《遙感地學(xué)分析》課程教學(xué)方法研究

摘要：遙感地學(xué)分析是遙感與地學(xué)各學(xué)科應(yīng)用之間的一個接口，該課程的學(xué)習(xí)是對遙感基本原理與方法的進一步鞏固、深化和應(yīng)用，在教學(xué)方法上應(yīng)有別于《遙感概論》等課程，本文即根據(jù)《遙感地學(xué)分析》的課程特點，從基礎(chǔ)理論教學(xué)、遙感地學(xué)分析方法及應(yīng)用、實踐教學(xué)三個方面探討了該課程的教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：遙感地學(xué)分析；課程；教學(xué)方法

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）30-0130-02

一、引言

遙感是綜合利用物理手段、數(shù)學(xué)方法，依據(jù)地學(xué)規(guī)律來研究地球表層的資源與環(huán)境問題的技術(shù)手段，具有現(xiàn)代邊緣科學(xué)技術(shù)明顯的綜合性的特點，它既是空間技術(shù)的必要組成部分，又是聯(lián)系天文學(xué)、地球科學(xué)和生物學(xué)的紐帶，其應(yīng)用遍布林業(yè)、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)礦產(chǎn)、土地資源、環(huán)境、水資源、城市規(guī)劃與管理等各個不同領(lǐng)域[1]。遙感應(yīng)用研究的基礎(chǔ)是需要根據(jù)地學(xué)應(yīng)用的目的來建立一定的遙感信息的處理和分析模型，獲得能反映地球區(qū)域分異規(guī)律和地學(xué)發(fā)展過程的有效信息，而遙感地學(xué)分析就是遙感與地學(xué)各學(xué)科應(yīng)用之間的一個接口，它既是遙感應(yīng)用基礎(chǔ)研究的重點，也是遙感技術(shù)發(fā)展的前沿[2]。

《遙感地學(xué)分析》是遙感與地學(xué)交叉的邊緣科學(xué)，是應(yīng)用遙感的理論、方法和技術(shù)，應(yīng)用遙感數(shù)據(jù)源，實現(xiàn)復(fù)雜地學(xué)問題的快捷、方便、省時和省力解決的一門課程。該課程是遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、地理信息系統(tǒng)專業(yè)等本科專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，作為其學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的先修課程有《遙感原理與方法》或《遙感概論》、《遙感數(shù)字圖像處理》、《自然地理學(xué)》等。開設(shè)該課程的主要目的是鞏固、深化學(xué)生遙感基礎(chǔ)理論知識，學(xué)習(xí)掌握遙感地學(xué)分析的基本原理、方法及模型構(gòu)建，學(xué)習(xí)遙感技術(shù)在各主要地學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用方法，使學(xué)生從遙感的角度認識地理過程和規(guī)律。為了實現(xiàn)上述教學(xué)目的，可以將整個教學(xué)過程分為三部分：基礎(chǔ)知識與案例相融合的問題驅(qū)動式基礎(chǔ)理論教學(xué)；具有專業(yè)學(xué)科背景及地域特色的遙感地學(xué)分析教學(xué)；完整的項目式實踐教學(xué)。

二、基礎(chǔ)知識與案例相融合的問題驅(qū)動式基礎(chǔ)理論教學(xué)

《遙感地學(xué)分析》課程是在學(xué)習(xí)過遙感相關(guān)原理、方法等基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上開設(shè)的，在基礎(chǔ)理論知識這塊主要以鞏固和深化為主，因此在教學(xué)過程中不是簡單的重復(fù)式教學(xué)，不能以灌輸?shù)姆绞皆賹W(xué)過的知識講解一遍。教學(xué)中可以把經(jīng)典理論知識與案例相融合，將有針對性的案例展示給學(xué)生，并采用問題驅(qū)動式教學(xué)，把案例中涉及的理論知識由淺入深、循序漸進的以問題形式引出，再由學(xué)生自行思考、討論，利用所學(xué)基本理論對案例所呈現(xiàn)的現(xiàn)象和問題進行分析和解釋，最后由教師對學(xué)生的回答給出解釋和總結(jié)，從而達到鞏固和加深基礎(chǔ)理論知識的目的。例如，在回顧和地物光譜特性相關(guān)知識時，可打開一個多波段影像，在老師的要求和簡單提示下，由學(xué)生自己動手進行一些簡單的數(shù)據(jù)操作，如可單獨打開每一個波段的影像，針對同一位置同一種地物類型進行觀察，由學(xué)生通過地物在不同波段影像中的色調(diào)變化，來直觀認識該地物在各個波段的光譜反射差異；然后可打開多個由不同波段組合形式形成的真彩色或假彩色影像，先由學(xué)生觀察并描述不同影像中地物的差異，分析產(chǎn)生差異的原因；進而進一步討論多波段影像在遙感應(yīng)用中的作用，認識到研究地物光譜特性的必要性及波段選擇的重要性，掌握地學(xué)分析應(yīng)用中波段選擇及波段組合的方法及評價。

上述整個過程中都需要老師根據(jù)實際情況有針對性的引導(dǎo)、提出問題、解決問題，從而實現(xiàn)教學(xué)的推進。當然，完成這一教學(xué)過程除了上述內(nèi)容外還需做好充分的課前準備和課后總結(jié)工作。課前準備有：由老師挑選準備學(xué)校所在地的，最好是不同時相的多波段遙感影像數(shù)據(jù)，在上課之前就分發(fā)給學(xué)生，由學(xué)生通過目視解譯、實地踏勘及其他輔助手段（如Google Earth等），將影像中地物類別判識并標注出來；老師提前將所要講解的知識點進行提煉，按照知識的連貫性及人對事物認識的過程，將知識點按照由淺入深、層層遞進的關(guān)系進行組織串聯(lián)，并設(shè)計好影像操作的步驟、環(huán)節(jié)以及提出的問題。課后的總結(jié)主要是在課堂的主體內(nèi)容結(jié)束后，由老師以文字的形式將整堂課所涉及的知識點依次總結(jié)羅列出來，保證課堂教學(xué)的整體性。

