高校GIS專業(yè)遙感類課程教學模式改革研究

楊樹文，孫建國，李軼鯤,韓 惠，段煥娥，劉 濤

（1. 蘭州交通大學 測繪與地理信息學院，甘肅 蘭州 730070）

各高校地理信息科學本科專業(yè)都開設了遙感類課程，并作為專業(yè)核心必修課列入培養(yǎng)計劃[1,2]。但是，遙感類課程具有非常強的技術性和實踐性，傳統(tǒng)的教學模式不能適應“培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專業(yè)人才”的根本要求[3]。

1 我校GIS專業(yè)遙感類課程設置及存在問題

我校地理信息科學本科專業(yè)雖在課程體系、課程設置、實踐教學及科學研究等方面有了長足發(fā)展，但限于學時、專業(yè)結構、歷史積淀和師資力量等原因，遙感類課程教學過程仍存在一些問題。

1）課程設置問題。由于學時有限，我校地理信息科學專業(yè)目前開設了3門遙感課程，即“遙感技術與數(shù)字圖像處理（64學時）”、“數(shù)字攝影測量（32學時）”及“遙感技術及應用實踐（20學時）”。其中“遙感技術與數(shù)字圖像處理”內(nèi)容設置實際是“遙感原理及應用（48學時）”和“遙感數(shù)字圖像處理（48學時）”2門課程的教學內(nèi)容。學習的內(nèi)容多，難以深入，難以提高實踐能力。

2）缺乏完整的課程體系及配套的專業(yè)教材。由于遙感類課程的開設依托地理信息科學專業(yè)，因此側重于在GIS專業(yè)的應用，不能使學生對遙感進行全面而透徹的理解與應用。

3）教學方法問題。目前的遙感教學多以灌輸式為主，互動性不足，學生極易分散注意力[4]。同時，這種模式缺乏主動探索意識，不利于學生自學能力、動手能力的培養(yǎng)。

4）考核評價方法的問題。目前執(zhí)行的考核方法（30%平時，70%理論）不能有效反映學生的真實能力和水平，更不利于科研水平、實際應用能力的提高。因此，有必要研究旨在促進學生動手能力、動腦能力和提高理論聯(lián)系實際的考核模式。

5）實用性人才培養(yǎng)的問題。遙感類課程教學應時刻跟蹤本專業(yè)的快速發(fā)展及社會需求，這就要求遙感課程在完成基本教學內(nèi)容的基礎上,必須緊盯前沿,及時讓學生了解遙感技術的最新動態(tài)[5]。然而，由于師資力量、軟硬件環(huán)境等影響，緊跟國際動態(tài)實施拓展教育的力度不夠，相關講座及競賽的數(shù)量和質(zhì)量還有待提高。

2 教學模式改革試驗研究

針對GIS專業(yè)遙感類教學中存在的問題，筆者在早期教改試驗的基礎上，基于“遙感技術與數(shù)字圖像處理”（64學時）和“遙感技術及應用實踐”（20學時）課程，進一步對GIS08級、09級兩屆學生進行了教學模式試驗研究。

2.1 理論教學模式改革

理論教學是“遙感技術與數(shù)字圖像處理”課程非常重要的一環(huán)，所占比重為總課時的2/3。如何解決理論學習的枯燥與興趣問題，以及專業(yè)學習的高分低能問題，是教學模式改革研究的重點。

針對我校GIS專業(yè)遙感類課程存在的問題，課題組經(jīng)反復論證，在原有教改經(jīng)驗的基礎上，進一步細化及多樣化了教學模式，主要表現(xiàn)在以下兩個方面。

1）精心準備教學內(nèi)容，啟發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學習的主動性。

上好第一堂課非常重要，通過第一堂課的學習，應該激發(fā)學生學習遙感的興趣，而不能因為單純地介紹干澀難懂的專業(yè)詞匯使學生產(chǎn)生畏懼心理[6]。要啟發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學習的主動性，任課教師首先就要積極、精心地準備教學內(nèi)容。針對90后大學生個性張揚、思維敏捷、知識面寬廣等特征，教學內(nèi)容的準備需包括基本知識、拓展知識和敏感知識。基本知識是指學生必須學習的基礎理論、方法和技術。拓展知識是指學習內(nèi)容涉及的相關前沿科學動態(tài)。敏感知識是指社會、經(jīng)濟、文化、科技及軍事等領域的一些敏感問題中與所學內(nèi)容存在關聯(lián)的知識。

該部分教學中，基于多媒體方式，采用漸進的教學模式，即先講敏感知識，吸引學生的眼球，引起學生對所學內(nèi)容的興趣。接著講拓展知識，簡明扼要地講述該部分內(nèi)容最新的前沿動態(tài)，使學生了解國內(nèi)外對該部分內(nèi)容的關注程度、發(fā)展趨勢，進一步增強學生學習的信心。至此，學生已經(jīng)有了想認真學習該部分內(nèi)容的想法，再詳細講述基礎理論、方法和技術，就能達到滿意的教學目的和學習目的。

