experiences will be shared by the scholars in relevant universities.

Key words: Remote Sensing; teaching reform; teaching method; practical teaching

遙感是20世紀60年代以來發展起來的一門新興邊緣學科,也是一門先進的、實用的探測技術。近十年來,伴隨著地理信息系統（GIS）和全球衛星導航定位技術（GPS）的廣泛應用,遙感在我國地方經濟建設及社會發展中的作用日益顯現,遙感應用技術素質成為對不同專業工作人員的基本要求。面對新的人才需求形勢,國內眾多高校都相繼開設了遙感相關課程,遙感已被確定為高等教育中地理科學、地理信息系統、資源環境與城鄉規劃、測繪等學科專業的核心課程之一。作為一門技術性和實踐性都很強的專業課程,高校傳統的課程教學模式已不能適應“培養具有創新精神和實踐能力的高級專業人才”的根本要求。尤其對于教學條件相對落后的地方本科院校來說,如何針對自身特點,加強遙感課程理論與實驗教學改革, 提升學生的創新能力和實踐能力,培養適應社會需求的知識技能型人才是課程教學中需要深思的問題。筆者根據多年來從事遙感科研、本科教學的經驗,同時結合高校地理科學專業人才培養的要求,對我校遙感課程教學進行一系列改革與實踐探索。

1 精選教材,整合教學內容

教材是根據教學大綱和實際需要,為師生教學之用而選編的,它系統地闡述教學大綱規定的內容要點,因此選擇合適的教材和處理好教材內容至關重要?？紤]到本課程教學是針對高師地理科學專業的本科學生,而目前國內一些教材內容過深,部分知識陳舊且滯后于遙感技術的快速發展現狀。我們根據“注重理論與實際應用結合,基礎知識與前沿技術兼顧”的原則。在實際教學過程中,選用了科學出版社的“十一五”國家級規劃教材《現代遙感導論》（尹占娥,2008）和清華大學出版社出版的《遙感數字圖像處理》（黨安榮,2004）兩本教材。前者偏重于基礎理論與方法,對遙感技術的概念、物理基礎、工作原理以及圖像處理方法與應用都做了深入系統的論述。其特點在于闡述基礎理論知識的同時,重點突出了遙感系統的工作原理,也關注了當前遙感技術發展的一些新趨勢,因此具有較強的理論性和前沿性。后者則側重于遙感圖像處理方法與軟件工具的具體使用,詳細介紹了常用遙感處理軟件的圖像處理方法、基本功能和實現過程等,其實踐性和可操作性很強。這2本教材符合普通高校遙感類課程的培養目標要求,適合作為地理科學專業本科生的教材。

由于遙感技術是一門新興學科,知識更新速度很快,新理論、新方法、新的研究領域不斷出現。在教學過程中,我們一方面強調學生基礎理論的學習、基本技能的培養；另一方面聯系學科發展的實際,讓學生了解遙感技術發展的前沿動態與最新成果。為實現這一目標,我們對教材內容進行了適當調整與重新整合,設計了5大教學模塊：(1)遙感緒論；(2)電磁輻射基礎與傳感器工作原理；(3)航空與航天影像數據目視判讀；(4)遙感數字圖像處理方法；(5)遙感技術在資源環境中的應用。這些教學模塊的確定既考慮了教學時數的限制,同時也充分考慮了地理科學專業學生的知識背景與接受能力。在原教材的知識體系中,我們刪除了有關航空相片立體觀察與測量等陳舊內容,有選擇地回避了數字圖像處理方法章節中繁瑣的數學推導過程。這樣,能夠保證地理科學學生在系統掌握本門課程知識精髓的基礎上,可以將學習精力重點放在基本理論的理解與知識實際應用方面。

2 改革教學方法,調動教與學的積極性

2.1 采用啟發式教學法,培養學生綜合分析能力

啟發式教學是以問題為中心,以培養學生發散思維和綜合分析問題能力為目標的教學方法。教師應不斷探索啟發式教學的方法和技巧,在實際教學中,應依據教學目標、教學重點和難點,同時聯系研究實際,將教學內容設計成1個或多個具體問題,通過提出需要解決的問題,然后讓學生進行獨立的思考,引導他們尋求解決問題的思路。例如,在給學生講授遙感圖像的假彩色合成內容時,首先介紹分光系統,再講授彩色合成原理與過程,然后再提出“為什么要采用假彩色合成,而不用真彩色合成？它在影像信息提取中有何應用價值？”。最后,要求學生在課堂上結合TM遙感影像的圖像處理進行討論,并給出具體的研究案例。通過提出問題,教師積極引導、學生分析與討論,使學生深刻地理解了影像假彩色合成的原理、特點與作用,同時對遙感圖像處理方法也有初步的認識。因此,課堂上經常采用這種層次漸進的引導、啟發學生思維的教學方式,不僅能使學生牢固掌握本課程的重點內容,而且對于培養學生發現問題、分析問題和解決問題的綜合能力也有很大的促進作用。

2.2 探索網絡化教學,拓展師生的學習空間

在課程建設中,要充分利用現代網絡技術,收集整合與教學相關的素材,豐富教學內容。如通過Google Earth免費瀏覽全球各地的高清晰度衛星圖片,通過免費網站獲取MSS,TM,ETM和MODIS遙感影像,用作教學影像資料或作為實驗數據。為滿足學生的課余學習需要,應完善各種網絡教學資源庫的建設,即網絡課件、圖像庫、習題庫以及實驗數據庫,要為學生的自主學習提供豐富的參考資料和教學指導。另外,設計與實現網絡互動式教學,學生通過網絡教學平臺提出問題,教師可以及時回答問題,學生也可以相互之間展開討論,發表意見。網絡技術的應用有效地擴展了學生學習的空間,豐富了學習的方式,對調動學生學習興趣與主動性起到了很好的作用。這種教學形式也使教學從課堂延伸到課外,實現了教師與學生之間的互動、傳統教學與現代信息技術的有機融合,因此受到學生的普遍歡迎。