三、具有專業(yè)學(xué)科背景及地域特色的遙感地學(xué)分析教學(xué)

在《遙感地學(xué)分析》課程中，非常重要的一部分內(nèi)容就是學(xué)習(xí)掌握遙感地學(xué)分析的基本原理、方法及模型構(gòu)建，學(xué)習(xí)遙感技術(shù)地學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用方法，從遙感的角度認識地理過程和規(guī)律。這部分內(nèi)容需要講解一些基礎(chǔ)、常用的遙感分析方法，如地學(xué)相關(guān)分析法、分層分類法、變化檢測、定量遙感分析等等，還需要學(xué)習(xí)遙感在一些主要地學(xué)領(lǐng)域當中的具體應(yīng)用，比如土地資源、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、水資源、地質(zhì)等。作為不同學(xué)校或不同專業(yè)開設(shè)這門課程，除了要完成上述基本原理、方法和應(yīng)用的學(xué)習(xí)任務(wù)外，還應(yīng)突出專業(yè)學(xué)科背景特色，根據(jù)該專業(yè)的學(xué)科背景、支撐學(xué)科及所處地域特色，深入系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與區(qū)域特色及學(xué)科背景結(jié)合緊密的一個地學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。比如新疆大學(xué)地處西北干旱區(qū)，具有干旱區(qū)所特有的一些地理環(huán)境特點，在這里長期進行著鹽漬化、沙漠化、干旱區(qū)流域生態(tài)環(huán)境及其脆弱性、積雪融雪、冰川、地質(zhì)地貌等具有地域特色的地學(xué)研究。因此在課程該部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，可根據(jù)教師或者學(xué)校其他研究團隊在這些領(lǐng)域中的研究，加入一項專題地學(xué)分析學(xué)習(xí)，將實際的科研工作情況融入到課堂教學(xué)中，用實例讓學(xué)生更直觀深刻的理解在這些領(lǐng)域中，各種地學(xué)分析方法是如何應(yīng)用的，應(yīng)用后能夠得到什么樣的結(jié)果，這些結(jié)果有什么樣的作用以及如何指導(dǎo)實際的工作。

四、完整的項目式實踐教學(xué)

實踐教學(xué)是《遙感地學(xué)分析》課程的重要組成部分，對于整個課程內(nèi)容的串聯(lián)和實際應(yīng)用起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的課程實驗是將實驗割裂開來，針對不同章節(jié)的內(nèi)容設(shè)置多個小實驗、單獨完成、單獨撰寫實驗報告，這樣的實驗?zāi)Ｊ綍箤W(xué)生很難形成解決一個具體問題的整體思路，知識的連貫性不夠，運用遙感知識解決問題的能力不能得到很好提升。因此該課程的實驗應(yīng)改變這種傳統(tǒng)的獨立小實驗?zāi)Ｊ剑瑢嵺`內(nèi)容設(shè)計成一個完整的項目形式。所謂項目式就是由教師根據(jù)科研項目情況及數(shù)據(jù)可能的獲取情況，確定相關(guān)選題，選題以能夠包含主要的學(xué)習(xí)內(nèi)容和知識點、執(zhí)行一個完整的遙感數(shù)據(jù)分析流程、能夠在有限時間內(nèi)實現(xiàn)為原則。學(xué)生則分成多個小組，自由選擇感興趣的題目，小組成員共同討論選題實現(xiàn)的思路和方法，通過分工合作完成實驗內(nèi)容，最后各自獨立撰寫一份完整的項目實驗報告。這種實驗方式能更多的調(diào)動學(xué)生參與的積極性，能在一定程度上提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)團結(jié)協(xié)作的意識，此外也能體現(xiàn)出知識的連貫性和實用性。

五、結(jié)束語

本文根據(jù)《遙感地學(xué)分析》課程的特點及課程所要達到的教學(xué)目的，探討了針對基礎(chǔ)理論知識、地學(xué)分析方法和實踐教學(xué)三個部分的教學(xué)方法。認為在遙感基礎(chǔ)理論知識部分，應(yīng)以鞏固和深化為主，強調(diào)基礎(chǔ)知識與案例相融合，由問題驅(qū)動的學(xué)生自主分析學(xué)習(xí)；在遙感地學(xué)分析的原理、方法及應(yīng)用部分，強調(diào)緊密結(jié)合學(xué)生所在專業(yè)的支撐學(xué)科及所處的地域特色和當?shù)氐闹攸c研究領(lǐng)域，加入遙感在某個特色領(lǐng)域應(yīng)用的學(xué)習(xí)；在實踐教學(xué)部分，應(yīng)考慮以一個完整項目式的實驗形式代替多個獨立小實驗，以增強知識的連貫性，提高學(xué)生解決實際問題的能力。

參考文獻：

[1]劉琣，賈琸明.遙感的地學(xué)應(yīng)用與發(fā)展趨勢綜述[J].華北國土資源，2005，（1）：19-22.

[2]駱劍承，楊艷.遙感地學(xué)分析的智能化研究[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用，2000，15（3）：199-204.

基金項目：新疆大學(xué)《遙感地學(xué)分析》校級精品課程資助

作者簡介：孫志群，女，（1982-），漢族，河南鄧州人，博士，新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，講師，主要從事GIS與遙感的教學(xué)與研究工作。