2）合理設置討論題目，培養(yǎng)學生課內(nèi)外的理論、實踐學習能力。

鼓勵個性教學模式是我們教改研究的另一重點。在教學中我們更應鼓勵學生結合自身的興趣愛好選擇適合自己的討論題目，進行理論、實驗研究。在此過程中，一方面根據(jù)課程內(nèi)容、學科前沿及敏感問題設置一系列討論題目，題目數(shù)量大于學生人數(shù)，供學生選擇；另一方面，若學生不滿意設定題目，也可根據(jù)興趣自行選定與學習內(nèi)容相關的題目進行準備。討論問題以論文方式撰寫，包括文獻綜述、實驗過程、結論及總結。準備時間為1個半月左右，在課程即將結束前進行宣講，宣講結束后根據(jù)意見修改后上交。

2.2 實踐教學模式改革

目前的遙感類課程的實踐教學主要采用指導老師示范、學生學習模擬的方式。這種方式存在兩個方面的問題：

1）部分能力強的同學在較短時間內(nèi)完成實驗任務后，沒有進一步實驗的目標，失去了實驗的熱情和興趣，從而不能達到通過實驗深化學習及發(fā)現(xiàn)問題的目的，至于培養(yǎng)創(chuàng)新能力更是難以企及。

2）僅模擬實驗指導書或老師示范的操作，沒有自己設定的實驗目標，按部就班地操作，學生學得快、忘得也快，更不會解決實際問題。

為此，近兩年來，我們對實驗教學模式進行了改革，具體過程為：

1）學生必須根據(jù)實驗安排，查閱相關文獻，明白要實驗的科目有哪些用途，如何解決問題。如主成分分析，可以將多個波段90%以上的信息集中在第一主成分中，從而增大地物間的灰度值差異，便于地物的識別與提取。

2）根據(jù)實驗要求設計自己的實驗方案，該方案除了能完成既定內(nèi)容外，還要根據(jù)文獻方法解決某一實際問題。如利用主成分分析方法處理TM影像，增強斷裂構造信息，并將結果與比值法進行對比等。

3）實驗及總結。設計的方案是否合理，只有實驗過程中才能發(fā)現(xiàn)，實驗不能如期完成，須在課余時間來完成，并提交實驗電子報告。

通過上述嘗試，學生不但掌握了基本的實驗技能，還能夠處理一些實際問題，為以后的學習和科研奠定良好的基礎。

2.3 考核模式改革

結合理論教學和實踐教學方法，我們對遙感類課程的考核模式也進行了改革。

1）理論考試。早期的成績評定采用平時成績占30%（包括考勤和平時作業(yè)），期末考試成績占70%（理論）。作為實踐性很強的專業(yè)課程，這種模式不能有效地反映學生對知識的掌握程度，為此采用了新的考核模式：①考勤作為基本素質(zhì)，不列入專業(yè)考核成績中；②平時成績占50%，考核方式為討論問題，即問題的宣講占20%、提問問題10%、總結報告20%；③期末理論考試成績占50%，以后還將進一步減少，以加大平時成績的比重。

2）實踐考試。為了讓學生將所學內(nèi)容掌握，考前將所學的實踐項目全部列出，供學生復習。考試時，制作便條，學生隨機抽題，便條上既有題目的要求，還有相關問題。既要做好題目，還要回答對應的問題，才能得到滿意的成績。這種考核模式與平時的實踐課程相對應，既培養(yǎng)了學生的實際能力，又強化了理論學習。

[1]張喜旺，劉劍鋒. 高校GIS 專業(yè)遙感類課程教學改革探索[J].測繪與空間地理信息,2012,35(10):10-12

[2]黃秋燕.GIS專業(yè)遙感概論課程實驗教學改革探索[J]. 科技信息，2008(27):20-21

[3]梁保平，李藝，李暉. 高校地理科學專業(yè)遙感課程教學改革與實踐探討[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2011(11)：112-114

[4]李海英，彭紅春. 遙感與GIS教學改革探討[J]. 淮海工學院學報：社會科學版，2011,9(22):87-89

[5]張東水，從麗俠. 遙感課程在GIS 專業(yè)的地位及其教學方法探討[J].科技創(chuàng)新導報,2012 (8): 156-158

[6]競霞，胡榮明，琚存勇.《遙感原理與應用》課程教學模式改革探討[J].信息系統(tǒng)工程,2013(6):157-160

[7]王慶，魏薇，陳華軍.地理信息系統(tǒng)專業(yè)遙感課程的教學改革探討[J].長江大學學報：自然科學版，2009，6(3):320-321

[8]邊馥苓. 我國高等GIS 教育：問題、創(chuàng)新與發(fā)展[J]. 地理信息世界, 2007(4):4-8

[9]楊樹文，閆浩文，孫建國.地理信息系統(tǒng)專業(yè)教學實踐與改革探索[J]. 測繪科學，2011，36(1)：226-228

[10]賈澤露. 非GIS 專業(yè)地理信息系統(tǒng)課程教學思考[J]. 測繪科學，2008，33(5):230-232