2.3 理論聯系實際,積極引入“科研案例教學法”

科研是教學的基礎,教學是科研成果的傳播,兩者相互依賴、相互促進。教師應通過不斷吸納科研成果來充實和改革教學內容,為此,我們在教學改革中對遙感課程教學內容進行了優化與精心設計,將自己發表的科研成果及時轉化成教學內容、融入課堂教學之中。如在介紹遙感影像信息提取時,將桂林市植被覆蓋度時空動態研究、桂林市城鄉土地利用演變等科研成果引入到教學內容。在講解熱紅外遙感一章時,給學生展示了南寧市城區的熱紅外影像,同時說明利用該影像開展“城市熱島效應”強度反演和監測研究的基本思路與流程。這些研究案例的講解,實現了理論和研究實踐的緊密結合,使教學內容更具有前沿性,學生的視野得到了拓展、對課本知識的理解進一步深化,并且從事科研的積極性也得到明顯提高。

3 強化實踐教學,培養學生創新能力

3.1 優化實驗教學內容

為實現培養學生實驗操作與創新能力的教學目標,教師要精心選擇和設計實驗內容。根據難易程度我們將實驗劃分為3個層次。驗證性實驗,以驗證知識、幫助理解課程知識和實驗技能為主,突出強調基礎性和系統性,它是進行深入操作與分析研究的基礎,要求學生必須理解和熟練掌握。這類實驗應在保證基本課時數的前提下進行內容精簡。綜合性實驗,屬提高層次的實驗,要求學生能熟練運用所學的知識和基本技能進行系統操作, 它有助于學生解決某一具體技術問題。此類實驗要適當增加操作內容,任務應具有針對性。研究設計性實驗,實驗內容是以課題研究為導向的,要求學生在教師引導下,結合實際中某一研究問題,自己設計研究方案和實驗操作步驟,最后達到分析、解決研究任務的目的。這類實驗要求較高,真正起到培養學生的實踐能力與科研創新能力的作用,一般安排在實驗課的最后階段進行。教師要給予充分重視,同時應結合自身科研實際合理設計實驗內容,保證實驗教學效果。

3.2 豐富實踐教學形式

除了課程實驗教學以外,實踐教學還應采用參與科研實踐、課外科研活動以及課程實習等多種組織形式。在研究實踐方面,我們建議學生積極參加教師遙感方面的科研課題,通過教師悉心指導,學生能夠利用所學知識和掌握的遙感技能,開展簡單的課題研究,他們的操作技能和研究水平會有很大的提高。在課外活動實踐方面,校內外研究活動為學生創新能力發展提供了廣闊的空間。我們鼓勵學生在課外建立課題研究小組,積極申報校內學生科技創新基金,踴躍參加“創新杯”學術科技作品競賽等活動。通過參與一系列課外實踐,充分發揮了本學科的技術優勢,學生的實踐能力與綜合素質都得到很好的培養。

4 完善考核形式,科學評價教學效果

課程考核是檢驗和評價教學效果的重要手段,為保證考核的科學性和公正性,我們依據“夯實理論知識,強化操作技能以及培育創新能力”的指導思想,在課程考核中,注重應用多元化的考核方法客觀評價學生的綜合學習效果。其中,平時成績占20%(包括考勤、平時作業、參與科研實踐情況),理論知識占40%(以考卷的形式考核),實踐操作成績占40%(實驗操作、實驗報告)。在理論考試方面,除了考查學生對基礎知識的掌握程度外,還有目的地增加了應用分析題,重點考核學生理論結合實際、綜合分析問題的能力。實踐操作考核方面,突出了能反映學生實踐能力和創新思維能力的研究設計專題內容。考核方式與考核內容的改革,使學生擺脫了單純依靠死記硬背的學習習慣,轉變了部分學生平時不努力、考試突擊過關的不良學風,較大地促進學生的學習積極性,改善了學生們的學習效果。

5 結束語

高校的課程教學改革是一項長期而艱巨的系統工程,涉及人才培養模式、教材建設、教學方法、實踐教學以及教學評價等諸多方面內容。為適應我國新世紀人才培養的需要,順利推進教改進程,教師必須牢牢把握“培養學生創新精神和實踐能力”教育改革的主旋律,始終堅持“以學生發展為本”的育人理念,不斷進行教學反思,認真總結教學規律,深入開展實踐研究,努力實現學生實踐能力與綜合素質得到全面培養和提高。雖然我們對高校遙感教學改革進行了一些有益的探索與嘗試,也取得了一些成績。然而,仍有許多問題有待深入思考。展望未來,高校專業課程教學需要更好地結合社會經濟發展需求,應充分發揮學科綜合優勢,要在實踐中不斷完善和提升,如此才能真正起到培養高級專業人才的作用。

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Exploration on teaching reform and practice of remote sensing course on university's geographical science major

Liang Baoping, Li Yi, Li Hui
Guangxi normal university, Guilin, 541004, China

2011-01-22 稿件編號：1101093

梁保平，碩士，講師。